Brevet FR2935030A1 — publié le 20100219

Domaine de l'invention La présente invention concerne une machine de refoule-ment comportant un tambour cylindrique installé sur un axe de rotation et comportant des cavités à piston recevant chacune un piston coulissant longitudinalement, les pistons étant appuyés par des éléments d'appui contre un chemin de circulation générant une course. Etat de la technique On connaît une telle machine de refoulement par exemple selon le document DE 10 2005 058 323 Al. Cette machine de refoule-ment est réalisée sous la forme d'une machine à pistons axiaux à plu-sieurs courses comportant un disque incliné. Les cavités recevant les pistons coulissant longitudinalement dans un tambour cylindrique appartiennent à un ensemble formant un rotor alors que le chemin de cir- culation assurant une fonction de course de déplacement périodique, propre, est associé à un ensemble formant le stator. Les éléments d'appui sont des organes de roulement en forme de galets par lesquels chaque piston s'appuie sur le chemin de circulation pour rouler sur celui-ci. Dans de telles machines refoulements, au niveau de la zone de contact entre les éléments d'appui et le chemin de circulation on rencontre de fortes pressions de Hertz. Pour que les éléments d'appui et le chemin de circulation puissent résister aux contraintes fortes appliquées à la matière, liées à de tels efforts de compression, il faut qu'ils présentent une dureté élevée. C'est pourquoi on fabrique de tels composants avec d'excellents matériaux de très grande qualité tant pour pouvoir bien les durcir et que pour respecter une pureté élevée. En particulier dans le cas du chemin de circulation, cela se traduit par des coûts en matériau et des coûts de fabrication élevés. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une ma-chine de refoulement du type indiqué ci-dessus, offrant une résistance élevée aux sollicitations avec des moyens réduits en matériau et en fabrication. 2 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne une machine de refoulement du type défini ci-dessus caractérisée en ce que le chemin de circulation est usiné dans un corps de base formant support, recevant un élément de surface de circulation adapté à la forme du chemin de circulation. Le chemin de circulation est réalisé directement dans le corps de base formant le support par exemple dans un boîtier. Entre le chemin de circulation du corps de base et les éléments d'appui réalisés par exemple sous la forme d'organes de roulement, on insère un élément de surface de circulation mis en forme de chemin de circulation. L'élément de surface de circulation est avantageusement réalisé comme disque ou anneau. Dans la mesure où le chemin de circulation comporte des bossages (ou cames) générant le mouvement de translation, l'élément de surface de circulation est de préférence réalisé sous la forme d'un disque ondulé ou d'un anneau ondulé et la forme ondulée est adaptée à celle des bossages ou cames du chemin de circulation. L'élément de surface de circulation est réalisé de préfé- rence dans un matériau offrant une plus grande dureté et une meilleure qualité de surface que le corps de base, porteur. L'élément de surface de circulation, d'excellente qualité, est exposé pendant le fonctionnement de la machine de refoulement à des efforts de compression de type contraintes de Hertz élevées, exercées par les éléments d'appui c'est-à- dire par exemple les organes de roulement. L'élément de surface de circulation transmet la force de contact au corps de base formant le support, la force étant dirigée perpendiculairement à l'élément de surface respectif. Comme l'élément de surface de circulation absorbe les fortes contraintes de compression, il n'y a pas lieu de durcir le corps de base ou encore on peut réduire la qualité de sa surface. Cela se traduit globalement par une réduction significative du coût en matériau et en fabrication, vis-à-vis de celui des machines de refoulement selon l'état de la technique. Selon un développement particulièrement préférentiel de l'invention, l'élément de surface de circulation est bloqué en rotation 3 vis-à-vis du corps de base de support. Dans ces conditions, de manière avantageuse, il est prévu au moins un composant de liaison par la forme. L'élément de surface de circulation peut par exemple être bloqué en rotation par une ou plusieurs broches. Un blocage en rotation par une liaison par la force est également envisageable et notamment une liaison vissée. L'élément d'appui est réalisé avantageusement comme organe de roulement et selon un développement de l'invention l'organe de roulement est une bille. Des avantages particuliers résultent d'un autre développement de l'invention pour un organe de roulement en forme de galet. Dans le cas d'un galet, par exemple cylindrique ou bombé ou conique, on diminue les efforts et les