Brevet FR2585776A1 — publié le 19870206

POMPE A EXCENTRIQUE A PISTON OSCILLANT, NOTAMMENT POUR REFOULER DES LUBRIFIANTS DANS DES MECANISMES D'ENTRAINEMENT L'invention se rapporte à une pompe à excentrique à pis- ton oscillant, notamment pour refouler des lubrifiants dans des mécanismes d'entraînement, cette pompe pouvant être éga- lement directement montée ou emboîtée, en tant que pièce intercalaire, sur l'arbre de transmission de force devant être lubrifié. Pour refouler des lubrifiants dans des mécanismes d'entraînement, l'on connaît tout une série de pompes diffé- rentes (pompe à engrenages, pompe à vis, pompe à piston ro- tatif, etc.), dont la caractéristique commune réside dans le fait qu'elles se composent d'un nombre relativement grand (de 20 à 30) de pièces constitutives, si bien que leur fabri- cation est extrêmement onéreuse par suite du nombre, de la complexité et de la précision de ces pièces constitutives. En outre, il n'est pas possible d'envisager une forme de réalisation qui permette un emboîtement sur l'arbre de l'en- trainement, par exemple une incorporation entre un palier et un pignon, d'une part à cause des cotes et, d'autre part, à cause de la réalisation de l'arbre rotatif. C'est pourquoi l'entraînement de cet arbre nécessite soit une extrémité li- bre de l'arbre, soit un dispositif particulier de transmis- sion de force, un pignon, une chaîne, etc. Il en résulte d'une part une augmentation des coûts et, d'autre part, un plus grand encombrement de l'entraînement et un plus grand nombre de pièces constitutives. Cela implique non seulement un accrois- sement de la complexité et des coûts, mais aussi une dégra- dation des paramètres techniques, étant donné que l'incorpo- ration d'une forme de réalisation à volume plus faible et à fonction identique provoquerait un accroissement de la charge utile. De surcroît, il faut s'attendre à une plus grande occur- rence de pannes dans une réalisation comprenant un grand nom- bre d'éléments constitutifs. Du fait de leur conception relativement simple, les pompes à excentriques à pistons oscillants semblaient les mieux appropriées pour éliminer les inconvénients précités; cependant, ces pompes n'ont pas été techniquementappli- quées pour atteindre les obJets susmentionnés, et n'ont notamment pas été montées sur l'arbre de transmission de for- ce, à des fins de lubrification. La caractéristique commune aux pompes de ce typeest que l'espace compris entre le carter de la pompe et une partie rotative interne excentrée est subdivisé lors de la rotation, par le point de contact du carter et de la partie rotative se déplaçant du raccord d'aspiration au raccord de pression, ainsi que par un piston oscillant, en une chambre d'aspiration augmentant de volume et en une chambre de pression diminuant de volume; conco- mitamment, le fluide est aspiré dans la chambre d'aspiration et expulsé de la chambre de pression. Une telle solution est, par exemple, matérialisée par la forme de réalisation dans laquelle le piston oscillant est incorporé dans le carter avec appui élastique. Dans une autre forme de réalisation, une liaison fonctionnelle est établie entre une saillie d'une bague que la partie rotati- ve excentrée entraîne selon une circonférence, et un systè- me de guidage coulissant à auto-réglage. L'invention a pour objet de simplifier la réalisation susdécrite,grâce à un nombre plus modeste de pièces consti- tutives pouvant être aisément produites (au nombre total de quatre dans le cas limite) et, en outre, de permettre le montage direct de cette réalisation sur des arbres d'entrai- nement, moyennant un encombrement minimal. L'obJet recherché a été atteint par un perfectionnement apporté aux pompes à excentriques à pistons oscillants d'une conception connue par elle-même, ce perfectionnement con- sistant en ce que le piston oscillant est réalisé sous la forme d'un tenon qui est fixé dans un alésage radial du carter communiquant avec les raccords respectifs d'aspiration et de pression, qui est muni d'.une extrémité à méplats à l'in- térieur dudit carter et est en appui tangentiel extérieure ment contre ce carter, cependant que la bague,entraînée par l'excentrique selon une circonférence et pressée contre la face interne de la paroi du