Brevet FR2491028A1 — publié le 19820402

La présente invention concerne des groupes propulseurs hors bord de bateaux ou moteurs hors bord et elle a trait plus particulièrement à des dispositifs hydrauliques pour assurer l'inclinaison et l'orientation de groupes propulseurs hors bord. Dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0s 3 581 702, 3 722 455 et 3 885 517, on a décrit des systèmes hydrauliques d'orientation-inclinaison qui utilisent des cylindres ou vérins hydrauliques sé- parés d'orientation et d'inclinaison entrainés par une seule pompe pour orienter et incliner un groupe pro- pulseur hors bord autour de son axe d'inclinaison. Dans ces systèmes, les deux cylindres d'orientation et d'inclinaison sont mis en pression avec un fluide hydraulique provenant d'une seule pompe aussi bien dans le mode opératoire d'orientation que dans le mode opératoire d'inclinaison. Dans le mode d'orientation, les deux cylindres d'orientation et d'inclinaison assu- rent l'orientation du groupe propulseur alors que dans le mode d'inclinaison, les cylindres d'orientation ont atteint leur fin de course, en laissant seulement les cylindres d'inclinaison assurer l'inclinaison du groupe. Les systèmes sont pourvus de soupape de sûreté pour permettre aux cylindres d'inclinaison d'agir comme des amortisseurs de chocs. Ces systèmes sont basés sur une certaine géométrie, c'est-à-dire sur les lon- gueurs relatives des bras de transmission de couple sur lesquels agissent les cylindres d'orientation et d'inclinaison et sur les diamètres relatifs des cy- lindres, afin d'empocher une inclinaison du groupe propulseur au-delà de la gamme d'orientation quand le groupe propulseur est en train de produire des forces de poussée substantielles. Cet agencement limite le diamètre des cylindres d'inclinaison, en diminuant ain- si leur efficacité comme amortisseurs de chocs. En oube, avec de tels systèmes, il faut adapter soigneusement la géométrie du système au groupe propulseur avec le- quel il est utilisé. Un système hydraulique servant à orienter et incliner un groupe propulseur hors bord, tel qu'un mo- teur hors bord ou un groupe propulseur arrière, qui sont montés à pivotement sur un bateau, comporte au moins une première et une seconde unité ou vérin hydraulique extensible à cylindre et piston. Une pompe hydraulique fournit un fluide hydraulique aux unités à cylindres et pistons et un dispositif de sécurité li- mite la pression maximale fournie à la première unité quand la seconde unité a atteint un degré prédéterminé d'extension. Le dispositif de sécurité à la pression peut être une soupape d'arrêt actionnée ou contrôlée par pilote qui est montée dans un orifice ménagé au tra- vers d'un piston du second organe moteur hydraulique. Dans un agencement particulièrement compact, le dis- positif de sécurité à la pression peut comporter une soupape actionnée par pilote à une extrémité du trou, cette soupape comportant une tige dépassant d'une extrémité du trou pour entrer en contact avec l'extré- mité du cylindre hydraulique en fin de course du pis- ton. A l'autre extrémité du trou, un clapet d'arrêt à bille peut être utilisé avec interposition d'un seul ressort entre le clapet à bille et la soupape pilotée pour les pousser tous deux en direction d'une position de fermeture, L'invention est en particulier utilisable pour empêcher l'inclinaison du groupe au-delà de sa position d'orientation maximale quand le groupe propulseur pro- duit une poussée de valeur élevée. Le système hydrau- lique de limitation d'orientation est compact, peu coûteux et il ne nécessite pas de matériel extérieur. En outre, on peut adopter un seul système en vue d'une utilisation avec des moteurs de différentes dimensions en changeant simplement le taux d'élasticité du ressort de la soupape de sécurité. