Brevet FR2536470A1 — publié le 19840525

MACHINE A PISTON ROTATIF A AXE PARALLELE ET INTERIEUR L'invention se rapporte à une machine à piston rotatif ou tournant à axe parallèle et intérieur, comportant une roue dentée à denture extérieure et une roue dentée à denture intérieure qui forment entre elles des chambres de déplacement, qui tournent l'une par rapport à l'autre et dont une est couplée sans rotation à un arbre principal, et com- portant une soupape de distribution qui comporte deux groupes d'ouvertures de commande qui coopèrent dans au moins un plan perpendiculaire aux axes des roues dentées, parmi lesquelles les ouvertures de commande du premier groupe sont couplées rigidement à une première roue dentée et conduisent à des embouchures, se trouvant sensiblement dans la même direction radiale, au niveau de la phériphérie de cette roue dentée, et les ouvertures de commande du second groupe sont couplées rigidement à la seconde roue dentée et conduisent, suivant la direction périphérique, alternativement au raccord de pression ou respectivement de basse pression, machine dans laquelle en particulier la roue dentée à denture extérieure tourne et effectue un mouvement orbital et supporte sur sa face frontale les ouvertures de commande du premier groupe. Dans une machine à piston tournant connue de ce type (demande de brevet allemand mise à l'inspection publique sous le numéro 21 55 818), les dents de la roue dentée à denture intérieure sont formées par cinq rouleaux cylindriques, tandis que la roue dentée à denture extérieure comporte quatre dents et possède une surface périphérique de forme trocholdale La roue dentée à denture extérieure comporte sur une face frontale, respectivement dans la région entre les dents, des rainures de section transversale triangulaire qui forment quatre ouvertures de conmande du premier groupe et coopèrent avec dix ouvertures de commande, couplées alternativement avec le côté de pression et le côté de basse pression, du second groupe dans ure paroi frontale limitrophe couplée rigidement à la roue dentée à denture intérieure Les rainures forment en outre, un court canal avec une embou- chure sur la périphérie de la roue dentée à denture extérieure Dans cette construction, toutes les parties de la machine à piston tournant, notamment les ouvertures de commande de la soupape de distribution doivent être fabriquées de façon très précise afin que la commutation du côté de pression sur le côté de basse pression et inversement ait respectivement lieu à l'instant correct. Le problème à la base de l'invention est de fournir une machine à piston tournant du type mentionné en tête du présent mémoire, dont le fonctionnement est insensible vis- à-vis d'imprécisions de fabrication, notamment dans le cas des ouvertures de commande de la soupape de distribution. Ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait qu'à chaque ouverture de commande du premier groupe est associée une ouverture de commande auxiliaire, couplée à la même section périphérique, du côté opposé de l'axe central de la roue dentée associée. Grâce à l'utilisation des ouvertures de commande auxiliaires supplémentaires du premier groupe, on obtient que pour la commutation du côté de pression au côté de basse pression et inversement il existe toujours une ouver- ture de commande qui se trouve à une distance importante du point de rotation instantané, et par conséquent possède une vitesse de rotation importante de façon correspondante. Par conséquent, des imprécisions de fabrication ne jouent pratiquement aucun rôle en ce qui concerne l'instant de la commutation Ceci présente l'avantage qu'il apparaît des pointes de pression et des bruits plus faibles et qu'on obtient une allure uniforme Un autre avantage réside dans le fait qu'on peut utiliser des roues dentées présentant des dimensions relativement faibles, dans lesquelles le trajet trochoidal, sur lequel les ouvertures de commande et les ouvertures de commande auxiliaires du premier groupe se déplacent par rapport à celles du second groupe, change de sens au voisinage du point de rotation instantané et forme une boucle. 