Brevet FR2411978A1 — publié le 19790713

l'invention concerne une machine à plateauoscil- lant à débit variable pouvant servir avec un fluide à haute pres sinon, Une machine de ce genre peut être construite pour servir de pompe seulement ou de moteur seulement ou alternativement de pompe et de moteur. On connaît une machine à plateau oscillant comportant un bloc de cylindres rotatif muni de cylindres parallèles à son axe de rotation, des pistons pouvant aller et venir dans les cylindres et pouvant dépasser de manière à stappliquer à la surface plane d'un plateau oscillant inclinable, une surface de distribution plane sur laquelle le bloc peut tourner, un arbre d'entraînement cannelé s'engageant dans un évidement cannelé du bloc cylindres-et des paliers à tourillon sur lesquels le plateau oscillant est monté en vue d'une inclinaison variable, de sorte que llaxe des paliers à tourillon est situé dans un plan transversal vers lequel slouvre l'évidement cannelé et est aussi situé dans un plan qui est parallèle à la surface -mentionnée du. pla- teau oscillant et qui contient les centres d'articulation du plateau oscillant relativement aux pistons. Le but de cette disposition connue est d'assurer que la composante transversale résultante de la poussée exercée par le plateau oscillant sur le bloc cylindresiransversalement à l'axe de rotation de celui-ci possède une direction d'application située dans le premier plan mentionné de sorte que cette composante transversale est incapable de faire basculer le bloc cylindres sur la surface de distributeur plane. L'inconvénient de cette disposition connue -est que les paliers à tourillon du plateau oscillant doivent nécessairement avoir entre eux un espacement plus grand que le diamètre du bloc cylindres, ce qui fait que la machine présente une grande dimension d'ensemble dans la direction de l'axe des paliers à tourillon du plateau oscillants Un autre inconvénient de cette disposition connue est que le grand espacement des paliers à tourillon exige une structure épaisse du plateau oscillant afin qu'il garde une rigidité suffi ante pour résister à la poussée des pistons L'invention a pour but de fournir une machine à plateau oscillant dont la dimension dans la direction de l'axe des paliers à tourillon du plateau oscillant puisse être réduite et dans laquelle il soit assuré en mMme temps que la composante transversale de toussée du plateau oscillant sui agit sur le bloc cylindres ne puisse appliquer au bloc qu'un petit moment de basculement, insuffisant pour le faire basculer sur la surface de distributeur plane. Selon l'invention, on propose une machine 2 la- teau oscillant comprenant un bloc cylindres rotatif muni de pistons pouvant aller et venir dans ses cylindres et pouvant dépasser de manière à s'appliquer à la surface plane d'un plateau oscillant inclinable, une articulation relative entre le plateau oscillant et les pistons s'effectuant dans un plan d'articulation parallèle à la surface du plateau oscillant et qui contient les centres d'articulation de la surface du plateau oscillant relativement aux pistons, une surface plane percée située à l'autre extrémité du bloc et placée transversalement à l'axe de rotation du bloc, un distributeur présentant une surface plane percée qui coopère avec la surface plane percée du bloc pendant la rotation du bloc, un évidement cannelé prévu dans le bloc et dont une extrémité est située dans un plan transversal à l'axe de rotation du bloc, un arbre porté par des paliers, muni de cannelures de manière à coopérer avec l'évidement cannelé et permettant au bloc de se mouvoir axialement et de basculer légèrement relativement à la surface percée du distributeur, et des paliers à tourillon servant à monter le plateau oscillant en vue d'une inclinaison variable, machine remarllabl.e en ce que les paliers à tourillon sont placés de telle sorte que leur axe se trouve du cdté opposé au bloc cylindres relativement au plan d'articulation et que le plan contenant l'extrémité mentionnée de l'évidement est placé de telle sorte que, lorsque l'inclinaison du plateau oscillent varie d'une course nulle des pistons à la course maximale des pistons, lé point d'intersection du pian d'articulation avec l'axe de rotation du bloc se déplace pratiquement le long de l'axe de rotation du bloc en direction du plan contenant l'extrémité