Brevet FR2400125A1 — publié le 19790309

Domaine de l'invention Le domaine de ltinvention est celui des éléments hydrostatiques réversibles qui peuvent fonctionner comme pompe ou comme précepteur (moteur). Dans le premier cas, le rotor reçoit son mouvement d'un moteur thermique, électrique, ou autre, et ltélément hydrostatique débite un fluide sous pression. Dans le second cas, ltélément reçoit du fluide sous pression et fournit un couple sur l'arbre-du rotor. L'invention concerne ufl élément hydrostatique du type à paulettes, mais dont la cylindrée peut varier par ddformation contrôlée de l'anneau dans lequel tourne le rotor. Technique antérieure Du seul point de vue du résultat obtenu, la mise en oeuvre d'une transmission hydrostatique sur un véhicule automobile est une technique présentant dus grands avantages et dont les possibilités sont bien supérieures à celles des transmissions mécaniques. C'est en partie à cause de son prix très élevé qu'on ne trouve cette transmission que sur des véhicules spéciaux, qui ne sont pas soumis aux lois commerciales de la grande série, et pour lesquels une transmission mécanique équivalente serait aussi chère, voire plus. Le domaine de la transmission hydrostatique commence donc où finit la route : tracteurs et machines agricoles, engins de travaux publics, de minas, forestiers, militaires, à chenilles, de lavage, de manutention, etc..., tous cas engins sont en géné- ral lourds (quelques tonnas à plusieurs dizaines), et leurs vitesses maxi sont faibles (27 km/h. pour les -engins de travaux publics). Les types et les montages de transmission sont très variés mais il y a presque toujours au moins un des éléments à cylindrée variable ; c'est pourquoi les éléments à engrenages ou à palettes classiques ne sont utilisés que comme pompes de gavage ou à la rigueur comme recepteurs. Dans l'adaptation la plus courante, dite à couple constant, seule la pompe à pistons est à cylindrée variable. L'utilisation d'éléments standards est fré quente, le véhicule n'étant qu'une application parmi d'autres ; il faut alors un réducteur entre le récepteur et la roue (ce peut autre le couple conique de l'essieu à motoriser). Des fabricants proposent des récepteurs lents dont la vitesse maxi n'excède pas quelques cantaines de tours mais qui peuvent tourner à des vitesses très faibles et même être bloqués sous charge sans inconvénient. L'arbre de sortie du récepteur constitue alors directement l'arbre de roue. Ces éléments sont à cylindrée fixe, ou à deux cylindrées différentes. Ltadeptation d'une transmission hydrostatique sur un véhicule léger tous-terrains pose certains problèmes que les transmissions commercialisées actuellement ne peuvent résoudre simplement. La démarche de conception d'un tel véhicule est en effet très particulière. Celui-ci est avant tout prévu pour se déplacer n'importe où et dans n'importe quelles conditions. La transmission devient donc l'élément principal autour duquel sont construits la châssis et la carrosserie. Ainsi, l'étude du véhicule commence par l'étude de la transmission. Les problèmes qui restent posés sont de deux ordres : poids et encombrement, variation importante de la démultiplication et fonctionnement à puis sance constante. Il est facile de comprendre que seule une transmission directement conçue pour cet usage pourra atteindre les performances souhaitées, alors que l'assemblage d'éléments standards adaptés tant bien que mal ne pourrait y prétendre. Exposé de l'invention C'est en cherchant à implanter une transmission hydrostatique sur un véhicule léger à quatre roues motrices, de manière à obtenir un véhicule tous terrains, qu'a été élaborée la présente invention. Celle-ci concerne un élément hydrostatique, pouvant fonctionner comme pompe ou comme récepteur (moteur) qui présente les avantages suivants : - il est du type à palettes, équilibré, et donc peu encombrant, - il est à cylindrée variable et contr8lée, - il assure une excellente étanchéité même à grande vitesse des chambres interpalettes, - il permet de réaliser des pompes doubles, triples ou quadruples et, dans ce dernier cas, il est particulièrement bien adapté pour motoriser indépendamment les unes des autres les quatre roues d'un véhicule. Un élément hydrostatique, conforme à l'invention, comporte un anneau dans lequel tourne un rotor à palettes. Il est caractérisé en ce que l'anneau a la forme d'un cylindre de révolution quand aucune force ne s'exerce sur lui, mais il est déformable par modification de se section droite sous l'action d'un dispositif de commande de déformation intégré à l'élément luimême. Cette déformation entraîne une modification du volume compris entre l'anneau et le rotor et donc une variation de la cylindrée de la pompe ou du récepteur. On peut ainsi l'adapter à l'effort- désiré. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'anneau est percé sur sa surface latérale, pour l'accès du fluide, d'une multiplicité de séries de fenêtres, les fenêtres étant alignées sur une même génératrice dans une même série et les séries étant symétriques deux à deux par rapport à l'axe de l'anneau. C'est ainsi que dans un élément hydrostatique de l'invention à symétrie de 1a00, l'anneau comporte quatre sérias de fenêtres, ou même simplemént quatre fenêtres, opposées et communiquant deux à deux, ce qui correspond respectivement pour la pompe à l'aspiration et au refoulexent, et pour le récepteur à l'admission et à l'échappement. Dans le cas d'un élément à symétrie de 90c, l'invention permet de réaliser une pompe quadruple, alimentée par un moteur thermique par exemple, pour la motorisation des quatre roues d'un véhicule. A la différence d'une pompe classique, ni les orifices d'aspiration ni ceux de refoulement ne sont reliés entre eux, mais chacun communique directement avec ltextérieur. On dispose ainsi de quatre sources de pression permettant d'alimenter indépendamment chaque roue à partir d'un élément hydrostatique unique. Suivant une autre caractéristique de- l'invention, l'anneau possède, entre chque série de fenêtres, et sur se face cylindrique externe, une languette suivant une génératrice. Sur cette languette s'applique une force de déformation exercée par le dispositif de commande de déformation. Ainsi est réalisée une ova- lisation contrôlée de l'anneau, -modifiant la cylindrée de l'éliment. Comme on l'a vu plus haut, l'élément de l'invention porte des séries de fenres sur sa face latérale. C'est par ces fenêtres que le fluide pénètre dans les chambres interpalettes et en ressort. Par comparaison avec les dispositifs classiCIues, cette disposition permet un meilleur remplissage de ces chambres. Elle permet aussi, par combinaison avec une autre- caractéristique de l'invention une amélioration de leur étanchéité. Selon cette autre caractéristique un flasque relié au rotor, et donc entrainé par lui en rotation, est disposé de part et d'autre de l'anneau et appliqué sur se tranche ; chacun de ces deux flasques étant entaillé de rainures radiales dans lesquelles glissent les palettes. Il n'y a plus alors, comme dans les pompes classiques, frottement des palettes en rotation contre une paroi fixe ce qui rend difficile une parfaite étanchéité à forte pression, mais seulement frottement alternatif à vitesse lente (vitesse longitudinale des palettes). L'invention prévoit différentes formes de réalisetion du dispositif de commande de déformation de l'anneau. Dans le cas d'un élément à symétrie de 180 degrés, c'est-à-dire percé de quatre séries de fenêtres (ou de quatre fenêtres) opposées deux à deux, la déformation de l'anneau est, de préférence, dûs à l'action de cames agissant directement sur les languettes extérieures de l'anneau. Ces cames sont munies chacune d'un pignon d'extrémité, entrainé par une couronne dentés engrenant sur les quatre pignons, la rotation de la couronne dentée faisant exécuter des actions identiques, pression ou relâchement, aux cames diamétralement opposées. Une des cames S8 prolonge à l'extérieur de l'élément par un axe sur lequel il suffit d'adapter tout mécanisme automatique ou manuel susceptible de produire la rotation de la came et entraîner ainsi la variation de cylindrée désirée. Dans la forme de réalisation de l'inventiu à symétrie à 90 degrés, le dispositif de commande de déformation de l'anneau est mis en oeuvra par un vérin susceptible d'être actionné par des pressions d'origines différentes, et dont la piston se termine par une crémaillère qui engrène sur le pignon d'une des cames. En outre, celles-ci présentent deux excentricités différentes afin d'obtenir deux débits différents. De pré férence, et par simplification, sur les huit languettes de l'an- neau, quatre seulement sont mobiles, les quatre autres sont bloquées par vis. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de commande de déformation de l'anneau est à pression de fluide, la pression s'exerçant sur des pistons qui agissent directement sur les languettes. La pression identique à laquelle sont soumis ces pistons assure la synchronisation de leur action sur les languettes. Sans sortir du cadre de l'invention, l'anneau peut, pour des raisons techniques dues aux efforts qu'il subit, ne pas avoir au repos exactement la forme d'un cylindre de révolution. C'est ainsi qu'il peut présenter des nervures sur sa face externe, ou ne pas avoir une épaisseur constante sur toute sa périphérie. Enoncé des figures La Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un élément hydrostatique conforme à l'invention. La Fig 2 est une coupe suivant 2.2 de la Fig. 1. La Fig. 3 est une coupe transversale de l'anneau de la Fig. 1 mais en déformation symétrique. Les Figs 4 et 5 sont des vues cavalières d'un anneau et d'un flasque d'extrémité. La Fig. 6 est une coupe partielle d'une formede réalisation de came, différente de celle apparaissant sur les Figs 1 et 2. La Fig. 7 est une coupa longitudinale d'une autre forme de réalisation de l'élément de l'invention,suivant A.A de la 11go. Les Figs 8 et 9 sont des coupes suivant B.B. et C.C. de la Fig. 7. La Fig. 10 est une vue en bout partielle suivant F de la Fig. 9. La Fig. 11 est une coupe suivant D.D. de la Fig. 8. La Fig. 12 est une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation de l'élément de l'invention. La Fig. 13 est une coupe transversale de l'élément de la Fig. 12, partiellement suivant A et partiellement suivant B. La Fig. 14 est une vue extérieure du carter arrière de l'élément de la Fig. 12. Description détaillée de 11 invention : Un élément hydrostatique de symétrie de 18lac est représenté en totalité ou partiellement sur les Figes. 1, 2, 3 et 4. il comporte un rotor 18, d'arbre 1 à joint à lèvres 2 maintenu par un chapeau avant 3, avec entretoisa 4, écrou de serrage 5, rondelle-frein 6, roulement avant 7 et roulement arrière 19. Huit palettes 17 sont entraînées par le rotor 18. Deux flasques B sont montés sur l'arbre 1 et munis chacun d'un joint de flasque 9. Entre les deux flasques 8 est un anneau déformable 13. Un carter avant 10, un carter central 11 et un carter arrière 12 maintenus par des vis 34, enserrent l'élément tournant. Un dispositif de commande de déformation de l'an- neau comprend quatre camas.Chaque came est constituée de deux arbres bout à bout de sections différentes g la section de grand diamètre 14 forme le palier et la section/de plus faible diamètre, excentrée par rapport à la section 14, forme excentrique agissant sur une languette 27 de l'anneau 13, languette disposée suiverat une génératrice de anneau. Sur chaque came est fretté un pigeon 15 ; une couronne dentée de synchronisation 16 entrains les p gnons 15. L'arbre de la came supérieure 14 se prolonge hors de l'élément de façon que soit adapté sur lui, par exemple, tout mécanisme de rotation de la came afin de faire varier la cylindrée de l1élément. Celle-ci est déterminée par le plus ou moins grand écrasement de l'anneau déformable 13. Elle est fonction de la section droite du volume dans lequel évoluent les palettes 17 du rotor 18. Cette section droite apparaît en 28 sur la Fig. 2 et sur la Fig. 3 où la déformation de l'anneau est maxima, mais de sens inverse dtune figura à l'autre. On voit encore sur ces figures en 20 une vis de serrage arrière, en 21 un chapeau arrière, en 22 un joint à lèvres et en 23 un joint torique. Les fenêtres de l'anneau, ici quatre fenêtres symétriques deux à deux,-sont indiquées en 24. Dans la forme de réalisation représentée aux Figs. 1 et 2, la carter de distribution est le carter avant 10 qui comporte quatre orifices, deux pour l'entrée 29 et 30 et deux pour la sortie 31 et 32. La Fig. 5 montre des rainures radiales 33 dans les flasques 6, rainures dans lesquelles glissent les palettes 17 par effet centrifuge dû à la rotation du rotor. La Fig. 6 montre une came 34 dont l'extrémité 35 est filetée et dont la rotation entraîne le dbplacement d'un coin 36. Dans son déplacement le coin 36 appuie plus ou moins sur une languette 27 entraînant ainsi la déformation de l'anneau 13. La synchronisation de la rotation des cames est assurée, ici comme dans le cas des Fige I et 2, par une couronne dentée 16 engrenant sur des pignons 15 frettés en bout de came. Les Figs 7, 8 et 9 montren-t-un un élément hydrostatique à symétrie quadruple, fonctionnant comme pompe pour l'entrainement indépendant des quatre roues d'un véhicule. L'élément hydrostatique ici représenté est enserré dans trois carters, un carter arrière 40, un carter central 41-et un carter avant 42, ces carters étant fixés par boulons 43 et écrous 44 sur