Brevet FR3045734A1 — publié le 20170623

Ressort d'activation d'embrayage d'une machine hydraulique DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne le domaine des machines hydrauliques débrayables. En particulier, l'invention concerne les machines hydrauliques à pistons radiaux. ETAT DE L'ART Pour différents types d'application, il est connu d'utiliser des machines hydrauliques pour générer un couple au niveau des roues d'un véhicule. Cette assistance hydraulique n'est toutefois pas toujours désirée et il peut être souhaitable de mettre la roue en « roue libre ». A cette fin, il existe des machines hydrauliques débrayables. Le document W02014048842 présente une machine hydraulique 100 tel qu'illustrée en figures 1 et 2. Classiquement, cette machine hydraulique 100 comprend un carter 110, un couvercle de distributeur 112, un bloc cylindre 120, un arbre 130, un distributeur 140, un embrayage 150, une came lobée 114. Le bloc cylindre 120 comprend une pluralité de pistons 122 logés dans des cylindres 124 orientés radialement. Les pistons 122 peuvent se déplacer en translation dans le cylindre 124, sous l'effet du roulement d'un galet 126 en extrémité du piston, qui roule sur la came lobée 114. Cette machine hydraulique 100 ne débraye pas en rentrant le galet 126 à l'intérieur du cylindre 124. Inversement, on cherche à garder le contact permanent. Pour cela, chaque cylindre 124 comprend un ressort d'appui 128 qui pousse en permanence le piston 122. On distingue une première architecture (représentée sur les figures), dans laquelle le came lobée 114 est solidaire du carter 110 et du couvercle de distributeur 112, le bloc-cylindre 120 entrainant l'arbre 130 3045734 2 en rotation, d'une deuxième architecture (non représentée) dans laquelle la came lobée 114 est solidaire de l'arbre 130, le bloc-cylindre 120 entrainant le carter 110 en rotation. La première architecture sera décrite ici. 5 Le bloc-cylindre 120 est donc mobile en rotation relativement au carter 110. Des paliers 115, 116 sont disposés de part et d'autre de la machine, afin de permettre la rotation de l'arbre 130 et éventuellement de reprendre les efforts (selon les architectures). Par exemple, les paliers 115 10 peuvent être à rouleaux coniques et les paliers 116 à roulement à billes. Le distributeur 140 comprend deux conduits 142, 144, configurés pour alimenter et refouler en huile le bloc-cylindre 120. L'huile à l'intérieur de ces conduits 142, 144 peut être sous haute pression (environ 400 bars) lorsqu'il s'agit de la pression d'alimentation, sous basse pression 15 (environ 100 bars) lorsqu'il s'agit de la pression de refoulement, sous pression de gavage (environ 20 bars) lorsqu'il s'agit de gaver la machine 100 dans les instants précédents sa mise en fonctionnement. Plus précisément, ces conduits 142, 144 comprennent chacun une portion disposée entre un distributeur 140 et le couvercle de distribution 20 112 (qui fait partie ou peut être considéré comme le carter 110), faisant office de chambre de poussée. Ces portions comprennent une section S142, S144 efficace qui permet de générer un effort longitudinal lorsqu'une pression est appliquée. Le distributeur 140 comprend en outre des joints d'étanchéité 146 à 25 l'interface avec le couvercle de distributeur 112. Le distributeur 140 présente généralement une forme étagée en rapprochement du bloc-cylindre 120. Cette forme étagée facilite la mise en oeuvre des chambres de poussées mentionnées précédemment. Une tige 148 permet l'indexation en rotation du distributeur 140 par rapport 30 au couvercle de distributeur 112. L'embrayage 150 permet de solidariser ou de solidariser l'arbre 130 avec le bloc-cylindre 120 et donc de changer entre une configuration d'entrainement ou de roue-libre. 3045734 3 A cette fin, l'arbre 130, qui s'étend selon une direction longitudinale X, comprend une extension radiale 132 afin de venir longitudinalement en vis-à-vis du bloc-cylindre 120. L'embrayage 150 comprend une pluralité de disques 152 solidaires de l'extrémité radiale 132 et une pluralité de 5 disques 154 solidaires du bloc-cylindres 120. Ces disques 152, 154 sont disposés en alternance et peuvent, lorsqu'ils sont plaqués les uns aux autres, transmettre un couple. Pour cela, le bloc-cylindre 110 est mobile longitudinalement en translation, ce qui permet de venir serrer l'embrayage 150. 