Brevet FR2611235A1 — publié le 19880826

"Machine à pistons hydrostatiques avec balayage à l'huile ". La présente invention concerne le balayage à l'huile dans des machines à pistons hydrosta- tiques, comportant un corps cylindrique rotatif servant à recevoir les pistons moteurs, et formant avec une pla- tine de commande fixe un palier à glissement, et o l'ar- bre d'entraînement recevant le corps cylindrique est mon- té dans un alésage de support d'une tête de commande, alé- sage qui comporte une liaison avec un guidage d'huile sé- pare. Ce balayage à l'huile trouve son ap- plication de préférence dans des machines hydrostatiques à pistons axiaux, avec platine de commande, constituées sous forme de pompes ou de moteurs, et présentant un vo- lume de course constant ou variable. Des machines hydrostatiques à pis- tons axiaux sont connus d'après le DE-AS 1 453 452), qui comportent un corps cylindrique rotatif s'appliquant con- tre une tête de commande fixe, et recevant les pistons moteurs montés de façon à être mobiles en direction axiale. Afin de réduire au minimum les pertes d'huile de fuite de machines à pistons axiaux de ce genre et d'en faire l'utilisation pour assurer un graissage suffisant, l'huile de fuite qui sort des deux côtés des fentes de commande, constituées de façon à être réniformes, dans le plan du palier à glissement, est rassemblée dans des canaux annulaires extérieurs ainsi qu'intérieurs, et est emmenée par un canal séparé, pour l'huile de fuite, du côté basse pression. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 8 de ce document correspondant à l'état de la technique, l'évidement intérieur constitué sous forme de canal annulaire est mis, par l'intermédiaire de l'alésage de support de l'arbre d'entrainem nt ainsi que d'un canal, pour l'huile de fuite, radial faisant suite à cet alésage, en liaison avec le côté basse pression. En dehors des fentes de commande, il est prévu, d'autre part, un évidement en forme d'an- neau de cercle dans la tête de commande, à partir duquel des gorges radiales mènent à l'intérieur du carter. Cette huile de fuite rassemblée et utilisée à des fins de grais- sage est commandée par l'intermédiaire d'une soupape, en fonction de la vitesse de rotation, prévue dans le corps cylindrique, et est amenée à la zone intérieure d'huile de fuite aux alentours de l'arbre d'entraînement. Cette commande, en fonction de la vitesse de rotation, du gui- dage de l'huile de fuite assure là l'application par pression du corps cylindrique, également en fonction de la vitesse de rotation, contre la platine de commande, et doit permettre de réduire au minimum les pertes-d'hui- le de fuite dans la zone de la platine de commande. Il est connu, d'autre part, un dis- positif de balayage et graissage pour des machines hydro- statiques à pistons axiaux (DD-PS 131 948), qui a pour but de réaliser une distribution appropriée du courant d'huile de balayage et de fuite sur des éléments détermi- nés, comme, par exemple, des patins de guidage des pis- tons moteurs et des paliers radiaux du corps cylindrique. Il s'effectue ainsi, de façon impérative, un graissage permanent d'éléments de support de ce genre d'une machine à pistons axiaux qui comporte un corps cylindrique tour- nant et s'appliquant contre une platine de commande, avec des pistons moteurs disposés en direction axiale. La dis- tribution en question du courant d'huile de balayage et de fuite s'effectue au moyen de pistons de réglage du convertisseur de mouvement, constitué sous forme de ba- lance, qui recouvrent ou libèrent des canaux radiaux ména- gés dans le carter ou le corps cylindrique. Ces -anaux relient là un espace in- térieur pour l'huile de fuite à la périphérie du corps cylindrique ainsi qu'un espace extérieur pour l'huile de fuite dans la zone du convertisseur de mouvement, contre lequel viennent s'appliquer les patins de guidage des pistons moteurs. De l'huile de fuite arrivant sur le pa- lier à glissement formé entre le corps cylindrique et la platine de commande circule ainsi depuis l'espace inté- rieur, prévu pour l'huile de fuite, dans les canaux ra- diaux du carter, et est dirigée, en passant par des évi- dements des pistons de réglage, dans l'espace extérieur réservé à l'huile de fuite, après quoi celle-ci parvient dans un reservoir à basse pression, non représenté. Avec les machines à pistons hydro- statiques décrites et qui correspondent à l'état connu de la technique, d'une part, on produit, au moyen de