Brevet FR2712041A1 — publié le 19950512

L'invention concerne un moteur oscillant hydraulique, comprenant un cylindre et un arbre de moteur ainsi que des couvercles d'extrémité, qui délimitent une enceinte de travail, un certain nombre de nervures sur la surface intérieure du cylindre et le même nombre d'ailettes sur l'arbre de moteur, qui divisent l'enceinte de travail en chambres de travail alimentées de manière alternée en fluide hydraulique, et des unités de joint d'étanchéité à l'intérieur de rainures dans les nervures et les ailettes, qui isolent les unes des autres les chambres de travail, sur le plan hydraulique. Le document DE-42 29 025.2 divulgue un moteur oscillant pour lequel se pose un problème de fabrication en ce qui concerne les rainures dans les nervures et les ailettes, destinées aux unités de joint d'étanchéité. Les unités de joint d'étanchéité utilisées présentent un rapport largeur/hauteur défavorable pour l'usinage intérieur du cylindre. Jusqu'à présent, on a réussi à réaliser les rainures en respectant les tolérances nécessaires, uniquement par des procédés de fabrication très coûteux, tels que l'usinage par étincelage ou bien également le mortaisage. La mise en oeuvre liée à ce mode de fabrication, n'est pas acceptable pour une production en grande série. Des modes de fabrication plus économiques, tels que le brochage, ont échoué jusqu'à présent, parce que l'outil de brochage subissait souvent une rupture rapide, en raison de sa faible section transversale. Le but de la présente invention consiste à remédier, par les moyens les plus simples, aux problèmes connus de par l'état de la technique, de manière à pouvoir réaliser une fabrication en grande série rationnelle. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait qu'entre chaque joint d'étanchéité et les parois latérales de la rainure, existe un espace intermédiaire qui est compensé par un élément de volume additionnel. L'espace intermédiaire autorise une largeur de rainure indépendante de la largeur de l'unité de joint d'étanchéité, c'est à dire une largeur plus grande. La largeur de la rainure peut ainsi être avantageusement adaptée à la largeur d'un outil d'usinage. L'élément de volume additionnel peut d'une part être réalisé en un matériau plus économique, et d'autre part être fabriqué avec des tolérances plus larges. Un mode de réalisation particulièrement simple est caractérisé par le fait que l'élément de volume additionnel est adjoint d'un seul côté latéral à l'unité de joint d'étanchéité. On utilise par exemple une simple plaquette en matière plastique, qui est insérée dans les rainures, en commun avec l'unité de joint d'étanchéité. En variante, l'élément de volume additionnel peut être réalisé d'un seul tenant avec un segment de l'unité de joint d'étanchéité. La manipulation est dans ce cas considérablement simplifiée, pour le montage de l'unité de joint d'étanchéité avec l'élément de volume additionnel. Suivant le mode de construction du moteur oscillant, on met en oeuvre en supplément des joints d'étanchéité axiaux qui sont soumis à la pression du fluide hydraulique, en vue d'augmenter l'effet d'étanchéité des joints d'étanchéité axiaux. Les encoches correspondantes doivent être recouvertes par les unités de joint d'étanchéité, à l'intérieur des nervures, de façon à ce que du fluide hydraulique ne puisse pas s'écouler par l'intermédiaire des encoches, d'une chambre de travail soumise à la pression vers une chambre de travail libre de pression. Selon une configuration avantageuse, il est prévu à cet effet, que l'unité de joint d'étanchéité soit obligatoirement disposée de manière positionnée, à l'aide de l'élément de volume additionnel, de sorte que l'unité de joint d'étanchéité se trouve sensiblement au centre de la nervure ou de l'ailette. L'unité de joint d'étanchéité présente, avec son élément de volume additionnel, une section transversale non symétrique. Le positionnement