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non li- mitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective mon- trant un moteur hors bord comportant les caractéris- ques de la présente invention, ce moteur étant placé dans sa position d'inclinaison maximale, la figure 2 est une vue du moteur hors bord de la figure 1 dans sa position d'orientation maximale, la figure 3 est une vue schématique du systè- me hydraulique incorporé au moteur hors bord des fi- gures 1 et 2, les figures 4, 5 et 6 sont des vues mettant en évidence différentes positions de la soupape d'arrêt actionnée par pilote qui est incorporée au moteur hors bord des figures 1 et 2. Le moteur hors bord 10 représenté sur les fi- gures comporte une console d'arcasse 11 destinée à assurer sa fixation sur l'arcasse d'un bateau. Une console de pivotement 12 est montée sur la console d'arcasse 11 à l'aide d'une broche 13 en vue de per- mettre un mouvement d'inclinaison et le groupe pro- pulseur hors bord 14, représenté en traits mixtes sur la figure 1, est monté à pivotement d'une manière clas- sique sur la console de pivotement pour assurer une commande de direction autour d'un axe de direction orienté sensiblement verticalement. Il est prévu un système hydraulique d'orienta- tion-inclinaison 15 pour orienter et incliner le groupe propulseur hors bord 14 et pour absorber un choc en cas de collision avec un obstacle sous-marin. Le système hydraulique 15 comporte un vérin hydrauli- que d'orientation-inclinaison 16 dont le cylindre 17 24'AY 2 est articulé par son extrémité inférieure 18 sur la console d'arcasse 11 à l'aide d'une broche 19 et dont la tige de piston 20 est articulée sur la console de pivotement par une autre broche 21. Deux vérins hydrauliques d'orientation 22 sont montés sur la con- sole d'arcasse 11, respectivement de chaque c8té du vérin d'orientation-inclinaison 16, de manière que leurs tiges de piston 23 soient dirigées vers l'ar- rière et vers le haut. Une pompe hydraulique réversible 24 actionnée électriquement est montée dans la console d'arcasse 11 au-dessus d'un des cylindres d'orientation 22 et elle comprend un distributeur 25 qui est branché de façon à assurer l'actionnement des vérins hydrauli- ques 16 et 22. Dans la position d'inclinaison maximale représentée sur la figure 1, le groupe propulseur hors bord 14 est supporté uniquement par le vérin d'orientation-inclinaison 16 complètement sorti alors que, dans la position d'orientation maximale repré- sentée sur la figure 2 et dans les positions inférieu- res d'orientation, le groupe propulseur 14 est supporté par les trois vérins hydrauliques. Le vérin d'orientation-inclinaison 16 repré- senté sur la figure 3 est semblable à ceux qui ont été représentés sur les figures 9, 10 et 11 du brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 052 952. Le vérin 16 comprend un cylindre 17 qui reçoit un ensemble de pistons 26, un chapeau extrême de cylindre 27 et une tige de pis- ton 20 fixée sur le piston 26 et s'étendant au travers du chapeau extrême 27. L'ensemble de pistons 26 comprend un piston sensible aux chocs 28 fixé sur la tige 20 et un piston flotteur d'orientation 29. Le piston sensible aux chocs 28 comporte une valve 30 sensible aux chocs à bille chargée par ressort pour permettre un écoule- ment au travers du piston sensible aux chocs 28 en ré- ponse à un choc exercé sur la tige de piston 20 au cas o le groupe propulseur inférieur viendrait percuter un objet placé sous l'eau. En conséquence, sous l'effet d'un choc, le groupe propulseur 14 est incliné vers le haut, en faisant sortir la tige de piston 20 et en écartant le piston sensible aux chocs 28, du piston d'orientation 29. Un clapet antiretour à bille char- gé par ressort 31, prévu dans le piston sensible aux chocs 28, permet au groupe propulseur hors bord 14 de revenir doucement dans sa position inférieure après que le choc s'est produit. Il est prévu une première entrée 32 pour introduire du fluide hydraulique sur le côté inférieur de l'ensemble de pistons et une se- conde entrée 33 pour introduire du fluide hydraulique sur le côté supérieur dudit ensemble de pistons. La seconde entrée est reliée