Brevet FR2694342A1 — publié le 19940204

i On connaît déjà des circuits hydrauliques de commande de moteurs hydrauliques Ces moteurs ont de multiples applications Ainsi, certains moteurs hydrauliques entraînent en déplacement des engins mobiles à une vitesse maximale de l'ordre de 30 kilomètres/heure Il est souvent nécessaire de prévoir le freinage desdits moteurs, et des organes qu'ils entraînent. De manière également connue, ce freinage est réalisé par deux moyens distincts d'une part, en supprimant l'alimentation en fluide sous pression des moteurs, ceux-ci fonctionnent en pompes et réalisent un freinage hydrostatique de service, efficace, mais dans la mesure bien entendu o le circuit n'est pas endommagé, et, en particulier, dans la mesure o les conduits d'alimentation et d'échappement des moteurs ne sont pas interrompus Pour pallier ce risque, un frein de sécurité est prévu, indépendant du circuit d'alimentation, et est apte à réaliser le freinage que le moteur pourrait dans certaines circonstances ne plus pouvoir réaliser. Le but de l'invention est de proposer une disposition nouvelle par adoption de laquelle le fonctionnement du moteur reste satisfaisant en ce qui concerne le freinage hydrostatique efficace qu'il est susceptible de procurer, même en cas de dommages causés au circuit lui-même A cette fin, le moteur a été modifié, afin qu'isolé du circuit, il soit effectivement apte à procurer ledit freinage hydrostatique. De manière avantageuse, le circuit est complété par l'adoption d'un organe d'immobilisation indépendant du fonctionnement du moteur, mais qui peut avoir des dimensions petites, compte tenu du fait que le freinage principal est assuré par le moteur lui-même. L'invention est donc relative d'abord à un moteur à fluide sous pression comprenant: un stator muni de deux raccords externes principaux, respectivement d'admission et d'échappement de fluide; et un rotor monté à rotation relative par rapport au stator. Selon l'invention, ce moteur comprend en outre: deux conduits internes principaux, respectivement d'admission et d'échappement de fluide, disposés à l'intérieur dudit stator; une valve à deux positions, qui est contenue dans le stator, qui dans sa première position établit les communications du raccord externe principal d'admission de fluide avec le conduit interne principal d'admission de fluide, et, du raccord externe principal d'échappement de fluide avec le conduit interne principal d'échappement de fluide, et qui, dans sa deuxième position, isole les conduits internes principaux des raccords externes principaux, et met en communication les conduits internes principaux entre eux par l'intermédiaire d'un conduit interne secondaire que comporte la valve; et une restriction disposée sur ledit conduit interne secondaire. De manière préférée, la valve à deux positions comporte un organe à fluide sous pression de sélection de sa position, cependant que le stator est muni d'un troisième raccord externe et qu'un conduit interne de pilotage relie ledit organe à fluide sous pression audit troisième raccord externe. L'invention est également relative à un groupe d'entraînement comprenant un moteur à fluide sous pression selon l'une des définitions précédentes et qui comporte en outre un organe d'immobilisation du rotor par rapport au stator, interposé entre lesdits rotor et stator et apte à réaliser l'immobilisation du rotor par rapport au stator dans toute configuration de fonctionnement dans laquelle la vitesse relative de rotation du rotor par rapport au stator est au plus égale à une vitesse de rotation limite Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées: la valve à deux positions du moteur à fluide sous pression comporte un organe à fluide sous pression de sélection de sa position, cependant que, le stator étant muni d'un troisième raccord externe, d'une part, un conduit interne de pilotage relie ledit organe à fluide sous pression de la valve à deux positions à ce troisième raccord externe, d'autre part, le dit organe d'immobilisation est attelé à un dispositif de commande à fluide sous pression, relié par l'intermédiaire d'un conduit interne de commande