carterest pourvue d'un intersti- ce radial qui s'ajuste automatiquement et se raccorde hermé- tiquement à l'extrémité aplatie dudit tenon. Cette solution d'après l'invention confère une réalisa- tion simplifiée tant de la bague que du piston oscillant, ce qui implique également une simplification notable de la fabrication et du montage de ces derniers (seul est néces- saire l'usinage de surfaces planes et cylindriques). Les coûts de production moindres résultant de la réali- sation ci-dessus, ainsi que l'encombrement plus faible de cette conception autorisent,si nécessaire,le montage de plu- sieurs pompes de ce genre à l'intérieur d'une chambre à huile. L'une des formes de réalisation les plus simples de l'invention, d'un montage et d'une production extraordinai- rement aisés, est caractérisée par le fait que l'excentri- que est réalisé sous la forme d'une gorge pratiquée dans l'enveloppe extérieure de l'arbre, et dans laquelle la bague munie d'un interstice peut venir s'encliqueter. Pour permettre une lubrification directe de l'arbre du mécanisme d'entraînement, il est particulièrement avantageux de prévoir une forme de réalisation dans laquelle la bague munie d'un interstice est percée, à proximité de l'extrémité aplatle du tenon, d'un orifice radial de circulation traver- sante qui remplace le raccord de pression et est dirigé vers il'excentrique, tandis que cet excentrique est réalisé doté d'une gorge périphérique communiquant avec l'orifice de cir- culation traversante de la bague ou respectivement, par l'intermédiaire de perçages internes, avec le canal interne de lubrification de l'arbre. La limite supérieure de pression du fluide refoulé peut être ajustée d'une manière simple grâce à la forme de réali- sation, selon l'invention, dans laquelle un côté de la gorge de l'excentrique est formé par une bague obturatrice prenant appui au moyen d'un ressort et à laquelle est associé un écrou de précharge calé sur l'arbre. L'invention va à présent être décrite plus -i détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre le principe de réalisation d'une pompe classique à excentrique et à piston oscillant; la figure 2 est une coupe longitudinale schématique de la pompe selon la figure 1; la figure 3 est une coupe transversale d'une forme de réalisation de la pompe à excentrique à piston oscillant conforme à l'invention; la figure 4 est une coupe transversale d'une forme de réalisation de la pompe selon l'invention, pouvant ere mon- tée directement sur l'arbre de transmission de force; la figure 5 est une coupe longitudinale selon la ligne A-A de la figure 4; la figure 6 est une coupe transversale d'une autre pos- sibilité de réalisation de la pompe conforme à l'invention; la figure 7 est une coupe longitudinale fragmentaire selon la ligne B-B de la figure 6; et la figure 8 est une coupe longitudinale fragmentaire d'une forme de réalisation de la pompe selon l'invention, munie d'une régulation de la limite supérieure de pression. Les figures 1 et 2 illustrent, en vue d'une comparai- son avec la solution conforme à l'invention, une forme de réalisation d'une pompe à excentrique à piston oscillant pouvant être considérée comme connue. Cette pompe possède un carter 1 qui est fixé tangentiellement au moyen d'un appui, de la manière visible sur les figures, est délimité de part et d'autre par des surfaces parallèles et est réalisé muni d'une paroi interne cylindrique; un arbre 2 monté de manière étanche traverse concentriquement ce carter. Un excentrique 3 à profil circulaire est calé sur l'ar- bre 2, cet excentrique 3, présentant un centre situé à une distance e du centre de l'arbre,ainsi qu 'un rayon R, étant entouré par une bague 4 de section rectangulaire. La bague comporte une saillie 5 qui forme un piston oscillant et qui, en coopérant avec un système de guidage coulissant 6 à auto- réglage, sépare hermétiquement un raccord de pression 7 d'un raccord d'aspiration 8 du carter 1. Cette pompe fonc- tionne de la façon suivante: au cours de la rotation de l'arbre 2, l'excentrique 3 monté sur cet arbre 2 presse la bague 4 d'une manière étanche contre la face interne de la paroi du carter, en un point de contact se déplaçant du rac- cord de pression 7 jusqu'au raccord d'aspiration 8; entré