Brevet FR2516603A1 — publié le 19830520

L'invention concerne un moteur à palettes à plusieurs régimes, comportant, agencé dans un carter, un piston rotatif dans lequel sont logées des palettes déplaçables radialement, une bague, dite "bague de levée", présentant une courbe de came,des flasques de carter latéraux et, entre un flasque latéral et le piston rotatif, une bague inter- médiaire qui présente, sur son côté non en regard du piston rotatif, des surfaces partielles de compensation exposées à la pression et pouvant être commandées. Les moteurs connus à palettes, à plusieurs régimes, présentent l'architecture fondamentale suivante Un piston rotatif agencé centra- lement dans le moteur possède une pluralité d'encoches dans lesquelles sont agencées des palettes à coulissement radial Les différentes cellules sont formées par le fait que les ailettes, pressées radia- lement, par leurs têtes, contre la courbe de came de la bague de levée qui les entoure, réalisent l'étanchéité en direction périphérique, et par le fait que des flasques sont assemblés latéralement à la bague de levée et réalisent l'étanchéité des cellules en direction axiale. Radialement vers l'intérieur, les cellules sont bordées par le piston rotatif qui est monté à rotation=entre les flasques latéraux et est adapté avec un jeu faible afin qu'il n'y ait que de petites fuites Pendant la marche, la pression hydraulique agissant au-dessus et en dessous des palettes est commandée de façon qu'il y ait, dans les phases avec palettes en condition d'étanchéité, une force résultante qui les presse radialement vers l'extérieur, contre la bague de levée. Comme dans certaines phases la force due à la pression et la force centrifuge ne sont pas suffisantes pour presser les ailettes contre la bague de levée, des ressorts supplémentaires sont prévus pour fournir un soutien. Le tracé de la bague de levée est en règle générale doté de deux à six cames pour obtenir un équilibrage des forces hydrauliques agissant radialement sur le piston rotatif, et pour obtenir une bonne utilisation de l'espace de montage Le mouvement du piston rotatif et la fourniture d'un couple par celui-ci résultent du fait que l'huile sous pression, entrant dans la cellule en cours de croissance,agit sur des surfaces d'ailettes de valeurs différentes et produit donc une force périphérique résultante La cellule voisine de la cellule de travail se trouvant sous haute pression assume alors la fonction de séparation avec la cellule suivante qui-se rétrécit lors de la rotation du piston, cellule d'o l'huile est refoulée vers le retour L'admission et le retour s'effectuent la plupart du temps en direction axiale, les canaux correspondants étant réalisés dans un flasque latéral du carter ou dans les deux flasques latéraux du carter. Dans les moteurs à palettes connus, il est habituel que l'un des flasques du carter soit conçu en tant que flasque de maintien tandis que l'autre est un flasque de commande Le flasque de maintien sert à recevoir le moteur et porte un palier à roulement dans lequel le piston rotatif, équilibré pour ce qui est des forces hydrauliques, est guidé radialement En direction axiale, le guidage est assumé par les surfaces de portée d'une bague intermédiaire et du flasque de distribution Le jeu nécessaire dans les portées du piston rotatif résulte d'un dimen- sionnement inférieur à celui de la bague de levée Il doit être d'autant plus faible que la pression est forte, de façon que la fuite reste faible Ce jeu est en outre adapté à la pression grâce à l-'agencement de la bague intermédiaire entre piston rotatif et flasque de maintien, cette bague intermédiaire possédant sur sa face arrière non en regard du piston une surface annulaire de compensation exposée à la pression. La commande du courant d'huile dans la ou les chambres de travail et le raccordement des chambres,dites "chambres de pied" du piston rotatif et aménagées en dessous des palettes, à la pression d'arrivée ou de retour, s'effectuent par un système de canaux et de cavités de commande réniformes dans le flasque -de commande et dans