Brevet FR2538043A1 — publié le 19840622

La présente invention concerne la réalisation d'un générateur hydraulique à haute pression constitué par une pompe à piston à double effet actionné directement sans passer par le mouvement rotatif, par deux moteurs thermiques opposés, fonctionnant suivant un cycle à deux temps, et de ce fait ne nécessitant pas de ressort de rappel. L'énergie hydraulique fournie par ce générateur alimente un accumulateur hydraulique en même temps que les différents récepteurs et l'huile sous pression stockée dans l'accumulateur est utilisée pour le lancement du moteur en l'envoyant en sens inverse dans la pompe hydraulique qui fonctionne alors comme démarreur. A l'heure actuelle l'huile sous pression utilisée dans les engins de travaux publics ou dans les véhicules à transmission hydrostatiq pour se déplacer ou pour déplacer un bras mécanique, est obtenue à partir de groupes hydrauliques, constitués d'un moteur à combustion interne conventionnel fonctionnant en diesel ou à explosion, associé à une pompe hydraulique. Ces groupes hydrauliques sont de réalisation coûteuse du fait de l'usinage séparé du moteur et de la pompe de de plus ils ont le rendemen thermique et la puissance massique résultant de l'association d'un moteur conventionnel avec une pompe hydraulique et qui sont bien entendu inférieu à ce qu'on peut attendre d'un groupe intégré tel que nous le proposons. La présente invention a pour objet de permettre la réalisation d'un générateur hydraulique intégré de puissance massique et de rendement thermique élevés, avec une grande simplicité d'usinage et une usure moindr en comparaison aux groupes hydrauliques actuels. L'assemblage en parallèle facilement réalisable de tels générateurs hydrauliques standardisés permet de concevoir des moteurs de puissance croissante qui pourraient continuer à marcher à puissance réduite, par arrêt volontaire ou en cas de panne, d' ou de plusieurs éléments.Ces générateurs hydrauliques intégrés pourraient donc remplacer les groupes hydrauliques actuels équipant les engins de travaux publics et à terme, permettre le développement de l'utilisation de la transmission hydrostatique sur les véhicules automobiles en meme temps qugil permettrait la récupération, au molns partielle, de l'énergie cinétique lors du freinage de ces memes véhicules. La figure 1 représente le schéma d'ensemble du générateur hydraulique objet de la présente invention La figure 2 est la coupe bb de la figure 1 et représente la disposition des lumières d'admission des moteurs thermiques. La figure 3 est la coupe cc de la figure 1, et représente la disposition des lumières d'échappement des moteurs thermiques. La figure 4 est la coupe aa de la figure 1 représentant les logements destinés à recevoir les injecteurs ainsi que les directions d'injection, lors du fonctionnement en diesel. Sur la figure 1 on a montré le schéma d'ensemble du générateur qui se compose d'un cylindre hydraulique B dans lequel se meut linéairement et alternativement un piston hydraulique 2 solidaire de deux tiges 3 et 4 situées axialement de part et d'autre du piston hydraulique. Chacune de ces tiges est reliée à son autre extrémité au piston-moteur 5 et G d'un des deux moteurs thermiques A et B équipant le générateur hydraulique.~ Les pistons moteurs se meuvent alternativement dans les cylindres-moteurs 7 et 8 avec une course égale à celle du piston hydraulique.Les cylindresmoteurs sont fermés à l'une de leur extrémité par deux culasses 9 et 10 et sont reliés de l'autre au cylindre hydraulique par deux pièces intermédiaires identiques li et 12 dans lesquelles les différents cylindres viennent stemmancher. Par ailleurs les cylindres moteurs sont pourvus de rainures 23 et 24 à l'extrémité qui vient s'emboiter dans les pièces intermédiaires. Ces rainures jouant le rôle de lumière d'admission servent à laisser passer l'air de la chambre de précompression 15 et lG à la chambre de combustion lorsque les pistons-moteurs arrivent au point mort-bas. La figure 2 représente la coupe bb de la figure 