audit troisième raccord externe, la mise en communication sélective du troisième raccord externe avec une source de fluide sous pression correspondant à la sélection de la première position de la valve à deux positions et à la commande de la suppression de l'immobilisation par l'organe d'immobilisation du rotor par rapport au stator; l'organe d'immobilisation, soit comporte des moyens d'immobilisa- tion constitués par deux groupes de dents solidaires en rotation du rotor et du stator, soit est un frein à friction. L'avantage principal d'un moteur conforme à l'invention réside dans son aptitude à constituer un frein hydrostatique efficace, même si les conduits l'alimentant normalement sont interrompus Ceci est obtenu par adoption de la valve à deux positions et par intégration dans le stator même du moteur, ce qui aboutit à la suppression de conduits externes de raccordement de ladite valve et à la pérennité du fonctionnement en frein hydrostatique L'association d'un organe d'immobilisation indépendant audit moteur et la commande combinée de cet organe d'immobilisation et de la vanne à deux positions aboutissent à une réalisation élégante et efficace d'un groupe d'entraînement de sécurité. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description de réalisations donnée ci- dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'un moteur hydraulique associé à un frein, conforme à l'invention; la figure 2 représente un circuit hydraulique de commande du moteur et du frein de la figure 1. L'ensemble représenté sur la figure 1 comprend un moteur hydraulique et un frein à dentures indépendant du moteur, bien qu'y étant intégré. Avant de procéder à la description de cet ensemble, il convient d'observer que la solution proposée par l'invention, décrite dans le cadre de l'adoption d'un moteur hydraulique, comprend plus généralement le cas d'adoption d'un moteur à fluide sous pression. L'ensemble représenté comporte: le carter du moteur hydraulique, comprenant trois parties 1 A, 1 B, 1 C assemblées par des vis 2; un arbre moteur 3, monté à rotation par rapport au carter au moyen de paliers 4 à roulements coniques disposés entre cet arbre moteur et la partie 1 A du carter, l'arbre moteur 3 étant muni de cannelures internes 5 et d'une bride externe 6 d'entraînement en rotation d'un corps extérieur, tel qu'une roue de véhicule, et l'axe de la rotation étant l'axe 7; un bloc-cylindres 8, présentant un alésage central muni de cannelures 9, qui coopèrent avec les cannelures 5 de l'arbre moteur 3 pour rendre solidaire vis-à-vis de la rotation l'arbre moteur 3 du bloc-cylindres 8; des cylindres 10 ménagés dans le bloc-cylindres 8, disposés radiale- ment par rapport à l'axe de rotation 7, et angulairement régulièrement espacés autour de l'axe de rotation 7; des pistons 11 montés coulissants à l'intérieur des cylindres, un par cylindre, chacun portant à son extrémité externe un rouleau 12, monté rotatif sur ledit piston autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation 7, et apte à être en appui sur la face interne de la partie 1 B du carter, conformée en une came 13 présentant plusieurs ondulations; des chambres 14 de travail du fluide délimitées, à l'intérieur des cylindres 10, par les pistons 11; une face de communication 15, plane, perpendiculaire à l'axe de rotation 7, dont est muni le bloc-cylindres 8; des conduits de cylindre 16, ménagés dans le bloc-cylindres 8, reliant chaque chambre 14 de travail du fluide à ladite face de communication 15 et y débouchant par des orifices centrés sur un cercle d'axe 7 et angulairement régulièrement espacés; -un évidement étagé 17, ménagé dans la partie 1 C du carter, de révolution d'axe 7; un distributeur interne de fluide 18, présentant une face cylindrique externe étagée 19, de forme complémentaire de celle de l'évidement 17, ainsi qu'une face de distribution 20 plane, sensiblement perpendiculaire à l'axe 7, maintenue en appui sur la face de communication 15; des conduits de distribution 21, 22, ménagés dans le distributeur interne de fluide 18, répartis en deux groupes de conduits communiquant, les conduits de distribution 21 avec une gorge