la cloche 45 d'un moteur (non représenté) de volant 46. Le rotor 47 de l'élément hydrostatique, à palettes 48, est partie de l'arbre 49 ; deux flasques d'extrémité 50 et 51, montés sur l'arbre, com portent des rainures analogues à celles représentées en 33 su la Fig. 5, pour le mouvement des palettes 48.Un anneau dXform-- ble 52 entoure le rotor. I1 est percé de huit séries de deux fe nêtres chacune ; une série de deux fenêtres 24 et 124 est visible sur la Fig. 7. L'anneau comporte aussi huit languettes, distribuées à 450 les unes des autres sur sa périphérie et répertoriées 53 à-60. Déns la forma de réalisation représentée, quatre lan- guettes, à 900 les unes des autres, 53, 55, 57 et 59 sont bloquées par des vis 61. Les languettes 54, 56, 58 et 60 peuvent subir l'action d'un dispositif de commande de déformation qui comprend des cames 62, à excentrique, dont le mouvement est synchronisé de la même maniera que dans l'élément des Figs 1 et 2, c'est-àdira par pignons 64 frettés en bout de came e-t couronne dentée 65.Afindobtenir deux débits différents, par par déformations differentes de l'anneau, il y a deux excentrations différentes. Les cames agissant sur les languettes 56 et 60, diamétralement opposées, sont munis de deux excentriques 63 identiques t les cames agissant sur les languettes 54 et 56,-diamétralement opposées et à 900 des précédentes, sont munies de deux excentriques 66 identiques entre eux,maie différents des excentriques 63. La différence d'excentricité des excentriques 63 et 66 se voit sur la Fig. a où la déformation de l'anneau au niveau des languettes 56 et 60 est telle qu'il vient au contact du rotor, alors qu'il reste un passage entre l'anneau et le rotor au niveau des languettes 54 et 58. Le dispositif de commande de déformation de l'anneau est actionné par un vérin dont le piston 67 est terminé par une crémaillère 68 qui engrène sur le pignon 64 d'une des cames. La tige du piston du vérin comporte trois parties de sections différentes 69, 70 et 71 et se déplace dans un cylindre contitué de trois chambres successives de sections différentes. Le vérin est susceptible d' être actionné par des pressions d'originels différen- tes, les conduites de distribution du fluide (non représentées) étant reliées à deux orifices 72 et 73 (Fig. 7). La tige du vérin est d'autre part soumise à l'action d'un ressort de rappel 74 maintenu par uns rondelle 75 serrée par un écrou 76 à l'appui de la tranche supérieure du cylindre.Une sécurité de fonctionnement 77, à vis pointeau 78, complète le dispositif de commande de déformation de l'anneau entreinant le retour du vérin. Comme indiqué plus haut, l'élément représenté est une pompe destinée. à la motorisation des quatre roues d'un véhicule. Il est percé de huit orifices radiaux, chaque orifice correspondant à une série de deux fenêtres, at chaque -paire d'orifices étant reliée à une roue, pour l'arrivée et le départ du fluide. Sur le Fig. 86, les orifices 79 et 80 correspondent ainsi à la même roue. Les autres orifices sont représentée mais n'ont pas été répertoriés, leurs fonctions et leurs dispositions étant identiques à celles des orifices 79 et 80. Ceux-ci débouchent chacun dans un coude 81, bridé sur le carter central 41 par une bride 82. A ltextrEmité du coude 81, un écrou 83 maintientune bague 84 qui est à son tour serrée sur une canalisation souple, non représentée, aboutissant à une roue. Un limiteur de pression 84 comporte un piston mobile 85 dont le déplacement, quand la pression devient supérieure à la valeur de tarage d'un ressort 86, met en communication les orifices 79 et 80 par des voies de dérivation 87 et 88. Un alésage 89, dans le carter 40, correspond au circuit de gavage. Sur les Figs 12, 13 et 14, on voit un élément hydrostatique conforme à l'invention, monté sur la jante d'une roue de véhicule. L'élément ici représenté est pris dans trois carters, un carter arrière 90, un carter central 91 et un carter avant 92, maintenus ensemble par des vis taraudées 93, et il est monté sur une jante 94 par une série de goujons 95 et écrous 96. Le rotor 97 de l'élément hydrostatique, à palettes 98 (Fig. 12), tourne à l'intérieur d'un anneau déformable 99, percé desix fenêtres identiques 100, régulièrement disposées à 600 les unes des autres sur l'anneau 99. Celui-ci comporte extérieurement six languettes distribuées aussi à 600, chacune d'elle entre deux fenêtres, et répertoriées 101 à 106. Trois languettes, à 1200 l'une de l'autre, 101, 103 et 105 sont bridées par des