Brevet FR2875261A1 — publié le 20060317

Domaine de l'invention La présente invention concerne une unité de refoulement hydrostatique à piston radial comportant au moins un piston logé dans un rotor et appuyé par un organe de roulement contre une bague de transla- tion, l'organe de roulement étant logé dans le piston, alors qu'une chambre de décharge de pression communiquant avec la chambre de pression du piston est prévue pour assurer la décharge hydrostatique de l'organe de roulement Etat de la technique io De telles unités de refoulement sont utilisées sous la forme de moteurs à pistons radiaux ou de pompes à pistons radiaux. On connaît également des modes de réalisation avec une seule course par exemple des moteurs à pistons radiaux sollicités par l'intérieur. Dans ces moteurs, les pistons sont appuyés contre une bague de translation essentiellement circulaire. De plus, de telles unités de refoulement peuvent être réalisées à courses multiples par exemple des machines à pistons radiaux ayant un appui extérieur des pistons; dans ce cas, les pistons sont appuyés contre une bague de translation munie d'un chemin de cames. L'appui du piston contre la bague de translation se fait par l'intermédiaire d'un organe de roulement prévu dans le piston. Il s'agit par exemple d'une bille ou d'un galet cylindrique. Pour la décharge hydrostatique de l'organe de roulement, il est par exemple connu de prévoir une chambre de décharge de pression entre le piston et l'organe de roulement, cette chambre communiquant avec la chambre de pression du piston. L'installation de l'organe de roulement dans le piston et ainsi celle de l'organe de roulement à l'intérieur du contour du piston est toutefois limitée à cause de la faible hauteur de la chambre de décharge de pression et est inférieure à la surface du piston ce qui ne permet qu'une décharge hydrostatique partielle de l'organe de roulement. Dans la mesure où un palier lisse est prévu entre l'organe de roulement et le piston, la décharge hydrostatique seulement partielle réalisée entre l'organe de roulement et le palier lisse engendre des forces de friction élevées. Cela peut se traduire par une augmentation de l'usure du palier lisse. De plus, les forces de frottement élevées entre le palier lisse et l'organe de roulement freinent l'organe de roulement et s'opposent ainsi au roulement de cet organe sur la bague de translation si bien que l'on peut rencontrer une forte usure au niveau de l'organe de roulement ou de la bague de translation. De plus, les forces de friction importantes engendrent des efforts de translation im- portants entre l'organe de roulement et la bague de translation ce qui se traduit par des contraintes importantes au niveau de l'organe de roule- ment et de la bague de translation, réduisant la durée de vie de ces pièces et risquant d'entraîner leur défaillance prématurée. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une unité de refoulement hydrostatique correspondant au type défini ci-dessus, et dont la décharge hydrostatique de l'organe de roulement est améliorée. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne une unité de refoulement hydrostatique du type défini ci-dessus, caractérisée par une installation de démultiplication de pression pour la chambre de décharge de pression. Ainsi, la chambre de décharge de pression pour assurer la décharge hydrostatique de l'organe de roulement qui comporte une ins- tallation de démultiplication de pression, permet d'avoir une pression plus élevée dans la chambre de décharge de pression que dans la chambre de pression du piston et de réaliser une décharge hydrostatique plus importante de l'organe de roulement. Ainsi, on peut compenser la différence de rapport de surface occasionnée par la surface limitée de la chambre de décharge de pression entre la surface du piston et celle de la chambre de décharge de pression pour un organe de roulement logé à l'intérieur du contour du piston; on réalise ainsi une décharge hydrostatique pratiquement totale de l'organe de roulement. Cette décharge hydrostatique plus importante de l'organe de roulement se traduit par un moindre frottement et un roulement plus sûr de l'organe de roulement sur la bague de translation. On aura ainsi une usure plus faible au niveau de la bague de translation, de l'organe de roulement et le cas échéant du palier lisse; cela se traduit par un meilleur rendement de l'unité de refoulement. La réduction des contraintes mécaniques du fait de la réduction du frottement de l'organe de roulement, de la bague de translation et du palier lisse augmente en outre la durée de vie de ces pièces. De plus, la décharge hydrostatique selon l'invention permet d'augmenter la sollicitation en pression et d'améliorer le démarrage de l'unité de refoulement. Il est particulièrement avantageux si selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de démultiplication de pression est prévue dans le piston. Dans le cas d'une intégration de l'installation de démultiplication de pression dans le piston, on réduit les moyens constructifs à mettre en oeuvre ainsi que l'encombrement. