Brevet FR2335692A1 — publié le 19770715

L'invention concerne un perfectionnement à la structure d'étanchéité d'un moteur oscillant du type à ailettes destiné à servir d'organe d'actionnement rotatif. Etant donné que la demande d'organes d'actionnement destinés à actionner à distance ou automatiquement diverses machines et divers outils stest accrue récemment, il est sérieusement désirable que cet organe d'actionnement puisse être un composant peu encombrant, léger et fiable de la machine ou de ltoutil. Si l'on améliore efficacement la fiabilité d'un organe d'actionnement rotatif destiné à actionner par exemple une valve, cet organe sera capable de répondre à beaucoup plus de demandes, dans des machines et outils divers, à cause de sa contruction simplifiée et de sa facilité de maniement.Le moteur oscillant du type à ailettes ne sert habituellement que dans quelques applications pratiques, malgré son mécanisme particulier qui est notablement préférable pour l'organe d'actionnement rotatif, principalement parce que le moteur oscillant du type à ailettes ne comporte pas habituellement de fonction d'étanchéité satisfaisante contre une haute pression de fluide de fonctionnement tel que l'huile et quten conséquence son efficacité n'est pas satisfaisante. La difficulté d'obtenir l'effet désiré d'étanchéité du moteur est habituellement due en grande partie à la configuration particulière de sa surface intérieure, souvent compliquée, présentant divers coins angulaires qui ne sont pas faciles à rendre étanches, en comparaison d'une surface intérieure cylindrique fermée du cylindre hydraulique, qui est relativement simple.Pour résoudre un tel problème, on a déjà suggéré diverses dispositions qui permettent de rendre efficacement étanches les bords des éléments tels que des ailettes mobiles. Dans un moteur oscillant bien connu du type à ailettes qui réalise un effet d'étanchéité relativement acceptable, il existe un élément spécial d'étanchéité tel qu'un anneau torique situé le long des bords des ailettes mobiles, pratiquement dans un carré, pour empêcher une fuite de fluide de fonctionnement le long des bords des ailettes mobiles. Toutefois, il peut se produire une telle fuite de fluide de fonctionnement non seulement aux bords des ailettes mobiles mais également dans une région où l'arbre portant les ailettes est opposé à chaque joue et en conséquence, une mesure efficace d'étanchéité est nécessaire aussi le long d'une telle région. Ces mesures d'étanchéité pour les différentes régions, c'est-à-dire pour les ailettes et pour l'arbre qui les porte, sont habituellement prises séparément. Ainsi, l'élément d'étanchéité des bords des ailettes mobiles et l'élément d'étanchéité de l'arbre porteur des ailettes se présentent sous forme d'éléments séparés. Une telle structure d'étanchéité, comprenant des éléments séparés, entrain nécessairement divers inconvénients, mentionnés plus loin.Tout d'abord, il est difficile de réaliser un effet d'étanchéité sûr dans une région où les deux éléments d'étanchéité entre en contact entre eux. L'élément d'étanchéité est généralement formé d'élastomère approprié et tend à être poussé dans un sens sous une haute pression de fluide de fonctionnement et donc à se déformer. Plus précisément, la pression d'huile tend à former de petites rainures le long de l'élément d'étanchéité. Quand le fluide de fonctionnement ou l'huile sous pression atteint le bord de deux éléments d'étanchéité différents, l'élément d'étanchéité monté sur la région définie entre l'épaulement de l'arbre porteur d'ailettes et les joues respectives est poussé par force centripète sous une haute pression de fluide de fonctionnement, de sorte que cet élément s'écarte de l'autre élément d'étanchéité, monté le long du bord de chaque ailette mobile.Un espacement ainsi formé entre les deux éléments d'étanchéité constitue un passage par lequel une fuite du fluide de fonctionnement peut se produire entre deux chambres délimitées par les ailettes mobiles. On a déjà dit qu'un espacement qui se produit entre les deux éléments d'étanchéité cause la formation de fines rainures annulaires le long de l'élément d'étanchéité prévu sur l'épaule- ment de l'arbre. L'espacement entre l'arbre et les joues respectives est habituellement prévu assez petit pour éliminer ou réduire au minimum la fuite éventuelle d'huile sous pression dans la région où ces éléments sont opposés l'un à l'autre, mais on a trouvé difficile de maintenir une fonction correcte d'étanchéité le long de cette région après plusieurs années de service. Ainsi, on risque toujours qu'il ne se produise une fuite de l'huile sous pression par ces petites rainures annulaires, dans la partie la moins étanche de cette région où l'arbre est opposé aux joues respectives.Quand l'espacement indésirable mentionné plus haut se forme entre les deux éléments d'étanchéité, outre les petites