est de ce fait également destiné à respecter la précontrainte de l'unité de joint d'étanchéité. La précontrainte de l'unité de joint d'étanchéité est définie, à condition que l'unité de joint d'étanchéité s'appuie toujours sur une paroi latérale de rainure déterminée. Si l'unité de joint d'étanchéité s'appuie sur le côté opposé à celui de la paroi latérale de rainure déterminée, le rayon de courbure de la paroi du cylindre ou de l'arbre de moteur, réduit la précontrainte de l'unité de joint d'étanchéité, d'une valeur correspondant au décalage de hauteur résultant du rayon de courbure. Un mode de réalisation avantageux pour le positionnement obligatoire, est caractérisé en ce que le positionnement s'effectue par l'intermédiaire d'un gradin à l'intérieur de la rainure, dans lequel s'engage l'élément de volume additionnel présentant également un profil comportant un gradin. Lors du montage, l'unité de joint d'étanchéité ne peut être mise en place de manière erronée, parce que les contours des rainures et des unités de joint d'étanchéité se repoussent mutuellement en cas de mauvais positionnement. Une variante de mode de réalisation est caractérisée en ce que la rainure présente un grand rayon de fond de rainure et un petit rayon de fond de rainure, l'un des rayons de fond de rainure étant adapté au contour de l'unité de joint d'étanchéité, et l'autre rayon de fond de rainure étant adapté au contour de l'élément de volume additionnel. La configuration différente des rayons permet d'obtenir pratiquement le même résultat, les exigences imposées à l'outil de fabrication de la rainure étant toutefois légèrement moindres. Pour que l'unité de joint d'étanchéité soit sollicitée en pression par le fluide hydraulique, l'élément de volume additionnel comporte une partie profilée, permettant à l'unité de joint d'étanchéité d'être soumise à l'action de l'écoulement du fluide hydraulique. L'invention et ses avantages essentiels vont être explicités plus en détail dans la suite, au regard de la description des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 un moteur oscillant en coupe longitudinale, Fig. 2a-d le moteur oscillant en section transversale. La figure 1 montre, à titre d'exemple, la disposition d'un moteur oscillant à l'intérieur d'un ensemble à stabilisateur 1, qui est composé d'un stabilisateur divisé comprenant les parties de stabilisateur 3 et 5, ainsi que d'un moteur oscillant 7. Pour des raisons de simplification de représentation, les extrémités du stabilisateur, qui sont reliées aux porte-roues correspondants, ont été omises. Le moteur oscillant 7 est constitué entre- autres d'un cylindre 9 sur le diamètre intérieur duquel sont disposées des nervures 11 s'étendant axialement. Les nervures 11 et le cylindre 9 sont réalisés d'un seul tenant. Aux deux extrémités frontales du cylindre 9, un couvercle 13 et un couvercle 15 délimitent une enceinte de travail. La détermination de la position des couvercles 13 et 15 à l'intérieur du cylindre 9 s'effectue par l'intermédiaire des surfaces frontales 17 des nervures 11. Entre les couvercles 13 et 15 et le cylindre 9, est réalisée une liaison soudée 19, dans les zones frontales du moteur oscillant 7. A l'intérieur de l'enceinte de travail, est monté tournant, par l'intermédiaire de paliers lisses , 27, un arbre de moteur 21. L'arbre de moteur 21 possède sur son diamètre extérieur, un certain nombre d'ailettes 29, qui présentent la même orientation axiale que les nervures 11 du cylindre 9. Les nervures 11 et la surface de paroi intérieure 31 du cylindre 9, ainsi que les ailettes 29 et la surface périphérique extérieure 33 de l'arbre de moteur 21, forment des chambres de travail a, 35b. L'étanchéité des chambres de travail 35a, 35b s'effectue d'une part au moyen de bagues d'étanchéité d'angle 37, dans la zone de pied des ailettes 29 entre les couvercles 13, 15. Les surfaces frontales des ailettes 29 et des nervures 11, sont