annulaire 23 ménagée entre la face cylindrique 19 et l'évidement 17, et, les conduits de distribution 22 avec une gorge annulaire 24 ménagée entre la face cylindrique 19 et l'évidement 17, les conduits de distribution 21, 22 débouchant en outre dans la face de distribution 20, en étant centrés sur le même cercle que celui de centrage des orifices des conduits de cylindre 16, angulairement régulièrement espacés, et disposés en alternance, un orifice de conduit de distribution 21 étant disposé entre deux orifices de conduits de distribution 22, et réciproquement; un alésage 25 du distributeur interne 18 et un alésage 26 de la partie 1 C du carter, tous deux permettant le passage d'un arbre cylindrique 27, qui présente, d'une part, sur l'une de ses extrémités des cannelures 28 aptes à coopérer avec les cannelures 9 du bloc-cylindres 8 pour réaliser la solidarisation desdits arbres 27 et bloc-cylindres 8 vis-à-vis d'une rotation d'axe 7, ainsi que le libre coulissement axial, parallèle à l'axe 7, de l'arbre 27 par rapport au bloc-cylindres 8, d'autre part, un évidement axial borgne 29, dont l'unique ouverture 30 débouche en regard de la tranche transversale interne pleine 31 de l'arbre moteur 3, un ressort de compression 32 étant contenu dans l'évidement 29 et, prenant appui sur ladite tranche transversale 31, tendant à écarter l'arbre 27 de l'arbre moteur 3; un alésage 33 de la partie 1 C du carter, qui reçoit, avec un jeu radial J, un piston 34 solidaire de l'arbre cylindrique 27, une face externe cylindrique 35 de cet arbre 27 traversant un autre alésage 38 de la partie 1 C du carter, avec interposition d'un joint d'étanchéité 36, en étant en outre guidée à coulissement axial, parallèlement à l'axe 7, par un coussinet 37 interposé entre elle-même et la partie 1 C du carter et formant palier; un couvercle de carter 39, fixé par des vis 40 sur la partie 1 C du carter, ménageant entre lui-même, l'alésage 33 et le piston 34 une chambre 41; une pluralité de dents 42 solidaires du couvercle 39, susceptibles de recevoir entre les intervalles les séparant, l'une de la suivante, des dents 43 solidaires du piston 34 et disposées en regard des dents 42, la pénétration des dents 42 entre les dents 43, et, des dents 43 entre les dents 42 étant réalisée automatique- ment sous l'action du ressort 32, qui tend à pousser le piston 34 vers le couvercle 39, et donc également à pousser les dents 43 vers les dents 42 et vers les intervalles les séparant, ceci dès que la vitesse de rotation relative du piston 34 est inférieure ou égale à une vitesse de rotation limite, déterminée pour chaque ensemble de dents 42, 43 A titre indicatif, l'interpénétration des dents 42, 43 a été réalisée avec des mécanismes fabriqués et essayés pour des vitesses de rotation inférieures ou égales à 30 tours/minute La réalisation des dents 42, 43 est connue et ne fait pas partie de la présente invention. L'ensemble représenté est complété par: un alésage 44 ménagé dans la partie 1 C du carter, et, dans l'exemple décrit, ayant un axe parallèle à l'axe 7; un tiroir 45, monté coulissant axialement à l'intérieur de l'alésage 44, et indexé en rotation par rapport à l'alésage 44 (et à la partie 1 C du carter); un bouchon fileté 46, de fermeture de l'alésage 44 après mise en place du tiroir 45; deux chambres 47, 48 ménagées entre le tiroir 45 et l'alésage 44, aux extrémités axiales de celui-ci; deux gorges annulaires 49, 50 ménagées dans une face axiale 51 du tiroir 45; un ressort 52, contenu dans la chambre 48, tendant à pousser le tiroir dans le sens provoquant la réduction du volume de la chambre 47; et les conduits suivants ménagés dans la partie 1 C du carter: un conduit 53 établissant la communication de l'enceinte 54 délimitée par le carter 1 A-1 B-1 C avec la chambre 48 et permettant ainsi l'évacuation, hors de l'enceinte 54, par l'intermédiaire de la chambre 48, des fuites dues au fonctionnement du moteur hydraulique; des conduits 55, 56 établissant les communications des gorges annulaires 23, 24 avec l'alésage 44, communiquant en outre avec les gorges 49, 50, lorsque le volume de la chambre 47 est maximal, respectivement; un conduit 