dispositifs d'étranglement, une pression d'huile de fuite déterminée, qui sert à faire varier la pression d'appli- cation du corps cylindrique contre la platine de comman- de. D'autre part, est recherché et nécessaire un équili- bre de pression entre les espaces prévus pour l'huile de fuite des deux côtés d'un palier à roulement pour le sup- port de montage extérieur du corps cylindrique. Ces deux voies de solution ne con- viennent cependant pas pour éviter de hautes températu- res de l'huile de fuite, à l'intérieur des machines à pistons, au moyen d'un courant d'huile de balayage, c'est-à-dire pour maintenir, avec des températures d'hui- le limitées, la viscosité de l'huile dans des limites déterminées. En cas de franchissement inférieur, condi- tionné par la température, de valeurs-limites de ce gen- re de la viscosité de l'huile, les intervalles de grais- sage dans les paliers à glissement considérés sont si minimes, qu'il se produit un frottement mixte et que ce qui est désigné comme étant des "grippages" sur les sur- faces de glissement sont Inévitables. La présente invention vise à réali- ser des machines à pistons hydrostatiques - par exemple du type de construction à pistons axiaux - qui présen- tent un balayage à l'huile permanent, ainsi que leur graissage et leur refroidissement impératifs, en vue d'accroître la durée de vie, c'est-àdire d'utilisation, de machines à pistons de ce genre avec des pressions de travail maximales, et de permettre de fabriquer ces ma- chines avec une dépense technologique très faible ainsi que sous un volume réduit. L'invention a donc pour but de réa- liser des machines à pistons hydrostatiques avec un ba- layage à l'huile séparé, qui assure un graissage et un refroidissement impératifs d'éléments de construction de ces machines, constitués comme paliers à glissement ou à roulement, de manière à réduire les coefficients de frot- tement ainsi que les pertes mécaniques, tout en permet- tant d'obtenir, en même temps, une évacuation de chaleur optimale, notamment dans la zone des points d'appuis/ éléments de paliers soumis à des efforts mécaniques éle- ves. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint en prévoyant que, dans la tête de commande de la machine à pistons hydrostatique, en plus du premier canal pour l'huile de fuite relié à l'alésage de support de l'arbre d'entraînement, un autre canal pour l'huile de fuite est ménagé en n'étant toutefois pas re- lié à cet alésage, et qu'à partir de chacun de ces canaux pour l'huile de fuite, au moins un canal de raccordement, par liaison passant sur la face arrière de la platine de commande, mène dans le carter. Avec cette disposition de canaux se trouve réalisé à l'intérieur du carter de la machine à pistons un circuit de balayage qui assure un abaissement de températ re nécessaire et permet ainsi à l'avance d'éviter des accidents fonctionnels de l'appareil hydro- statique. L'effet de refroidissement et de graissage susceptible d'être obtenu avec ce circuit d'huile confor- me à l'invention assure une réduction au minimum de l'usure sur des éléments fonctionnels de la machine à pistons qui sont soumis à des charges élevées, ainsi que leur mise en oeuvre dans des circuits hydrostatiques présentant des pressions de travail supérieures à 25 MPa. Selon un mode de réalisation pré- féré d'un circuit de balayage conforme à l'invention, le canal pour l'huile de fuite qui part de l'alésage de support de l'arbre d'entrainement est relié, par l'inter- médiaire d'un canal de raccordement et d'une gorge annu- laire intérieure de la tête de commande, à une chambre intérieure du corps cylindrique; ce qui a pour effet que le parcours forcé de l'huile de balayage s'effectue depuis le canal pour l'huile de fuite et la chambre intérieure du corps cylindrique, en utilisant l'action de la force centrifuge d'alésages obliques de ce corps cylindrique, jusqu'à la chambre extérieure du carter. Sous ce rapport, il s'est avéré avantageux de prévoir que le second canal pour l'huile de fuite non relié à l'alésage de support de l'arbre d'entraînement se trouve en liaison, par l'intermédiaire d'un canal de raccordement et d'une gorge annulaire exté- rieure de la tête de commande, avec une chambre extérieu- re du carter en dehors du corps cylindrique. Cela rend possible d'amener au réservoir basse pression l'huile de balayage qui, grâce à l'action de la force centrifuge du corps cylindrique arrive dans la zone extérieure du car- ter et de là