Brevet FR3089272A1 — publié le 20200605

Description Titre de l'invention : Dispositif hydraulique comprenant un segment présentant au moins un trou traversant configuré pour favoriser la rotation dudit segment [0001] La présente demande se rapporte à un dispositif hydraulique comprenant un segment présentant au moins un trou traversant configure pour favoriser la rotation dudit segment. [0002] De manière connue, un dispositif hydraulique comprend un cylindre et un piston po- sitionné dans le cylindre de manière à séparer l'intérieur du cylindre en des première et deuxième chambres, ledit piston étant mobile en translation dans ledit cylindre de manière à faire varier le volume de la première chambre qui contient un fluide hydraulique. Le piston présente une face latérale extérieure cylindrique en regard d'une face latérale intérieure cylindrique du cylindre. [0003] Le dispositif hydraulique comprend également un segment intercalé entre la face latérale extérieure du piston et la face latérale intérieure du cylindre pour assurer une étanchéité entre le piston et le cylindre afin de maintenir le fluide hydraulique dans la première chambre. Le segment a une forme d'anneau et se loge partiellement dans une gorge périphérique prévue au niveau de la face latérale extérieure du piston, le bord extérieur du segment étant en contact avec la face latérale intérieure du cylindre. [0004] Pour réduire les frottements entre le segment et le cylindre, la face latérale intérieure du cylindre et le bord extérieur du segment ont des formes qui coopèrent et qui sont configurées pour provoquer un mouvement de rotation du segment autour du piston lors d'un mouvement de translation du piston. [0005] Ce mode de réalisation n'est pas pleinement satisfaisant car en cas de vibrations, ces dernières peuvent provoquer des usures locales du segment et/ou de la face latérale intérieure du cylindre. Ces usures locales peuvent parfois engendrer un blocage du piston dans le cylindre. [0006] La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. [0007] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif hydraulique comprenant : - un cylindre, - un piston positionné dans le cylindre de manière à délimiter une première chambre contenant un fluide hydraulique, mobile en translation dans le cylindre selon une direction longitudinale, ledit piston présentant une face latérale extérieure en regard d'une face latérale intérieure du cylindre, - une gorge prévue au niveau de la face latérale extérieure du piston, présentant un 2 fond, des première et deuxième parois latérales, la première paroi latérale étant la plus proche de la première chambre, - un segment logé dans la gorge, présentant une première face orientée en fonctionnement vers la première paroi latérale de la gorge, une deuxième face orientée en fonctionnement vers la deuxième paroi latérale de la gorge, un chant intérieur orienté en fonctionnement vers le fond de la gorge et un chant extérieur orienté en fonctionnement vers la face latérale intérieure du cylindre. [0008] Selon l'invention, le segment comprend au moins un canal de fuite, communiquant avec la première chambre, qui présente un tronçon terminal débouchant au niveau de la deuxième face, configure pour orienter un flux hydraulique sortant du canal de fuite selon une direction d'éjection contre la deuxième paroi latérale de la gorge, ladite direction d'éjection formant un premier angle non nul avec la direction longitudinale et/ou un deuxième angle non nul avec un rayon du piston. [0009] Le flux hydraulique sortant du canal de fuite génère un film hydraulique entre le segment et la deuxième paroi latérale de la gorge limitant les frottements entre le segment et le piston. En raison de l'orientation de la direction d'éjection inclinée par rapport à la direction longitudinale et/ou par rapport au rayon, le flux hydraulique sortant du canal de fuite provoque un mouvement de rotation du segment autour du piston. [0010] Selon une autre caractéristique, le premier angle et le deuxième angle sont non nuls. [0011] Selon une autre caractéristique, le premier angle est tel que la direction d'éjection tend à se rapprocher de la face latérale intérieure du cylindre selon le sens de l'écoulement du flux hydraulique. [0012] Selon une autre caractéristique, le premier angle est compris entre 30 et 60° et/ou le deuxième angle est compris entre 30 et 60°. [0013] Selon une autre caractéristique, chaque canal de fuite a une section comprise entre 0,2 et 0,8 mm. [0014] Selon une autre caractéristique, la deuxième face du segment comprend au moins un évidement, dans lequel débouche un canal de fuite, qui présente une forme oblongue comprenant une première extrémité proche en fonctionnement d'un bord de la deuxième paroi latérale de la gorge commun avec la face latérale extérieure du piston et une deuxième extrémité proche en fonctionnement d'un bord de la deuxième paroi latérale commun avec le fond de la gorge. [0015] Selon une configuration, la forme oblongue de l'évidement présente une grande dimension orientée de la même manière que le canal de fuite. [0016] Selon une autre caractéristique, le segment comprend plusieurs canaux de fuite répartis de manière homogène sur toute la circonférence du segment. [0017] Selon une configuration, les canaux de fuite sont diamétralement opposés deux à 3 deux. [0018] Selon une autre caractéristique, le