57 établissant la communication de la chambre 47 avec la chambre 41; des conduits 58, 59, 60 et 61 reliés à des raccords externes 62, 63, 64, 65, que comporte la partie 1 C du carter, le conduit 58 communiquant avec la chambre 48 et permettant l'évacuation des fuites de fluide contenu dans la chambre 48 (et dans l'enceinte 54) hors de cette chambre 48, le conduit 61 communiquant avec la chambre 47, et, les conduits 59, 60 communiquant avec les gorges 49, 50 lorsque le volume de la chambre 47 est maximal, donc communiquant aussi alors avec les conduits 55, 56, respectivement; un conduit 66, dont la section est faible et calculée pour que ce conduit 66 constitue une restriction hydraulique, est ménagé dans le tiroir 45, et débouche dans sa face cylindrique 51 en communiquant avec les conduits 55, 56, lorsque le volume de la chambre 47 est minimal. A noter que, d'une part, lorsque le volume de la chambre 47 est maximal, les extrémités du conduit 66 qui débouchent dans la face cylindrique 51 du tiroir 45 sont obturées par l'alésage 44, d'autre part, lorsque le volume de la chambre 47 est minimal, les conduits 59 et 60 sont obturés par la face cylindrique 51 du tiroir 45, et donc isolés des conduits 55, 56, respectivement Des conduits externes 67, 68, 69, 70 sont branchés sur les raccords 62, 63, 64, 65, respectivement. Le circuit de la figure 2 comporte, outre l'ensemble de la figure 1, repéré par la référence 71: une pompe principale 72 à débit variable, munie de deux raccords principaux 73, 74, aptes à constituer soit les raccords d'aspiration et de refoule- ment, soit inversement les raccords de refoulement et d'aspiration, respectivement, et munie également d'un organe 75 de réglage du débit refoulé; une pompe secondaire 76; un distributeur de fluide 77 à deux positions; un clapet taré 78 de protection contre les surpressions; deux clapets de non-retour 79, 80; un réservoir de fluide 81, sans pression; et les conduits suivants: les conduits 68, 69, déjà cités, reliés aux raccords 73, 74, respecti- vement; le conduit 67, relié au réservoir de fluide 81; le conduit 70 relié au distributeur de fluide 77; les conduits d'aspiration 82 et de refoulement 83 de la pompe secondaire 76, reliés au réservoir de fluide 81 et au distributeur de fluide 77, respectivement; deux conduits 84, 85 reliés, d'une part aux conduits 68, 69, d'autre part à un même conduit 86, lui-même branché en dérivation sur le conduit de refoulement 83, respectivement, le clapet de non- retour 79 étant disposé sur le conduit 84 et permettant le passage du fluide du conduit 86 vers le conduit 68, et, le clapet de non-retour 80 étant disposé sur le conduit 85 et permettant le passage du fluide du conduit 86 vers le conduit 69; un conduit 87, raccordé en dérivation au conduit 86, relié au réservoir de fluide 81 et sur lequel est disposé le clapet taré 78; un conduit 88, reliant le distributeur de fluide 77 au réservoir de fluide 81. Les deux positions du distributeur de fluide 77 correspondent: la première position, à la mise en communication des conduits 83 et , à l'obturation du conduit 88, et par suite, à l'obtention du volume maximal de la chambre 47, à la mise en communication des conduits 68, 63 et 55, et, des conduits 69, 60, 56, au volume maximal de la chambre 41, au dégagement des dents 43 par rapport aux dents 42, et, réciproquement, et donc à la non-immobilisation de l'arbre moteur 3 par rapport au carter 1 A-l B-l C; et, la deuxième position, à la mise en communication des conduits 70 et 88, à l'obturation du conduit 83 par le distributeur de fluide 77, et par suite, à l'obtention du volume minimal de la chambre 47, à l'obturation des conduits 59, , à la mise en communication des conduits 55, 56 par l'intermédiaire du conduit 66 formant restriction hydraulique, à l'absence de pression dans la chambre 41, à l'action prépondérante du ressort 32 tendant à réaliser l'engagement réciproque des dents 42 et des dents 43, et, finalement, lorsque la vitesse de rotation de l'arbre 27 par rapport au carter l A, 1 B, 1 C devient inférieure ou égale à la vitesse limite permettant ledit engagement réciproque des dents 42 et 43, à