mentionnée de l'évidemert. Grâce ai fait que les paliers a tourillon sont situés du côté opposé au bloc cylindres relativeent au plan d'articulation, ils peuvent avoir entre ex un espacement inférieur au diamètre du èloc cylindres. is, la dimension totale de la machine dans la direction de l'axe es paliers à tourillon peut être réduite. la composante transversale e la poussée exercée par le plateau oscillant sur le bloc eyinrCres possède ainsi une ligne d'action passant par le point d'intersection mentionné entre le plan d'articulation et 1 1axe de rotation.La grandeur de cette composante transversale dépend de l'inclinaison du plateau oscillant, si l'on admet que la pression du fluide est constante, et le,moment de basculement appliqué au bloc cylindres et tendant à le faire basculer sur la surface de distributeur plane dépend de la grandeur de la composante transversale et de la distance entre le point mentionné et le plan d'extrdmité mentionné. En faisant en sorte qu'un accrolssement de l'inclinaison du plateau oscillant provoque une diminution de cette distance et en choisissant convenablement les dimensions on évite que le moment de basculement appliqué au bloc n'atteigne une grandeur notable, au point de ltécarter de la surface de distributeur plane. La réduction de l'espacement des paliers à tourillon, réalisable gracie à l'invention, permet de donner au plateau oscillant une grandeur et un poids plus réduits que pour une machine du genre connu ayant un rendement similaire ou de lui donner la même grandeur et le même poids que dans une machine du genre connu, mais avec un rendement supérieur. La description qui va suivre, en regard des figures annexées données à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invension peut être réalisée. La figure 1 est une coupe longitudinale du premier mode dtexécution. La figure 2, une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3, une coupe suivant la ligne III-III de la figure i. La figure 4, un agrandissement d'une partie de la figure 1, montrant la variation de position de la composante transversale de poussée appliquée au bloc cylindres. la figure 5, une coupe longitudinale du deuxième mode d'exécution. La figure 6, une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5. La figure 7, un agrandissement de la figure 5 montrant la variation de position de la composante transversale de poussée. On se réfèrera tout d'abord aux figures 1 à 4. le corps de pompe est formé de deux parties 1 et 2, fixées ensemble par des boulons non représentés. La partie de corps 2 présente une surface de distributeur 3 dans laquelle sont formés deux orifices principaux, bien que ceux-ci ne soient pas visibles sur la coupe de la figure 1. Un bloc cylindres 4 est monté de manière à pouvoir tourner sur la surface 3 et la surface plane 5 du bloc, transversale à l'axe de celui-ci s' adapte contre la surface 3. Dans le bloc sont formés plusieurs cylindres 6 dont les axes sont parallèles à l'axe de rotation. Chaque cylindre présente un orifice 7 s' ouvrant à la surface 5 de manière à coopérer avec les orifices principaux pendant la rotation du bloc. Un piston 8 peut aller et venir dans chaque cylindre et dépasse de l'extrémité 9 du bloc cylindres. Chaque extrémité dépassante de piston présente une rotule 11 sur laquelle est monté un patin 12. Un plateau oscillant 13 est monté dans la partie de corps 1 auprès de l'extrémité 9 du bloc. Ce plateau oscillant est supporté par des paliers à tourillon 14 et 15 dans la partie de corps 1 en vue d'une inclinaison variable. Le plateau oscillant présente une surface d'oscillation plane 16 destinée à coopérer avec les patins 12. L'axe A-A des paliers 14 et 15 est situé du côté opposé au bloc cylindres relativement à la surface d'oscillation 16, de sorte que les paliers 14 et 15 sont dégagés du bloc cylindres et que l'espacement entre les extrémités intérieures de ces paliers peut ainsi être inférieur au diamètre du bloc cylindres. L'axe Â-Â est excentré d'une distance C relativement à l'axe de rotation B-D du bloc.Le plan D-D passant par le centre de toutes les rotules 11 forme le plan d'articulation entre les pistons et le plateau oscillant et ce plan est parallèle à la surface d'oscillation plane 16. Un arbre-d'entraRnement 17 de la pompe est porté par des paliers 18 et 19 du corps et traverse en leur centre le plateau