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'installation de démultiplication de pression se présente sous la forme d'un piston étagé. Un piston étagé permet de réaliser de manière simple une démultiplication de pression entre la pression régnant dans la chambre de pression et appliquée au piston et la pression agissant dans la chambre de décharge de pression pour assurer la décharge hydrostatique de l'organe de roulement. Le piston étagé comporte avantageusement une première surface de commande communiquant avec la chambre de pression et une seconde surface de commande communiquant avec une chambre de dé-multiplication de pression reliée à la chambre de décharge de pression, la première surface de commande étant plus grande que la seconde. Grâce à un rapport de surface approprié entre la première et la seconde surface de commande, on réalise la démultiplication de pression souhaitée et ainsi la décharge hydrostatique souhaitée cela de manière simple. Selon un développement avantageux de l'invention, le pis-ton étagé est muni d'une installation à soupape de blocage par laquelle la chambre de démultiplication de pression peut être reliée à un réservoir. Cette installation à soupape de blocage permet d'assurer de manière simple la poursuite de l'aspiration d'une chambre de démultiplication de pression. Une installation à soupape de blocage est réalisée avanta- geusement sous la forme d'un clapet antiretour s'ouvrant en direction de la chambre de démultiplication de pression, et notamment chargé par un ressort. Dans la mesure où une conduite de liaison communiquant avec la chambre de pression est reliée à la chambre de démultiplication de pression, on peut réaliser de manière simple l'alimentation de la chambre de démultiplication de pression et ainsi alimenter la chambre de décharge de pression avec du fluide hydraulique venant de la chambre de pression. Il est particulièrement avantageux que le branchement de la conduite de liaison à la chambre de démultiplication de pression soit commandé par le piston étagé et lorsque la chambre de pression est dé- chargée, la communication entre la conduite de liaison et la chambre de démultiplication de pression est ouverte alors que si une pression règne dans la chambre de pression, la communication entre la conduite de liai35 son et la chambre de démultiplication de pression est fermée. Cette commande de la communication entre la chambre de pression et la chambre de démultiplication de pression par le piston étagé se réalise de manière simple en ce que lorsque la chambre de pression est déchargée, la chambre de décharge de pression est reliée à la chambre de pression pour l'alimentation en fluide sous pression et lorsqu'une pression règne dans la chambre de pression, pendant le fonctionnement de l'unité de refoulement, cette liaison est fermée pour générer une pression plus élevée dans la chambre de démultiplication de pression et ainsi dans la chambre de décharge de pression pour assurer une décharge hydrostatique plus importante de l'organe de roulement. Selon un développement de l'invention, le piston étagé coopère avec un ressort qui s'oppose à la pression appliquée contre la première surface de commande. Un tel ressort permet de conduire avec des moyens réduits, le piston étagé dans une position lorsque la chambre de pression est déchargée, dans laquelle la chambre de démultiplication de pression est reliée par la conduite de liaison à la chambre de pression. De façon avantageuse, une chambre de ressort qui loge le ressort se décharge vers un réservoir. La décharge de la chambre de ressort vers le réservoir est réalisable de manière simple si le piston comporte une conduite de liaison reliant la chambre de ressort au volume intérieur du boîtier de l'unité de refoulement, pour être déchargé vers le réservoir. Le montage du piston étagé dans le piston se réalise de ma- nière simple si selon un mode de réalisation de l'invention, le piston étagé est logé dans un perçage du piston reliant la chambre de pression à la chambre de décharge de pression et si la chambre de démultiplication de pression et la chambre de ressort sont réalisées entre le piston étagé et le perçage. L'installation à soupape de blocage reliant la chambre de démultiplication de pression au réservoir se réalise avec des moyens constructifs simples si l'installation à soupape de blocage est logée dans un perçage du piston étagé reliant la seconde surface de commande à la chambre de ressort. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'unité de refoulement avec un organe de roulement en forme de galet cylindrique et un palier lisse entre le piston et l'organe de roulement, la chambre de dé- charge de pression peut se réaliser de manière simple sous la forme d'une cavité du palier lisse. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une section partielle d'une unité de refoulement selon l'invention, - la figure 2 est une coupe longitudinale correspondant à la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus du piston de la figure 1, - la figure 4 est une coupe longitudinale de la figure 2 à échelle agrandie. Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre une section de principe, partielle d'une unité de refoulement 1 à plusieurs courses, réalisée sous la forme d'une machine à pistons radiaux avec appui extérieur des pistons. L'unité de refoulement 1 comporte un rotor 2 réalisé sous la forme d'un bloc cylindre, monté en rotation autour d'un axe de rotation non représenté. Ce rotor comporte des alésages de cylindre 3 répartis en étoile. Ces alésages sont équipés chacun d'un piston 4. Le piston 4 est ap- puyé par l'intermédiaire d'un organe de roulement 6 en forme de galet cylindrique 5 contre une bague de translation 7 munie d'un chemin de cames. L'organe de roulement 6 est logé dans le contour circulaire du piston 4 comme cela apparaît aux figures 1 à 3. Pour assurer la fixation axiale et le guidage de l'organe de roulement 6, le piston 4 est muni de nervures latérales 4a, 4b comme le montre la figure 2. Un palier lisse 8 est prévu entre le piston 4 et l'organe de roulement 6. Ce palier lisse comporte une cavité en forme de poche dans sa zone centrale. Cette cavité forme une chambre de décharge de pression 9 réalisée entre l'alésage de cylindre 3 et le piston 4, communiquant avec la chambre de pression 11, pour assurer la décharge hydrostatique de l'organe de roulement 6. Comme l'organe de roulement 6 est situé à l'intérieur du contour du piston 4 et comme la chambre de décharge de pression 9 est réalisée dans le palier lisse 8, cette chambre de décharge de pression 9 a une surface inférieure à la surface circulaire du piston 4 ex- posée à la pression comme cela apparaît à la figure 3. Selon l'invention, le piston 4 comporte une installation de démultiplication de pression 10 permettant de générer dans la chambre de décharge de pression 9, une pression plus élevée que celle régnant dans la chambre de pression 11 entre l'alésage de cylindre 3 et le piston 4. L'installation de démultiplication de pression 10 st réalisée sous la forme d'un piston étagé 12 comme cela apparaît à la figure 4. Ce piston étagé est logé dans un perçage étagé 13 du piston 4. Le perçage 13 du piston 4 s'étend ainsi entre la chambre de pression 11 réalisée entre le piston 4 et l'alésage de cylindre 3 jusqu'à la cavité en forme de poche réalisée dans le palier lisse 8 et arrivant ainsi à la chambre de décharge de pression 9. Le piston étagé 12 comporte un premier segment dont la face frontale forme une première surface de commande 14. La première surface de commande 14 est sollicitée par la pression régnant dans la chambre de pression 11. La face frontale opposée du piston étagé 12 comporte une seconde surface de commande 15. Cette seconde surface de commande 15 est réalisée sur un second segment du piston étagé 12 et elle a un diamètre plus faible que celui du premier segment. La seconde surface de commande 15 est prévue dans une chambre de démultiplication de pression 16 réalisée entre le piston étagé 12 et le perçage 13. Cette chambre communique avec la chambre de décharge de pression 9. Une chambre à ressort 17 est réalisée entre le perçage 13 et le premier segment du piston étagé 12. Cette chambre reçoit un ressort 18 qui sollicite le piston étagé 12 contre la pression appliquée à la première surface de commande 14 dans la position représentée dans laquelle le piston étagé 12 est appliqué contre une installation de fixation 20 prévue dans le perçage 13 par exemple une bague de fixation. La chambre à ressort 17 est reliée par une conduite de liaison 19 réalisée dans le piston 4 avec le volume intérieur du boîtier de l'unité de refoulement 1 déchargé vers un réservoir. Le piston étagé 12 comporte une installation à soupape de blocage 22 pour poursuivre l'aspiration du fluide sous pression dans la chambre de démultiplication de pression 16. L'installation à soupape de blocage 22 est prévue ici dans un perçage de liaison 23 reliant la seconde surface de commande 15 à la chambre de ressort 17; cette installation est réalisée sous la forme d'un clapet antiretour 24 chargé par un ressort et s'ouvrant en direction de la chambre de démultiplication de pression 16. Dans la zone de la chambre de démultiplication de pression 16, une conduite de liaison 21 réalisée dans le piston 4 communique avec le perçage 13. Cette conduite de liaison est reliée à la chambre de pression 11. L'embouchure de la conduite de liaison 21 dans la chambre de démultiplication de pression 16 est prévue au niveau du perçage 13 et est commandée par le piston étagé 12 pour que dans la position représentée du piston étagé 12 ce dernier soit tenu par le ressort 18 en appui contre l'installation de fixation 20, l'embouchure est partiellement ouverte et ainsi la chambre de pression 11 est reliée à la chambre de démultiplication de pression 16 par la conduite de liaison 21. En cas de pression régnant dans la chambre de pression 11 et appliquée ainsi la première soupape de commande 14, le piston étagé io 12 est poussé vers le bas contre le ressort 18 selon la figure 4; l'embouchure de la conduite de liaison 21 dans le perçage 13 est fermée par le piston étagé 12, et une pression se développe ainsi dans la chambre de démultiplication de pression 16 reliée à la chambre de décharge de pression 