la bague intermédiaire. Pour évacuer l'huile de lubrification et V'huile des fuites sortant à l'endroit des surfaces latérales de portée du piston, il est prévu un raccord séparé Le moteur fournit le couple par l'intermédiaire d'une denture intérieure en développante aménagée dans l'alésage central du piston Avec ce type de réalisation, le moteur-peut être facilement monté sur l'arbre ainsi que les moyens de centrage de la machine qu'il doit entraîner. On distingue en principe deux genres de moteurs à palettes les moteurs dits "constants", c'est-à-dire les moteurs qui n'autorisent qu'une seule vitesse sensiblement constante pour un courant d'huile constant, et les moteurs à régime variable, c'est-à-dire les moteurs qui, au moyen de distributeurs, peuvent être réglés par échelon sur différentes cylindrées et peuvent donc offrir différentes vitesses de rotation. Les moteurs constants connus sont réversibles A l'intérieur d'un domaine de paramètres déterminé, ils peuvent aussi être utilisés en pompe, de sorte qu'ils peuvent aussi opérer en frein-moteur. Par la demande de brevet allemand DE-OS 22 28 506, on connaît un moteur à palettes, à plusieurs régimes, du genre mentionné au début - Dans ce moteur, le flasque de commande présent dans le cas des moteurs constants est remplacé par ce que l'on appelle un flasque de distri- bution Dans celui-ci est agencé un distributeur à trois positions avec lequel le courant d'huile peut être sélectivement amené, via des canaux et des chambres annulaires correspondantes, à un nombre modifiable de chambres de travail' de diverses dimensions Ainsi, dans le moteur connu, des cames différentes sont prévues dans la bague de levée, de façon qu'il y ait trois levées différentes et donc des cylindrées partielles diffé- rentes V 1 et V 2 Il en résulte que les trois positions du distributeur permettent d'obtenir les conditions suivantes position I: cylindrée V 1; position Il: cylindrée V 2; position III: cylindrée V + V I 2 ' Les chambres non utilisées pour la fonction motrice engendrent dans le moteur une circulation d'huile pratiquement sans pression, qui ne provoque qu'une faible perte d'énergie, sensiblement comparable aux pertes de l'engrenage tournant à vide dans une boîtede vitesses La commande de changement de régime du moteur s'effectue normalement à la main, au moyen du tiroir du distributeur, mais elle peut aussi être faite hydrau- liquement ou pneumatiquement Dans le cas du moteur à plusieurs régimes, le côté arrière de la bague intermédiaire ne peut plus être réalisé sous la forme d'une simple surface annulaire continue En effet, le jeu de la portée du piston dans la région des chambres inactives serait trop rétréci et il y aurait risque de grippage C'est pourquoi les surfaces de compensation-sont habituellement subdivisées en surfaces partielles, en fonction des chambres utilisables, et l'on prévoit une commande-de pression correspondante Dans le moteur à plusieurs régimes connus, doté de six chambres de travail, il est prévu à cet-effet six surfaces partielles réniformes. Comme tous les moteurs à palettes et à régime variable, le moteur décrit ici ne convient que pour un seul sens de rotation Cela est certes suffisant pour de nombreuses applications dans lesquelles on n'a besoin que des avantages généraux des moteurs à plusieurs régimes, à savoir variation de vitesse et de couple moteur sans pertes, obtenue par voie hydraulique et fonctionnement à diverses vitesses sous puissance constante sans avoir à utiliser une pompe réglable Pour diverses autres applications, par exemple à -des appareils de forage, il est toutefois souhaitable ou nécessaire de disposer de moteurs aàregime variable et à deux sens de rotation La commande de l'application de pression aux surfaces partielles serait très compliquée avec de tels moteurs réversibles à plusieurs régimes car, pour six surfaces partielles, il faudrait prévoir douze clapets antiretoulr permettant la communication de chaque surface partielle avec le canal de pression alors activé, et permettant la fermeture du canal de retour corres- pondant. L'invention