réaliser l'immobilisation de l'arbre moteur 3 et de l'arbre 27 par rapport au carter l A-l B- 1 c. Le fonctionnement obtenu est décrit ci-après, en supposant l'organe 75 de réglage du débit de la pompe principale 72 disposé de manière que le raccord 73 soit le raccord de refoulement de ladite pompe principale Bien entendu, le déplacement de l'organe de réglage 75 aboutissant à constituer le raccord de refoulement par le raccord 74 a pour seule conséquence l'inversion du sens de rotation de l'arbre moteur 3 du moteur 71. De manière connue également, la pompe secondaire 76, en refoulant le fluide sous pression dans les conduits 83 et 86, réalise le gavage des conduits 84-68, et 85-69, évitant ainsi tout risque de cavitation de la pompe principale 72. Lorsque le distributeur de fluide 77 est placé dans sa première position, le fluide sous pression refoulé par la pompe principale 72 dans le conduit 68 parvient dans la gorge 23 et alimente les conduits de distribution 21 Les dents 42 et 43 étant hors d'engagement réciproque, l'arbre moteur 3 est entraîné normalement en rotation par rapport au carter 1 A-1 B-1 C. Lorsque l'utilisateur place le distributeur de fluide 77 dans sa deuxième position, par l'intermédiaire du tiroir 45, les conduits 59, 60, et, par suite 68,69 sont obturés Le moteur 71 est donc isolé de l'alimentation en fluide sous pression Par ailleurs, la mise en communication des conduits 55 et 56 par l'intermédiaire du conduit 66 formant restriction hydraulique provoque un freinage hydrostatique puissant du bloc-cylindres 8, et donc de l'arbre moteur 3 par rapport au carter 1 A-l B-l C Ce freinage aboutit à un ralentissement de la rotation de l'arbre moteur 3 par rapport audit carter jusqu'à ce que soit atteinte la vitesse limite à partir de laquelle les dents 42, 43 s'engagent réciproquement, ce qui provoque alors l'immo- bilisation de l'arbre moteur 3 par rapport au carter 1 A-1 B-1 C. L'utilisateur peut aussi avoir placé le distributeur de fluide 77 dans sa première position et, par suite d'un incident imprévu, il peut y avoir rupture du conduit 70 Dans ce cas, la pression dans le conduit 70 chute brusquement, et, bien que le distributeur de fluide soit dans sa première position, le tiroir 45 est déplacé sous l'effet du ressort 52 et tout se passe comme si le distributeur de fluide 77 avait été placé dans sa deuxième position. Sont donc obtenus, d'abord le ralentissement de l'arbre moteur 3 par freinage hydrostatique, ensuite l'immobilisation de cet arbre moteur 3, comme cela a été décrit précédemment en ce qui concerne le fonctionnement correspondant à la deuxième position du distributeur de fluide 77 On constate donc qu'en cas d'incident, sont obtenus automatiquement un freinage et une immobilisation de sécurité Cette avantageuse configuration est obtenue grâce au fait que le tiroir 45 est contenu dans le carter 1 A-l B-l C et continue à fonctionner normalement, même lors de la rupture du conduit 70 ou du conduit 83. Le système décrit utilise un organe d'immobilisation à dentures Il a un équivalent dans le remplacement de cet organe d'immobilisation à dentures 42, 43 par un frein à disques, dont le défreinage est commandé par fluide sous pression, le freinage correspondant à l'effort prépondérant d'un ressort sur l'empilage des disques Plusieurs réalisations connues d'un tel frein sont décrites dans FR-A- 2529978 Il est entendu qu'en fonction des dimensions choisies de ce frein à disques, l'immobilisation pourra être obtenue, soit brusquement à partir d'une vitesse limite non nulle, soit après un ralentissement progressif jusqu'à vitesse nulle Dans ce dernier cas, la vitesse limite précédemment citée est la vitesse nulle. Un premier exemple d'application de l'invention est celui de l'entraîne- ment d'un compacteur à rouleaux à une vitesse maximale de l'ordre de kilomètres/heure, le moteur hydraulique ayant une vitesse de rotation maximale correspondante de l'ordre de 100 tours/minute La pression maximale du fluide hydraulique est de l'ordre de 450 bars De manière classique, le moteur hydraulique est monté sur l'engin au moyen de plots élastiques, dont la fonction principale est