paires de vis 107.Les autres languettes, 102, 104 et 106 peuvent subir l'action d'un dispositif de déformation de l'anneau. Ce dispositif est constitué, pour chaque languette, d'un vérin hydraulique 108 agissant sur la tranche de la languette, à l'encontre de ressorts de rappel 109 et 110 3 1'appui sur des têtas de vis 112 et 113 solidaires de la languette (Fig. 13). Pour la commodité de lecture sur les figures, la languette 104 est représentée sur la Fig. 13 coupée suivant A de la Fig. 12 et la languette 106 est représentée sur la Fig. 13, coupée suivant B de la Fig. 12. Deux tuyauteries, une d'amenée 114 et l'autre de sortie 115, du fluide sont visibles sur la Fig. 12. Elles ont été supprimées sur la Fig. 14, où l'on voit, par contre, les orifices correspondants 116 et 117 dans le carter arrière 92. Ces orifices communiquent chacun avec trois fenêtres de l'anneau, distribuées à 120 l'une de l'autre. Un dispositif de sécurité limiteur de pression est visible sur la Fig. 12. Il permet, quand la pression dépasse une valeur de tarage, de mettre en communication les orifices 116 et 117. Ce dispositif comporte une bague 116, rappelée par un ressort 119. Le déplacement dela bague se fait parallèlement son axe, lorsque la pression sur la tranche arrière (à droite sur la Fig. 12) dépasse la valeur de tarage. Comme on le voit sur la Fig. 13, où cela a été représenté pour les deux palettes supérieures seulement, celles-ci sont soumises à l'action d'un ressort 120, de manière que le contact de la tranche supérieure des palettes soit maintenu avec l'anneau déformable 99, au début de la rotation du rotor 97, et avant que les palettes soient soumises à l'action de la force centrifuge. REVENDICATIONS 1.- Elément hydrostatique, pouvant fonctionner comme pompe ou comme récepteur, de type à palettes entraînées par un rotor et déterminant à l'intérieur d'un anneau fixe des chambres interpalettas, caractérisé - en ce que l'anneau a sensiblement la forme d'un cylindre de révolution quand aucune force ne s'exerce sur lui, ledit anneau étant déformable par modification de se section droite, sous 1'action d'un dispositif de commande de déformation intégré à l'élément hydrostatique. 2.- Elément selon la revendication 1, caractérisé : - en ce que l'anneau est percé sur sa surface latérale d'une multiplicité de sérias de fenêtres, les fenêtres étant alignées sur une même génératrice dans une même série, les séries étant symétriques-deux à deux par rapport à l'axe de l'anneau, chaque séria comportant au moins une fenêtre. 3.- Elément selon la revendication 2, caractérisé - en ce qu'il comporte, de part et d'autre de l'anneau, et lié au rotor, un flasque entaillé de rainures radiales dans lesquelles glissent les palettes dans leur mouvement selon leur plan. 4.- Elément selon la revendication 3, caractérisé - en ce que les séries de fenêtres sont au nombre de quatre au moins, et en ce que l'anneau possède, entre chaque série de fenêtres, et sur se face extérieure, une languette suivant une génératrice sur laquelle s'applique une force de déformation exercée par le dispositif de commande de déformation. 5.- Elément selon la revendication 4, caractérisé - en ce que le dispositif de commande de déformation comporte au moins deux cames à excentrique disposées parallèlement à l'axe de l'anneau, s'appuyant sur les languettes de l'anneau, un pignon étant fretté sur chaque came eut une couronne dentée engrenant avec les pignons et synchronisant la rotation des cames de façon que des cames opposées à 180 exercent en même temps leur action sur les languettes correspondantes. 6.- Elément selon la revendication 5, caractérisé - en ce qu'au moins une came est constitues de deux arbres bout à bout, de sections différentes, les arbres de la grande et de la petite section étant parallèles et décalés l'un par rapport à l'autre. 7.- Elément selon la revendication 5, caractérisé : - en ce qu'au moins une came est constituée d'un arbre dont l'ex trématé est filetée et introduite dans un coin à alésage fileté s'appuyant sur une languette. 6.- Elément selon la revendication 6,- caractérisé - en ce que le dispositif de commande de déformation de l'anneau comporte en outre un vérin dont la tige de piston est prolongée par une crémaillère qui engrène sur un pignon de came. 9.- Elément selon la revendication 4, caractérisé - en ce que le dispositif de commande de déformation de l'anneau comporte au moins deux pistons agissant chacun sur une languette et soumis à une même source de pression.