oscillant et le bloc cylindres. Entre les paliers 18 et 19, l'arbre 17 présente une partie cannelée 21, qui s'engage sans serrage dans l'évidement cannelé 22 du bloc cylindres. Cet évidement 22 est prévu dans une saillie centrale 23 partant de l'extrémité 9 du bloc cylindres, l'extrémité extérieure de ltévidement cannelé se terminant au plan terminal E du bloc. Le plan E est transversal à l'axe de rotation et pendant que chaque va-et-vient d'un piston, au moins l'extrémité à rotule de celui-ci dépasse le plan E. Un évidement central 24 du bloc contient un ressort de compression 25 agissant entre le bloc cylindres 4 et des tiges de poussée 26. Ces tiges de poussée passent à travers l'évidement 22, de manière à agir axialement sur un organe de poussée sphérique 27 pouvant coulisser sur ltar- bre 17. L'organe 27 coopère de façon centrée avec une plaque de patins 28 qui agît sur tous les patins de manière à les maintenir sur la surface d'oscillation 16. La figure 3 est une coupe de la saillie 23 et de l'évidement cannelé 22. Les dents 31 de l'évidement 22 et les dents 32 de la partie d'arbre 21 présentent toute section classique permettant la coopération entre elles, la disposition étant telle qu'en réponse à la composante transversale de poussée exercée sur le bloc dans la direction F, les dents engrènent en deux positions & ommat; G et et E dans un plan perpendiculaire à la force F et approximativement diamétral relativement à l'axe de rotation B Les espacements de dents sont exagérés pour indiquer les deux positions G et H. L'inclinaison du plateau oscillant est réglée par un servomoteur à simple effet 93 qui stapplique à un prolongement 34 du plateau oscillant 13. Des butées servant à limiter l'incli naison du plateau oscillant sont assurées par la coopération al- ternative du prolongement 34 ou de la saillie 35 du plateau oscillant avec la paroi intérieure de la partie de corps 1. Lorsque le prolongement 34 s'applique à la paroi, l'inclinaison du plateau oscillant est maximale, mais lorsque la saillie 35 ssap- plique à a paroi du corps, l'inclinaison du plateau oscillant est nulle, ctest-à-dire que les pistons ont une course nulle pendant la rotation du bloc cylindres Etant donné que l'axe À des paliers à tourillon est décalé à la fois relativement au plan d'articulation et à l'axe de rotation B-B, la poussée des pistons sur le plateau oscillanttend toujours à déplacer celui-ci dans le sens d d'une inclinaison nulle. te sens unique dans lequel le servomoteur à simple effet 33 peut esercer une poussée est celui qtii tend à déplacer le plateau oscillant dans le sens de son inclinaison maximale, le -servomoteur poussant -simplement sur le prolongement 340 On peut alors obtenir un réglage de l'in clinaison effective du plateau oscillant en commandant la force unidirectionnelle exercée par le servomoteur. Pendant le fonctionnement de la pompe, la rotation de zabre dVentrainement a pour effet de faire tourner le bloc cylindres au moyen des cannelures coopérantes et des patins sont mis en rotation sur la surface d'oscillation 16, l'inclinaison du plateau oscillant définissant alors la course de va-et-vient appliquée aux pistons. Le va-et-vient des pistons, conjointement avec l'alignement cyclique des orifices de cylindre 7 sur les orifices principaux de la surface de distributeur 3, détermine l'action de pompage de la façon classique. Du liquide à la pression des cylindres réagit par l'intermédiaire des pistons et des patins sur la surface d'oscillation 16 et cette poussée des pistons a deux composantes, l'une parallèle à l'axe de rotation et l'autre transversale à celui-ci.L'une des composantes est transmise au corps par l'intermédiaire du plateau oscillant et des paliers à tourillon mais l'autre composante apparat sous la forme d'une composante transversale de poussée F agissant sur le bloc de cylindres au point d'intersection entre le plan d'articulation D-D et l'axe de rotation À-A. Ce point d'intersection a une position variable le long de l'axe de rotation selon le degré d'inclinaison du plateau oscillant. Comne le montre la figure 4, le point J est le point d'intersection entre le plan d'articulation et l'axe de rotation, pour une inclinaison nulle du plateau oscillant, et le point L est le point d'intersection pour une inclinaison maximale du plateau oscillant.La composante transversale