la filtration des vibrations de compactage, et dont l'élasticité permet en outre d'absorber les àcoups ou chocs éventuels provoqués par le blocage du rotor par rapport au stator. Une autre application est celle de réalisation d'une machine agricole mobile, montée sur des roues munies de pneumatiques, ayant une vitesse maximale de 25 kilomètres/heure, correspondant à une vitesse de rotation maximale du moteur hydraulique de l'ordre de 200 tours/minute La pression maxiale est de l'ordre de 450 bars Dans ce cas, l'absorption des à-coups ou des chocs éventuels provoqués par le blocage du rotor par rapport au stator est obtenue par l'élasticité des pneumatiques. L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit. REVENDICATIONS 1 Moteur à fluide sous pression comprenant: un stator (l A-l B-1 C) muni de deux raccords externes principaux ( 63, 64), respectivement d'admission et d'échappement de fluide; et un rotor ( 8-3) monté à rotation relative par rapport au stator; caractérisé en ce qu'il comprend en outre: deux conduits internes principaux ( 55, 56), respectivement d'admission et d'échappement de fluide, disposés à l'intérieur dudit stator; une valve ( 45) à deux positions, qui est contenue dans le stator ( 1 A- l B-l C), qui dans sa première position établit les communications du raccord externe principal d'admission de fluide ( 63) avec le conduit interne principal d'admission de fluide ( 55), et du raccord externe principal d'échappement de fluide ( 64) avec le conduit interne principal d'échappement de fluide ( 56), et qui, dans sa deuxième position, isole les conduits internes principaux ( 55, 56) des raccords externes principaux ( 63, 64), et met en communication les conduits internes principaux ( 55, 56) entre eux par l'intermédiaire d'un conduit interne secondaire ( 66) que comporte la valve ( 45); et une restriction ( 66) disposée sur ledit conduit interne secondaire. 2 Moteur à fluide sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valve à deux positions comporte un organe ( 47) à fluide sous pression de sélection de sa position, cependant que le stator (l A-l B-1 C) est muni d'un troisième raccord externe ( 65) et qu'un conduit interne de pilotage ( 61) relie ledit organe à fluide sous pression ( 47) audit troisième raccord externe ( 65). 3 Groupe d'entraînement comprenant un moteur à fluide sous pression selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un organe d'immobilisation ( 42-43) du rotor ( 8-3) par rapport au stator (l A-l B- 11), interposé entre lesdits rotor et stator et apte à réaliser l'immobilisation du rotor par rapport au stator dans toute configuration de fonctionnement dans laquelle la vitesse relative de rotation du rotor par rapport au stator est au plus égale à une vitesse de rotation limite. 4 Groupe d'entraînement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la valve à deux positions ( 45) du moteur à fluide sous pression comporte un organe ( 47) à fluide sous pression de sélection de sa position, cependant que, le stator étant muni d'un troisième raccord externe ( 65), d'une part, un conduit interne de pilotage ( 61) relie ledit organe à fluide sous pression ( 47) de la valve à deux il positions à ce troisième raccord externe ( 65), d'autre part, ledit organe d'immobilisation ( 42-43) est attelé à un dispositif ( 41) de commande à fluide sous pression, relié par l'intermédiaire d'un conduit interne ( 57-47-61) de commande audit troisième raccord externe ( 65), la mise en communication sélective ( 77) du troisième raccord externe ( 65) avec une source de fluide sous pression ( 76) correspondant à la sélection de la première position de la valve à deux positions ( 45) et à la commande de la suppression de l'immobilisation par l'organe d'immobilisation ( 42-43) du rotor ( 8-3) par rapport au stator (l A-l B1 e). Groupe d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'organe d'immobilisation comporte des moyens d'immobilisation constitués par deux groupes de dents ( 42, 43) solidaires en rotation du rotor et du stator. 6 Groupe d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'organe d'immobilisation est un frein à friction.