9. Cette pression correspondant au rapport de surface entre la première surface de commande 14 et la seconde surface de commande 15 du piston étagé est ainsi plus élevée que celle régnant dans la chambre de pression 11. Lorsque la pression règne dans la chambre de pression 11, pendant le fonctionnement de l'unité de refoulement 1, l'installation de démultiplication de pression 10 permet de générer dans la chambre de décharge de pression 9 une pression plus élevée si bien que malgré la surface de la chambre de décharge de pression 9 plus faible que celle du piston 4 et ainsi de la différence de rapport de surface entre la surface du piston 4 et celle de la chambre de décharge de pression 9, dans le cas d'un organe de roulement 6 situé à l'intérieur du contour du piston, on réalise une décharge hydrostatique pratiquement totale de l'organe de roulement 6. REVENDICATIONS 1 ) Unité de refoulement hydrostatique à piston radial comportant au moins un piston logé dans un rotor et appuyé par un organe de roulement contre une bague de translation, l'organe de roulement étant logé dans le piston, alors qu'une chambre de décharge de pression communiquant avec la chambre de pression du piston est prévue pour assurer la dé-charge hydrostatique de l'organe de roulement, caractérisée par une installation de démultiplication de pression (10) pour la chambre de décharge de pression (9). 2 ) Unité de refoulement hydrostatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de démultiplication de pression (10) est logée dans le piston (4). 3 ) Unité de refoulement hydrostatique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'installation de démultiplication de pression (10) est réalisée sous la forme d'un piston étagé (12). 4 ) Unité de refoulement hydrostatique selon la revendication 3, caractérisée en ce que le piston étagé (12) comporte une première surface de commande (14) reliée à la chambre de pression (11) et une seconde surface de commande (15) reliée à une chambre de démultiplication de pression (16) raccordée à la chambre de décharge de pression (9), la première surface de commande (14) étant plus grande que la seconde surface de commande (15). 5 ) Unité de refoulement hydrostatique selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le piston étagé (12) est muni d'une installation à soupape de blocage (22) permettant de relier la chambre de démultiplication de pression (16) à un réservoir. 6 ) Unité de refoulement hydrostatique selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'installation à soupape de blocage (22) est un clapet antiretour (24) notamment chargé par ressort s'ouvrant en direction de la chambre de dé- charge de pression (16). 7 ) Unité de refoulement hydrostatique selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée par 1 o une conduite de liaison (21) reliée à la chambre de pression (11) et équipant la chambre de démultiplication de pression (16). 8 ) Unité de refoulement hydrostatique selon la revendication 7, caractérisée en ce que le branchement de la conduite de liaison (21) à la chambre de démultiplication de pression (16) se commande par le piston étagé (12), et lorsque la chambre de pression (11) est déchargée, la communication entre la con-duite de liaison (21) et la chambre de démultiplication de pression (16) est ouverte, et lorsqu'une pression est appliquée à la chambre de pression (11), la communication entre la conduite de liaison (21) et la chambre de démultiplication de pression (16) est fermée. 9 ) Unité de refoulement hydrostatique selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que le piston étagé (12) coopère avec un ressort (18) agissant contre la pression appliquée contre la première surface de commande (14). 10 ) Unité de refoulement hydrostatique selon la revendication 9, caractérisée par une chambre à ressort (17) comportant un ressort (18) qui est déchargé vers un réservoir. 11 ) Unité de refoulement hydrostatique selon la revendication 10, caractérisée en ce qu' une conduite de liaison (19) reliant le volume intérieur du boîtier de l'unité de refoulement à la chambre à ressort (17) , est réalisée dans le piston (4). 12 ) Unité de refoulement hydrostatique selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisée en ce que le piston étagé (12) est logé dans un perçage (13) du piston (14) allant de la chambre de pression (11) à la chambre de décharge de pression (9), et la chambre de démultiplication de pression (16) et la chambre de ressort (17) sont réalisées entre le piston étagé (12) et le perçage (13). 13 ) Unité de refoulement hydrostatique selon l'une quelconque des re- m vendications 5 à 12, caractérisée en ce que l'installation à soupape de blocage (22) est logée dans un perçage de liai-son (23) du piston étagé (12) allant de la seconde surface de commande (15) à la chambre à ressort (17). 14 ) Unité de refoulement hydrostatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de roulement (6) est à galet cylindrique (5) et un palier lisse (8) est prévu entre le piston (4) et l'organe de roulement (6), la chambre de décharge de pression (9) étant formée par une cavité du palier lisse (8).