10 La translation est provoquée par le distributeur 140, qui lui-même est mobile longitudinalement en translation sous l'effet de la pression dans les conduits 142, 144. En effet, les chambres de poussées des conduits 142, 144 sont conçues pour que la pression génère une force s'exerçant dans la direction longitudinale X. Il s'agit typiquement de la pression de 15 gavage qui est utilisée pour provoquer l'embrayage de la machine 100. Lorsque l'on souhaite débrayer, les conduits 142, 144 sont mis à vide, c'est-à-dire reliés à un réservoir d'huile dont la pression est faible. Néanmoins, pour s'assurer que l'embrayage 150 soit écarté, il est connu 20 d'utiliser un ressort de désengagement 160 disposé entre le bloc- cylindre 120, et le carter 110 (ou tout élément solidaire du carter). Ce ressort 160 tend à éloigner le bloc-cylindre 110 de l'extension radiale 132 pour débrayer la machine 100. Sur la figure 1, il s'agit d'un ressort de rappel, qui éloigne le bloc-cylindre de l'extension radiale 132 de 25 l'arbre 130. L'inconvénient d'un tel ressort de désengagement 160 est qu'il nécessite d'exercer une force longitudinale plus importante pour engager le bloc-cylindre 120. Par conséquent, la pression de gavage doit être plus importante pour 30 générer un effort de translation suffisant. Plusieurs solutions envisagées ont consisté à utiliser des solutions liées à la pression de gavage. Une première solution consiste à augmenter la 3045734 4 section des conduits 142, 144 générant l'effort. Une deuxième solution, présentée dans le document FR3019594, consiste à ajouter une section additionnelle entre un distributeur 140 et le couvercle 112, apte à recevoir de l'huile sous pression. De la sorte, un effort supplémentaire 5 est généré. Mais ces solutions compliquent l'architecture de la machine 100 et augmentent son coût de fabrication. 10 PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention présente une machine hydraulique à pistons radiaux, comprenant : - un carter définissant un premier ensemble, 15 - un arbre définissant un second ensemble, lesdits premier et second ensembles étant libres en rotation l'un par rapport à l'autre, - une came multilobe liée en rotation à l'un desdits premier ou second ensembles, - un distributeur et un couvercle de distributeur, 20 - un bloc-cylindres monté libre en rotation par rapport à l'un desdits premier et second ensembles, ledit bloc-cylindres comprenant des moyens d'engagement en rotation par rapport à l'autre desdits premier ou second ensembles, la machine hydraulique comprenant des moyens de rappel tendant à 25 déplacer le bloc-cylindres pour désengager les moyens d'engagement, de sorte à désengager le bloc cylindres en rotation avec l'autre desdits premier ou second ensembles, le distributeur étant configuré pour, lors de l'application d'une pression, engager les moyens d'engagement, de sorte à engager le bloc-cylindres 30 en rotation avec l'autre desdits premier ou second ensembles, la machine hydraulique comprenant en outre un ressort d'activation exerçant une force de maintien en contact entre le distributeur et le 3045734 5 bloc-cylindres. En d'autres termes, le ressort d'activation exerce sur le distributeur une force en direction du bloc-cylindres. Grâce à ce ressort d'activation, la force nécessaire à apporter par la 5 pression de gavage est plus faible, ce qui permet de diminuer la pression de gavage. L'invention peut comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : 10 - l'engagement des moyens d'engagement se fait par translation selon une direction longitudinale, le ressort d'activation exerçant une force selon cette direction, - le ressort d'activation prend appui sur le distributeur et sur le couvercle de distributeur, 15 - les éléments suivants sont arrangés longitudinalement dans cet ordre : ressort d'activation, distributeur, bloc-cylindre, moyens d'engagement, - le distributeur et le bloc cylindre sont mobiles en translation selon la direction longitudinale, et l'engagement des moyens 20 d'engagement