compressions du piston qui s'appuie sur le chemin de circulation ce qui permet de faire fonctionner la machine de refoulement à des pressions plus élevées. On peut égale- ment envisager de réaliser l'organe de roulement comme galet conique. Selon une variante préférentielle de l'invention, la ma-chine de refoulement est une machine à pistons axiaux avec des logements ou cavités à pistons, parallèles ou inclinées par rapport à l'axe de rotation. La machine à pistons axiaux peut avoir une structure à disque incliné comprenant un tambour cylindrique tournant autour de l'axe de rotation et un chemin de circulation fixe ou encore correspondant à une construction avec un disque en mouvement de nutation ayant un chemin de circulation tournant autour de l'axe de rotation et un tambour cylindrique fixe. Selon une autre variante avantageuse de l'invention, la machine de refoulement est une machine à pistons radiaux dont les cavités recevant les pistons sont perpendiculaires à l'axe de rotation. D'une manière particulièrement préférentielle, la machine de refoulement est une machine de refoulement hydrostatique à plu- sieurs courses, dont le chemin de circulation comporte plusieurs cames produisant plusieurs mouvements de translation des pistons à chaque rotation du tambour cylindrique. Mais on peut également envisager une forme de réalisation avec une seule course. La machine de refoulement peut être réalisée sous la forme d'une pompe hydrostatique ou d'un moteur hydrostatique. 4 Selon un autre développement de l'invention, l'élément de surface de circulation est fabriqué par un procédé de transformation, par un usinage sans enlèvement de copeaux. Il s'agit par exemple du laminage, de l'étirage, du forgeage, du travail à la presse, de l'impression, du matriçage, de la compression, de la découpe ou de la découpe au chalumeau d'ébauches métalliques. Un avantage particulier de l'invention est que le chemin de circulation se fabrique de manière économique pour une machine de refoulement notamment à plusieurs courses. Comme il suffit de traiter l'élément de surface de circulation qui par comparaison demande moins de matière, et doit avoir une qualité de surface élevée alors que le corps de base volumineux peut être fabriqué sans traitement et avec une qua-lité de surface supérieure moindre, cela permet de réduire considérablement les coûts de fabrication et les coûts de matériau. En outre grâce à la faible hauteur des pièces de l'élément de surface de circulation par exemple réalisé sous la forme d'un disque, la machine de refoulement sera plus courte dans la direction axiale. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une machine à pistons axiaux selon l'invention, et - la figure 2 est une vue de détail du chemin de circulation représenté développé. Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre une machine de refoulement hydrostatique réalisée sous la forme d'une machine 1 à pistons axiaux présentée en coupe longitudinale. La machine à pistons axiaux 1 comporte un tambour cylindrique 2 monté à rotation autour d'un axe de rotation D. Le tambour comporte des cavités à piston 3 réparties de façon concentrique à l'axe de rotation D et recevant chacune un piston 4 coulissant longitudinalement. Les pistons 4 s'appuient sur un élément de surface 6, solidaire du boîtier et réalisé comme disque, par l'intermédiaire de l'organe de roulement 5 dont l'axe de rotation R est respectivement perpendiculaire à l'axe de rotation D. Le tambour cylindrique 2 s'appuie dans la direction axiale contre une surface de commande 7 solidaire du boîtier. Cette 5 surface de commande est munie de fentes de commande en forme de rognon constituant le branchement d'entrée et le branchement de sortie de la machine à pistons axiaux 1. Le tambour cylindrique 2 est muni d'un canal de liaison 8 pour chaque cavité à piston 3 ; permettant à chaque rotation du tambour cylindrique 2, la communication entre la chambre volumétrique 9 formée par la cavité 3 et le piston 4 avec un branchement d'entrée et un branchement de sortie. Le tambour cylindrique 2 est relié solidairement en rotation, par exemple par une denture, à l'arbre d'entraînement 10 concentrique à l'axe de rotation D. Le boîtier de la machine à pistons axiaux 1 forme le corps de base 11 de support sur lequel est appliqué l'élément de surface de circulation 6 en forme de disque. Le chemin de circulation générant le mouvement de translation est usiné dans le corps de base 11 formant support. Cela signifie que le corps de base 11 comporte par exemple des bossages générant la course. L'élément de surface de circulation 6 est adapté à la forme du chemin de circulation usiné dans le corps de base 11 ; cela signifie que l'élément de surface 6 est réalisé par exemple comme disque ondulé dont l'ondulation est adaptée à la forme de la came. L'élément de surface de circulation 6 