de poussée exercée en ces points est espacée du plan E qui passe par l'extrémité de l'évidement cannelé. En vertu de la coopération par cannelures en G et H, le point où le bloc pourrait basculer relativement à l'arbre est en fait le point où le diamètre G-E coupe l'axe de rotation et qui est in diqué en X sur la figure 4.En choisisant convenablement le position du plan E, on fait en sorte que la distance J M soit supérieure à la distance L M. ta composante transversale de poussée est nulle pour une inclinaison nulle du plateau oscillant et el1e est maximale pour une inclinaison maximale du plateau oscillant, Si J or adret que la pression de la pompe est constante. te moment de basculernent du bloc est le produit de la composante transversale de poussée par la distance de sa 11- gne d'action au point M. On voit par la figure 4 qu'a mesure que l'inclinaison du plateau oscillent augmente et que la co.po- sante transversale de pousse augmente, 1? distance entre la ligne d'action de la composante transversale de pousse et le point E diminue et que les niofflent de basculement appliqués au bloc ne deviennent donc pas excessifs. Si l'on fait coSnci- der le point M avec le point L, le moment de basculement appliqué au bloc en vertu de la composante transversale de poussée pour une inclinaison maximale du plateau oscillant peut être réduit à zéro.On comprend que la variation de position de la ligne d'action de la composante transversale de poussée pendant une variation de l'inclinaison du-plateau oscillant est réduite et que pour maintenir à une valeur raisonnablement petite le moment de basculement appliqué au bloc, il est désirable que le point L soit proche du point M. On considèrera maintenant le deuxième mode d'exécution représenté par les figures 5 à 7. Les mimes références désignent des -parties similaires à celles des figures 1 à 4 et on décrira seulement les points différents~. La différence principale est que ce mode d'exécution montre une pompe réversible dans laquelle le plateau oscillant peut s 'incliner dans deux sens relativement à la position zéro. Le prolongement 34 touche le corps de manière à former une butée pour l'inclinaison maximale vers l'avant et la saillie 35 touche le fond 41 d'un évidement du corps-de manière à former la butée pour l'inclinaison maximale én sens inverse.Le servomoteur 43 est cette fois à double effet et il est relié par une biellette 42 à la saillie 34 du plateau oscillant de manière à pousser aussi bien qutà tirer. L'axe A-A est prévu de manière à couper llaxe de-rota- tion B-B mais reste situé, relativement au plan d'articulation du plateau oscillant, du côté opposé au bloc cylindres, de sorte que l'on peut obtenir une réduction de la dimension de la machine le long de l'zxe des- paliers à tourillon.L'inclinaison maximale vers l'arrière est prévue plus petite que l'inclinaison maximale vers l'avant Le point d'intersection du plan d'articulation D-D avec l'axe de rotation B-B, pour l'inclinaison maximale vers l'avant, est situé en N, pour. une inclinaison nulle il est situé en J et pour l'inclinaison maximale vers ltarrière, en No Les points I et N sont tous deux plus proches du point M que le point -J, ce qui indique qu'une inclinaison du plateau oscillant dans un sens ou dans l'autre, en partant de l'inclinaison nulle, cause un déplacement du point d'intersection du plan d'articulation avec l'axe de rotation en direction du point M.Ainsi, le moment de la composante transversale de poussée autour du point q diminue lorsque l'inclinaison du plateau oscillant augmente dans un sens ou dans l'autre en partant de zéro, ce qui évite qu'un moment de basculement excessif ne soit exercé sur le bloc cylindres.Pendant l'inclinaison du plateau oscillant vers l'arrière, le sens de la composante transversale de poussée s'inverse nais son bras i couple relativement au point M n'est pas modifié. Entant donné l'inclinaison réversible du plateau oscillant te A ne peut avoir qu'une excentricité faible ou nulle relativement à l'axe de rotation, car pour une certaine inclinaison du plateau, il pourrait en résulter un moment de bas culement excessif du bloc, mais sans cette excentricité, la pouF sée des pistons sur le plateau oscillant tend à déplacer le plateau oscillant dans le sens d'une inclinaison nulle, en partant de l'inclinaison vers l'avant aussi bien que