la face interne de la paroi du carter 1 et la bague 4, il est ainsi donné naissance à une chambre d'aspiration dont le volume augmente en permanence et à une chambre de pression dont le volume diminue en permanence, cependant que la pompe aspire le fluide par l'intermédiaire du raccord d'aspiration 8, et l'expulse par l'intermédiaire du raccord de pression 7. Le mode de fonctionnement de la pompe à excentrique à piston oscillant conforme à l'invention, illustrée sur la figure 3, se fonde sur un principe analogue. Dans ce cas cependant, en vue de simplifier la réalisation, le piston oscillant est formé par un tenon 9 qui est pressé dans un alésage radial du carter 1, est intérieurement doté d'une extrémité à méplats, et à l'extrémité aplatie duquel se raccorde un interstice 10 d'une bague 4 fendue radialement. Le raccord de pression 7 et le raccord d'aspiration 8 sont par ailleurs adjacents aux méplats du tenon 9, tandis que l'extrémité de ce tenon 9 dépassant hors du carter 1 joue le rôle d'un élément de soutien tangentiel de ce carter 1. Similairement à la solution connue déjà expliquée, la chambre rotative à fluide se forme entre l'enveloppe externe de la bague 4 commandée par l'excentrique 3, et la face interne de la paroi cylindrique du carter 1, tandis que, l'excentrique 3 roule contre l'enveloppe interne de la bague fixe 4 et presse cette bague 4 contre le carter 1 d'une manière corres- pondant à la valeur de son excentricité. Par suite de la commande assurée par l'excentrique 3, la réalisation de l'interstice 10 de la 'ague 4 autorise un faible coulissement sur le tenon 9 et, d'autre part, un léger réglage angulaire; les arêtes de cet interstice sont par ailleurs biseautées, de manière à faciliter le montage du tenon 9. L'arête d'étanchement ainsi formée bloque l'écou- lement du fluide sur le tenon 9. La pression du fluide agis- sant sur l'enveloppe de la bague 4, du côté haute pression de la chambre à fluide, contribue également à presser l'arê- te d'étanchement de la bague 4 contre le tenon 9. En présence de rendements supérieurs, un accroissement du degré d'efficacité peut être obtenu par l'entremise d'un palier à rouleaux, intercalé entre l'excentrique 3 et la ba- gue 4. Une pompe pouvant être montée directement sur l'arbre de transmission de force, ou pouvant être incorporée avec une bague externe et une bague interne à la manière d'un palier de glissement, peut présenter la réalisation illustrée sur les figures 4 et 5, dans laquelle l'arbre 2 devant être lubrifié est aJusté intimement dans l'alésage d'un carter tubulaire 1, et dans laquelle la chambre à fluide se trouve, conjointement à la bague 4, dans une gorge 1il pratiquée dans l'arbre 2 en tant qu'excentrique 3. La bague 4 peut être en- cliquetée d'une manière simple dans la gorge 11. La chambre à fluide, tournant dans la gorge 11 de l'arbre 2, est scindée en deux parties par le te'non 9 doté d'une extrémité carrée à méplats; ce tenon, comblant toute la largeur de la gorge 11 de l'arbre 2 et assurant ainsi le guidage relatif du carter 1 et de l'arbre 2, s'engage en même temps dans l'interstice 10 de la bague 4 en autorisant l'ajustement au- tomatique et le coulissement de cette dernière; en fonction du sens de rotation, la chambre rotative à fluide (par exem- ple chambre à huile) augmente en permanence de volume d'un côté du tenon et diminue en permanence de volume de l'autre côté. Le côté correspondant à l'embranchement respectif de pression ou d'aspiration de la pompe dépend du sens de rota- tion considéré. Du fait que la conception est symétrique, le sens de rotation peut être inversé, dans un moteur hydrau- lique, en reliant le conduit haute pression à l'autre rac- cord. Lorsque la pompe a pour fonction de refouler l'huile d'une chambre extérieure au canal de lubrification pratiqué à l'intérieur de l'arbre 2 (par exemple des arbres princi- paux de moteurs), il est avantageux d'appliquer la forme de réalisation illustrée sur les figures 6 et 7. Dans cette forme de réalisation, la bague fendue 4 est percée, à proxi- mité de l'extrémité aplatie du tenon 9, d'un orifice radial 12 de circulation traversante qui remplace le raccord de pres- sion et est dirigé-vers l'excentrique 3; cet excentrique 3 présente quant