rendues étanches au moyen de joints d'étanchéité 39, de sorte que des chambres de travail voisines 35a, 35b sont isolées les unes des autres sur le plan hydraulique. Les joints d'étanchéité 39 sont d'une exécution du "type à fenêtre". Ils sont composés d'une partie de joint d'étanchéité 41 en forme de cadre, et d'une partie intérieure 43. Les deux parties de joint d'étanchéité 41, 43 sont séparées par un joint torique 45, qui produit une légère précontrainte des parties de joint d'étanchéité 41, 43 l'une par rapport à l'autre. A l'état monté, la pression de travail à l'intérieur des chambres de travail, renforce la précontrainte dûe au joint torique et exercées sur les parties de joint d'étanchéité, en contribuant à la réalisation d'une étanchéité dynamique. Le même effet est utilisé pour la précontrainte des joints d'étanchéité d'angle 37, qui sont sollicités en pression par le fluide hydraulique. Au moins une encoche 38 dans chaque couvercle 13, 15, rendues étanches par le joint d'étanchéité 39, lorsque le moteur oscillant est sous pression, garantissent à l'état hors de pression du moteur oscillant, que la pression hydraulique, des joints d'étanchéité d'angle 37 en passant par les joints d'étanchéité 39 libres de sollicitation, puisse chuter, de sorte qu'il ne peut apparaître de forces axiales en raison de pressions enfermées, dans la zone des joints d'étanchéité d'angle 37. Le couvercle 15 est pourvu d'un premier raccord de branchement hydraulique 47 et d'un second raccord de branchement hydraulique 49, qui sont agencés parallèlement à l'axe principal du moteur oscillant 7. Chacun des deux raccords de branchement hydraulique 47, 49 est relié directement à une autre chambre de travail a, 35b. En outre, par l'intermédiaire d'un système de communication, une liaison est établie entre les chambres de travail 35a, 35b de même indice, les chambres de travail 35a du premier raccord de branchement hydraulique 47, reliées entre-elles, alternant avec les chambres de travail 35b du second raccord de branchement hydraulique 49. Les figures 2a-d montrent une section transversale du moteur oscillant 7, dans la zone des ailettes 21 et des nervures 11. A l'intérieur des ailettes 29 et des nervures 11, les joints d'étanchéité 39 sont logés à l'intérieur de rainures 51. Ces rainures possèdent un rapport hauteur/largeur permettant la mise en oeuvre d'outils de brochage. Le joint d'étanchéité 39 est très étroit et laisse libre un espace intermédiaire, qui est compensé par un élément de volume additionnel 42. En ce qui concerne cet élément de volume additionnel, il s'agit d'une simple plaquette qui, lors du montage, est insérée en même temps que le joint d'étanchéité 39, dans les rainures 51. La plaquette peut être réalisée en un matériau de qualité moindre, et les tolérances requises sont elles aussi plus larges. L'élément de volume additionnel 42 réalisé sous forme de plaquette, présente une partie profilée 44, qui permet au joint d'étanchéité 39 d'être soumis à l'action de l'écoulement du fluide hydraulique, en vue d'obtenir une contribution à la réalisation d'une étanchéité dynamique. L'élément de volume additionnel permet d'économiser du matériau constitutif du joint d'étanchéité, qui serait sinon nécessaire à combler l'espace intermédiaire. Ces joints d'étanchéité spéciaux sont très chers, en raison de leur coûts de fabrication, de sorte que la mise en oeuvre des éléments de volume additionnels ne constitue pas un inconvénient de prix notable, par rapport à la solution existante. La figure 2b correspond sensiblement au mode de réalisation selon la figure 2a; toutefois, en vue de réduire la complexité du montage, la partie de joint d'étanchéité intérieure 43 et l'élément de volume additionnel 42 ont été regroupés en une seule pièce. Sur la figure 2c, un autre problème de montage a été solutionné. L'unité de joint d'étanchéité 39 doit toujours s'appliquer, sensiblement au centre