Brevet FR2885395A1 — publié le 20061110

Domaine de l'invention La présente invention concerne une machine à pistons axiaux à disque incliné comportant un bloc-cylindres logé en rotation dans un boîtier et appuyé dans la direction axiale contre une glace de commande installée dans une partie du boîtier, ce disque tournant en synchronisme avec un arbre moteur couplé au bloc-cylindres dans un palier de bloc-cylindres recevant les efforts transversaux. Selon le document DE 100 55 753 Al, on connaît une telle machine à pistons axiaux. Cette machine à pistons axiaux corn-porte un bloc- cylindres à palier dit extérieur. Ainsi le bloc-cylindres est monté directement. Pour cela, radialement entre la surface extérieure du bloc- cylindres et une surface intérieure du boîtier enveloppant, on a un palier de bloc-cylindres. Cette machine à pistons axiaux du type dé-fini ci-dessus est très courte dans la direction axiale mais du fait du palier du bloc-cylindres installé sur le bloc-cylindres, elle présente un certain diamètre minimum. Etat de la technique On connaît également des machines à pistons axiaux à palier intérieur . Dans ce cas, le bloc-cylindres est monté ou installé indirectement. Le bloc-cylindres est appuyé sur un arbre d'entraînement en rotation, monté de part et d'autre dans le boîtier. La liaison rigide en rotation entre le bloc-cylindres et l'arbre d'entraînement se fait par une denture d'arbre et une denture complémentaire dans le col du cylindre formé sur le bloc-cylindres. Ces dentu- res permettent à la fois une mobilité axiale du bloc-cylindres et aussi une possibilité limitée de réglage angulaire. Le bloc-cylindres peut ainsi adapter sa position à celle de la glace de commande. Cette construction classique avec palier indirect du bloc-cylindres est toutefois relative-ment longue dans la direction axiale. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une machine à pistons axiaux du type défini ci-dessus qui soit de construction simple et compacte dans la direction radiale. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne une machine à pistons axiaux du type défini ci-dessus caractérisée en ce que le palier de bloc-cylindres est disposé radialement entre une cavité centrée du bloc- cylindres et un tourillon de support fixé à la partie du boîtier et pénétrant dans la cavité. La caractéristique essentielle de l'invention consiste à monter le bloccylindres directement en installant son palier toutefois de manière intérieure c'est-à-dire sur un tourillon de la partie du boîtier munie de la glace de commande. On évite ainsi tout encombrement pour le palier du bloc-cylindres à l'extérieur du bloc-cylindres. Les efforts transversaux d'entraînement sont transmis au tourillon et l'arbre moteur ne transmettra que le couple de sorte que son diamètre sera relativement faible. De plus, on diminue également les efforts exercés sur les dents au niveau de la denture d'entraînement entre le bloc-cylindres et l'arbre moteur. Pour ce bloc-cylindres et/ou le groupe d'entraînement, on peut ainsi utiliser des matériaux de résistance plus faible et de ce fait plus légers et plus économiques à travailler. Selon un développement avantageux de l'invention, le tourillon de support fait corps avec la partie de boîtier. Le tourillon de support est ainsi une partie constitutive en saillie de la partie de boîtier et peut être fabriqué en même temps que la partie de boîtier au cours d'une même opération. Il est également possible de fabriquer tout d'abord le tourillon de support séparément de la partie de boîtier et en-suite de relier de manière appropriée par exemple par enfoncement de force, soudage par friction, soudage par pression ou autres procédés d'assemblage. Il est avantageux de réaliser le palier du bloc-cylindres sous la forme d'un palier libre en particulier d'un palier à rouleaux. Ainsi, le bloccylindres peut se déplacer dans la direction axiale et per-met de réaliser une bonne étanchéité au niveau de la glace de commande. En variante, d'un palier à rouleaux on peut également utiliser d'autres types de paliers à roulement par exemple des paliers à billes ou des paliers à rouleaux pendulaires. En outre, à la place d'un palier de roulement, on peut également utiliser un palier lisse. Suivant une autre caractéristique avantageuse les pis-tons s'appuyant sur le disque incliné dans le bloc-cylindres sont mobi- les longitudinalement, et le palier de bloc-cylindres est situé axialement entre un plan passant par les orifices de sortie des pistons et la glace de commande, pour former un décalage axial entre la force transversale résultante du piston et la force de palier opposée dans le palier du bloc-cylindres. On peut ainsi utiliser un plus grand palier pour le bloc-cylindres car ce palier ne pénètre pas dans la zone du col du bloc-cylindres là où se fait l'entraînement rigide en rotation de l'arbre moteur. En outre, le col du bloc-cylindres peut être plus petit ce qui se traduit par une résistance plus importante du bloc-cylindres et a une simplification de la réalisation. Enfin, on peut également raccourcir la longueur du bloccylindres portant le palier de façon à diminuer les contraintes en flexion du tourillon de support. Selon ce développement de