au côté supérieur de l'en- semble de pistons par un tube 34 engagé télescopique- ment dans la tige tubulaire de piston 20 et à un trou 35 ménagé dans le côté de la tige de piston 20 qui est proche du haut du piston sensible aux chocs 28. Les vérins d'orientation 22 comprennent des cylindres fermés 36 qui sont montés sur la console d'arcasse 11, des pistons 37 et 8 coulissant dans les cylindres 36 et des tiges de piston 23 traversant les chapeaux de cylindres 39. Les vérins 22 sont reliés, au-dessus du piston 37, au bac réservoir 40 par l'in- termédiaire de passages 41. En dessous des pistons 37 et 38, les cylindres 36 sont reliés par des passages 42 à la pompe 24. Un des pistons 38 comprend une sou- pape d'arr4t pilotée 43, qui agit de manière à limiter la pression maximale établie en dessous des pistons 26, 37 et 38 dans les deux vérins d'orientation 16 et d'orientation-inclinaison 22 quand les pistons d'orien- tation ont atteint la limite supérieure de leur course. La soupape d'arrêt pilotée 43 est mieux visible sur les figures 4, 5 et 6, elle comporte un trou 44 mé- nagé au travers du piston 38. Un étranglement prévu à la partie supérieure du trou 44 constitue un siège 249 028 46 pour l'obturateur 47 de la soupape pilotée, qui comporte une tige 48 dépassant au travers de l'étrangle- ment 45 et un joint d'étanchéité 49 entourant la ti- ge 48. Un siège 50 pour le clapet d'arrêt à bille 51 est vissé dans l'extrémité inférieure du trou 44 et un seul ressort hélicoïdal 52 pousse à la fois l'obtura- teur du clapet à bille 51 et l'obturateur de la sou- pape pilotée 47 vers leurs positions de fermeture. Un élément de guidage de ressort 53 est prévu entre l'obturateur du clapet à bille 51 et le ressort 52 pour positionner ce ressort. Une rainure 54 ménagée en haut du piston d'orientation 38 établit une communi- cation fluidique entre le trou de soupape 44 et l'ori- fice supérieur de cylindre 55 quand le piston d'orienta- tion 38 est situé à l'extrémité supérieure de sa course. Comme indiqué sur la figure 4, le piston d'o- rientation 38 est placé en dessous de sa position d'orientation maximale et en conséquence la bille 51 et l'obturateur 47 de soupape pilotée se trouvent dans leurs positions de fermeture. Sur la figure 5, le piston d'orientation 38 a atteint sa fin de course, la tige 48 de soupape pilotée s'appliquant contre le chapeau de cylindre 39 pour ouvrir l'obturateur 47 de la soupa- pe pilotée. La pression établie en dessous du piston 38 est suffisamment grande pour ouvrir le clapet à bille 51 de manière que l'écoulement traversant le clapet serve à régler la pression dans le système hydrau- lique en dessous du piston 38. Sur la figure 6, le piston d'orientation 38 se trouve dans la même position que sur la figure 5 et la pression hydraulique régnant en dessous du piston 38 est égale ou inférieure à la valeur désirée et le clapet à bille 51 est fermé. Le groupe de pompage hydraulique 24, repré- senté à l'intérieur de la ligne en trait interrompu de la figure 3, comprend une pompe à engrenages 56 entrai- née par un moteur hydraulique réversible, et un dis- 24- '02 tributeur 25. Le groupe de pompage hydraulique complet 24 est disponible dans le commerce sous le numéro de modèle EO-28334-4 de la Société "Prestolite Company". Un réservoir ou bac 40 est utilisé pour former une réserve appropriée de fluide hydraulique pour le système. Le distributeur 25, prévu dans le groupe de pompage 24, agit en réponse à un fluide sous pression pour commander l'écoulement de fluide de la pompe 56 vers les vérins et en retour. Le distributeur 25 comporte un-tiroir 57 qui est mobile axialement dans un corps tubulaire fermé 58. Le tiroir 57 comprend un piston central 59 pour- vu d'une partie évidée 60 qui établit une communication entre un orifice central 61 et le côté gauche du ti- roir 57 par l'intermédiaire d'un passage 62 traversant le tiroir 57. L'orifice central 61 est relié par un passage 63 au bac 40. Le tiroir 57 comprend en outre des