a donc pour objet de parvenir à un moteur à palettes, à plusieurs régimes, du genre mentionné au début, mais qui -sera d'architecture simple et de fabrication économique, notamment grâce à l'utilisation d'un nombre de clapets de retour aussi réduit que possible. Selon l'invention, ceci est obtenu par le fait qu'au moins deux surfaces partielles de compensation sont prévues qui sont réalisées sous forme de surfaces annulaires ininterrompues, disposées concentriquement l'une à l'autre. Si, avec cette solution, les surfaces de compensation prévues sont, par exemple, au nombre de deux, pour la position de commande III dans laquelle toutes les chambres de travail reçoivent de la pression, ces surfaces sont alors toutes les deux reliées à la pression du système. Par contre, pour les positions de commande I et Il, une-seule surface partielle de compensation est reliée à la pression La complexité de la commande d'application de pression aux surfaces annulaires est donc notablement moindre qu'avec les surfaces partielies réniformes connues. En effet, il ne faut prévoir pour chaque surface annulaire que deux clapets antire-tour pour les canaux d'admission et de retour conduisant tour à tour la pression - Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, il est prévu que les surfaces partielles de-compensation ont des surfaces efficaces de dimensions différentes. fians un développement de l'invention, les surfaces partielles de compensation peuvent être exposées à la pression individuellement ou ensemble selon le nombre des chambres de travail mises en service et recevant de la pression - L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des-dessins joints o: la figure I représente une vue en coupe transversale d'un moteur à palettes, à régime variable, la bague intermédiaire étant enlevée;- la figure 2 représente ce même moteur à palettes, vu en coupe faite selon la ligne II-II de la figure 1 - Le moteur I représenté, du type à palettes et à plusieurs régimes, présente un carter 2 avec une entrée de fluide de pression 3 -10 et und sortie de fluide 4 A l'intérieur du carter 2 se trouve un piston rotatif 6 solidarisé en rotation à un arbre 5 et équipé de palettes dépraçables radialement 7, 7 ', 7 ", etc qui glissent le long d'une courbe lobée prévue sur une bague 8 dite "bague de levée". L'espace compris entre le piston rotatif 6 et la bague de levée 8 est bordé d'un c 8 té par un flasque de retenue 9 et, de l'autre côté, par un flasque de distribution 10 Dans ce flasque de distri- bution 10 sont prévues des ouvertures 11 à 22 ouvrant sur le volume formé entre le piston rotatif 6 et la bague de levée 8, et par lesquelles du fluide peut être envoyé au moteur et évacué Le moteur 1 à palettes à régimes multiples est constitué de façon que, pour obtenir différents couples ou vitesses de rotation, on puisse commander différentes ouver- tures Il à 22 Par exemple, trois chambres de travail peuvent recevoir du fluide de pression via les ouvertures 14, 18 et 22 Les ouvertures 15, 19 et HI doivent alors être mises en communication avec la sortie de fluide 4. Ceci étant, pour disposer de plusieurs vitesses de rotation avec un tel moteur à palettes, il est prévu un dispositif de commande sous la forme d'un distributeur 23 à plusieurs voies par lequel, par exemple, les ouvertures 12, 16 et 20 peuvent en plus être alimentées en fluide Bien entendu, il serait aussi possible que les chambres de travail associées à ces ouvertures aient une cylindrée autre que celle des chambres associées aux ouvertures 14, 18 et 22, ce qui donnerait alors un rapport de vitesses différent. Entre le piston rotatif 6 et le flasque de retenue 9, est 33 agencée une bague intermédiaire 25 Cette bague intermédiaire 25 possède, du c 8 té non en regard du piston rotatif 6, deux surfaces partielles de compensation 26 et 27 qui sont en forme de couronne circulaire, sont réalisées sous forme de rainures dans la bague intermédiaire et sont conju- guées avec étanchéité à la paroi du carter située en face d'elles La surface partielle intérieure de compensation 26 est