Brevet FR3000770A1 — publié le 20140711

MACHINE HYDRAULIQUE A DEUX SENS DE ROTATION, COMPORTANT UNE CHAMBRE DE PRE-COMPRESSION pool La présente invention concerne une machine hydraulique pouvant fonctionner suivant deux sens de rotation, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'une telle machine hydraulique. [0002] Un type de machine hydraulique à barillet connu, comporte un arbre d'entrée motorisé qui entraîne en rotation un barillet comprenant une succession de cylindres parallèles entourant cet axe, chaque cylindre comprenant un piston prenant appui d'un côté appelé côté avant, par un roulement formant une butée axiale, sur un plateau inclinable qui est fixe en rotation. [0003] Un tour de rotation du barillet donne à chaque piston un mouvement suivant un cycle complet comprenant une course dans les deux sens, dont la hauteur dépend de l'angle d'inclinaison du plateau par rapport à un plan transversal, qui est réglable par une commande d'inclinaison. L'extrémité arrière des cylindres, opposée au plateau inclinable, est en appui sur une platine circulaire fixe qui ferme cette extrémité, afin d'assurer une étanchéité. [0004] La machine hydraulique peut fonctionner en moteur ou en pompe. [0005] Pour un fonctionnement en pompe, la platine circulaire comporte un collecteur basse pression qui se trouve en face des cylindres comportant le piston qui descend vers l'avant afin de permettre une aspiration du fluide pour remplir ces cylindres, et un collecteur haute pression qui se trouve en face des cylindres comportant les pistons qui montent, afin de recevoir le fluide sous pression. [0006] On peut aller ainsi d'une cylindrée nulle avec le plateau inclinable disposé perpendiculairement à l'arbre, à une cylindrée maximale avec la plus forte inclinaison du plateau. [0007] Pour un fonctionnement en moteur, les pistons en face du collecteur haute pression reçoivent cette haute pression et descendent vers l'avant, afin de délivrer une force motrice, et les pistons qui se trouvent en face du collecteur basse pression remontent vers l'arrière afin de refouler le fluide qui est à une pression basse. [00os] Ce type de machine génère des pulsations de pression dans les circuits basse et haute pression, dues notamment aux arrivés des cylindres sur chaque collecteur. En effet, dans le cas par exemple du passage du collecteur basse pression à celui haute pression, le cylindre se trouvant à une basse pression débouche brutalement dans le collecteur haute pression. On obtient des échanges dans ce cylindre avec un écart de pression important, qui provoque des effets dynamiques sur le fluide avec des sauts de pression. [0009] Pour atténuer ces pulsations qui génèrent des vibrations et des bruits dans la machine et dans les circuits qui lui sont reliés, une solution connue, présentée notamment par le document US-A-6086336, comporte sur la platine dans l'espace intermédiaire entre les collecteurs, avant l'arrivée sur le collecteur haute pression, une ouverture donnant sur une chambre de pré-compression haute pression. De cette manière le cylindre se trouvant juste avant le collecteur haute pression est alimenté en fluide sous pression par la chambre de pré-compression correspondante, afin de déboucher dans ce collecteur avec une faible différence de pression. [0olo] On peut disposer aussi de manière connue une chambre de pré-compression basse pression correspondante avant l'arrivée sur le collecteur basse pression, afin de réaliser une faible pression dans le cylindre avant qu'il débouche dans ce collecteur. pou ] Toutefois dans le cas où la machine hydraulique doit travailler dans les deux sens de rotation, il faut alors disposer dans chaque espace intermédiaire entre les deux collecteurs une chambre de pré-compression basse pression et une autre chambre haute pression, afin d'assurer la même prestation de réduction des pulsations dans les deux sens de rotation de cette machine. [0012] On a alors un total de quatre chambres qui occupent un espace, ajoutent de la masse à la machine, et augmentent les coûts. [0013] En particulier dans le cas d'une machine hydraulique utilisée pour une chaîne de traction d'un véhicule hybride, et devant fonctionner suivant les deux sens de rotation, on cherche à assurer les meilleures conditions de confort dans les deux sens de rotation, ainsi que la réduction des masses et des coûts. [0014] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0015] Elle propose à cet effet une machine hydraulique prévue pour fonctionner suivant deux sens de rotation, comportant un barillet comprenant des cylindres recevant chacun un piston qui coulisse en fonction de la rotation d'un arbre d'entrée, les cylindres prenant appui sur une platine circulaire pour fermer leurs extrémités, cette platine comportant un collecteur basse pression et un collecteur haute pression séparés à leurs extrémités par deux espaces intermédiaires, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une chambre de pré-compression basse pression ou haute pression, qui débouche par des connexions à la fois sur les deux espaces intermédiaires. [0016] Un avantage de cette machine hydraulique est que l'on peut réduire la