rainures annulaires, la quantité d'huile sous pression qui entre dans cet espacement pousse vers l'extérieur l'élément d'étanchéité situé aux bords des ailettes mobiles, avec le rayon des ailettes, de sorte que l'espacement entre les deux éléments d'étanchéité risque de s'accrotre encore. Etant donné ces problèmes, on a utilisé antérieurement un élément d'étanchéité non pas de forme angulaire en U mais de forme carrée pour les bords des ailettes mobiles et en conséquence, il fallait que les ailettes et l'arbre constituent des structures assemblées respectives et le travail de fabrication des ailettes était compliqué. Comme on le voit par ce qui précède, le moteur oscillant du type à ailettes selon la technique antérieure est désavantageux en ce sens que l'existence d'éléments d'étanchéité séparés pour les ailettes mobiles et pour l'arbre mentionnée plus haut, nuit à la fonction d'étanchéité désirée et augmente le nombre d'étapes de la fabrication. Ces inconvénients sont surmontés par l'invention. Le premier but de l'invention est d'éliminer l'inconvénient du moteur oscillant classique du type à ailettes, en ce qui concerne la fonction d'étanchéité, en faisant en sorte que l'élément d'étanchéité des ailettes mobiles fasse corps avec l'élément d'étanchéité de l'arbre qui porte les ailettes. Le deuxième but de l'invention est de fournir un moteur oscillant à ailettes qui soit de disposition simple et qui, par suite, soit utile pratiquement non seulement au point de vue de la fabrication mais aussi de l'entretien. On décrira maintenant l'invention plus en détail à propos d'un mode d'exécution préférentiel représenté par les dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue latérale d'un mode d'exécution du moteur oscillant à ailettes selon l'invention la figure 2 une vue axiale du moteur de la figure 1, l'une des joues étant enlevée la figure 3 une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1, montrant le moteur dont les ailettes sont dans la position de la figure 2 ; la figure 4 une coupe axiale suivant la ligne IV-IV de la figure 2, les joues étant montées sur le corps et la figure 5 une perspective montrant l'arbre assemblé. Le mode d'exécution représenté est appelé moteur oscillant du type à ailettes doubles, comportant une paire d'ailettes mobiles et une paire d'ailettes fixes. En comparaison du type à ailettes simples, le type à ailettes doubles est avantageux en ce sens que l'angle de rotation est pratiquement réduit de moitié par rapport au type à ailettes simples, mais que l'huile sous pression agit symétriquement sur l'arbre porteur des ailettes, étant donné que les chambres de pression sont prévues symétriquement par rapport à l'arbre et qu'en conséquence, on peut réduire efficacement la perte ou l'usure des paliers par suite d'une résistance de frottement appliquée à ceux-ci.Toutefois, la région dans laquelle l'effet d'étanchéité est nécessaire est deux fois plus grande que dans le type à ailettes simples, de sorte qu'il faut une fonction d'étanchéité notablement renforcée pour le type à ailettes doubles. L'élément d'étanchéité utilisé dans le mode d'exécution représenté est essentiellement ce qu'on appelle un joint d'ailettes du type comprimé. Ce Joint d'ailettes de type comprimé présente une section carrée le long de parties d'angle et une section circulaire le long des autres parties de sorte qu'une telle différence de section assure une plus grande résistance le long des parties d'angle que le long des autres parties. On considérera la figure 1 qui est une vue latérale du moteur oscillant du type à ailettes selon l'invention ; la référence 1 désigne un carter généralement cylindrique défini sa sant une partie centrale du moteur et la référence 5 des joues qui ferment les extrémités ouvertes opposées du corps. La référence 7 désigne des parties opposées de sortie de l'arbre qui dépassent à l'extérieur du corps 1. La figure 2 est une vue axiale du moteur oscillant à ailettes, l'une des Joues 5 étant enlevée. La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig. 1 montrant le moteur oscillant du type à ailettes dans la même position que sur la figure 2. Le moteur oscillant des figures 2 et 3 contient quatre chambres et les chambres opposées radialement deux à deux communiquent par un conduit prévu à cet effet dans une joue respective. Ce moteur est du type à ailettes doubles dans lequel on obtient une force d'actionnement régulière, symétrique par rapport à l'arbre. Des orifices désignés par la référence 8 sur les figures 2 et 3 communiquent entre eux par des canaux communicants désignés par la référence 9 sur la figure 4, qui est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 2.Sur les figures 2 et 3, la référence 2 désigne une paire d'ailettes fixes opposées radialement présentant chacune des échancrures 13 aux endroits opposés aux orifices d'entrée et de sortie d'huile 