parties formant plongeur 64, s'étendant dans des sens opposés, fixées sur le piston central 59 et servant à ouvrir les orifices de commande d'écoule- ment 65 et 66 quand le tiroir 57 est déplacé vers la gauche ou vers la droite. L'écoulement de fluide pas- sant par les orifices de commande 65 et 66 et les pas- sages de liaison est en outre commandé par des élé- ments de valve 67 et 68 actionnés par ressort et qui sont ouverts par les parties formant plongeur 64 du tiroir 57. Le distributeur 25 est relié à des côtés opposés de la pompe 56 par deux passages 69 et 70. Ces passages 69 et 70 sont reliés au bac 40 par l'in- termédiaire des clapets à billes 71 et 72 qui servent sélectivement à établir l'écoulement à partir du bac ou bien à empêcher cet écoulement. On va maintenant décrire le fonctionnement du système selon l'invention. Lorsque les pistons d'orientation et d'orientation-inclinaison 37, 38, 26 setrouvent dans leurs positions inférieures, le groupe 249,O28 propulseur hors bord 14 peut être orienté vers l'exté- rieur, c'est-à-dire vers le haut, en enclenchant la pompe entraînée par moteur électrique 56 pour alimen- ter en fluide sous pression l'orifice 73 du distribu- teur 25. La pression du fluide provoque alors l'ou- verture de l'obturateur de valve 67 sollicité par res- sort pour permettre à du fluide de passer par l'orifice de commande d'écoulement 65 et de sortir par l'orifice 74 pour alimenter en fluide hydraulique les cylindres d'orientation-inclinaison et d'orientation par l'in- termédiaire du passage fluidique 42, ce qui fait mon- ter les pistons correspondants. Simultanément la pres- sion entraine le tiroir de distributeur 57 vers la droite et le plongeur 64 ouvre l'orifice de commande d'écoulement 66 pour permettre au fluide hydraulique situé au-dessus du piston d'orientation-inclinaison 26 de revenir au côté d'aspiration de la pompe. Le fluide hydraulique situé au-dessus des pistons d'orien- tation 37 et 38 revient au bac 40 par l'intermédiaire des passages fluidiques 41 et le fluide supplémentaire demandé par la pompe 56 s'écoule vers le haut à par- tir du bac 40 en passant au travers du clapet à bille 71. Quand les pistons d'orientation 37 et 38 ont atteint la limite supérieure de leur course, la soupape d'arrêt actionnée par pilote 43 est ouverte, en limi- tant ainsi la pression maximale du fluide fourni au vérin d'orientation-inclinaison 16. A l'aide d'un res- sort 52 correctement calibré qui est prévu dans la sou- pape pilotée 43, la pression dans le système est suf- fisamment réduite pour empêcher le piston d'orientation- inclinaison 26 de vaincre la poussée exercée par le groupe propulseur hors bord, ce qui empêche une incli- naison de ce groupe 14 quand l'hélice est en train de produire une poussée vers l'avant. Pour incliner le groupe propulseur vers le 49 1O26 bas, la pompe entrainée par moteur électrique 56 est inversée de façon à faire arriver du fluide sur le côté droit du tiroir 57, ce qui provoque l'ouverture de l'orifice de commande d'écoulement 66 de droite et l'introduction de fluide par l'intermédiaire du pas- sage 75 en haut du cylindre d'orientation-inclinaison 16 dont le piston 26 est refoulé vers le bas. La pres- sion exercée sur la droite du tiroir de distributeur 57 le fait passer à gauche, en ouvrant ainsi l'ori- fice de commande d'écoulement 65 de gauche relié à l'en- trée de pompe. En même temps, la partie évidée 60 du piston 59 du distributeur est alignée avec l'orifice central 61 du corps de distributeur 58 de façon à ou- vrir un passage de retour assurant la liaison du côté gauche du tiroir de distributeur 57 avec le bac 40 par l'intermédiaire du passage 62 ménagé dans le ti- roir 57. En conséquence, lorsque le piston d'orienta- tion-inclinaison 26 commence à entraîner les pistons d'orientation 37 et 38 vers le bas, l'excès de fluide revient au bac. Le petit orifice ou rétrécissement 76 prévu dans le passage 77 assure -la décharge de la pression régnant sur le côté droit du tiroir de dis- tributeur 57 quand la pompe 56 est arrêtée afin de permettre au tiroir 57 du distributeur de revenir ra- pidement dans la position centrale. 