Brevet FR2605360A1 — publié le 19880422

La présente invention concerne une palette pour composant hydrostatique tel que pompe ou moteur, et un composant hydrostatique muni de telles palettes. Un composant hydrostatique à palettes est formé de deux parties coaxiales libres de présenter une vitesse relative de rotation autour de leur axe commun. L'une des parties, appelée en pratique porte-palettes, comporte au moins une série annulaire de logements dans lesquels sont engagées des palettes adaptées à y coulisser.L'autre des parties, appelée porte-piste, porte en regard des logements une piste annulaire de guidage contre laquelle les palettes sont destinées à être pressées élastiquement; cette piste comporte une série annulaire d'évidements ou chambres de travail alternant avec des surfaces de repos; aux extrémités circonférentielles de chaque chambre débouchent des canaux assurant soit une amenée soit une évacuation de fluide. Les palettes connues sont des parallélépipèdes de faible épaisseur appliqués par une tranche sur la piste, le plus souvent par des organes élastiques prenant appui sur le fond des logements. On distingue des composants hydrostatiques à palettes radiales dans lesquels les palettes sont sollicitées radialement contre une piste globalement cylindrique, et des composants hydrostatiques à palettes axiales dans lesquels les palettes sont sollicitées axialement contre une piste globalement transversale. Dans l'un et l'autre cas les palettes, soit s'escamotent dans les logements lorsqu'elles longent les surfaces de repos, soit viennent en saillie en pénétrant dans les chambres de travail: la piste agit sur ces palettes à la manière de cames. En régime moteur, du fluide sous pression arrivant dans une chambre agit circonféren- tiellement sur les flancs des palettes en saillie dans cette chambre, et provoque la rotation du porte-palette par rapport au porte-piste, du fluide à moindre pression étant évacué à l'autre extrémité circonférentielle de la chambre. En régime pompe, la rotation du porte-palette par rapport au porte-piste provoque, par l'intermédiaire des palettes en saillie dans une chambre, une aspiration de fluide à faible pression à une extrémité circonférentielle de la chambre et un refoulement de fluide à plus forte pression à l'autre extrémité circonférentielle de-cette chambre. De manière à bien maintenir:les palettes perpen- diculairement à la piste il est nécessaire que celles-ci restent en permanence engagées dans leur logement sur une fraction importante de leur hauteur (dimension orientée perpendiculairement à la piste). Il en résulte que les palettes doivent avoir une hauteur importante et une masse importante: cela implique pour le porte-palette un encombrement important perpendiculairement à la piste, donc une masse élevée, et cela limite la pression maximale admissible. De telles palettes ont pourtant donné satisfaction jusqu'à ce jour. La présente invention vise a pallier les inconvénients précités en permettant d'alléger les palettes (et donc de réduire la poussée des ressorts associés, la pression de contact de ces palettes sur la piste en regard ainsi que les pertes mécaniques par frottement en découlant, tout en augmentant les vitesses d'escamotage des palettes dans leurs logements ou de venue en saillie et donc en réduisant les forces d'accélération) ainsi que le porte-palettes associé, d'améliorer le guidage des palettes à l'escamotage, de permettre l'utilisation sur la piste des rampes élastiques, de simplifier l'usinage du porte-palettes, de réduire les pertes de charge dans des conduits de transfert, de réduire les lignes de fuite et d'améliorer la tenue des palettes sous la pression. L'invention propose à cet effet une palette pour composant hydrostatique comportant une tranche destinée à être appliquée contre une piste déterminant des chambres de travail et à glisser le long de celle-ci, caractérisée en ce qu'elle est conformée en C, ladite tranche étant ménagée sur un corps de palette entre deux branches parallèles orientées perpendiculairement à cette tranche et destinées à longer latéralement ladite piste de part et d'autre de celle-ci. Une telle palette réduit les jeux fonctionnels générateurs de fuites (elle longe la piste par trois côtés). Les déformations du porte-palettes n'augmentent pas les fuites au niveau de la palette; de plus ces fuites sont encore réduites avec un porte-palettes monobloc. Il est à noter qu'il peut suffire d'une seule palette en position de travail dans chaque chambre, d'o un gain de place pour les cames, ou une réduction du nombre de palettes. Cela permet aussi une augmentation de la pression de travail. Il y a aussi une possibilité de gain en cylindrée volumique (cylindrée globale/volume total occupé). Du fait qu'une telle palette est en appui sur le porte-palettes sur trois côtés de la veine fluide il y a besoin de moins de matière (ou de hauteur) pour assurer un maintien approprié