Brevet FR2510202A1 — publié le 19830128

L'invention a trait à une pompe hydraulique haute pression, pour groupes hydrauliques miniatures, comprenant un corps fixe, un cylindre oscillant sur ce corps, un piston engagé dans le cylindre et saillant radialernent d'un coussinet monté sur un excentrique lié à un arbre moteur, et des moyens de communication unidirectionnelle du cylindre avec des canalisations d'aspiration et de refoulement. Les pompes hydrauliques hautes pressions sont prévues pour transmettre de 1 'énergie à des récepteurs, tels que des vérins, avec de faibles débits de liquide hydraulique sous des pressions dépassant couramment la centaine de bars. Ce sont donc des pompes à très faible cylindrée, celle-ci étant obtenue, en raison des pressions élevées, avec des ensembles cylindre piston à course nettement supérieure à l'alésage, afin de maintenir dans des limites raisonnables l'effort sur le piston. Les embiellages classiques avec une articulation entre pied de bielle et piston sont inapprnpriés, l'alésage réduit exigeant des bielles longues pour permettre la course avec une obliquité acceptable. Les solutions retenues sont les commandes de pistons par cames si les cylindres sont fixes, et les cylindres oscillants ; dans ce dernier cas la commande de piston par excentrique est bien adaptée à une course faible sous des efforts élevés. Mais le montage à cylindre oscillant implique des moyens de communication articulés du -cylindre aux canalisations d'aspiration et de refoulement du liquide hydraulique, afin de suivre les oscillations du cylindre. Il faut bien entendu que ces moyens de communication soient unidirectionnels, pour que le liquide ne puisse refluer du cylindre vers l'aspiration ou du refoulement au cylindre. Une solution classique de moyen de communication unidirectionne2le est le clapet, à bille le plus souvent. Cependant le clapet a l'inconvénient de présenter un volume mort correspondant au déplacement du corps mobile entre la position ouverte et la position fermée, c'est-à-dire le volume de liquide qui reflue à travers le clapet en accompagnant le retour du corps mobile, sur son siège.La réduction du volume mort implique un retour rapide de l'organe mobile, sous l'action d'un ressort? avec comme contrepartie des pertes de charge accrues à travers le clapet. Or, les pertes dans les clapets d'aspiration et de refoulement s'ajoutent, que ce soient es volumes morts ou les pertes de charges. L'invention a pour but de réaliser une pompe hydraulique compacte et de bon rendement; et propose à cet effet une pompe hydraulique haute pression pour groupes hydrauliques miniatures, comprenant un bâti fixe, un cylindre oscillant sur ce bâti, un piston engagé dans le cylindre et saillant radialement d'un coussinet monté sur un excentrique lié à un arbre moteur, et des moyens de communication unidirectionnelle du cylindre avec des canalisations d'aspiration et de refoulement, caractérisée en ce que le moyen de communication avec la canalisation de refoulement est un clapet à bille formant tourillon d'oscillation du cylindre, tandis que le moyen de communication avec la canalisation d'aspiration est un distributeur tournant ménagé entre coussinet et excentrique conjointement. En disposant le clapet à bille de refoulement en tourilion d'oscillation du cylindre, l'articulation du moyen de refoulement se résout en un passage étanche en pivotement, de structure classique. Mais ceci n'est possible que parce que seul le moyen unidirectionnel de refoulement est directement connecté au cylindre oscillant. Par ailleurs le couple excentriquecoussinet permet de réaliser un distributeur tournant qui présente des pertes de charge et volume mort pratiquement négligeables par rapport à un clapet. Ce distributeur tournant comporte de préférence, dans un plan radial de l'excentrique, une saignée intéressant près d'une demi-circonférence, et un canal dans l'axe du piston débouchant dans le coussinet. La saignée est à son tour en communication avec la canalisation d'aspiration par l'intermédiaire d'un canal ménagé dans l'arbre moteur, un alésage diamétral recoupant le canal axial, et une gorge correspondante dans le corps de pompe. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d' exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une coupe axiale d'une pompe selon l'invention ; la figure 2 est une coupe suivant le plan II-II de la figure 1 ; les figures 3A à 3E représentent schématiquement une pompe aux différentes phases de son fonctionnement. Selon le mode de réalisation choisi et représenté aux figures 1 et 2, une pompe hydraulique haute pression comprend un bati 1 qui constitue la partie fixe de la pompe, un cylindre 2 oscillant par un tourillon 20 dans un alésage 10 du corps, un piston 3 engagé dans le cylindre 2 et saillant radialement d'un coussinet 4 monté sur un excentrique 5 entraîné par un arbre moteur 50. Une canalisation d'aspiration 6 percée latéralement dans le bâti 1, débouche dans une gorge annulaire 11 du palier 12 pour l'arbre moteur 50. Dans l'axe de cet arbre moteur 50 et à partir de la face libre de l'excentrique 5, on a pratiqué un canal 52, traversé à hauteur de la gorge 11 par un alésage diamétral 53.Dans l'excentrique 5 a été pratiquée une saignée 51 à fond plat parallèle à la direction d'excentricité et intdressant un peu moins d'une demi-circonférence; un orifice 54 met en communication le canal 52 avec la saignée 51. Un bouchon est enfoncé à force dans le canal 52 entre la face avant et la saigné 51 de l'excentrique 5. La communication entre la saignée 51 et la canalisation d'aspiration 6 est donc permanente. Dans l'axe du piston 3, et débouchant à la surface interne du coussinet 4 est pratiqué un canal 30 ; le plan radial de l'excentrique 5 suivant lequel la saignée 51 a été pratiquée a été déterminé en sorte que l'axe du canal 30 soit dans ce plan. La rotation de l'arbre 50 entraînant l'excentrique 5 a pour résultat que la saignée 51 va démasquer le débouché du canal 30, obturé pendant un peu plus d'un demi-tour par l'excentrique 5, et permettre la communication du volume interne du cylindre 2 avec la canalisation d'aspiration 6. L'ensemble excentrique 5-coussinet 4 forme distributeur tournant. La canalisation de refoulement 7 est pratiquée dans le bâti 1 et dans l'axe de l'alésage 10. Le tourillon 20 du cylindre 2 loge un clapet constitué d'une bille 21 poussée par un ressort 22 contre un siège 23. Bien entendu le sens de poussée du ressort vient s'opposer au refoulement du liquide hydraulique par la pompe. Les phases de fonctionnement représentées aux figures 3A à 3E respectivement sont les suivantes : début d'aspiration, demi-course d'aspiration, fin d'aspiration, début de refoulement et fin de refoulement. Les début et fin d'aspiration, ou début et fin de dégagement du canal de piston par la saignée d'excentrique, sont angulairement en retard et en avance, respectivement, sur les points morts haut et bas du piston dans le cylindre. Mais ce décalage angulaire notable correspond à des courses pratiquement négligeables du piston dans le cylindre, en raison de l'annulation du rapport de la course linéaire à la course angulaire au passage par les points morts.De plus le passage de la position fermée à la pleine ouverture, et le passage inverse, du distributeur formé par l'excentrique et son coussinet, sont exécutés sensiblement à volume constant de chambre de cylindre, de sorte que les volumes morts correspondants sont très faibles. Le fonctionnement du clapet de refoulement n'appelle pas de longs commentaires. On remarquera toutefois que la position de ce clapet, dans l'axe du tourillon d'oscillation du cylindre, ce qui est rendu possible par la suppression du clapet d'aspiration, permet d'éviter les complications liées à l'utilisation d'un cylindre oscillant. La simplicité des pièces mobiles de la pompe permet de réaliser une pompe compacte et très peu encombrante. Ces propriétés s'avèrent très intéressantes pour la constitution d'ensembles autonomes de commande hydraulique, notamment la commande de mors mobile d'un étau de machine-outil, tel que décrit dans la demande de brevet français 77 37510, déposée par la Demanderesse le 13 Décembre 1977. Mais d'autres applications peuvent être envisagées, bien entendu, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. RtVENDICATIONS 1. Pompe hydraulique haute pression pour groupes hydrauliques miniatures, comprenant un bâti fixe (1), un cylindre oscillant (2) sur ce bâti (1), un piston t3) engagé dans le cylindre et saillant radialement d'un coussinet (4) monté sur un excentrique (5) lié à un arbre moteur (50), et des moyens de communication unidirectionnelle du cylindre avec des canalisations d'aspiration (6) et d refoulement (7), caractérisée en ce que le moyen de communication avec la canalisation de refoulement (7) est un clapet à bille (21, 22, 23) formant tourillon (20) d'orillation du cylindre (2), tandis que le moyen de communication avec la canalisation d'aspiration (6) est un distributeur tournant (51, 30) ménagé entre coussinet (4) et excentrique (5) conjointement. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le distributeur est constitué par, dans un plan radial de l'excentrique (5), une saignée (51) intéressant près d'une demi-circonférence, et un canal (30) dans l'axe du piston (3) débouchant dans le coussinet (4). 3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la saignée (51) est en communication avec la canalisation d'aspiration (6) par l'intermédiaire d'un canal axial (52) ménagé dans l'arbre moteur (50), un alésage diamétral (53) recoupant le canal axial (52), et une gorge (11) correspondante dans le bâti (1) de pompe.