à lui une gorge périphérique 15 communiquant avec l'orifice 12 de circulation traversante de la bague 4 ou respectivement, par l'intermédiaire de perçages internes 13, avec un canal 14 de lubrification de l'arbre 2. De la sorte, le lubrifiant affluant par l'intermédiaire du raccord d'aspiration 8 peut emprunter l'orifice 12 de la bague 4, la gorge périphérique 15, puis respectivement les perçages 13 ménagés dans l'arbre 2 ou le canal de lubrifi- cation 14, pour parvenir directement à la pièce constitutive devant être lubrifiée. La solution d'après la figure 8 peut être utilisée pour limiter la valeur supérieure de la pression du fluide. Dans cette forme de réalisation, un côté de la gorge 11 de l'excen- trique 3 est formé par une bague obturatrice 17 prenant appui au moyen d'un ressort 16, un écrou 18,calé sur l'ar- bre,assurant la précharge de ce ressort 16. En cas de montée en pression excessive, la bague obturatrice 17 se meut à l'encontre du ressort 16, ce qui implique sensiblement un "court-circuitage" de la pompe du fait que la chambre à flui- de située dans la gorge 11 du carter 1 cesse d'être fermée. Grâce à un réglage de l'écrou 18 calé sur l'arbre 2 et muni d'un filetage, il est possible de faire varier la précharge du ressort 16 et, par conséquent, la valeur maximale de la pression. Après son incorporation, la pompe réalisée conformément à l'invention ne requiert,en service,aucune maintenance par- ticulière et son entretien n'exige aucune main-d'oeuvre spe- cialisée. L'usure de l'arête d'étanchement de la bague 4, se produisant éventuellement sur le piston oscillant (tenon), n'exerce aucune influence sur le fonctionnement de cette réalisation ni sur la pression, car l'arête d'étanchement est pressée contre l'extrémité du tenon, côté pression, par la résultante de la pression de la chambre à fluide ainsi que par le frottement du tenon dû à la rotation de l'excen- trique. Grâce à la simplicité de la réalisation, l'éventualité d'une défaillance de cette dernière est extrêmement faible, et c'est 'pourquoi son fonctionnement est fiable. Les exigen- ces modestes des pièces constitutives et la lubrification excellente garantissent une longévité extraordinairement grande. Comme il ressort de ce qui précède, l'ensemble est d'une conception extraordinairement'simple et, dans sa réalisation la plus élémentaire, il compte seulement quatre parties cons- titutives qui sont délimitées par des surfaces cylindriques et planes et qui, de ce fait, peuvent également être fabri- quées à très peu de frais avec un appareillage classique. Compte tenu des faibles coûts de réalisation, l'on peut se demander s'il ne serait pas judicieux de disposer même plusieurs pompes de ce type à l'intérieur d'une chambre à huile, ce qui permet de se dispenser des canalisations uti- lisées pour acheminer l'huile lubrifiante, du fait que ces canalisations sont rendues superflues par les pompes pouvant être implantées directement à côté de la zone de lubrifica- tion. Par suite des faibles coûts de production, l'ensemble fonctionnant périodiquement peut être conçu de manière uni- forme en tant que réalisation à plusieurs chambres branchées en parallèle, au moyen des périodes de pression décalées d'une manière correspondant au décalage angulaire des temps des moteurs à combustion à pistons à plusieurs cylindres, lorsque le dispositif dans lequel cet ensemble est incorporé l'exige. Le décalage angulaire mutuel des chambres individuelles peut être choisi à volonté en fonction du nombre de ces cham- bres, et être uniformément réparti sur la circonférence, d'une manière correspondant à un tour complet. Dans une telle réalisation, ce dernier peut être utilisé en tant que pompe, et également en tant que moteur hydraulique tournant uniformément. Le rendement de la réalisation dépend des tolérances de fabrication: dans des ensembles de second ordre exigeant une faible pression, l'on peut employer des pompes compre- nant des pièces constitutives pouvant être fabriquées à moindres frais, avec de plus grandes tolérances. Une pompe haute pression ayant un rendement supérieur peut être produite grâce à une fabrication plus précise des pièces adaptées les unes aux autres, ce qui implique des to- lérances plus serrées. Les coûts