253 u'470 Notamment, l'ouverture de commande et l'ouverture de commande auxiliaire associées du premier groupe devraient être décalées de 1800 l'une par rapport à l'autre Ceci donne des conditions optimales. Il est avantageux que la première roue dentée possède un nombre impair de dents Il existe alors une ouverture de commande dans la région entre les dents et une ouverture de commande auxiliaire dans la région des dents qui y est opposée On peut disposer les ouvertures de commande relativement près sur la périphérie de la première roue dentée et on obtient malgré tout un isolement étanche suffisant des ouvertures de commande auxiliaires par rapport aux chambres de déplacement voisines. En outre, il est possible de prévoir les ouvertures de commande et les ouvertures de commande auxiliaires du premier groupe sur la même surface frontale de la première roue dentée, ce qui fournit des simplifications importantes du point de vue construction. Dans une variante, la première roue dentée possède un nombre pair de dents et comporte les ouvertures de com- mande du premier groupe sur une de ses faces frontales et les ouvertures de commande auxiliaires de ce groupe sur son autre face frontale Ceci permet de travailler égale- ment avec des roues dentées possédant un nombre pair de dents. De façon particulièrement avantageuse, il est fait en sorte que les ouvertures de commande du second groupe soient situées à la même distance de l'axe de la seconde roue dentée, et que celle-ci soit légèrement plus faible que celle qui sépare-les ouvertures de commande et les ouvertures de commande auxiliaires du premier groupe de l'axe de la première roue dentée. Ceci facilite non seulement la fabrication, mais fournit aussi un meilleur fonctionnement En effet, des ouvertures de commande du premier groupe se trouvant au voisinage du point de rotation instantané se trouvent à l'extérieur du cercle des ouvertures de commande du second groupe, de sorte que les chambres de déplacement associées sont alimentées seulement par l'ouverture de commande qui se déplace rapidement et assure par conséquent une commuta- tion sure. Du point de vue construction il s'est avéré avanta- geux que la première roue dentée soit constituée par plusieurs plaques superposées, que la première plaque comporte, sur un cercle extérieur, les ouvertures de comman- dé du premier groupe respectivement dans la région entre les dents sous la forme d'une première encoche formant respectivement une première embouchure et ouverte en d irec- tion de la périphérie, et les ouvertures de commande auxiliaires dans la région des dents sous la forme d'un évidement, qu'une plaque de distribution comporte des deuxièmes embouchures auxquelles se raccordent des sections de canaux, et qu'entre-la première plaque et la plaque de distribution soient alternativement disposées au moins deux plaques perforées, qui comportent des trous sur des cercles intérieur ou respectivement extérieur, et au moins une plaque à canaux comportant des sections de canaux qui re- lient deux trous décalés suivant la périphérie, sur des cercles différents de manière qu'une seconde embouchure soit couplée respectivement à un évidement sensiblement diamétralement opposé De cette manière, avec une faible dépense en moyens techniques on peut fabriquer une roue dentée qui comporte aussi bien le nombre double d'ouvertures de commande sur une face frontale qu'également les canaux correspondants pour le couplage avec les embouchures asso- ciées sur la périphérie. Lorsque la périphérie d'une des roues dentées com- porte entre des sections efficaces, qui viennent en contact avec l'autre roue dentée, des sections inefficaces, qui ne viennent pas en contact avec l'autre roue dentée, il est recommandé que les sections inefficaces se trouvent sur la première roue dentée et qu'il soit prévu dans celles- ci les embouchures couplées aux ouvertures de commande et aux ouvertures de-commande auxiliaires du premier groupe De cette manière, il est empêché que les embouchures couplées à ces ouvertures de commande provoquent un court-circuit entre des chambres de pression différentes lors du change- ment de pression de la chambre de déplacement respectivement maximale ou minimale Par conséquent, on obtient un rende- ment plus important de la machine. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un exemple de réalisation préféré mais non limitatif représenté aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schéma- tique d'une machine à piston tournant suivant l'invention; la figure 2 est une vue des roues dentées suivant la ligne II-II de la figure 1, avec des ouvertures de commande du second groupe mise en place; les figures 3 à 8 représentent des vues des six plaques qui forment la roue dentée à denture extérieure; la figure 9 représente une vue schématique des roues dentées suivant un autre exemple de réalisation; la figure 10 représente une vue en coupe suivant la ligne X-X de la figure 9; et la figure Il représente une vue schématique, en correspondance avec la figure 9, de l'autre côté des roues dentées. Suivant la figure 1, il est prévu un boîtier fixe 1 qui est constitué par une plaque extrême 2, un bloc de support 3, un disque latéral 4, une roue dentée 5 à denture intérieure, un autre disque latéral 6 et une plaque extrême 7 Ces parties sont réunies l'une à l'autre au moyen de vis