est effectué sous l'effet de la translation du bloc cylindre, lui-même entrainé en translation par le distributeur, - le distributeur comprend des joints disposés à l'interface avec le couvercle de distributeur, et dans laquelle la force générée par le ressort d'activation est équivalente à la force de frottement des 25 joints, - la machine comprend en outre un anneau monté en butée contre le distributeur et libre en rotation par rapport audit distributeur et dans laquelle le ressort transmet une force entre le bloc-cylindre et le distributeur, via l'anneau en butée, 30 - le ressort est un ressort en traction, - la machine comprend en outre une tige comprenant un corps et une tête, et dans lequel le corps est logé dans l'anneau et la tête est logée dans le bloc-cylindre, et dans lequel le ressort est un 3045734 6 ressort de compression logé autour du corps et en appui sur une surface interne du bloc cylindre et sur la tête de la tige, - la machine comprend en outre une pluralité de cylindres dans lesquels sont disposés des pistons guidés à coulissement radial 5 dans les cylindres respectifs du bloc cylindres et prenant appui sur les lobes de la came, ladite machine comprenant des ressorts d'appui disposés dans lesdits cylindres de manière à maintenir les pistons en appui contre la came, - le distributeur comprend une chambre de poussée adaptée pour, 10 lors de l'application d'une pression dans le distributeur, entrainer ledit distributeur en déplacement vers le bloc-cylindres, de manière à engager les moyens d'engagement, - ladite came est liée en rotation à l'arbre, les moyens d'engagement étant adaptés pour lier en rotation le bloc cylindres 15 au carter, - lequel l'arbre comprend une extension radiale disposé en regard du bloc cylindre, les moyens d'engagement étant disposés longitudinalement entre l'extension radiale et le bloc-cylindre, - ladite came est liée en rotation au carter, les moyens 20 d'engagement étant adaptés pour lier en rotation le bloc-cylindres à l'arbre. PRESENTATION DES FIGURES 25 D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 représente une machine hydraulique selon l'art antérieur, 30 - La figure 2 représente une vue du bloc-cylindre, de la came lobée et des pistons, - La figure 3 représente un mode de réalisation de l'invention, dans lequel le bloc cylindre entraine l'arbre en rotation, 3045734 7 - La figure 4 schématise les forces impliquées dans l'engagement et le dégagement de la machine hydraulique dans un premier mode de réalisation de l'invention, - La figure 5 schématise les forces impliquées dans l'engagement et 5 le dégagement de la machine hydraulique dans un deuxième mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE 10 Une machine hydraulique 100 a déjà été décrite en introduction. Cette machine présente une architecture dans laquelle le bloc-cylindre 120 entraine en rotation l'arbre 130. La description sera ici détaillée pour ce type d'architecture. On se réfèrera à des moyens d'engagement en rotation 150 pour 15 l'embrayage, qui peut prendre d'autres formes qu'une pluralité de disques alternés, et à des moyens de rappel 160 pour le ressort de rappel. L'engagement et le dégagement des moyens d'engagement en rotation 20 150 fait intervenir une pluralité de force, agissant soit en faveur, en défaveur de l'engagement ou du dégagement. La figure 4 illustre certaines des forces impliquées. 25 La mise sous pression de la chambre de poussée définie par les conduits 142, 144 génère une force Fpg, qui est fonction des surfaces efficaces S142 et S144 permettant de générer un effort via la pression. Cette force dépend également de la pression dans les conduits 142, 144. La force Fpg tend à engager les moyens d'engagement 150. 30 Les joints d'étanchéité 146 entre le distributeur 140 et le couvercle de distributeur 140 génèrent une force longitudinale résistance Ffp, de sens opposé au déplacement du distributeur 140. 3045734 8 La friction entre les galets 126 et la came multilobe 114 génère une force longitudinale résistante, de sens opposé au déplacement du bloc-cylindre 120 par rapport à la came 114. 