10 ainsi qu'aux orifices de communication 8. La référence 3 désigne deux ailettes mobiles opposées radialement, emmanchées à force sur un arbre de montage d'ailettes 4. Les joues 5 déjà mentionnées sont transversales et parallèles entre elles de manière à fermer le corps 1-et les ailettes fixes et mobiles 2 et 3, entourées par le corps 1. L'arbre 4 auquel sont adaptées les ailettes mobiles se prolonge vers l'extérieur de part et d'autre, avec interposition d'épaulements 6 munis d'une matière d'étanchéité comme indiqué en détail ci-après, en formant les parties de sortie 7 de diamètre réduit. Un élément d'étanchéité d'une seule pièce Il selon l'invention est prévu le long d'une surface définie par les bords des ailettes mobiles 3 et les épaulements 6 de l'arbre 4. Des détails de cet élément d'étanchéité 11 sont mieux représentés par la figure 5 qui montre en perspective l'arbre 4 muni des ailettes mobiles 3 en position assemblée. La référence 12 de la figure 2 désigne des joints des ailettes fixes respectives et la référence 10 de la figure 3, des orifices d'entrée et de sortie d'huile. L'élément d'étanchéité i1 selon l'invention, comme le montrent les figures 2 et 3, comprend deux parties en U carrées adJointes aux ailettes mobiles et deux parties annulaires adJointes à l'arbre. En comparaison de l'élément d'étanchéité de type classique dans lequel les parties adjointes aux ailettes mobiles sont faciles à séparer des parties annulaires adjointes aux épaulements de l'arbre, l'élément d'étanchéité d'une seule pièce selon l'invention est notablement avantageux en ce sens que lorsque l'huile sous pression atteint les régions de bordure des deux parties différentes, les parties adjointes aux ailettes 3 ne sont Jamais poussées radialement vers l'extérieur et il ne se forme pas de rainures annulaires le long des parties adJointes aux épaulements 6 de l'arbre 4 sous l'effet de l'huile sous pression, comme cela se produit habituellement dans l'élément d'étanchéité de type classique. L'élément d'étanchéité d'une seule pièce Il selon l'invention est avantageux en particulier en ce sens qu'une fuite d'huile sous pression, qui pourrait autrement se produire souvent entre deux chambres séparées par les ailettes mobiles, peut être évitée efficacement.En outre, l'utilisation d'un tel élément d'étanchéité 11 selon l'invention dans un moteur oscillant du type à plusieurs ailettes empoche la formation d'une petite rainure annulaire le long de la partie d'élément d'étanchéité adjointe à chaque épaulement 6, même lorsqu'il se forme un espacement entre ltépaulement 6 de l'arbre 4 et la joue associée 5, dans la région où ces deux composants s'appliquent l'un contre l'autre, ce qui réduit au minimum l'influence d'une fuite éventuelle d'huile sous pression le long de la région. On comprend par la description ci-dessus que selon l'invention, la structure d'étanchéité désirée, comprenant l'élément d'étanchéité 11 formé d'une seule pièce et comprenant les parties en U carrées situées le long des bords des ailettes mobiles respectives 3 et les parties annulaires adjointes aux épaulements respectifs 6 de l'arbre assure le grand effet d'étanchéité mentionné plus haut, que le nombre d'étapes nécessaires à l'assemblage de l'arbre est réduit et qu'il est aussi possible de fabriquer facilement les ailettes mobiles 3 solidairement avec l'arbre 4 étant donné que la surface cylindrique le long de laquelle l'arbre 4 entre en contact avec les ailettes fixes 2 peut être usinée avec une grande précision. De cette manière, le moteur oscillant à ailettes présente une grande étanchéité et il est pratiquement utile sous les deux aspects de la fabrication et de l'entretien. On a décrit l'invention ci-dessus en se référant uniquement au mode d'exécution préférentiel représenté par les dessins mais il est évident pour l'homme de métier que diverses modifications sont possibles dans le cadre de l'invention. D'autre part, on a décrit ci-dessus le fluide de fonctionnement comme étant l'huile à pression relativement basse, mais l'invention peut être réalisée en vue de l'entrainement par tout autre fluide. On comprend facilement qu'un moteur entratné par exemple par une pression d'air ne diffère pratiquement pas du mode d'exécution décrit plus haut. REVEND I CATI ON Moteur oscillant du type à ailettes caractérisé par la présence d'une structure d'étanchéité des ailettes mobiles, cette structure d'étanchéité comprenant un éIément -d'étanchéité d'une seule pièce comportant des parties d'élément d'étanchéité situées le long des bords desdites ailettes mobiles opposées à la surface intérieure d'un carter et aux surfaces intérieures de joues latérales et des parties d'élément d'étanchéité qui suivent de façon annulaire des épaulements d'un arbre qui porte lesdites ailettes, là où ces épaulements sont opposés auxdites surfaces intérieures des Joues respectives.