249.028 REVENDICATIONS ) Dispositif hydraulique pour assurer l'orientation et l'inclinaison d'un groupe propulseur hors bord monté à pivotement sur un élément porteur permettant son montage sur un bateau, caractérisé en ce qu'il comprend: A) un premier ensemble hydraulique à cylin- dre-piston (16) extensible, relié à pivotement audit groupe propulseur (14) et audit élément porteur (11), B) un second ensemble hydraulique A cylin- dre-piston extensible (22) relié à un des composants constitués par ledit groupe propulseur (14) et ledit élément porteur (11) et comportant une partie exten- sible qui entre en contact avec l'autre des deux composants précités, C) une pompe hydraulique (56), D) des moyens formant conduit reliant hydrau- liquement lesdits premier et second ensembles hydrauli- ques à cylindre et piston à ladite pompe hydraulique pour alimenter en fluide hydraulique lesdits ensem- bles, et E) un moyen de sécurité à la pression (43) pour limiter la pression maximale du fluide hydraulique fourni audit premier ensemble à cylindre et piston quand le second ensemble à cylindre et piston a attehit un degré prédéterminé d'extension. 2 ) Dispositif hydraulique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ledit second ensemble hydraulique à cylindre et piston (22) comprend un cylindre (36) comportant des extrémités fermées, un piston (38) monté de façon à coulisser alternativement dans le cylindre et une tige (23) reliée au piston et 249,28 traversant une (39) des extrémités fermées du cylindre et en ce que ledit moyen de sécurité (43) à la pression comprend une soupape de sûreté traversant ledit piston. ) Dispositif hydraulique selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que ledit moyen de sécurité à la pression (43) comprend en outre une soupape d'arrêt pilotée servant à empêcher un écoulement au travers de ladite soupape de sécurité excepté quand le second ensemble à cylindre et piston (22) a atteint ledit degré prédéterminé d'extension. ) Dispositif hydraulique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ledit second organe moteur hydraulique (22) comprend uncylindre (36) pourvu d'extrémités fermées, un piston (38) monté de manière à coulisser alternativement dans ledit cylindre et une tige (23) reliée au piston et traversant une (39) desdites extrémités fermées et en ce que ledit moyen de sécurité à la pression comprend: 1) un trou (44) ménagé au travers du pis- ton; et 2) une soupape pilotée (45, 46, 47, 48, 49) montée à une extrémité dudit trou et comportant une tige (48) qui dépasse d'une extrémité dudit trou de façon à entrer en contact avec une (39) desdites extrémités fermées du cylindre (36) quand le second organe moteur (22) a atteint ledit degré prédéterminé d'extension pour ouvrir ladite soupape pilotée. ) Dispositif hydraulique selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce que ledit moyen de sécuri- té (43) à la pression comprend en outre une soupape de sécurité (50, 51, 52, 53) montée dans ledit trou. ) Dispositif hydraulique selon la revendi- cation 5, caractérisé en ce que ledit moyen de sécuri- 2 49IC23 té à la pression (43) comprend un siège de soupape (46, 50) à chaque extrémité dudit trou. ) Dispositif hydraulique selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce que ladite soupape pilotée comprend un élément obturateur ( 47) fixé sur ladite tige (48) et en ce que ladite soupape de sécurité à la pression comprend un élément obturateur constitué par une bille (51). ) Dispositif hydraulique selon la revendi- cation 7, caractérisé en ce que ledit moyen de sécuri- té à la pression (43) comprend en outre un ressort hélicoïdal (52) monté entre lesdits éléments obtura- teurs de soupapes (47, 53, 51) de façon à pousser lesdits éléments obturateurs dans leurs positions de fermeture contre les sièges (46,50) correspondants.