1 mettant en évidence la disposition de ces rainures. Les pièces intermédiaires comportent en plus chacune deux orifices, l'un 13 et 14 servant à l'admission de l'air frais dans la chambre de précompression 15 et 16, l'autre 17 et 18 servant à l'alimentation et au refoulement de l'huile de la pompe hydraulique. Par ailleurs ces pièces intermédiaires comportent chacune un logement destiné à recevoir une tige de commande pour actionner soit la pompe à injection 19, soit un rupteur 20 suivant le mode de fonctionnement désiré des moteurs thermiques en "diesel" ou en "moteur à explosion". Les pistons-moteurs sont reliés aux tiges du piston hydraulique par une partie cylindrique 25-et 26 se terminant par une partie conique 27 et 28 servant de rampe pour actionner les tiges de commande des pompes à injection ou des rupteurs ainsi que l'électrovanne 22 lors du démarrage du moteur par l'intermédaire d'un circuit électronique. De l'autre côté ces pistons se prolongent par un cylindre creux 29 et 30 comportant des ouvertures 31 et 32 à son extrémité et coulissant au travers de la culass La figure 3 représente la coupe cc de la figure 1 montrant les ouvertures 32 dans le cylindre 30. Ces ouvertures jouent le rôle de lumières d'échap pement lorsque le piston moteur se trouve au point mort-bas.Il faut rema quer que les parties cylindriques 29 et 30 situées du côté des chambres d combustion par rapport aux pistons-moteurs 5 et 6 ont un diamètre supérie aux parties cylindriques 25 et 26 situées du côté des chambres de précompression ; de ce fait le volume des chambres de précompression est plus grand que celui des chambres de combustion, ce qui permet un taux de remplissage maximum des chambres de combustion. Pour le fonctionnement en diesel, chaque cylindre moteur est équipé de deux injecteurs 33 diamétralement opposés et injectant le carbu rant suivant des directions radiales désaxées représentées sur la figure de façon à obtenir un effet tourbillonnaire améliorant le mélange de l'air et du carburant. Pour le fonctionnement en moteur à explosion, chaq culasse est équipée de deux bougies 34 diamétralement opposées. La pompe hydraulique est alimentée par un circuit d'huile constitué d'une part par un bac hydraulique "à la pression atmosphérique" 36 relié au cylindr e hydraulique par une tubulure d'alimentation équipée de clapets anti-retour et d'autre part par un circuit d'huile "haute pressio constitué par un accumulateur hydraulique 21 relié au cylindre par une tubulure haute pression équipée également de clapets anti-retour empêchas l'huile sous pression de retourner dans la pompe. Une autre tubulure "haute pression" relie l'accumulateur au circuit d'utilisation 37 à travers un limiteur de pression 38 chargé de maintenir une pression minimale dans l'accumulateur de façon à pouvoir redémarrer le moteur. Pour démarrer le moteur, l'équipage mobile étant dans la positi définie par la figure l, on envoie de l'huile sous pression à partir de l'accumulateur sur le côté gauche du piston hydraulique en même temps qu' relie le côté droit au bac à la "pression atmosphérique" à l'aide de l'él trovanne à 4 voies 22. Ceci a pour. effet de lancer l'équipage mobile de 1 gauche vers la droite.Au cours du déplacement, l'air situé dans la chambre de combustion du moteur A est comprimé, dès la fermeture des lumières d'échappement ; en même temps la chambre de précompression 15 du moteur A augmente son volume et se met en dépression jusqu'au moment où la partie cylindrique du piston A quitte son logement dans la pièce intermédiaire en ouvrant l'admission de l'air frais qui remplit alors la chambre de précompression 15, simultanément la chambre de précompression du moteur B se ferme à partir du moment où la partie cylindrique du piston moteur B 26 rentre dans son logement 35 de la pièce intermédiaire 12. L'air est ensuite comprimé dans la chambre de précompression et lorsque le cylindre B arrive au voisinage du point mort bas il découvre les rainures servant de lumières d'admission ainsi que les ouvertures servant de lumières