commandée via des clapets antiretour 30 et 31 (figure -1) et la surface partielle extérieure de compensation 27 est commandée via des clapets antiretour 28 et 29. Les clapets antiretour 29 et 31 sont disposés en vis-à-vis des ouver- tures réniformes 15 et 13, tandis que les clapets antiretour 28 et 30 sont en vis-à-vis des ouvertures réniformes 16 et 14. Selon la position du tiroir de commande 24 du distributeur 23, et selon le sens de rotation, les ouvertures 16 et/ou 14 peuvent être des ouvertures d'arrivée ou de retour Les autres ouvertures, qui sont respectivement 15 et 13, sont alors respectivement des ouvertures de retour et d'admission. Ainsi, les surfaces partielles de compensation 26, 27 sont raccordées, à chaque fois via le clapet antiretour situé en face de l'ouverture réniforme, à la pression du système L'autre clapet anti- retour, qui débouche dans la même surface partielle, ferme alors contre le retour. Si le tiroir de commande 24 se trouve alors sur la position (échelon) de commande I, la surface partielle intérieure de compen- sation 26 reçoit alors de la pression venant du raccord 3 qui se trouve sous pression, via le clapet antiretour à bille 30 Le clapet anti- retour 31 ferme en face de l'ouverture de retour En correspondance avec la position du tiroir (position de commande 1), la surface partielle extérieure de compensation 27 n'est pas exposée à la pression du système puisque c'est le niveau de retour qui est présent aux deux ouvertures. La compensation d'interstice axial s'effectue donc seulement par la surface partielle intérieure de compensation Pour la position de commande II, c'est la surface partielle extérieure de compensation qui est exposée à la pression, tandis que la surface partielle intérieure de compensation 26 est exempte de pression et n'a donc aucune action compen- satrice Si le tiroir de commande est poussé à la position médiane (position de commande III), toutes les chambres de travail se trouvent alors sous la pression du système L'action compensatrice maximale est nécessaire dans cette position de commande représentée sur la figure 1. Par suite, la surface partielle extérieure et la-surface partielle inté- rieure sont alimentées en pression via les clapets antiretour 28 et 30. Les clapets antiretour 29 et 31 ferment vers l'ouverture de retour qui 25166 03 leur est associée Dans le sens de rotation inverse qui, avec ce moteur,ne s'obtient que pour la position de commande III, les deux surfaces par- tielles de compensation 26 et 27 sont exposées à la pression du système via les clapets antiretour 29 et 31 Les clapets antiretour 28 et 30 ferment par rapport aux ouvertures de commande qui sont alors mises au retour. Par la surface partielle de compensation 26, 27 se trouvant sous pression, il y a, via des trous 32 et 33, maintien de la pression- en dessous de la palette 7, 7 ', 7 ", etc, dans la zone de séparation. Bien entendu, l'exemple de réalisation décrit n'est nullement limitatif de l'invention. REVENDICATIONS 1 Moteur à palettes à plusieurs régimes, comportant, agencé dans un carter, un piston rotatif dans-lequel sont logées des palettes déplaçables radialement, une bague dite "bague de levee" présentant une courbe de came, des flasques de carter latéraux et, entre un flasque latéral et le piston rotatif, une bague intermédiaire qui présente, sur son côté non en regard du piston rotatif, des surfaces partielles de compensation exposées à la pression et pouvant être commandées, ce moteur -étant caractérisé en ce qu'au moins deux surfaces partielles de compensation ( 26, 27) sont prévues qui sont réalisées sous forme de surfaces annulaires continues, mutuellement concentriques. 2 Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces partielles de compensation ( 26, 27) présentent des surfaces efficaces de dimensions différentes. 3.-Moteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les surfaces partielles de compensation ( 26, 27) peuvent être exposées à la pression,individuellement ou ensemble,selon le nombre de chambres de travail mises en service et recevant de la pression.