l'invention, grâce au décalage axial entre la force transversale résultante des pistons et la force de pa-lier, on a un couple de basculement agissant sur le bloc-cylindres. Pour éviter que le bloc-cylindres ne bascule et ne s'écarte de la glace de commande, il est avantageux alors que la glace de commande comporte des cavités permettant de créer un champ de pression agissant de manière non symétrique sur le bloc-cylindres et s'opposant au couple de basculement généré par le décalage axial entre la composante résultante de la force transversale du piston et la force de palier. Une telle compensation de couple est connue en soi par exemple selon le document DE 43 40 061 Al. Dans la mesure où l'arbre moteur est un arbre engagé sur lequel est installée ou formée une roue solaire d'une transmission planétaire entraînée par la machine à pistons axiaux, on dispose d'une mobilité radiale pour la roue solaire car l'arbre moteur n'aura absorbé que les couples c'est-à-dire qu'il n'aura absorbé aucune force transversale ou axiale. C'est pourquoi, on peut compenser les tolérances et dé-formations produites dans la transmission planétaire par les mouvements de la roue solaire. Selon un autre développement avantageux de l'invention, le côté de la partie de boîtier à l'opposé du tourillon de support corn- porte une glace de commande pour une seconde machine à pistons axiaux à construction en biais, installée notamment de manière coaxiale, et dans cette seconde machine à pistons axiaux, on a un palier de bloc-cylindres installé radialement entre une cavité centrée du bloc-cylindres et un second tourillon de support fixé à la partie de boîtier, voisin d'un arbre d'entraînement et coaxial avec celui-ci. On obtient ainsi une unité motrice à sortie sur deux côtés qui convient par exemple pour être installée dans un essieu moteur. Les deux unités motrices sont de préférence coaxiales. Mais il est également possible d'envisager un décalage axial. Il est particulièrement avantageux d'utiliser la machine à pistons axiaux selon l'invention comme entraînement ou moteur de roue car cela permet d'utiliser les avantages découlant de la construction compacte. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une machine à pistons axiaux selon l'invention, - la figure 2 est une coupe longitudinale d'une variante de la machine à pistons axiaux de la figure 1, - la figure 3 est une vue de face de la glace de commande de la machine à pistons axiaux de la figure 2, - la figure 4 est une vue partielle d'une coupe longitudinale d'une unité motrice comportant deux machines à pistons axiaux selon l'invention, - la figure 5 est une coupe longitudinale d'un entraînement de roue comportant une machine à pistons axiaux selon l'invention, et - la figure 6 est une coupe longitudinale d'un entraînement de roue avec une variante de machine à pistons axiaux selon l'invention. Description de modes de réalisation La figure 1 montre une machine à pistons axiaux selon l'invention comportant un boîtier 1 logeant un bloc-cylindres 2 muni de plusieurs alésages de cylindre 3, concentriques logeant chacun un pis- ton 4 coulissant longitudinalement. Chaque piston 4 est appuyé directement ou indirectement (non représenté ici) sur un disque incliné la par l'intermédiaire d'un patin 5 muni d'une articulation en rotule 5a. Le disque incliné la du présent exemple de réalisation est formé sur le boîtier 1 car la machine à pistons axiaux a un débit cons- tant par rotation. Mais il est également possible de réaliser le disque incliné pour permettre de modifier le volume refoulé pendant le fonctionnement. Le bloc-cylindres 2 est appuyé axialement contre une glace de commande 6a formée sur un corps de glace de commande 6a en forme de disque. Le corps 6 de la glace de commande est tenu à une pièce 7 reliée au boîtier 1 et formant un couvercle. Un col de bloc-cylindres 2a est formé sur le bloccylindres 2. Ce col présente une denture d'entraînement pour un arbre moteur 8 sortant du boîtier 1 au ni-veau du disque incliné la. L'arbre moteur 8 est en forme d'arbre engagé pour le moteur à pistons axiaux et ne dispose pas de palier propre dans le boîtier 1. Un tourillon de support 7a est formé sur la partie de boîtier 7, coaxialement à l'arbre engagé 8. Ce tourillon pénètre dans une cavité centrée 9 du bloc-cylindres 2. Un palier de bloc-cylindres 10 est installé radialement entre un segment de perçage 9a de la cavité centrée 9 et le tourillon de support 7a; dans le présent exemple de réalisation, ce palier est un palier à rouleaux. Il se trouve au niveau du col 2a du bloc-cylindres et transmet ainsi les efforts transversaux du moteur du bloc-cylindres 2 au tourillon de support 7a et ainsi à la partie de boîtier 7. Dans la variante de réalisation selon la figure 2, le tourillon de support 7a est plus court et le palier 10 du bloc-cylindres ne se trouve pas au niveau du col 2a du bloc cylindre mais plus près de la glace de commande 6a. Le palier 10 du bloc-cylindres est ainsi situé axialement entre un plan E passant par les orifices de sortie des pistons et la glace de commande 6a. Dans cette zone, la cavité 9 dispose de suffisamment de place pour permettre d'utiliser un palier de bloc- cylindres 10 de plus grand diamètre et résistant