est amenée vers l'extérieur pour assurer la circulation de l'huile. De cette manière, il est as- suré d'obtenir le graissage et le refroidissement néces- saires dans la machine à pistons, en même temps que d'éviter une montée en pression dans le carter le celle- ci sous l'effet d'une poussée d'huile de fuite. Il y a, en outre, avantage à prévoir que les deux gorges annulaires reliées aux canaux de raccordement entourent entre elles une traverse d'étan- chéité sans fin située sur la face frontale intérieure de la tête de commande et qui fonctionne comme surface d'appui de la platine de commande et comporte des ouver- tures de commande réniformes. La traverse d'étanchéité en question assure là une séparation fonctionnelle des deux canaux de raccordement, et assure par suite, de la manière la plus simple, le parcours forcé de l'huile de balayage à travers la machine à pistons depuis la chambre intérieure du corps cylindrique rotatif jusqu'à la partie périphérique du carter. Enfin - et en dernier - il s'est avéré avantageux de prévoir que les deux canaux pour l'huile de fuite, séparés l'un de l'autre, se situent dans un plan de référence commun, qui passe sur l'extré- mité extérieure de l'alésage de support de l'arbre d'en- tralnement. Un tel agencement permet de combiner de ma- nière simple et rationnelle la circulation de l'huile de fuite avec le graissage et le refroidissement du palier à glissement de l'arbre d'entraînement, et d'assurer une disposition technologiquement avantageuse des canaux pour l'huile de fuite dans la tête de commande. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue, en coupe longitudinale par- tielle, d'une machine hydrostatique à pistons axiaux avec balayage à l'huile selon l'invention; - la figure 2 est une vue, en coupe transversale, de cet- te machine à pistons axiaux suivant le plan A-A de la figu e 1. Il est représenté en figure 1 une machine à pistons hydrostatique pouvant être utilisée comme pompe ou moteur - constituée ici sous forme de ma- chine à pistons axiaux, dans le carter 1 de laquelle est logé un arbre d'entraînement 2 central continu. Cet ar- bre d'entraînement 2 est, d'une part, monté à roulement dans une bride 3 et, d'autre part, monté à glissement dans une tête de commande 4. Sur l'arbre 2 est monté, solidaire en rotation et auto-réglable, un corps cylin- drique 5 qui, de manière connue, est amené à s'appliquer par l'intermédiaire de moyens à ressorts 6, par effet de force mécanique, contre la tête de commande 4. Dans le corps cylindrique rotatif 5 sont disposés plusieurs pis- tons moteurs 7 d'axes parallèles, qui s'appuient par l'intermédiaire de patins de guidage 8, déchargés hydro- statiquement, sur un disque oblique 9. La face frontale du corps cylindri- que 5 qui est située en regard de la tête de commande 4 forme avec une platine de commande 10 un palier à glis- sement, qui s'applique contre la tête de commande 4 et est fixé sur celleci -c'est-à-dire en étant empêché de tourner - au moyen d'éléments de fixation connus. La face arrière de la platine de commande 10 s'applique là contre une traverse d'étanchéité 11 de la tête de com- mande 4, traverse qui est formée, de chaque côté, par une gorge annulaire, intérieure 12 et extérieure 13. La traverse d'étanchéité 11 en question se trouve là dans la zone du cercle partiel de fentes de commande rénifor- mes ménagées dans la platine de commande 10 - mais non représentées - dont dépendent l'amenée et la sortie de l'agent hydraulique par l'intermédiaire d'ouvertures 14, de la tête de commande 4, et qui assurent, de manière connue, la distribution de cet agent hydraulique. A partir de la zone terminale d'un alésage de support 16 prévu dans la tête de commande 4 pour recevoir l'arbre d'entraînement 2 s'étend, approxi- mativement à angle droit par rapport à l'axe longitudi- nal de cet arbre, un premier canal 17, pour l'huile de fuite, qui mène un raccordement fileté extérieur 18. Ce canal 17 est pourvu, en outre, d'une liaison avec un canal de raccordement 19, qui traverse la tête de comman- de 4 et débouche, dans la zone centrale de la platine de commande 10, dans la gorge annulaire intérieure 12. A partir de la gorge annulaire extérieure 13, située à côté de la traverse d'étanchéité 11, passe un autre canal 20 relié à un second canal séparé 21 pour l'huile de fuite; ce canal 21 s'étend également à angle droit par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement 2, et se termine en un raccordement