en position de la palette vis-à-vis de la piste. La palette peut être évidée à l'arrière: le volume de la palette peut être peu supérieur au strict nécessaire à l'obturation de la veine fluide dans les chambres de travail. La réduction du poids des palettes réduit les chocs qui peuvent apparaitre sur des cames en plusieurs tronçons dans le cas de composants hydrostatiques à cylindrée variable. De manière plus générale cette réduction de poids permet une réduction des surfaces de came (avec augmentation du passage pour le fluide en entrée et en sortie de veine) et une réduction de la force des ressorts de placage des palettes sur la piste, (d'o une réduction du couple de frottement des palettes à vide). L'usinage des palettes selon l'invention se trouve simplifié grâce à un possible élargissement des tolérances (jeux possibles des palettes dans leurs logements); elles peuvent être obtenues par moulage ou frittage puis rectification sur les deux faces d'appui dans le porte-palettes, et rectification des tranches d'appui sur le porte-piste. Il y a en outre réduction du caractère vif de plusieurs arêtes ou angles. Il y a également, lors de l'escamotage des palettes, une réduction des pertes de charge dans des trous avantageusement ménagés perpendiculairement à la piste (pour la "transparence" hydrostatique): il y a moins de risques de cavitation. Il y a également une amélioration du guidage en "tiroir" des palettes, d'o une réduction des pressions de contact, et choix possible d'alliages légers pour les palettes. Selon des dispositions préférées de l'invention: - la palette comporte, à sa partie en regard du fond du logement, deux ailes longitudinales d'appui bordant une gorge centrale longitudinale communiquant par des canaux d'équilibrage avec la tranche d'appui contre la piste; - cette tranche d'appui est localement convexe au voisinage de son raccordement auxdites branches; - les branches de la palette sont évidées (voire percées) dans leurs faces bordant latéralement le porte-piste. L'invention propose également un composant hydrostatique comportant deux parties coaxiales admettant une rotation relative, dont un porte-piste sur laquelle est ménagée une piste annulaire de guidage déterminant des chambres de travail munies de canaux d'amenée et d'évacuation de fluide, et un porte-palettes dans lequel sont ménagés des logements débouchant en regard de cette piste, des palettes étant engagées dans les logements et étant pressées sur une tranche contre la piste, caractérisé en ce que la piste est ménagée sur une couronne qui pénètre dans un évidement torique du porte-palettes, que les logements des palettes se prolongent de part et d'autre de cet évidement torique par des rainures, et que les palettes sont conformées en C, ladite tranche étant ménagée sur un corps de palette entre deux branches parallèles orientées perpendiculairement à cette tranche et adaptées à coulisser dans les rainures et longer latéralement ladite couronne. Il est à noter que les flancs bordant la-piste sur le porte-piste assurent un guidage latéral des palettes, mais ont aussi et surtout une fonction d 'étanchéité. Dans le cas de palettes à escamotage axial le porte-palettes est avantageusement traversé de part et d'autre par les logements grâce à quoi ce porte-palette peut être obtenu par simple brochage d'un bloc moulé. De manière préférée le porte-palettes comporte, sur une face transversale axialement opposée au porte-piste, une série annulaire de chambres régulièrement réparties angulairement, en nombre égal à celui des palettes, chacune de ces chambres communiquant hydraulique- ment avec le fond transversal de l'évidement torique, la surface transversale totale de cette série de chambres étant supérieure à la surface transversale du fond de 251'évidement torique, et le portepalettes étant axialement affronté au porte-piste par des portées annulaires transversales. Cela permet un placage axial hydrostatique du porte-palettes sur le porte-piste, ce qui est bien sur favorable à une bonne étanchéité, en prenant appui sur un flasque fermant lesdites chambres à l'arrière du porte-palettes. Pour des raisons de simplicité de construction chaque logement débouche avantageusement dans une desdites chambres, la communication hydraulique de chaque chambre avec le fond transversal de l'évidement torique se faisant au travers d'un logement de palette. Deux composants du type précité sont avantageu- sement appariés en sorte de comporter deux porte-palettes de part et d'autre d'un porte-piste central (ou deux porte-pistes de part et d'autre d'un porte-palettes central; les chambres sur le porte-palettes n ont plus alors de raison d'être mais il en existe à l'arrière du porte-piste). Une telle application, dans le cadre très général d'un différentiel hydrostatique à cylindrée variable, est décrite dans une demande parallèle déposée le même jour. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif en regard des dessins annexés sur lesquels: - la -figure 1 est une vue en coupe axiale partielle d'un composant hydrostatique conforme à l'invention selon la ligne I de la figure 2; - la figure 2A en est un quart de coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 2B est un quart de vue du porte-piste tel qu'il est vu du porte-palettes; - la figure 2C est un quart de vue du porte- palettes tel qu'il est vu du porte-piste avec une seule palette représentée; - la figure 3 en est une vue en coupe transversale selon la ligne III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en perspective d'une palette conforme à l'invention, avec des pièces complémen- taires disposées derrière celle-ci, dans un logement du porte-palettes et la chambre dans laquelle débouche ce logement; - la figure 5 en est une vue en perspective en configuration d'engagement partiel dans le portepalettes des figures 1 à 3; - la figure 6 est une vue en perspective de la palette de la figure 4 dans un autre porte-palettes; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 1 pour un autre composant hydrostatique selon l'invention comportant le porte-palettes de la figure 6: - la figure 8 en est une vue analogue à la figure 3. - la figure 9 est une vue en perspective partielle d'une autre palette; et - la figure 10 est une vue en perspective partielle d'encore une autre palette. Les figures 1 et 3 représentent un composant hydrostatique adapté à fonctionner au choix en moteur ou en pompe. En fait ce composant peut, en variante non représentée, ne constituer qu un module hydrostatique au sein d'un composant hydrostatique plus complexe. Ce composant comporte deux parties coaxiales 1 et 2 adaptés à présenter une rotation relative par rapport à leur axe commun. La partie 1 appelée porte-palettes, est ici attelée en rotation à une enveloppe extérieure 3 par l'intermédiaire de cannelures 4 autorisent un jeu axial du portepalettes. Cette enveloppe comporte une paroi cylindrique 5 et un flasque transversal 6. La partie 2, appelée porte-piste, est ici solidaire d'un arbre ou axe 7 et l'enveloppe est maintenue axialement en position par des moyens non représentés de tout type connu, ou par simple symétrie. Le porte-piste 2 comporte une face transversale vis-à-vis de laquelle une couronne 8 vient en saillie axialement dans le porte-palettes. Cette face transversale est ainsi partagée en deux surfaces annulaires 9 et 10. La couronne 8 présente une face 11 globalement transversale appelée piste, qui présente de façon connue, parallèlement à l'axe, une série annulaire d'évidements ou chambres de pression 12, dans les extrémités circonférentielles desquelles débouchent des canaux 12' d'amenée ou d'évacuation de fluide (non représentés) à partir d'un circuit hydraulique interne au porte-piste de tout type connu (non représenté). Ainsi qu'il ressort de la figure 2B, une chambre 12 comporte un fond 12A raccordé à des plateaux 12B, séparant circonférentiellement les chambres 12, par des rampes inclinées 12C disposées radialement de part et d'autre des cavités 12D dans lesquelles débouchent les canaux 12'. Cette piste est raccordée aux surfaces 9 et par des faces latérales 13 et 14, ici cylindriques. Le porte-palettes 1 comporte un évidement torique de section transversale complémentaire, à des jeux près, à la section transversale de la couronne 8 en dehors d'un évidement. Cet évidement torique présente un fond 16 et deux parois latérales 17 et 18, ici cylindriques, longeant les faces latérales 13 et 14. Cet évidement 15 est bordé radialement par deux portées annulaires transversales 19 et 20 adaptées à venir axialement en appui contre les surfaces 9 et 10 du porte-piste. Dans ce porte-palettes sont ménagés des logements 21 qui le traversent de part en part et qui sont régulièrement répartis angulairement. Ces logements ont une dimension radiale supérieure à la largeur de l'évidement torique et se prolongent donc vers le porte-piste, de part et d'autre radialement de cet évidement torique, par des gorges ou rainures en regard 22 et 23 dont la profondeur radiale est inférieure à la dimension radiale des portées annulaires 19 et 20. Sur la face transversale 24 du porte-palettes opposée au porte-piste sont ménagés des chambres 25 de plus grande section transversale que les logements. Ces chambres sont chacune et individuellement en communication hydraulique avec le fond transversal, de l'évidement torique 15, au travers du logement 21 associé. La surface transversale totale de cette série de chambres est supérieure à la surface transversale du fond de l'évidement torique en conséquence de quoi, quelle que soit la valeur locale, haute ou basse, de la pression, il y a placage sans déformation du porte-palettes sur le porte-piste par les portées annulaires transversales 19 et formant également surfaces d'étanchéité pour la veine fluide, une éventuelle déformation est en effet reportée sur le flasque 6 de