parmi lesquelles on a simplement représenté les vis 8 Un arbre principal 9 est monté, par un prolongement 10 en forme de manchon, dans le bloc de support 3 Il est couplé, par l'intermédiaire d'un arbre de transmission 11, à une roue dentée 12 à denture extérieure Celle-ci est constituée par six plaques superposées 13 à 18. Comme le montre la figure 2, la roue dentée 5 à dentu- re intérieure possède une surface périphérique intérieure 19 se présentant sous la forme d'unetrochoide possédant l'axe central M 1 De cette manière, on obtient six dents La roue dentée 12 à denture extérieure comportant cinq dents 21 possède un axe central M 2 qui est excentré de la distance e par rapport à l'axe central Mi Les roues 21 possèdent extérieurement la forme d'une section de cylindre qui s'appuie sur la surface périphérique 19, en tant que section périphérique efficace 22, de sorte qu'au total il apparaît cinq chambres de déplacement 23, à savoir 23 a à 23 e Entre ces sections périphériques-efficaces 22 il apparait des sections périphériques inefficaces 24 qui ne viennent pas en contact avec la roue dentée 5 à denture intérieure. Entre la première plaque 13 de la roue dentée 12 à denture extérieure et le disque latéral 6 est formée une soupape de distribution 25 Celle-ci comporte des ouvertures de commande 26 et des ouvertures de commande auxiliaires 27 d'un premier groupe dans l'a plaque 13 de la roue dentée 12, et des ouvertures de commande 28 et 29 d'un second groupe dans le disque latéral 6 Comme le montre la figure 2, dans la région entre les dents il est prévu cinq ouver- tures de commande 26 a à 26 e qui forment respectivement une découpe ouverte en direction de la périphérie Dans les régions des dents opposées de 1800, se trouvent des ouver- tures de commande auxiliaires 27 a à 27 e qui sont constituées par un évidement et qui sont couplées, par l'intermédiaire des canaux 30 indiqués simplement sur la figure 2, à la chambre de déplacement 23 respectivement opposée Les ouvertures de commande 26 et les ouvertures de commande auxiliaires 27 se trouvent sur un cercle ayant pour centre l'axe central M 2 de la roue dentée 12. Les ouvertures de commande 28 et 29 du second groupe se trouvent sur un cercle ayant pour centre l'axe central Mi et dont le rayon est légèrement plus petit que celui du cercle sur lequel se trouvent les ouvertures de commande 26 et les ouvertures de commande auxiliaires 27 Des ouver- tures de commande 28 communiquent avec un canal de pression 31 dans la plaque extrême 7 du fait qu'elles sont raccordées par l'intermédiaire de canaux radiaux 32, à une rainure annulaire 33 qui de son côté est reliée au canal de pression 31 Les ouvertures de commande 29 communiquent, par l'inter- médiaire de canaux radiaux 34 et d'un perçage axial 35, avec un raccord de basse pression 36 qui est également prévu dans la plaque extrême 7 Il est indiqué par des hachures de types différents que les ouvertures de commande 28 et 29 sont couplées alternativement, suivant la direction périphérique, avec le côté de pression et le côté de basse- pression. Pour la description qui suit on supposera que la machine à piston tournant est entraînée comme un moteur. Des considérations correspondantes sont valables lorsqu' elles est utilisée comme une pompe, dans le cadre d'un dispositif de commande, d'un dispositif de direction ou d'un dispositif semblable La figure 2 représente une position des roues dentées 5 et 12 dans laquelle le point ou centre de rotation instantané A se trouve en bas Les chambres de déplacement 23 d et 23 e sont sous pression, étant donné que l'ouverture de commande 26 d et les ouver- tures de commande auxiliaires 27 d et 27 e coopèrent avec des ouvertures de commande 28 Les chambres de déplacement 23 a et 23 b sont le siège de la pression du réservoir, étant donné que l'ouverture de commande associée 26 b et les ouver- tures de commande auxiliaires 27 a et 27 b coopèrent avec des ouvertures de commande 29 Dans le cas de la chambre de déplacement 23 c de volume maximal à justement lieu la commutation Celle-ci se produit rapidement étant donné que l'ouverture de commande 26 c, en raison de la distance importante par rapport au point de rotation instantané A, est tournée à grande vitesse dans le sens inverse des aiguillesd'une montre L'ouverture de commande auxiliaire opposée 27 c,-qui ne se-déplace que lentement en raison du point de rotation instantané A voisin, est ici inefficace étant donné qu'elle se trouve à l'extérieur du cercle des ouvertures de commande 28, 29 S Lors de la rota- tion de la roue dentée dans le sens des aiguilles d'une montre, l'axe central M 2 effectue simultanément un mouve- ment de rotation dans le sens d'une montre autour de l'axe central Ml Le