fileté extérieur 22. Les deux canaux 17, 21 se situent là, pour des raisons de fabrica- tion, dans un plan commun 23; il n'y a pas de liaison entre le second canal 21 et l'alésage de support 16 pré- vu pour l'arbre 2. On est ainsi assuré qu'aux fins de balayage de la machine à pistons axiaux, de l'huile hy- draulique amenée par le canal 17 arrive, en passant par le canal de raccordement 19, dans une chambre intérieure centrale 24 du corps cylindrique 5; et, ensuite, cette huile hydraulique, en passant par des alésages libres 25, ménagés dans ce corps cylindrique 5, est amenée à une chambre extérieure 26 du carter 1. Avec la disposition oblique, telle que représentée, des alésages 25, sous l'effet de la rotation du corps cylindrique 5,l'action de la force centrifuge s'exerce alors efficacement pour assurer la circulation de l'huile. Etant donné que la chambre extérieu- re 26 se trouve, par l'intermédiaire de la gorge annulai- re 13 ménagée dans la tête de commande 4 ainsi que du ca- nal de raccordement 20, reliée au canal 21, l'huile hy- draulique peut circuler et remplir ainsl une fonction de graissage et de refroidissement pour tous les éléments essentiels - éléments de construction/éléments soumis à l'usure - de la machine à pistons axiaux. Pour le cas décrit du balayage, le raccordement fileté 18 est relié à une source séparée d'agent sous pression, par exemple une pompe d'injection connue, tandis qu'à partir du rac- cordement fileté 22, la liaison est établie avec un ré- servoir à huile sans pression, non représenté. Pour autant que, pour des cas d'uti- lisation déterminés, il n'est pas nécessaire de prévoir un balayage de ce genre à l'intérieur du carter 1, l'un au moins des canaux 18, 22 sert à évacuer les fuites qui peuvent survenir. Au lieu que ce soit pour une machi- ne à pistons axiaux, le dispositif de balayage à l'huile conforme à l'invention peut également trouver son utili- sation pour des machines à pistons radiaux, qui compor- tent de la même manière une platine de commande 10. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Machine de pistons hydrostati- que avec balayage à l'huile, dont le corps cylindrique rotatif recevant les pistons moteurs forme avec une pla- tine de commande fixe un palier à glissement et o l'ar- bre d'entraînement recevant le corps cylindrique est monté, du côté de la platine de commande, dans un alésa- ge de support de la tête de commande, alésage qui est en liaison avec un guidage d'huile séparé, machine à piston caractérisée en ce que, dans la tête de commande (4), en plus du canal (17) pour l'huile de fuite qui est relié à l'alésage de support (16) de l'arbre d'entralnement (2), il est prévu un autre canal (21) pour l'huile de fuite qui n'est toutefois pas relié à cet alésage et, à partir de chacun de ces canaux (17, 21), au moins un canal de raccordement (19, 20), par liaison passant sur la face arrière de la platine de commande (10), mène dans le carter (1). 2 ) Machine à pistons hydrostatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pre- mier canal (17) pour l'huile de fuite qui part de l'alé- sage de support (16) de l'arbre d'entrainement (2) est relié, par l'intermédiaire d'un canal de raccordement (19) et d'une gorge annulaire intérieure (12) de la tête de commande (4), à une chambre intérieure (24) du corps cylindrique (5). 3 ) Machine à pistons hydrostatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le se- cond canal (21) pour l'huile de fuite non relié à l'alé- sage de support (16) de l'arbre d'entraînement (2) se trouve en liaison, par un canal de raccordement (20) et une gorge annulaire extérieure (13) de la tête de com- mande (4), avec une chambre extérieure (26) du carter (1). 4 ) Machine à pistons hydrostatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, carac- 1 1 térisée en ce que les deux gorges annulaires (12, 13) reliées aux canaux de raccordement (19, 20) entourent entre elles une traverse d'étanchéité (11) sans fin, située sur la face frontale intérieure de la tête de commande (4), et qui fonctionne comme surface d'appui de la platine de commande (10) et comporte les ouvertu- res de commande (14, 15) réniformes. ) Machine à pistons hydrostatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac- térisée en ce que les deux canaux (17, 21) pour l'huile de fuite, séparés l'un de l'autre, se situent dans un plan commun (23), qui passe sur l'extrémité extérieure de l'alésage de support (16) de l'arbre d'entraînement (2).