l'enveloppe, sans conséquences pour les fuites. Chaque chambre est étanchée par un joint 27 associé à une pièce d'antiextrusion 26 munie d'un décrochement 41. Cette pièce 26 comporte des trous borgnes 40 dont le rôle apparaitra plus loin et une collerette 42 en saillie latérale par rapport au décrochement qui empêche le joint de s'extruder hors de la chambre 25. Cette chambre est à pression variable tandis que l'interface flasque/ porte- palettes est à la pression de drainage; cette pièce est percée d'un trou 43 établissant dans un bassin 44 prévu à l'arrière de la pièce 26 la même pression que dans le logement: cela évite qu'il y ait enfoncement de la pièce 26 dans le logement 21 dans le cas o la pression de drainage viendrait à être supérieure à celle du logement. Dans les logements 21 sont engagées des palettes 29 de forme en C pressées élastiquement contre la couronne 2 par des ressorts 29A prenant appui dans les trous borgnes 40. Telle que représentée plus en détail à la figure 4 une palette 29 comporte deux branches parallèles 30 adaptées à coulisser dans les rainures 22 et 23 reliées par un corps de palette 31. L'écartement des branches 30 est égal à la largeur radiale de l'évidement torique 15 (voir figure 2C). Le corps de palette 31 comporte une tranche 32 destinée à venir en appui contre la piste et présente auprès des branches 30 des chanfreins bombés 33 facilitant le coulissement circonférentiel de la palette sur les rampes inclinées 12C. Dans certains composants à cylindrée variable ces rampes peuvent être des pièces rapportées, de préférence élastiques (en acier à ressort par exemple). Le corps de palette 31 comporte, derrière cette tranche 32, une gorge longitudinale 34 bordée par des flancs 35 et 36 destinés à assurer le guidage de la palette dans un logement 21 et à obstruer la veine fluide. Des orifices ou canaux 37 autorisent un transfert d'huile hydraulique 37 lors des mouvements axiaux de la palette dans son logement: ils relient la tranche 32 à la gorge 34. Ils réduisent également le placage des. palettes contre la piste grâce à un équilibrage hydraulique. A la figure 5 o, pour des raisons de lisibilité, on n'a pas représenté la couronne 8 et le porte-palettes est supposé transparent, une palette 29 est représentée dans une configuration en saillie: les hachures orientées vers le bas à droite désignent la tranche 32, les hachures serrées désignent l'aire d'appui de la palette dans le logement et les gorges du porte-palettes (elle est en appui sur trois côté de la veine fluide), et les hachures orientées vers le bas à gauche désignant des faces 30A des branches qui longent les faces latérales de la couronne 8 (non représentée). A supposer que la palette soit soumise à une haute pression à gauche sur cette figure 5, cette haute pression se retrouve dans les rainures et à l'arrière de la palette du fait du placage de cette dernière à droite. Les faces 30A des branches assurent le guidage radial de la palette mais participent aussi et surtout à l'étanchéité. En effet, la palette étant en appui circonférentiel dans le portepalettes sur trois côtés, s'il n'y avait pas de branches 30, il y aurait une fuite de coin à coin entre les rainures 22 et 23 et les chambres 12 de la veine fluide à obturer. Les chanfreins convexes 33 d'attaque de came (non représentés sur cette figure) rendent intéressante la forme en C des palettes selon l'invention même si ils nuisent, à priori, dans une certaine mesure, à l'étanchéité. Des évidements 38, voire des perçages 39 peuvent être ménagés dans les branches 30 des palettes (voir les figures 9 et 10) pour réduire la force de placage radial de ces branches contre la couronne 8 et la déformation de ces branches sous l'effet de la pression. Il est en effet souhaitable d'obtenir un faible jeu de fuite entre les palettes et la couronne 8 sans pour autant générer de frottements intempestifs. Lorsque les palettes coulissent dans leurs logements elles sont hydrauliquement équilibrées réalisant l'étanchéité entre des chambres 12 successives ou au fond de celles-ci. Les phases de mouvement axial des palettes dans leurs logements sont ainsi bien dissociées des phases d'obstruction de la veine fluide. Les figures 6 à 8 décrivent une variante de réalisation du porte-palettes dans laquelle l'étanchéité entre porte-palettes 1' et porte-piste 2' s'obtient par obtention d'un faible jeu entre la couronne 8' et les parois latérales 17' et 18' de l'évidement torique 15'. Cela s'avère moins facile à usiner puisque les tolérances sont plus strictes et, notamment, les gorges 22' et 23' ne débouchent pas du côté porte-piste de manière à ne pas nuire à l'étanchété. Les chambres 25 en regard du flasque 6 de l'enveloppe n'ont plus pour fonction que de contenir les éléments d'étanchéité à l'arrière des logements de palettes. Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi notamment une palette selon l'invention peut être montée. en sorte de coulisser radialement, la couronne étant en saillie radiale par rapport au porte-piste et l'évidement torique débouchant radialement également. Les composants des figures 1 et 3, et 7 et 8 ont été représentés et décrits de manière très schématique pour tout ce qui concerne leurs caractéristiques connues en soi qui n'interagissent pas avec les palettes en C conformes à l'invention. Dans des modes avantageux de réalisation non représentés, de tels modules sont appariés de manière à comporter deux porte-palettes de part et d'autre d'un porte-piste central à deux pistes, les lignes verticales en traits mixtes bordant à droite ces figures 1, 3, 7 et 8 correspondant à des plans de symétrie. De manière plus générale on peut combiner à volonté une pluralité de modules hydrostatiques du type représenté entre les traits mixtes verticaux sur ces figures. REVENDICATIONS 1. Palette pour composant hydrostatique comportant une tranche (32) destinée à être appliquée contre une piste (11) déterminant des chambres de travail (12) et à glisser le long de celle-ci, caractérisé en ce qu'elle est conformée en C, ladite tranche étant ménagée sur un corps de palette (31) entre deux branches parallèles (30) orientées perpendiculairement à cette tranche et destinées à longer latéralement ladite piste de part et d'autre de celle-ci. 2. Palette selon la revendication 1, caractérisée en ce qu elle comporte, à l'opposé de ladite tranche, deux ailes longitudinales d'appui (35,36) bordant une gorge centrale longitudinale (34) communiquant par des canaux (37) de transfert et d'équilibrage hydraulique avec cette tranche. 3. Palette selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que ladite tranche (32) présente un chanfrein (33) convexe à proximité de chaque branche (30). 4. Palette selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que les faces (30A) en regard des branches de la palette sont évidées (38). 5. Palette selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que les branches de la palette sont percées (39) parallèlement à ladite tranche. 6. Composant hydrostatique comportant deux parties coaxiales (1,1',2,2') admettant une rotation relative, dont un porte-piste (2,2') sur lequel est ménagée une piste annulaire de guidage (11) déterminant des chambres de travail (12) et un porte-palettes (1,1') dans lequel sont ménagés des logements (21) débouchant en regard de cette piste, des palettes (29) étant engagées dans les logements et étant pressées par une tranche contre la piste, caractérisé en ce que la piste est ménagée sur une couronne (8,8') qui pénètre dans un évidement torique (15,15') du porte- palettes, que les logements (21,21') des palettes se prolongent de part et d'autre de cet évidement torique par des rainures (22,22'23,23'), et que les palettes sont conformées en C, ladite tranche (32) étant ménagée sur un corps de palette (30) entre deux branches parallèles orientées perpendiculairement à cette tranche et adaptées à coulisser dans les rainures et longer latéralement ladite couronne (8,8'). 7. Composant selon la revendication 6, caracté- risé en ce que les logements (21,21') traversent axialement de part en part le porte-palette (1,1'), les palettes étant appliquées axialement contre ladite couronne (8,8). 8. Composant hydrostatique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le porte-palettes (1) comporte, sur une face transversale axialement opposée au porte-piste, une série annulaire de chambres (25) régulièrement réparties angulairement, en nombre égal à celui des palettes, chacune de ces chambres communiquant hydrauliquement avec le fond transversal de l'évidement torique (15), la surface transversale totale de cette série de chambres étant supérieure à la surface transversale du fond de l'évidement torique, un flasque d'appui étant affronté axialement au porte-palettes à l'opposé du porte-piste, chaque chambre (25) étant rendue étanche à l'interface porte-palettes/flasque, et le-porte-palettes étant axialement affronté au porte-piste par des portées annulaires transversales. 9. Composant hydrostatique selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque logement de palette (21) débouche dans une desdites chambres (25) la communication hydraulique de chaque chambre avec le fond transversal de l'évidement torique se faisant au travers d'un logement de palette. 10. Composant hydrostatique selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que chaque chambre (25) est rendue étanche à l'interface porte-palettes/flasque par une pièce d'antiextrusion (26) coulissant axialement dans cette chambre de façon étanche grâce à un joint torique (27). 11. Composant hydrostatique selon la revendication 10, caractérisé en ce que pour chaque pièce d'antiextrusion (26) comporte des trous borgnes dans lesquels sont engagés des ressorts destinés à appliquer une palette contenue dans un logement débouchant dans la chambre contre la piste du porte-piste.