de l'inclinaison vers l'arrière.Par suite, il faut que le servomoteur soit à double effet pour solliciter le plateau oscillant en vue d'une inclinaison vers l'avant ou vers l'arrière. On a supposé ici pour plus de commodité que la composante transversale de poussée est proportionnelle à 1' in- clinaison du plateau oscillant. Bien entendu, la composante transversale de poussée est également proportionnelle à la pression de refoulement de la pompe mais cependant, il est possible de négliger cette pression lorsqu'on considère la composante transversale de poussée car la méme pression de refoulement de la pompe agit de manière à maintenir fermement le bloc cylindres sur la surface de listributeur plane 5 et détermine le moment de basculement minimal nécessaire pour faire basculer le bloc et l'écarteur de la surface de distributeur 3. L'invention permet de donner aux paliers à tourillon du plateau oscillant un espacement inférieur au diamètre du bloc de cylindres, mais on comprend que lwinvention est égale- ment applicable à des machines à plateau oscillant dans lesquelles les paliers à tourillon pourraient avoir un espacement supérieur ai diamètre du bloc cylindres. REVENDICATIONS 4. Machine à plateau oscillant comprenant un bloc cylindres rotatif muni de pistons pouvant aller et venir dans ses cylind.res et pouvant dépasser de manière à s'appliquer à la surface plane d'un plateau oscillant inclinable, une articulation relative entre le plateau oscillant et les pistons s 'effectuant dans un plan d ' articulation parallèle à la surface du plateau oscillant et qui contient les centres d'articulation -de la surface du plateau oscillant relativement aux pistons, une surface plane percée située à l'autre extrémité du bloc et placée transversalement à l'axe de rotation du bloc, un distributeur présentant une surface plane percée qui coopère avec la sur faee plane percée du bloc pendant la rotation du bloc, un évidement cannelé prévu dans le bloc et dont une extrémité est située dans un plan transversal à l'axe de rotation du bloc, un arbre porté par des paliers, muni de cannelures de manière à coopérer avec l'évidement cannelé et permettant au bloc de se mouvoir axialement- et de basculer légèrement relativement à la surface percée du distributeur, et des paliers à tourillon servant à monter le plateau oscillant en vue d'une inclinaison variable, caractérisée en ce que les paliers à tourillon sont placés de telle sorte que leur axe se trouve du côté oposé au bloc cylindres relativement au plan d'articulation et oUle le plan contenant l'extrémité mentionnée de l'évidement, est placé de telle sorte que, lorsque l'inclinaison du plateau oscillant varie d'une course nulle des pistons à la course maximale des pistons, le point dXintersection du plan d'articulation avec l'axe de rotation du bloc se- déplace pratiquement le long de l'axe de rotation du bloc en direction du plan contenant l'extrémité mentionnée de 11 évidement. 2. If4lchine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'axe des paliers à tourillon ne coupe pas l'axe de rotation du bloc. 3. Tachine selon la revendication 2, caractérisée en ce que des butées sont prévues pour permettre de faire varier l'inclinaison du plateau oscillant dsns un seul sens en partant de la position de course nulle des pistons. 4 Machine selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un servomoteur à simple effet pour le réglage de l'inclinaison du plateau oscillant. 5. Machine selon la revendication 1, cractérisée en ce que les paliers à tourillon sont placés de telle sorte que leur axe coupe ltaxe de rotation du bloc. 6. machine selon l revendication 5, caractérisée en ce que des butées sont prévues polir permettre de faire varier l'inclinaison du plateau oscillant dans deux sens en partant de la position de course nulle des pistons 7. Tachine selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un servomoteur à double effet pour le réglage de l'inclinaison du plateau oscillant. 8. Machine selon lrune quelconque des machines 1 à 7, caractérisée en ce qu'une rotule est prévue à ltextré- mité extérieure de chaque piston, qu'un patin est monté sur chaque rotule, que les patins assurent la coopération entre les pistons et la surface plane du plateau oscillent et que le plan contenant les centres des rotules coïncide avec le plan d'articulation0