5 Les moyens de rappels 160 génèrent une force Frr longitudinale négative, qui tend à désengager les moyens d'engagement 150. L'interface entre le bloc-cylindre 120 et le distributeur 140 génère une 10 force négative Fpd, qui tend à écarter le distributeur 120 du bloc- cylindre 140. En effet, le bloc-cylindre 120 est en rotation par rapport au distributeur 140, par conséquent, la liaison d'huile entre les deux n'est pas parfaitement continue et l'huile sous pression du distributeur 120 vient au contact du bloc-cylindre 140. La force Fdp s'oppose donc à la 15 force Fpg, elle aussi liée à la mise sous pression du distributeur 140. La force Fdp se calcule à partir de la force Fpg, modula un coefficient de sur-équilibrage Ce. On a Fpg=Fpd x Ce. Les effets de couple générés par friction dans l'embrayage 150 ne seront 20 pas détaillés ici. Un ressort d'activation 200 est ajouté dans la machine hydraulique 100, ledit ressort 200 tendant à maintenir en contact le distributeur 140 et le bloc-cylindre 120. En d'autres termes, le ressort d'activation 200 exerce 25 une force de maintien en contact entre le distributeur 140 et le bloc- cylindre 120. . Ce ressort 200 ajoute ainsi une force Frb s'exerçant à tout instant, c'est-à-dire y compris lors de l'engagement et du dégagement des moyens 30 d'engagement 150. La force Frb, qui s'exerce sur le distributeur 140 en direction du bloc-cylindres 120 (ou inversement, puisqu'il s'agit d'une force entre deux objets) permet de faciliter l'engagement des moyens d'engagement 150, notamment en permettant de diminuer l'effort que 3045734 9 doit fournir la pression de gavage pour d'une part plaquer le distributeur 140 au bloc-cylindre 120 (pour assurer une étanchéité malgré la pression) et d'autre part déplacer le distributeur 140 qui à son tour déplace le bloc-cylindre 120. 5 Dans un premier mode de réalisation représenté en figure 3 et schématisé en figure 4, le ressort 200 est un ressort en compression qui pousse le distributeur 140 vers le bloc-cylindre 120. Pour cela, il prend appui sur le couvercle de distributeur 112 et exerce sa force sur le 10 distributeur 140, par contact direct. En variante, le ressort d'activation 200 peut s'appuyer sur l'arbre 130 ou sur les paliers 116. Pour améliorer la compacité, le ressort d'activation 200 peut être logé dans un (des) alésage(s) longitudinaux prévus dans le distributeur 140 15 (non représentés sur le figures). Lorsque le distributeur 140 est étagé, de section croissante en direction du bloc-cylindre 120, le ressort 200 pousse le distributeur au niveau de l'étage minimum, c'est-à-dire l'étage présentant une longueur 20 longitudinale maximale. Cette configuration permet de disposer le ressort 200 le plus près possible de l'arbre 130, c'est-à-dire radialement le plus au centre de la machine hydraulique 100. Le ressort 200 est logé dans une cavité C, définie par le distributeur 140, le couvercle de distributeur 112 et l'arbre 130. Alternativement ou 25 complémentairement, la cavité peut être fermée longitudinalement par le palier 116 qui permet le roulement entre l'arbre 130 et le couvercle 112. Dans ce cas, le ressort d'activation 200 s'appuie sur les paliers 116, eux-mêmes reprenant l'effort sur le couvercle de distributeur 112. Dans un mode de réalisation, la cavité C est emplie d'huile à la pression 30 carter ou à la pression réservoir. En variante, la cavité C est emplie d'huile, dont la pression varie en fonction de la pression dans le distributeur. Elle peut être liée à la pression de gavage et servir de chambre de poussée additionnelle, c'est- 3045734 10 à-dire que la pression d'huile dans ladite cavité C génère sur une surface du distributeur 140 une force orientée vers le bloc-cylindre 120. Lorsque l'engagement des moyens d'engagement 150 est souhaité, la 5 pression de gavage dans le distributeur 140 provoque la translation longitudinale du distributeur 140, qui est en contact avec le bloc-cylindres 120, entrainant la translation de ce dernier qui lui-même vient serrer les moyens d'engagement 150, ce qui couple en rotation le bloc-cylindres 120 et l'arbre 130. 10 Une pluralité de ressorts 200 peut être prévue tout autour de l'arbre 130. Alternativement, le ressort 200 est une rondelle entourant l'arbre 130, possédant une rigidité telle qu'elle assure un effet de ressort. 