de l'ailette ou de la nervure, contre la surface conjuguée devant être rendue étanche. A cet effet, les rainures sont légèrement décalées, quant à leur section transversales. L'élément de volume additionnel 42 et l'unité de joint d'étanchéité 39 possèdent ensemble, une section transversale non symétrique, de sorte qu'il pourrait arriver que le joint d'étanchéité 39 s'appuie, soit sur l'une des parois latérales de la rainure, soit sur l'autre de ces parois latérales. La précontrainte du joint d'étanchéité pourrait ainsi varier fortement, ce qui dépend du rayon de courbure des surfaces d'étanchéité 31, 33. En outre, les encoches 38 doivent être recouvertes par les surfaces frontales du joint d'étanchéité, de manière à empêcher un passage entre les chambres de travail 35. Le joint d'étanchéité 39 avec son élément de volume additionnel 42, réalise un positionnement obligatoire du joint d'étanchéité 39, grâce à un gradin 46 dans la paroi latérale de la rainure. Le joint d'étanchéité ne peut être introduit que dans une seule position, parce que l'élément de volume additionnel possède également un contour adapté au gradin 46. Sur la figure 2d, le problème évoqué est solutionné par des rayons de fond de rainure 48a, 48b différents. L'élément de volume additionnel 42 et le joint d'étanchéité 39 présentent chacun un contour adapté à l'un des rayons de fond de rainure. La section transversale également non symétrique de l'unité de joint d'étanchéité 39 en combinaison avec l'élément de volume additionnel 42, empêche donc également une inversion du sens de montage. REVENDICATIONS. 1. Moteur oscillant hydraulique, comprenant un cylindre 9 et un arbre de moteur 21 ainsi que des couvercles d'extrémité, qui délimitent une enceinte de travail, un certain nombre de nervures 11 sur la surface intérieure du cylindre et le même nombre d'ailettes 29 sur l'arbre de moteur, qui divisent l'enceinte de travail en chambres de travail alimentées de manière alternée en fluide hydraulique, et des unités de joint d'étanchéité 39 à l'intérieur de rainures dans les nervures et les ailettes, qui isolent les unes des autres les chambres de travail, sur le plan hydraulique, caractérisé en ce qu'entre chaque joint d'étanchéité (39) et les parois latérales de la rainure (51), existe un espace intermédiaire qui est compensé par un élément de volume additionnel (42). 2. Moteur oscillant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de volume additionnel (42) est adjoint d'un seul côté latéral à l'unité de joint d'étanchéité (39). 3. Moteur oscillant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de volume additionnel (42) est réalisé d'un seul tenant avec un segment (43) de l'unité de joint d'étanchéité (39). 4. Moteur oscillant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de joint d'étanchéité (39) est obligatoirement disposée de manière positionnée, à l'aide de l'élément de volume additionnel (42), de sorte que l'unité de joint d'étanchéité (39) se trouve sensiblement au centre de la nervure (11) ou de l'ailette (29). 5. Moteur oscillant selon la revendication 4, caractérisé en ce que le positionnement s'effectue par l'intermédiaire d'un gradin (46) à l'intérieur de la rainure, dans lequel s'engage l'élément de volume additionnel (42) présentant également un profil comportant un gradin. 6. Moteur oscillant selon la revendication 4, caractérisé en ce que la rainure présente un grand rayon de fond de rainure (48a) et un petit rayon de fond de rainure (48b), l'un des rayons de fond de rainure étant adapté au contour de l'unité de joint d'étanchéité, et l'autre rayon de fond de rainure étant adapté au contour de l'élément de volume additionnel (42). 7. Moteur oscillant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de volume additionnel (42) comporte une partie profilée (44), permettant à l'unité de joint d'étanchéité (39) d'être soumise à l'action de l'écoulement du fluide hydraulique.