point de rotation instantané se déplace vers la gauche dans la région de l'ouverture de commande 26 a Ensuite doit avoir lieu la commutation de la chambre de déplacement 23 a lorsqu'elle atteint son volume minimal Ceci se produit grâce au fait que l'ouverture de commande auxiliaire 27 a passe avec une vitesse relativement importante d'une ouverture de commande 29 sur une ouverture de commande 28 L'ouverture de commande 26 a qui ne se déplace que lentement est ici inefficace La soupape de distribution 25 permet par conséquent d'effectuer, respec- tivement en un temps très court, la commutation de pression aussi bien lorsqu'on atteint le volume maximal que lorsqu' on atteint le volume minimal des chambres de déplacement 23 Des imprécisions de fabrication, qui jusqu'ici condui- saient à des difficultés de commutation, disparaissent complètement La machine à piston tournant présente une allure très uniforme, travaille avec un faible bruit, évite des pointes de pression et ne présente pratiquement aucune perte dans le cas des volumes de déplacement. Les figures 3 à 8 représentent les six plaques 13 à 18 à partir desquelles est composée la roue dentée 12 à denture extérieure Comme déjà mentionné, la première plaque 13 comporte des ouvertures de commande se présentant sous la forme d'encoches 26 qui forment directement une embou- chure 41 au niveau de la périphérie de la roue dentée, et d'ouvertures de commande auxiliaires se présentant sous la forme d'évidements 27 La seconde plaque est une plaque perforée 14 comportant des trous 37 sur un cercle extérieur qui sont alignés avec les ouvertures de commande auxiliaires 27 La troisième plaque est une plaque à canaux 15 compor- tant des sections de canaux 38 qui s'étendent sur un certain angle et conduisent d'un endroit, o elles sont de niveau avec les trous 37, vers un endroit situé sur un cercle intérieur o elles communiquent avec les trous 39 dans une autre plaque perforée 16 La cinquième plaque est une pla- que de distribution 17 comportant des sections de canaux 40 qui s'étendent de nouveau sur un certain angle, partent de l'emplacement des trous 39 et conduisent à des embou- chures 42 au niveau de la surface périphérique inefficace 24 à laquelle est diamétralement opposée l'ouverture de commande auxiliaire 27 qui y est couplée La sixième plaque 18 recouvre ces sections de canaux 40 Les plaques individuelles sont avantageusement découpées à partir d'acier et réunies par brasage les unes aux autres Elles peuvent également être constituées par un métal fritté. Dans le mode de réalisation des figures 9 à 11, on utilise des références augmentées de 100 pour des parties correspondantes La roue dentée extérieurement 112 comporte quatre dents 121 La roue dentée 105 à denture intérieure, dont seule la périphérie intérieure 119 est représentée, comporte cinq dents 120 Par conséquent, on obtient les chambres de déplacement 123 a, 123 b, 123 c et 123 d Sur un coté de la roue dentée 112 sont prévues quatre ouvertures de commande 126 a à 126 d qui forment directeoent des embouchures 141 qui sont prévues sur une section inefficace 124 de la roue dentée 112 Du côté opposé sont prévues des ouvertures de commande auxiliaires 127 a à 127 d qui sont couplées, par l'intermédiaire de canaux correspondants 143, à des embouchures 142 sur le côté opposé 143 de la roue dentée 112 Les ouvertures de commande 128 et 129 du second groupe sont disposées des deux côtés de la roue dentée 121. Par conséquent, il apparait une première soupape de distribution 125 avec les ouvertures de commande auxiliai- res 127 a à 127 d du premier groupe et les secondes ouver- tures de commande 128 et 129, ainsi qu'une seconde soupape de distribution 125 ' avec les ouvertures de commande 126 a à 126 d du premier groupe et les secondes ouvertures de commande 128 ' et 129 '. La roue dentée 112 peut par exemple être fabriquée par frittage, les canaux 143 étant formés par des filets de plomb qui sont mis en place puis fondus Le mode de fonctionnement de ce dispositif correspond à celui de la figure 2 Etant donné que cela dépend uniquement du mou- vement relatif des deux roues dentées et des ouvertures de commande qui y sont liées, la roue dentée à denture extérieure peut également ête fixe et la roue dentée à denture intérieure peut tourner et effectuer un mouvement orbital Il est également possible qu'une roue dentée tourne et que l'autre effectue un mouvement orbital Il est possible de s'écarter du calage précis de 1800 repré- senté entre une ouverture de commande et l'ouverture de commande auxiliaire associée du premier groupe, tant qu'il apparait encore le passage rapide visé d'une seconde ouverture de commande o règne une pression à une seconde ouverture de commande o règne une basse pression ou inversement. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ce mode d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Machine à piston rotatif ou tournant à axe parallèle et intérieur, comportant une roue dentée à denture extérieure et une roue dentée à denture intérieure qui forment entre elles des chambres de déplacement, qui tournent l'une par rapport à l'autre et dont une est couplée sans rotation à un arbre principal, et comportant une soupape de distribution qui comporte deux groupes d'ouvertures de commande qui coopèrent dans au moins un plan perpendiculaire aux axes des roues dentées, parmi lesquelles les ouvertures de commande du premier groupe sont couplées rigidement à une première roue dentée et conduisent à des embouchures, se trouvant sensiblement dans la-même direction radiale, au niveau de la périphérie de cette roue dentée, et les ouvertures de commande du second groupe-sont couplées rigidement à la seconde roue dentée et conduisent, suivant la direction périphérique, alternativement au raccord de pression ou respectivement de basse pression, machine dans laquelle en particulier la roue dentée à denture extérieure tourne et effectue un mouvement orbital et supporte sur sa face frontale les ouvertures de commande du premier groupe, caractérisée par le fait qu'à chaque ouverture de commande ( 26; 126) du premier groupe est associée une ouverture de commande auxiliaire ( 27; 127), couplée à la même section périphé- rique ( 24; 124), du côté opposé de l'axe central (M 2) de la roue dentée associée ( 12; 112). 2 Machine suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que l'ouverture de commande ( 26; 126) et l'ouverture de commande auxiliaire associée ( 27; 127) du premier groupe sont décalées de 1800 l'une par rapport à l'autre. 3 Machine suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la première roue dentée ( 12) comporte un nombre impair de dents. 4 Machine suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que les ouvertures de commande ( 26) et les ouvertures de commande auxiliaires ( 27-) du premier groupe sont prévues sur la même face frontale de la première roue dentée ( 12). 5 Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la première roue dentée ( 112) possède un nombre pair de dents, et comporte sur une de ses faces frontales les ouvertures de commande ( 126) du premier groupe et sur son autre face frontale les ouver- tures de commande auxiliaires ( 127) de ce groupe. 6 Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les ouvertures de com- mande sont disposées sur des cercles, toutes les ouvertures de commande ( 128, 128 ', 129,129 ') du second groupe étant situées à la même distance de l'axe (Ml) de la seconde roue dentée ( 5; 105), et cette distance étant légèrement inférieure à celle qui sépare les ouvertures de commande ( 26; 126) et les ouvertures de commande auxiliaires ( 27; 127) du premier groupe de l'axe (M 2) de la première roue dentée ( 12; 112). -7 Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la première roue dentée ( 12) à denture extérieure est constituée par plusieurs plaques superposées, que la première plaque ( 13) comporte, sur un cercle extérieur, les ouvertures de commande du premier groupe, respectivement dans la région entre les dents ( 21), sous la forme d'une encoche ( 26) formant respec- tivement une première embouchure ( 41) et ouverte en direc- tion de la périphérie, et les ouvertures de commande auxiliaires dans la région des dents, sous la forme d'un évidement ( 27), qu'une plaque de distribution ( 17) comporte des deuxièmes embouchures ( 42) auxquelles se raccordent des sections de canaux ( 40) et qu'entre la première plaque et la plaque de distribution sont disposées de façon alternée au moins deux plaques perforées ( 14, 16), qui comportent des trous ( 37, 39) sur des cercles intérieur ou respecti- vement extérieur, et au moins une plaque à canaux ( 15) comportant des sections de canaux ( 38), qui relient deux trous, décalés suivant la périphérie, sur des cercles différents, de manière qu'une seconde embouchure soit couplée respectivement à un évidement sensiblement diamétralement opposé. 8 Machine à piston tournant dans laquelle la périphérie de la première roue dentée comporte, entre des sections efficaces, qui viennent en contact avec l'autre roue dentée, des sections inefficaces qui ne viennent pas en contact avec l'autre roue dentée, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que les sections inefficaces ( 24; 124) se trouvent sur la première roue dentée ( 12; 112), et qu'il y est prévu les embouchures ( 41, 42, 141,142) couplées aux ouvertures de commande ( 26; 126) et aux ouvertures de commande auxiliaires ( 27; 127) du premier groupe.