Brevet FR2468009A1 — publié le 19810430

Pompe et/ou moteur à engrenages. La présente invention concerne une pompe et/ou mo- teur à engrenages destiné à fonctionner au choix comme pom- pe ou comme moteur et comprenant deux pignons engrenant entre eux dont les axes sont supportés dans le corps de pompe au moyen de manchons formant paliers séparés dont les faces frontales rencontrent les faces frontales des pi- gnons, les manchons formant paliers pouvant se déplacer li- brement en direction axiale et étant appuyés contre les pi- gnons par de l'huile sous pression de façon à former un joint parfaitement étanche. En ce qui concerne la technique antérieureil con- vient de citer le brevet britannique n0 1 067 552 (Dowty Hydraulic Units Ltd) et la demande de brevet allemand mise à l'inspection publique sous le n0 1 703 180. D'autre part, certains aspects de l'état actuel de la technique sont décrits dans les brevets finnois n0s 51 992 et 51 993. Afin d'empêcher les manchons formant pa- liers de basculer dans des conditions de fonctionnement variées, la pompe ou moteur à engrenagesconnu décrit dans le brevet finnois no 51 992 est essentiellement caractérisé en ce que la pression dans l'enceinte o se trouvent les pignons est dirigée à partir de la zone axiale d'équilibra- ge des manchons vers des zones de pression partielle, sépa- rées par des organes d'étanchéité, à travers des orifices compensateurs de pression ménagés dans les manchons for- mant paliers, essentiellement au milieu de l'aire à pres- sion croissante qui correspond aux conditions de fonction- nement moyennes, afin de supprimer le basculement des man- chons formant paliers dans différentes conditions de fonc- tionnement. Dans les pompes et moteurs à engrenage connus jus- qu'à présent la lubrification des manchons formant paliers est effectuée par lubrification sous vide ou au moyen de canaux s'étendant du côté de l'entrée en direction des manchons formant paliers. Ces solutions connues ne convien- nent pas pour des appareils pouvant fonctionner au choix soit comme pompe, soit comme moteur et tournant dans les deux sens puisque les canaux doivent être disposés asymé- triquement sur des faces frontales des manchons formant paliers. Pour obtenir le meilleur rendement possible la face frontale de chaque manchon formant palier est munie d'un revêtement en téflon, ce qui permet de réduire la fuite d'huile en direction du tourillon de l'axe. Sous ce rapport il convient de citer la demande de brevet finnois nO 790420. Une méthode utilisée précédemment pour créer des conditions contr8lées de fuite d'huile en direction du tou- rillon de l'axe consistait à accentuer du c8té frontal l'arrondissement des dents du pignon, ce qui est extrêmement difficile sinon impossible à réaliser. Par suite d'une dif- férence de degré d'arrondissement la pression est amenée à s'étendre sur le c8té plus arrondi et, étant donné que la surface soumise à la pression augmente brusquement, la force exercée par la pression pousse le pignon contre le manchon opposé. Il en résulte une fuite d'huile accrue du côté plus arrondi et un grippage de la face du manchon formant palier du côté moins arrondi. Il est également très difficile d'obtenir des condi- tions contr8lées de fuite d'huile au moyen d'une gorge pré- vue dans le col central de la face du manchon formant palier puisque la gorge doit être extrêmement petite et, au fur et à mesure que la face s'use, de la matière remplit la gorge de façon à entraîner une perte de lubrification. Il est difficile d'exécuter un trou de petit diamè- tre foré dans le manchon formant palier à partir du côté sous pression de manière à obtenir des conditions contr8- lées de fuite d'huile directement vers le manchon formant palier. Pour obtenir un débit de fuite approprié (approxi- mativement 1 litre par minute) avec par exemple un trou de 18,5 mm de long il faudrait un diamètre de 0,25 mm, ce qui signifie que le rapport de sa longueur à son diamètre est égal à 74. En pratique, il est recommandable que le rapport longueur/diamètre n'excède pas environ 10. L'emplacement de ce trou serait également défavorable et dans des appa- reils pouvant fonctionner aussi bien comme pompe que comme moteur et tournant dans les deux sens ce type de lubrifi- cation est impossible. Pour remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus la caractéristique principale de la présente invention con- siste en ce que dans chaque manchon formant palier est prévu un trou de fuite d'huile du côté opposé à la surface plane d'un manchon formant palier à l'endroit o se situe le plan central des alésages de l'enceinte ou à proximité de ce plan, en ce que pour assurer la lubrification des axes des pignons de l'huile est amenée à s'écouler par le- dit trou en passant par l'intervalle qui, situé entre l'a- lésage'de l'enceinte et le manchon formant palier, commu- nique avec l'extrémité extérieure dudit trou, et en ce que le rapport de la longueur des trousà leur diamètre R/d est inférieur ou égal à environ 10. L'invention est décrite plus en détail ci-dessous à l'aide d'une forme de réalisation illustrée purement à ti- tre d'exemple au dessin annexé dans lequel: la figure 1 représente schématiquement la façon dont les manchons formant paliers sont montés dans les alésages du corps de pompe; et la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. Une pompe et/ou moteur à engrenages représenté sur les figures 1 et 2 comporte un corps 1 ouvert des deux cô- tés et dans lequel se trouve une enceinte 2 comportant deux cylindres circulaires partiellement superposés. L'enceinte 2 est fermée de manière étanche avec une bride de fixation (non représentée) et une bride terminale 4. Dans l'enceinte 2 de la pompe se trouvent deux pignons 8 et 9 engrenant en- tre eux et dont les dentures sont indiquées par 8'et 9'. Les axes 6 et 7 des pignons 8 et 9 sont supportés par des manchons formant paliers 11, 12 et par des manchons analo- gues (non représentés) situés du côté opposé. Le tourillon 6 et le pignon 8 ainsi que le tourillon 7 et le pignon 9 sont en matière pleine. La périphérie extérieure des man- chons formant paliers 11, 12 présente des parties planes 3 o les cylindres superposés se rencontrent. La distance en- tre les centres des manchons formant paliers 11, 12 est plus grande que la distance entre les centres des cylindres de l'enceinte. Les manchons formant paliers 11, 12 peuvent se déplacer axialement et chacun d'eux a une extrémité pla- cée contre la face frontale du pignon 8, 9. Des rainures annulaires sont exécutées dans le corps de pompe pour des joints d'étanchéité 13. Des intervalles entre la bride 4 et les faces frontales des manchons 11, 12 sont étanchéi- fiés avec des joints d'étanchéité 13 pour empêcher des fuites vers l'extérieur. Les joints d'étanchéité 13 pré- sentent une section rectangulaire et, pour obtenir une é- tanchéification efficace, une hauteur supérieure à celle des rainures 5. Sur la figure 1 le côté d'entrée de la pompe est indiqué par 12 et le côté de sortie de la pompe par 18. La pression du côté d'entrée et le dimensionnement des man- chons formant paliers 11, 12 par rapport au dimensionnement des alésages 2 du corps de pompe 1 font que les manchons 11, 12 se trouvent en contact métallique avec des surfaces in- térieures des alésages 2 dans les zones "a". Au niveau du plan central LL des alésages 2 de l'enceinte de la pompe existe alors un intervalle "h" entre les manchons 11, 12 et la paroi intérieure de l'enceinte. Suivant la présente invention, au niveau du plan central L-L des alésages 2 qui coïncide sensiblement avec le plan central des manchons formant paliers Il et 12, ces derniers présentent des trous de fuite d'huile 10. Le rap- port longueur/diamètre R/d des trous 10 est inférieur ou égal à 10, ce qui les rend relativement faciles à exécuter. L'action d'étranglement de la fente 14 peut s'expri- mer approximativement comme suit Q = Jrh3, i 6q t'n( 2 r1 o Q = la quantité d'huile fuyant en direction du manchon formant palier; h = l'intervalle entre le manchon formant palier et l'alésage du corps de pompe autour du trou; p la pression de travail moins la pression d'huile de fuite; 7 = la viscosité absolue ri = le rayon du trou; et r2 = le rayon de la section d'étranglement. Etant donné que la quantité d'huile de lubrification nécessaire au manchon formant palier est égale à environ 1 % du débit de la pompe, l'intervalle à prévoir entre le manchon formant palier et la paroi de l'enceinte autour du trou peut être calculé avec la formule ci-dessus. Sur les figures 1 et 2 les flèches A1 et A2 indi- quent l'écoulement d'huile de lubrification, ou de fuite contrôlée, par l'intervalle 14 en direction