15 L'effort généré par le ressort 200 doit néanmoins permettre le désengagement des moyens d'engagement 150 sous l'effet des moyens de rappel 160 lorsque le distributeur ne reçoit plus de pression. En effet, dans ce mode de réalisation, le ressort 200 transmet sa force sur toutes les pièces en contact. 20 Dans un mode de réalisation préféré, le ressort 200 est configuré pour générer une force d'intensité équivalente ou sensiblement équivalente à la force Ffp des joints d'étanchéité. De la sorte, le ressort 200 permet de compenser cette force Ffp résistante. 25 La force de résistance Ffp dépend du type de joint utilisé, qui doivent rester étanches même lors d'une translation. Dans un second mode de réalisation schématisé en figure 5, le ressort 200 est un ressort qui tire le distributeur 140 vers le bloc-cylindre 120 30 (ou réciproquement). Pour cela, une tige 210 présentant un corps 212 et une tête 214 peut être utilisée, avec un anneau 216 en butée longitudinalement contre le distributeur 120, en direction du bloc-cylindre 120 (c'est-à-dire que la 3045734 11 butée est située entre l'anneau 216 et le bloc-cylindre 120), et mobile en rotation par rapport au distributeur 140. L'anneau 216 est positionné radialement autour du distributeur 112. Le corps 212 est logé dans l'anneau 216 et la tête 214 est logé dans bloc-cylindre 120, le ressort 5 200 quant à lui est positionné autour du corps 212 et prend appui sur la tête 214 d'une part, et sur une surface interne du bloc-cylindre 120 d'autre part. De cette façon, un ressort 200 en compression permet d'effectuer une traction entre deux pièces. L'anneau 216 est donc lié en rotation avec le bloc-cylindre 120, mais lié en translation (à tout le 10 moins en direction des moyens d'engagement 150) avec le distributeur 140, ce qui autorise un débattement minime du distributeur par rapport au bloc-cylindres, notamment de l'ordre de 0,1 mm. Alternativement, le ressort 200 est un ressort en traction fixé dans deux orifices en regard disposé respectivement dans l'anneau 216 et le bloc- 15 cylindre 210. Une pluralité de ressorts 200 peut être prévue, répartie à intervalle régulier dans l'anneau 216 et le bloc-cylindre 120. Ce mode de réalisation consiste en un attelage entre le bloc-cylindre 20 120 et le distributeur 140. Du fait de cet attelage, un décollement entre les deux pièces n'est plus possible lors des conditions normales d'utilisation. Par conséquent, l'effort additionnel à produire pour rapprocher le bloc-cylindre 120 et le distributeur 140 est plus faible, ce qui permet de favoriser l'engagement des moyens d'engagement 150. 25 Ici, la force du ressort n'a pas d'incidence sur le déplacement du bloc- cylindres. Les moyens de rappel 160 doivent être adaptés pour écarter l'ensemble bloc-cylindres 120 - distributeur 140 qui sont en contact mais comme ils ne doivent pas s'opposer au ressort 200 tel que défini dans le mode de réalisation en figure 3, il est possible de diminuer le 30 dimensionnement des moyens de rappel 160 et par conséquent de diminuer aussi la pression de gavage pour l'engagement. 3045734 12 Selon une autre architecture, le bloc-cylindre 120 est engagé en rotation avec le carter 110 par les moyens d'engagement. Dans ce cas, la came lobée 114 est solidaire de l'arbre 130. Les solutions techniques détaillées dans la présente description restent applicables d'une façon similaire 5 (voir figures 4 et 5). On définit un premier ensemble et une deuxième ensemble, pouvant respectivement être solidaire avec la came multilobe 114 et le bloc-cylindres 120, ou inversement. 