Brevet FR2532367A1 — publié le 19840302

POMPE A PISTONS AXIAUX SOLIDAIRES DE PATINS GLISSANT SUR UNE SURFACE INCLINEE. L'invention est relative à une pompe à pistons axiaux. Les pompes de ce genre sont notamment destinées à mettre sous pression un fluide pour transmettre à distance de la puissance. A titre d'exemple, on utilise ces pompes pour mettre de l'huile sous pression à bord d'avions afin de commander le déplacement de certains organes tels que le train d'atterrissage, les freins ou la gouverne. Une telle pompe comporte un barillet tournant dans lequel sont percés des cylindres d'axes parallèles à l'axe de rotation dans chacun desquels coulisse un piston. Pour permettre ce coulissement chaque piston est solidaire d'un patin appliqué contre une surface fixe de direction inclinée par rapport à la direction perpendiculaire à l'axe de rotation. Chaque cylindre communique au cours de la rotation du barillet, avec la canalisation d'aspiration lorsque grandit le volume de ce cylindre non occupé 'par le piston et avec la canalisation de refoulement lorsque ce volume diminue.Ainsi chaque ensemble cylindre-piston. fonctionne, au cours d'un tour du barillet, à la manière d'une seringue qui refoule au cours du deuxième demi-tour le fluide aspiré au cours du premier demi-tour. Dans les pompes de ce type connues jusqu'à présent, l'application des patins solidaires des pistons contre la surface inclinée est effectuée, soit à l'aide d'un ressort exerçant son action sur une plaque en contact avec les patins, soit à l'aide 'de pièces fixes faisant intervenir un frottement contre les patins. On a constaté que ces moyens d'application ne permettent un fonctionnement satisfaisant de la pompe que si la surface contre laquelle sont appliqués les patins est relativement-peu inclinée, d'un angle d'au maximum de l'ordre de 18", par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Dans ces conditions, pour une cylindrée donnée, le rende ment est faible et les dimensions sont importantes. Dans la pompe à pistons axiaux selon l'invention, la surface d'application des patins est d'une inclinaison supérieure, ce qui autorise un meilleur rendement et des dimensions plus réduites pour une même cylindrée. L'invention met à profit le fait que les forces qui tendent à appliquer les patins contre la surface inclinée ont une valeur supérieure aux forces s'exerçant en sens contraire et, qu'en outre, le nombre de pistons sur lesquels s'exercent des forces tendant à appliquer les patins correspondants contre la surface inclinée est supérieur au nombre de pistons sur lesquels s'exercent des forces en sens contraire. La pompe selon l'invention est caractérisée en ce que tous les patins sont solidaires d'une même pièce, telle qu'une plaque, qui est immobilisée en translation par rapport à ces derniers. Avec cette disposition, pour la raison expliquée ci-dessus (les forces d'application contre la surface inclinée du plateau prédominent sur les forces en sens contraire), tous les patins sont correctement appliqués contre ladite surface inclinée. Dans une réalisation chaque patin présente une embase et une collerette entre lesquelles est emprisonnée ladite pièce de retenue des patins. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de l'un de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une pompe selon l'invention, - la figure 2 montre les lumières d'admission et de refoulement de la pompe de la figure 1, - la figure 3 est une vue partielle en coupe d'un patin solidaire d'un piston et de l'organe contre lequel il est appuyé, - la figure 4 est une vue de face d'un disque, et - la figure 5 est une vue schématique en perspective du plateau présentant la surface inclinée et des moyens pour faire varier l'inclinaison de ce plateau. Dans l'exemple la pompe est du type Janney et est destinée à engendrer une pression d'huile de l'ordre de 500 ou 600 bars pour la commande d'organes auxiliaires à bord d'un avion alors que les pompes du même genre connues jusqu'à présent ne permettent d'atteindre que des pressions de l'ordre de 200 bars. Un arbre (figure 1) entrainé en rotation par un moteur (non représenté) fait tourner un barillet 2 grâce à des cannelures 3 que présente cet arbre et des rainures correspondantes dans l'ouverture centrale 4 dudit barillet. Ce barillet présente sept trous cylindriques 5 (51 à 57) d'axes 6 (61 à 67) parallèles à l'axe 7 de l'arbre 1 et régulièrement répartis autour de cet axe 7: en projection. sur un plan perpendiculaire à l'axe les axes 6 sont tous sur un même cercle centré sur l'axe 7. Dans chacun des trous cylindriques 5 