pulsation sur la basse ou haute pression pour les deux sens de rotation, grâce à une unique chambre de pré-compression comportant deux connexions se trouvant des deux côtés d'un même collecteur, qui permettent d'adapter la pression des cylindres arrivant sur ce collecteur quel que soit le sens de rotation de ces cylindres. [0017] La machine hydraulique selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0018] Avantageusement, la machine hydraulique comporte une chambre de pré-compression basse pression et une chambre de pré-compression haute pression, qui débouchent chacune sur les deux espaces intermédiaires. [0019] Avantageusement sur les espaces intermédiaires, la connexion de la 5 chambre de pré-compression basse pression est disposée plus près du collecteur basse pression, et la connexion de la chambre pré-compression haute pression est disposée plus près du collecteur haute pression. [0020] En particulier, les connexions peuvent comporter des ouvertures multiples vers les cylindres. 10 [0021] En complément, les connexions peuvent comporter un système de pilotage automatique qui donne des modifications des passages de fluide. [0022] L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile disposant d'une chaîne de traction comprenant une machine hydraulique comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. 15 [0023] En particulier, le véhicule peut être du type hybride, comportant un moteur thermique pouvant être relié à la machine hydraulique. [0024] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux 20 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une machine hydraulique à pistons axiaux ; - la figure 2 est un schéma développé des cylindres de cette machine comportant des chambres de pré-compression selon 25 l'art antérieur ; et - la figure 3 est un schéma développé des cylindres de cette machine comportant des chambres de pré-compression selon l'invention. [0025] La figure 1 présente une machine hydraulique 1 pouvant tourner dans les deux sens de rotation, comprenant un corps globalement cylindrique 2 fermé du côté arrière par un couvercle 4. Le corps 2 et le couvercle 4 supportent chacun un roulement à rouleaux coniques 8, qui guide un arbre d'entrée 6 disposé suivant l'axe de ce corps. [0026] Un barillet 12 lié en rotation à l'arbre d'entrée 6, comporte neuf cylindres 14 disposés parallèlement à l'axe, qui sont régulièrement répartis autour de cet axe. [0027] Chaque cylindre 14 contient un piston 16, dont l'extrémité avant prend appui par une butée axiale 18 sur un plateau inclinable 20 qui peut pivoter autour d'un axe 0 perpendiculaire à l'arbre d'entrée 6, sous l'effet d'un vérin hydraulique de commande 22 et d'un ressort de rappel 26. [0028] Le côté arrière du barillet 12 prend appui sur une platine circulaire transversale 24 maintenue par le couvercle 4, pour fermer l'extrémité arrière des cylindres 14. [0029] La platine 24 comporte un collecteur basse pression et un collecteur haute pression formant chacun un arc de cercle couvrant un peu moins de la moitié des positions des cylindres 14. Les collecteurs sont séparés entre eux à leurs extrémités par deux espaces intermédiaires qui permettent à un cylindre de quitter entièrement un des collecteurs avant d'arriver sur l'autre, de manière à éviter une communication directe entre ces collecteurs. [0030] On obtient ainsi pour un fonctionnement en pompe par exemple, à chaque rotation du barillet 12 un cycle complet de mouvement de l'ensemble des pistons 16 qui vont coulisser vers l'avant quand leurs cylindres se trouvent en face du collecteur basse pression, puis vers l'arrière quand ils se trouvent en face du collecteur haute pression pour refouler le fluide sous pression dans ce collecteur. [0031] Pour les figures 2 et 3 suivantes, les zones de fluide sous haute pression sont représentées avec une trame de points. [0032] La figure 2 présente une vue développée de l'ensemble des cylindres 14, comprenant les pistons 16 qui suivent un mouvement sinusoïdal imposé par l'inclinaison du plateau 20, lors de la rotation du barillet 12 représentée par la flèche tournée vers la droite. [0033] Le couvercle arrière 4 et la platine comportent en partant du côté gauche, le collecteur basse pression 30 qui est en communication avec les trois premiers cylindres 14, puis après un premier espace intermédiaire le collecteur haute pression 32 qui est en communication avec les quatre cylindres suivants, ensuite le deuxième espace intermédiaire qui ferme le cylindre suivant, et enfin à nouveau le collecteur basse pression 30 qui est en communication avec le dernier cylindre. [0034] Le premier espace intermédiaire comporte un petit perçage formant une connexion 36 vers une chambre de pré-compression haute pression 34, et de la même manière le deuxième espace intermédiaire comporte aussi un petit perçage formant une connexion 40 vers une chambre de pré-compression basse pression 38. [0035] La position de chaque connexion 36, 40 d'une chambre de pré-compression 34, 38, par rapport au collecteur 30, 32 se trouvant après, est particulièrement étudiée de manière à réaliser un ajustement de la pression du cylindre 14 juste avant qu'il arrive devant ce