des trous 10 et par ceux-ci pour lubrifier les axes 6 et 7 des pignons 8 et 9. A l'extrémité 4 de l'enceinte de la pompe se trou- vent, au niveau des axes 6 et 7, des orifices 15 et 16 par lesquels l'huile de lubrification passe dans le sens indi- qué par la flèche A3 de manière connue en soi. Pour plus de carté, différents intervalles sont re- présentés de manière exagérée sur les figures 1 et 2. En disposant, suivant la présente invention, les trous ou canaux 10 pour l'huile de lubrification sensible- ment au niveau du plan central L-L des cylindres de l'en- ceinte de la pompe, on permet aux axes 6, 7 des pignons 8, 9 de recevoir la même lubrification pour chacun des deux sens de rotation de la pompe/moteur, c'est-à-dire que les manchons formant paliers sont lubrifiés de la même façon que l'appareil soit utilisé comme pompe ou comme moteur. Le fait de dimensionner les trous 10 de la façon dé- crite permet également suivant la présente invention de remédier aux problèmes de fabrication et de lubrification rencontrés en cas d'utilisation d'appareils formant pompe/ moteur analogues connus jusqu'à présent. Comme représenté sur les figures 1 et 2, les trous 10 pour l'huile s'étendent radialement, lorsqu'on les ob- serve sur la figure 1, c'est-à-dire qu'ils sont aussi courts que possible dans cette projection. Observés sur la figure 2, les trous de fuite d'huile 10 ont leurs extrémi- tés extérieures 10' situées sensiblement au milieu des man- chons formant paliers 11, 12 alors que leurs extrémités intérieures 10" sont situées sensiblement plus près des fa- ces frontales des pignons 8, 9 que des extrémités extéri- eures des manchons formant paliers, cet agencement étant destiné à permettre à l'huile de lubrification de s'écou- ler également en direction des parties des axes 6 et 7 con- tiguës aux pignons. Il est évidemment possible d'utiliser deux trous pour l'huile placés côte à côte au lieu d'un seul. Dans ce cas il faut veiller à ce que l'exécution des trous 10 ne devienne pas trop difficile puisque dans le cas de deux trous juxtaposés le diamètre d sera plus petit et le rap- port R/d se trouvera accru en conséquence. Enfin, il convient encore de noter que l'exemple de réalisation illustré et décrit en détail ne présente aucun caractère limitatif de sorte que diverses autres variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. 246-8-009 REVENDICATIONS 1 - Pompe à engrenages formant également moteur, destiné à fonctionner aussi bien comme pompe que comme mo- teur, qui comprend deux pignons (8,9) engrenant entre eux dont les axes (6, 7) sont supportés dans le corps de pompe (1) au moyen de manchons formant paliers séparés (11, 12) dont les faces frontales rencontrent les faces frontales des pignons (8, 9), les manchons (11, 12) pouvant se dépla- cer librement en direction axiale et étant appuyés de ma- nière étanche contre les faces frontales des pignons (8,9) sous l'effet d'une pression, caractérisée en ce que dans chacun des manchons formant paliers (11, 12) est prévu un trou de fuite d'huile (10) du côté opposé à leur surface plane (3), à l'endroit o se situe le plan central (L-L) des alésages de l'enceinte (2) ou à proximité de ce plan, en ce quepour assurer la lubrification des axes (6, 7),des pignons (8, 9) de l'huile est amenée à s'écouler par ledit trou en passant-par l'intervalle (14) qui, situé entre l'a- lésage de l'enceinte (2) et le manchon formant palier (11, 12), communique avec l'extrémité extérieure (10') du trou (10), et en ce que le rapport de la longueur (R) au diamè- tre (d) des trous est inférieur ou égal à environ 10. 2 - Pompe à engrenages formant également moteur suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les trous de fuite d'huile (10), observés dans la direction axiale de la pompe, s'étendent sensiblement radialement. 3 - Pompe à engrenages formant également moteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les trous de fuite d'huile (10), observés en direction radiale de la pompe, ont leurs extrémités extérieures situées sen- siblement dans la partie centrale des manchons formant pa- liers (11, 12) alors que les extrémités intérieures (10") des trous de fuite d'huile (10), observées dans cette même direction, sont plus près des faces frontales des pignons (8, 9) que des extrémités extérieures des manchons formant paliers (11, 12).