coulisse un piston 8 afin de ménager une chambre 9 de volume variable dans la partie du cylindre 5 non remplie par ledit piston. Cette chambre 9 est, au cours de la rotation du barillet, en communication, grâce à un orifice 10 dudit barillet 2 qui est coaxial au cylindre 5 et de plus petit diamètre, avec une lumière d'aspiration 11 et une lumière de refoulement 12 (figure 2). L'orifice 10 a en général une forme ovale ou en "haricot". Les lumières 11- et 12 font partie d'une platine de distribution 13 qui n'est pas entrainée en rotation par l'arbre 1. Elles s'étendent sur un arc d'un même cercle centré sur l'axe 7 et dont chacun correspond à un angle légèrement inférieur à 1800. L'extrémité opposée de chaque piston 8 présente un logement sphérique 13, formé par sertissage, pour une rotule 14 faisant partie d'un patin 15 dont la face d'extrémité 16 (figure 3) est appliquée contre une surface plane 17 inclinée par rapport à la normale à l'axe 7. L'inclinaison de cette surface 17 peut être variée grâce à deux vérins 18 et 19 (figure 5) agissant sur des ergots respectifs 20 en saillie dès faces d'extrémités 21 et 22 d'un bloc semicylindrique 23 dont la grande face plane constitue la surface inclinée 17. La partie 60 du piston 8 qui présente le logement 13 est de plus grand diamètre que la partie 61 à l'opposé. Le diamètre de la rotule 14 est égal au (ou voisin du) diamètre de la partie 61. Ces dispositions réduisent l'usure du piston et de la rotule grâce à l'équilibrage des forces aux deux extrêmités du piston. Elles permettent également de mieux résister au moment fléchissant au droit de l'encastrement du piston dans le barillet. La forme saillante, cônique ou troncônique d'axe 7, de l'extrêmité 101 du barillet du côté des patins contribue à la réduction dudit moment fléchissant. C'est l'inclinaison de la surface 17 qui permet, au cours de la rotation du barillet 2, de déplacer chaque piston 8 dans son cylindre correspondant 5 et ainsi de faire varier le volume de la chambre 9. Lorsque, au cours d'un premier demi-tour, un piston s'éloigne de l'orifice 10, ce dernier est en communication avec la lumière il d'aspiration. Au cours du demi-tour suivant ce même piston qui se rapproche de l'orifice 10, et donc diminue le volume de la chambre 9, est en communication avec la lumière 12 de refoulement. Chaque ensemble piston 8, cylindre 5, fonctionne donc à la manière d'une seringue qui au cours d'un premier demi-tour aspire du liquide dans la canalisation d'aspiration 131 et au cours du dèmi-tour suivant refoule ce liquide dans la canalisation de refoulement 132. De façon en soi connue, chaque piston 8 présente un canal axial 24 communiquant avec un canal axial 25 de la rotule 14 et du patin 15 de manière que de l'huile soit injectée sur la partie de la surface 17 sur laquelle repose le patin afin de réaliser un équilibre hydrostatique et d'assurer la lubrification. Selon une disposition importante de l'invention tous les patins 15 sont solidaires d'une même plaque 30 en forme générale de disque qui dans sa partie centrale présente, sur sa face 31 tournée vers le barillet, une creusure 32 en forme de calotte sphérique recevant une calotte sphérique 33 de même rayon et se trouvant en bout de l'arbre 1.La coopération de cette calotte 33 et de la creusure 32 de la plaque 30, d'une part, limite les déplacements de cette plaque 30 parallèlement à la surface 17 et, d'autre part, contribue à l'appli cation des patins contre ladite surface 17. La calotte 33 est solidaire d'une tige filetée 331 coopérant avec un taraudage correspondant à l'extrémité de l'arbre 1. Le disque 30 comporte sept trous 34 (Figs.3 et 4) régulièrement répartis autour de son axe 35 et qui permettent la fixation des patins correspondants 15 à ce disque 30. A cet effet, chaque patin 15 est en deux parties 36 et 37. La première partie 36 présente un trou central taraudé recevant le filetage d'une partie tubulaire 38 de la seconde partie 37. Cette première partie 36 comporte en outre une embase 39 se terminant par la surface 16 appliquée contre la surface 17 et de plus grand diamètre que celui du trou 34 de façon que sa face 40 à l'opposé de la surface 16 soit, autour du trou 34, appliquée contre la face 41 du disque 30 opposée à la face 31. Cette embase 39-est prolongée à l'opposé de la surface 17 par une partie cylindrique 42 de plus faible diamètre que le trou 34 et pénétrant à l'intérieur de ce dernier. La seconde partie 37 comprend une collerette 44 de plus grand diamètre que le trou 34 (dans l'exemple le diamètre de la collerette 44 est égal au diamètre de l'embase 39) de