10 REVENDICATIONS1. Machine hydraulique (100) à pistons radiaux (122), comprenant : - un carter (110) définissant un premier ensemble, - un arbre (130) définissant un second ensemble, lesdits premier et second ensembles étant libres en rotation l'un par rapport à l'autre, - une came (114) multilobe liée en rotation à l'un desdits premier ou second ensembles, - un distributeur (140) et un couvercle de distributeur (112), - un bloc-cylindres (120) monté libre en rotation par rapport à l'un desdits premier et second ensembles, ledit bloc cylindres (120) comprenant des moyens d'engagement en rotation (150) par rapport à l'autre desdits premier ou second ensembles, la machine hydraulique (100) comprenant des moyens de rappel (160) tendant à déplacer le bloc-cylindres (120) pour désengager les moyens d'engagement (150), de sorte à désengager le bloc cylindres (120) en rotation avec l'autre desdits premier ou second ensembles, le distributeur (140) étant configuré pour, lors de l'application d'une pression, engager les moyens d'engagement (150), de sorte à engager le bloc-cylindres (120) en rotation avec l'autre desdits premier ou second ensembles, la machine hydraulique (100) étant caractérisé en ce qu'elle comprend en outre un ressort d'activation (200) exerçant une force de maintien en contact entre le distributeur (140) et le bloc-cylindres (120). 2. Machine hydraulique (100) selon la revendication 1, dans lequel l'engagement des moyens d'engagement (150) se fait par translation selon une direction longitudinale (X), le ressort d'activation (200) exerçant une force selon cette direction (X). 3. Machine hydraulique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ressort d'activation (200) prend appui sur le distributeur (140) et sur le couvercle de distributeur (112). 3045734 14 4. Machine hydraulique (100) selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel les éléments suivants sont arrangés longitudinalement dans cet ordre : ressort d'activation (200), 5 distributeur (140), bloc-cylindre (120), moyens d'engagement (150). 5. Machine hydraulique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le distributeur (140) et le bloc cylindre (120) sont mobiles en translation selon la direction longitudinale (X), et 10 l'engagement des moyens d'engagement (150) est effectué sous l'effet de la translation du bloc cylindre (120), lui-même entrainé en translation par le distributeur (140). 6. Machine hydraulique (100) selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, dans laquelle le distributeur (140) comprend des joints (146) disposés à l'interface avec le couvercle de distributeur (112), et dans laquelle la force générée par le ressort d'activation (200) est équivalente à la force de frottement des joints (146). 20 7. Machine hydraulique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, comprenant en outre un anneau (216) monté en butée contre le distributeur (140) et libre en rotation par rapport audit distributeur (140) et dans laquelle le ressort (200) transmet une force entre le bloc-cylindre (120) et le distributeur (140), via l'anneau (216) en butée. 25 8. Machine hydraulique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le bloc-cylindres (120) comprend une pluralité de cylindres (124) dans lesquels sont disposés des pistons (122) guidés à coulissement radial dans les cylindres (124) respectifs du 30 bloc cylindres (120) et prenant appui sur les lobes de la came (114), ladite machine (100) comprenant des ressorts d'appui (128) disposés dans lesdits cylindres (124) de manière à maintenir les pistons (122) en appui contre la came (114). 3045734 15 9. Machine hydraulique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le distributeur (140) comprend une chambre de poussée (142, 144, C) adaptée pour, lors de l'application d'une 5 pression dans le distributeur (140), entrainer ledit distributeur (140) en déplacement vers le bloc-cylindres (120), de manière à engager les moyens d'engagement (150). 10. Machine hydraulique (100) selon l'une des revendications 1 à 9, 10 dans lequel ladite came (114) est liée en rotation à l'arbre (130), les moyens d'engagement (150) étant adaptés pour lier en rotation le bloc cylindres (120) au carter (110). 11. Machine hydraulique (100) selon l'une des revendications 1 à 9, 15 dans lequel ladite came (114) est liée en rotation au carter (110), les moyens d'engagement (150) étant adaptés pour lier en rotation le bloc-cylindres (120) à l'arbre (130). 12. Machine hydraulique (100) selon la revendication 11, dans lequel 20 l'arbre (130) comprend une extension radiale (132) disposé en regard du bloc-cylindres (120), les moyens d'engagement (150) étant disposés longitudinalement entre l'extension radiale (132) et le bloc-cylindres (120). 25