d'échappement.L'air précomprimé passe alors dans la chambre de combustion du moteur B en chassant par balayage à équicourant le restant des gaz brûlés au travers des lumières d'échappement 32. Vers la fin de cette translation la rampe conique du piston moteur B actionne la tige de commande de la rampe de la pompe à injection ou du rupteur du moteur A ce qui entraine l'allumage dans le cylindre A dont le piston-moteur est alors au voisinage du point mort-haut. La détente des gaz repousse alors l'équipage mobile de la droite vers la gauche, en comprimant l'air dans la chambre de précompression du moteur A et dans la chambre de combustion du moteur B et en remplissant la chambre de précompression du moteur B avec de l'air frais. En même temps le piston hydraulique repousse l'huile située du côté B du piston hydraulique dans le circuit haute pression. L'allumage se produit alors dans le cylindre B, renvoyant l'équipage mobile en sens inverse pour un nouveau cycle etc... Il faut noter que les tiges de commande des pompes à injection ou des rupteurs, ont pour rôle supplémentaire lors du démarrage du moteur de déterminer par l'intermédiaire d'un petit circuit électronique le sens de lancement du moteur en inversant automatiquement les positions de "travail" de l'électrovanne jusqu'au démarrage du moteur et d'arrêter les cycles de lancement dès que le moteur a démarré en ramenant la commande de l'électrovanne à la position "repos". REVENDICATIONS 1. Générateur hydraulique à haute pression constitué par une pompe à piston à double effet actionné directement sans passer par le mouvement rotatif, par deux moteurs thermiques travaillant en opposition suivant un cycle à deux temps et de ce fait ne nécessitant pas de ressort de rappel, caractérisé en ce que chaque piston moteur 5 et 6 est prolongé de part et d'autre par deux parties cylindriques ; la partie cylindrique du oôté de la chambre de combustion 29 et 30 ayant un diamètre supérieur à l'autre 25 et 26, le volume balayé des chambres de précompression est plus grand que celui des chambres de combustion, ce qui permet un taux de remplissage maximum des chambres de combustion. 2. Générateur suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le balayage des gaz brûlés dans les chambres de combustion se fait à équicourant, sans soupape d'admission ni d'échappement, lorsque les pistons respectifs, en position point mort bas, découvrent successivement les lumières d'échappement 31 et 32 et d'admission 23 et 24 correspondantes, permettant à l'air comprimé dans les chambres de précompression 15 et 16 de passer dans les chambres de combustion en chassant les gaz brûlés par les lumières d'échappement. 3. Générateur suivant les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble caractérisé en ce que l'extrémité de chaque piston-moteur 5 et s comporte du coté chambre de précompression, après une partie cylindric 25 et 26, une partie conique 27 et 28 servant de rampe pour actionner une tige commandant les pompes à injection 19 ou les rupteurs 20 suivant le mode de fonctionement, ainsi que l'électrovanne 22 lors du démarrage du moteur par l'intermédiaire d'un circuit électronique. 4. Générateur suivant les revendications l à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que, dans le cas du fonctionnement en diesel, l'injection du carburant dans-chaque chambre de combustion se fait par deux injecteurs 33 situés sur les cylindres-moteurs 7 et 8 diamétralement opposés et injectant le carburant suivant des directions désaxées, de façor à obtenir un effet tourbillonnaire améliorant la qualité du mélange. 5. Générateur suivant les revendications 1 à 5 prises dans leur ensemble caractérisé en ce que le lancement du moteur se fait de façon hydraulique en envoyant de l'huile comprimée préalablement dans un accumulateur hydraulique 21 par l'intermédiaire d'une électrovanne à 4 voies 22 commandée par un circuit électronique, alternativement de part 17 et d'autre 18 du piston 22 de la pompe qui devient récepteur hydraulique jusqu'au démarrage du moteur