est bloqué en rota- tion par rapport au corps de base 11 par une broche 12. La figure 2 est une vue de détail du chemin de circulation, montrant clairement que le chemin de circulation générant le mouvement de translation est directement usiné avec des cavités en forme de came dans le corps de base 11 formant le support. Le corps de base 11 formant le support reçoit l'élément de surface de circulation 6 en forme de disque ondulé. L'élément de surface de circulation 6 a la forme du chemin usiné dans le corps de base 11. Les organes de roule-ment 5 des pistons 4 s'appuient sur l'élément de surface de circulation 6. Lorsque le tambour cylindrique 2 tourne, les organes de roulement 5 circulent sur l'élément de surface 6, ondulé, en suivant ainsi son ondu- 6 lation pour produire un élément générant plusieurs courses des pistons 4 par rotation du tambour cylindrique 2. L'élément de surface de circulation 6 en forme de disque ondulé est réalisé en un matériau de qualité ayant une dureté élevée et une qualité de surface élevée ; en roulant, le disque ondulé absorbe les pressions hertziennes engendrées par le roulement des organes de support. L'élément de surface de circulation 6 transmet le contact au corps de base 11 avec une force perpendiculaire au segment de surface respectif. Le corps de base 11 n'a pas à être traité et sa qualité de surface peut être réduite. L'élément de surface de circulation 6 est bloqué en rotation par rapport au corps de base 11 par une broche 12. Dans le cas d'une machine de refoulement selon l'invention, ayant un volume de refoulement réglable, par exemple une machine à pistons axiaux ayant un disque incliné réglable, le corps de base 11 de support peut être formé par le disque incliné réglable sur lequel on applique l'élément de surface de circulation 6.20 REVENDICATIONS1 °) Machine de refoulement comportant un tambour cylindrique installé sur un axe de rotation et comportant des cavités à piston recevant chacune un piston coulissant longitudinalement, les pistons étant appuyés par des éléments d'appui contre un chemin de circulation générant une course, caractérisée en ce que le chemin de circulation est usiné dans un corps de base (11) formant support, recevant un élément de surface de circulation (6) adapté à la to forme du chemin de circulation. 2°) Machine de refoulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de surface de circulation (6) est un disque ou un anneau. 15 3°) Machine de refoulement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le chemin de circulation usiné dans le corps de base (11) comporte des bossages générant la course et l'élément de surface de circulation (6) est 20 adapté à la forme des bossages. 4°) Machine de refoulement selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'élément de surface de circulation (6) est réalisé sous la forme d'un dis- 25 que ondulé ou d'un anneau ondulé et la forme ondulée est adaptée à la forme des bossages du chemin de circulation. 5°) Machine de refoulement selon la revendication 1, 30 caractérisée en ce que l'élément de surface de circulation (6) est réalisé en un matériau ayant une plus grande dureté et une plus grande qualité de surface que le corps de base (11) formant support. 35 6°) Machine de refoulement selon la revendication 1,caractérisée en ce que l'élément de surface de circulation (6) est bloqué en rotation par rapport au corps de base (11) formant support. s 7°) Machine de refoulement selon la revendication 6, caractérisée en ce que le blocage en rotation est assuré par au moins une pièce de liaison par la forme notamment une broche (12). 10 8°) Machine de refoulement selon la revendication 6, caractérisée en ce que le blocage en rotation est assuré par un blocage en rotation par une liai-son par la force notamment par une liaison vissée. 15 9°) Machine de refoulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément d'appui (5) est un organe de roulement. 10°) Machine de refoulement selon la revendication 9, 20 caractérisée en ce que l'organe de roulement est réalisé sous la forme d'un organe appartenant au groupe comprenant : les galets cylindriques, les galets bombés, les galets coniques ou les billes. 25 11°) Machine de refoulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la machine est réalisée comme machine à pistons axiaux avec des cavités à piston (3) parallèles ou inclinées par rapport à l'axe de rotation (D). 30 12°) Machine de refoulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la machine est réalisée comme machine à pistons axiaux à disque incliné, machine à pistons axiaux à disque à mouvement de nutation, ma-35 chine à pistons radiaux, moteur hydrostatique ou pompe hydrostatique. 9 13°) Machine de refoulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de surface de circulation (6) est fabriqué par un procédé d'usinage sans enlèvement de copeaux.5