collecteur, afin de préparer l'ouverture vers ce collecteur en évitant une différence de pression élevée causant un choc dans la machine ainsi que dans les circuits hydrauliques. [0036] Pour la machine hydraulique présentée qui tourne dans le sens indiqué, chaque chambre de pré-compression 34, 38 prépare l'arrivée des cylindres 14 dans le collecteur suivant 30, 32, en venant toujours du même côté. [0037] La figure 3 présente une vue développée pour une machine hydraulique tournant dans les deux sens, le mouvement des cylindres 14 étant schématisé par les flèches des deux côtés. [0038] Chaque chambre de pré-compression 34, 38 comporte deux connexions 36, 40, chacune de ces connexions débouchant dans un des espaces intermédiaires, avec une position précise par rapport au collecteur correspondant suivant 30, 32 en fonction du sens de rotation de la machine hydraulique. [0039] Chaque espace intermédiaire comportant deux connexions, la connexion de la chambre de pré-compression basse pression 40 est disposée plus près du collecteur basse pression 30, et la connexion de la chambre de pré-compression haute pression 36 est disposée plus près du collecteur haute pression 32. De cette manière, chaque chambre de pré- compression 34, 38 comporte un passage de fluide vers le cylindre qui arrive prochainement sur le collecteur correspondant 30, 32, quel que soit le côté d'arrivée de ce cylindre. [0040] On utilise ainsi une chambre de pré-compression commune 34, 38 pour préparer l'arrivée du cylindre sur chaque collecteur 30, 32 dans les deux sens de rotation, ce qui permet de gagner en encombrement, et de réduire la masse de la machine hydraulique ainsi que les coûts. [0041] En complément, les connexions 36, 40 avec les chambres de pré-compression 34, 38 peuvent comporter des ouvertures multiples vers les cylindres, comprenant des diamètres et des positions variables, afin d'optimiser les échanges entre le cylindre et la chambre de pré-compression pour obtenir le meilleur lissage de la variation de pression. [0042] Les connexions 36, 40 avec les chambres de pré-compression 34, 38 peuvent aussi comporter un système de pilotage automatique, qui peut 25 donner un diamètre de passage variable, ou une fermeture de ce passage. [0043] On obtient une machine hydraulique compacte comprenant seulement deux chambres de pré-compression 34, 38, qui permettent de lisser les fortes variations de pression pour donner un niveau de pulsation réduit dans les deux sens de rotation, ce qui permet d'atténuer les vibrations et les bruits dans cette machine ainsi que dans les circuits hydrauliques qui lui sont reliés. [0044] La machine hydraulique selon l'invention est particulièrement adaptée pour des applications sur les véhicules automobiles, comprenant des contraintes importantes sur le niveau de confort, sur la masse totale ainsi que sur les coûts. On peut l'utiliser notamment pour un véhicule hybride comportant un moteur thermique qui peut être relié à cette machine, afin de réaliser un stockage d'énergie hydraulique sous pression dans des réservoirs permettant une restitution de cette énergie, pour optimiser le fonctionnement du moteur thermique. REVENDICATIONS1. Machine hydraulique prévue pour fonctionner suivant deux sens de rotation, comportant un barillet (12) comprenant des cylindres (14) recevant chacun un piston (16) qui coulisse en fonction de la rotation d'un arbre d'entrée (6), les cylindres prenant appui sur une platine circulaire (24) pour fermer leurs extrémités, cette platine comportant un collecteur basse pression (30) et un collecteur haute pression (32) séparés à leurs extrémités par deux espaces intermédiaires, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une chambre de pré-compression basse pression (34) ou haute pression (38), qui débouche par des connexions (36, 40) à la fois sur les deux espaces intermédiaires. 2. Machine hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre de pré-compression basse pression (34) et une chambre de pré-compression haute pression (38), qui débouchent chacune sur les deux espaces intermédiaires. 3. Machine hydraulique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que sur les espaces intermédiaires, la connexion de la chambre de pré-compression basse pression (40) est disposée plus près du collecteur basse pression (30), et la connexion de la chambre de pré-compression haute pression (36) est disposée plus près du collecteur haute pression (32). 4. Machine hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les connexions (36, 40) comportent des ouvertures multiples vers les cylindres (14). 5. Machine hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les connexions (36, 40) comportent un système de pilotage automatique qui donne des modifications du passage de fluide. 6. Véhicule automobile comportant une chaîne de traction comprenant une machine hydraulique (1), caractérisé en ce que cette machinehydraulique est réalisée selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Véhicule automobile selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est du type véhicule hybride, comportant un moteur thermique pouvant être relié à la machine hydraulique (1).