du dispositif sont ainsi en harmonie avec l'objectif recherché. Sl.cela s'avère néces- saire, le rendement de la réalisation peut être accru par l'incorporation de bagues d'étanchement. Une caractéristique extrêmement avantageuse de la pompe conforme à l'invention consiste en ce qu'elle peut être di- rectement emboîtée sur l'arbre; ne nécessite aucun entrai- nement séparé; est d'un encombrement minimal; et peut être déjà constituée par trois autres pièces structurelles sur l'arbre, lorsqu'on ménage la gorge excentrée. Dans une forme de réalisation présentant les dimensions d'un roulement à billes, cette conception est appropriée pour la lubrifica- tion d'un petit train d'engrenages. Grâce à cette réalisation, le lubrifiant aspiré de l'exté- rieur peut être refoulé dans le canal d'huile situé à l'in- térieur de l'arbre rotatif, de sorte qu'une pompe montée, par exemple, sur l'arbre principal du moteur assure une lu- brification immédiate. La conception simple de l'ensemble permet que toutes les parties constitutives soient utilisées plusieurs fois au niveau fonctionnel, qu'elles favorisent mutuellement leurs fonctions, et que l'ensemble soit en harmonie avec l'objectif recherché. La résultante de la pression du fluide et la force de frottement contribuent par exemple à l'étanchéité de la bague. L ' exigence des pièces constitutives individuelles est modeste, et l'utilisation de pièces constitutives à revê- tement de qualité correspondante permet d'escompter un pro- longement notable de la durée de vie. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la pompe décrite et représentée, sans sor- tir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pompe à excentrique à piston oscillant, notamment pour refouler des lubrifiants dans des mécanismes d'entral- nement, comprenant un carter muni d'un raccord de pression et d'un raccord d'aspiration, fixé tangentiellement au moyen d'un soutien et présentant une paroi interne cylindrique; un arbre monté de manière étanche, traversant concentrique- ment le carter; une chambre fermée à fluide, intercalée entre le carter et l'arbre et délimitée latéralement par des surfaces parallèles; un excentrique à profil circulaire, calé sur ledit arbre; une bague de section rectangnlaire, entourant l'excentrique et pressée de manière étarcbq contre la face interne de la paroi cylindrique du carter, en un point de contact se déplaçant du raccord de pression jusqu'au raccord d'aspiration; ainsi qu'un piston oscillant qui sépa- re hermétiquement le raccord d'aspiration du raccord de pression, pompe caractérisée par le fait que le piston oscil- lant est réalisé sous la forme d'un tenon (9) qui est fixé dans un alésage radial du carter (1) communiquant avec les raccords respectifs d'aspiration et de pression (8, 7), qui est muni d'une extrémité à méplats à l'intérieur CDLudit carter (1) et est en appui tangentiel extérieurement contre ce carter, tandis que la bague (4), entraînée par l'excentrique (3) selon une circonférence et pressée contre la face interne de la paroi du carter (1), est pourvue d'un interstice radial (10) qui s'ajuste automatiquement et se raccorde henétiquementàl'extrnité aplatie dudit tenon (9). 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'excentrique (3) est réalisé sous la forme d'une gorge (11) pratiquée dans l'enveloppe extérieure de l'arbre (2), et dans laquelle la bague (4) munie d'un interstice peut venir s'encliqueter. 3. Pompe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la bague (4) munie d'un interstice est percée, à proximité de l'extrémité aplatie du tenon (9), d'un orifice radial (12) de circulation traversante qui remplace le rac- cord de pression et est dirigé vers l'excentrique (3), tandis que cet excentrique (3) est réalisé doté d'une gorge péri.. phérique (15) communiquant avec l'orifice (12) de circula- tion traversante de la bague (4) ou respectivement, par l'intermédiaire de perçages internes (13), avec un canal interne (14) de lubrification de l'arbre (2). 4. Pompe selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un côté de l'excentrique (3) est formé par une bague obturatrice (17) prenant appui au moyen d'un ressort (16), et à laquelle est associé un écrou de précharge (18) calé sur l'arbre.