manière que sa face plane 45 s'applique contre la face 31 de la plaque 30 autour dudit trou 34. Le disque 30 est ainsi emprisonné entre les collerettes 44 et les embases 39. Il existe cependant un léger jeu entre le disque 30 et l'intervalle compris entre les collerettes 44 et les embases 39 afin de permettre un faible déplacement, parallèlement à la surface 17, des patins par rapport à la plaque 30. Pour la m-ême raison le diamètre de la surface extérieure de la partie tubulaire 42 de la première partie 36 du patin 15 est inférieur au diamètre du trou 34 correspondant. De façon en soi connue le barillet 2 est solidaire d'un carter 50 par l'intermédiaire d'un roulement 51. Au cours de la rotation du barillet tous les patins restent bien appliqués contre la surface 17. L'application est obtenue grâce à la pression exercée sur les pistons en communication avec le côté de refoulement de la pompe. Il est vrai qu'il s'exerce une force en sens contraire, tendant à éloigner les patins de la surface 17, sur les pistons en relation avec la canalisation d'admission, mais la pression du côté refoulement étant nettement supérieure à la pression du côté de l'admission les forces d'application l'emportent. Les forces d'accélération contribuent également à cette application. II en est de même de la coopération de la calotte sphérique 33 avec la creusure 32 du disque 30. La force d'application s'exerce ainsi sur le disque 30 qui maintient appliqués contre la surface 17 les patins sur lesquels s'exerce une force en sens contraire. La force d'application des patins contre la surface 17 est d'autant plus élevée que la pression du côté refoulement est importante. On peut donc réaliser une pompe permettant d'obtenir des pressions très élevées, notamment de l'ordre de 600 bars. En outre l'angle d'inclinaison de la surface 17 par rapport à la normale à l'axe 7 peut être plus important qu'avec les pompes antérieurement connues. Dans une réalisation cet angle est de l'ordre de 300. De cette manière pour une même vitesse de rotation le débit de la pompe peut être plus élevé. Cet angle d'inclinaison peut être varié pour faire varier le débit grâce aux vérins 18 et 19 (figure 5). REVENDICATIONS 1. Pompe à pistons axiaux (8) se déplaçant dans des cylindres (5) d'un barillet (2) tournant, ces pistons étant, pour permettre leur déplacement, solidaires de patins (15) appliqués contre une surface (17) inclinée par rapport à la -normale à l'axe de rotation et chaque cylindre (5) étant, au cours d'une-rotation d'un tour du -barillet, alternativement en communication avec le côté d'aspiration et le côté de refoulement de la pompe, caractérisée en ce que tous les patins (15) sont solidaires d'une même pièce (30), qui est immobilisée en translation par rapport à ces derniers. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'à l'application des patins (15) contre la surface inclinée (17) contribue également la coopération d'un secteur sphérique (33) solidaire de l'arbre (1) d'entraînement du barillet avec une creusure correspondante (32) de ladite pièce (30). 3. Pompe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque patin présente une embase (39) et une collerette (44) entre lesquelles une partie de la pièce (30) est emprisonnée. 4. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que la pièce (30) présente des trous (34) permettant à une partie (42) du patin correspondant, qui est de plus faible section que ces trous, de traverser ladite pièce (30). 5. Pompe selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'embase (39) est assemblée à la collerette (44) par vissage. 6. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque patin est solidaire d'une rotule (14) sertie à l'extrémité du piston (8) correspondant. 7. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (18, 19) pour faire varier l'inclinaison de ladite surface (17). 8. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'inclinaison de la surface (17) contre laquelle sont appliqués les patins est de l'ordre de30" par rapport à la normale à l'axe de rotation du barillet. 9. Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce que le diamètre de la rotule (14) est sensiblement égal à celui de la partie (61) du piston qui est en contact avec le fluide, la partie (6P) du piston logeant la rotule ayant ainsi un plus grand diamètre. 10. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédantes, caractérisée en ce que la face (101) d'extrêmité, tournée vers les patins, du barillet est saillante, par exemple en forme de cône ou tronc De cône de même axe (7;1 que celui du barillet.