ainsi mieux aux efforts. Du fait de cette disposition on a néanmoins un décalage axial (ez) entre la force transversale résultante (Fq) des pistons et la force de palier (Fa) opposée dans le palier 10. Ce décalage produit un couple de basculement exercé sur le bloc-cylindres 2 ayant tendance à faire basculer le bloc-cylindres 2 par rapport à la glace de commande 6a. On compense ce couple de basculement par un couple antagoniste généré par les champs de pression asymétriques exercé sur la glace de commande 6a. Les cavités 11 prévues pour la commande de la machine à pistons axiaux ont des sections différentes augmentant ou diminuant dans la direction périphérique de sorte que le point d'action de la force (Fe) résultante provenant de la décharge hydrostatique de la glace de commande par rapport au point d'action de la force résultante (Fk) correspondant aux forces axiales des cylindres exercées en direction des points morts (axe x, voir figure 3) est décalé de la distance (ex) permettant de compenser complètement ou pratiquement complètement les couples de basculement. Dans ce contexte, on se reportera égale- ment à la description du document DE 43 40 061 Al. La figure 4 montre la partie centrale d'une unité d'entraînement en coupe longitudinale; cette unité se compose de deux machines à pistons axiaux selon l'invention, reliées l'une à l'autre. La partie 7 du boîtier est commune aux deux machines à pistons axiaux et comporte les branchements d'alimentation 12, communs dont l'un est représenté dans la figure. Coaxialement au premier tourillon de support 7a, du côté opposé de la partie 7 du boîtier, on a un second tourillon de support 7b, coaxial, qui porte comme déjà décrit le bloc-cylindres 13 de la seconde machine à pistons axiaux. Cette unité d'entraînement convient par exemple pour l'essieu moteur d'une machine. La figure 5 montre une machine à pistons axiaux selon l'invention correspondant à la construction de la figure 1 et faisant par- tie d'un entraînement de roue. L'arbre moteur 8 réalisé comme arbre engagé est formé comme une roue solaire 14a d'une transmission planétaire 14 entraînant un axe de roue 15. La variante de l'entraînement de roue représentée à la figure 6 se distingue du mode de réalisation de la figure 5 en ce que la machine à pistons axiaux correspond à la construction des figures 2 et 3. Mais dans ces variantes, la construction compacte est commune et la construction se compose seulement de quelques pièces séparées. io REVENDICATIONS 1 ) Machine à pistons axiaux à disque incliné comportant un bloccylindres logé en rotation dans un boîtier et appuyé dans la direction axiale contre une glace de commande installée dans une partie du bol-tier, ce disque tournant en synchronisme avec un arbre moteur couplé au bloccylindres dans un palier de bloc-cylindres recevant les efforts transversaux, caractérisée en ce que le palier de bloc-cylindres (10) est disposé radialement entre une cavité centrée (9) du bloc-cylindres (2) et un tourillon de support (7a) fixé à la partie (7) du boîtier et pénétrant dans la cavité (9). 2 ) Machine à pistons axiaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tourillon de support (7a) est réalisé en une seule pièce sur la pièce (7) du boîtier. 3 ) Machine à pistons axiaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que le palier (10) du bloc-cylindres est un palier libre notamment un palier à rouleaux. 4 ) Machine à pistons axiaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pistons (4) s'appuyant sur le disque incliné (la) dans le bloccylindres (2) sont mobiles longitudinalement, et le palier de bloccylindres (10) est axialement positionné entre un plan (E) passant par les orifices de sortie des pistons et la glace de commande (6a), pour former un décalage axial (ez) entre la force transversale résultante du piston (Fq) et la force de palier (Fa) opposée dans le palier (10) du bloc-cylindres. 5 ) Machine à pistons axiaux selon la revendication 4, caractérisée en ce que des cavités (11) dans la glace de commande (6a) établissent un champ de pression agissant de manière non symétrique sur le bloc-cylindres (2) et s'opposent efficacement au couple de basculement généré par le décalage axial (ez) entre la force transversale résultante (Fq) exercée par les pistons et la force de palier (Fa). 6 ) Machine à pistons axiaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre moteur est un arbre engagé sur lequel est réalisée ou est instal- lée une roue solaire (14a) d'une transmission planétaire (14) entraînée par la machine à pistons axiaux. 7 ) Machine à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le côté de la partie de boîtier (7) à l'opposé du tourillon de support (7a) comporte une glace de commande pour une seconde machine à pistons axiaux à construction en biais, installée notamment de manière coaxiale, et dans cette seconde machine à pistons axiaux, on a un palier de bloc-cylindres installé radialement entre une cavité centrée du bloc-cylindres (13) et un second tourillon de support (7b) fixé à la partie de boîtier (7), voisin d'un arbre d'entraînement et coaxial avec celui-ci. 8 ) Machine à pistons axiaux selon la revendication 1, caractérisée par son application comme moteur de roue.