segment comprend une fente pour pouvoir élargir le segment qui présente un jeu calibré de manière à générer un flux hydraulique en direction de la deuxième paroi latérale de la gorge homogène avec des flux hydrauliques générés par les canaux de fuite de sorte que le segment reste sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale. [0019] Selon une configuration, la fente est orientée de sorte à favoriser la mise en rotation du segment dans un même sens que celui généré par les canaux de fuite. [0020] Selon une autre caractéristique, le segment comprend au moins un canal transversal qui présente un premier orifice débouchant au niveau du chant intérieur et un deuxième orifice débouchant au niveau du chant extérieur. [0021] Selon une configuration, le chant intérieur présente un premier évasement dans lequel débouche le canal transversal via le premier orifice et/ou le chant extérieur présente un deuxième évasement dans lequel débouche le canal transversal via le deuxième orifice. [0022] D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l'invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels : [fig.1] est une coupe longitudinale d'un dispositif hydraulique qui illustre un mode de réalisation de l'invention, [fig.2] est une coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1, [fig.3] est une coupe longitudinale d'une partie d'un dispositif hydraulique montrant en détails un segment d'un dispositif hydraulique qui illustre un premier mode de réalisation de l'invention, [fig.4] est une vue de dessus du segment visible sur la figure 3, [fig.5] est une coupe longitudinale d'une partie d'un dispositif hydraulique montrant en détails un segment d'un dispositif hydraulique qui illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention, [fig.6] est une vue de dessous du segment visible sur la figure 5, [fig.7] est une vue de dessus d'un segment qui illustre un autre mode de réalisation selon l'invention, [fig.8] est une vue de dessus d'une partie d'un segment qui illustre un autre mode de réalisation selon l'invention, et [fig.9] est une vue de dessus d'une partie d'un segment qui illustre un autre mode de réalisation selon l'invention. [0023] Sur les figures 1 à 3 et 5, on a représenté en 10 un dispositif hydraulique qui comprend un cylindre 12 et un piston 14 positionné dans le cylindre 12 de manière à séparer l'intérieur du cylindre 12 en des première et deuxième chambres 12.1, 12.2, ledit piston 14 étant mobile en translation dans ledit cylindre 12 de manière à faire varier le volume de la première chamhre 12.1 qui contient un fluide hydraulique 16. Le piston 14 présente une face latérale extérieure F14 en regard d'une face latérale intérieure F12 du cylindre 12. [0024] Le dispositif hydraulique 10 peut être par exemple un moteur à explosion, un vérin hydraulique, ou autres. [0025] Le cylindre 12 et le piston 14 ont des sections complémentaires permettant au piston 14 de se translater selon une direction dite longitudinale DL. Selon une configuration, le cylindre 12 et le piston 14 sont cylindriques et coaxiaux et présentent le même axe AA qui est parallèle à la direction longitudinale DL. Le piston 14 comprend une face terminale T14 en contact avec le fluide hydraulique 16 de la chamhre 12.1. [0026] Le dispositif hydraulique 10 comprend également un segment 18 intercalé entre la face latérale extérieure F14 du piston 14 et la face latérale intérieure F12 du cylindre 12 pour assurer l'étanchéité entre le piston 14 et le cylindre 12 afin de maintenir le fluide hydraulique 16 dans la première chamhre 12.1. Le segment 18 a une forme d'anneau. Il présente une première face 20.1 orientée en fonctionnement vers la première chambre 12.1, une deuxième face 20.2 orientée en fonctionnement vers la deuxième chambre 12.2, un chant intérieur 20.3 reliant les première et deuxième faces 20.1, 20.2 qui est orienté en fonctionnement vers l'axe AA du piston 14 et enfin un chant extérieur 20.4 reliant les première et deuxième faces 20.1, 20.2 qui est orienté en fonctionnement vers la face latérale intérieure F12 du cylindre. [0027] Selon une configuration, les première et deuxième faces 20.1, 20.2 sont planes et pa- rallèles, les chants intérieur et extérieur 20.3, 20.4 sont cylindriques et perpendiculaires aux première et deuxième faces 20.1, 20.2. [0028] Le piston 14 comprend une gorge 22 périphérique pour loger le segment 18. Cette gorge 22 comprend un fond 22.1 cylindrique coaxial à l'axe AA du piston 14, des première et deuxième parois latérales 22.2, 22 3 parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe AA du piston 14, la première paroi latérale 22.2 étant la plus proche de la face terminale T14 et de la chambre 12.1. [0029] En fonctionnement, la première face 20.1 du segment 18 est orientée vers la première paroi latérale 22.2 de la gorge 22, la deuxième face 20.2 du segment 18 est orientée vers la deuxième paroi latérale 22.3 de la gorge 22 et le chant intérieur 20.3 est orienté vers le fond 22.1 de la gorge 22. [0030] Le fond 22.1 présente un diamètre égal ou très légèrement inférieur au diamètre du chant intérieur 20.3. Le chant extérieur 20.4 du segment 18 présente un diamètre approximativement égal au diamètre de la face latérale intérieure F12 du cylindre 12. Les première et deuxième parois latérales 22.2, 22 3 présentent un espacement entre elles légèrement supérieur à l'épaisseur du segment 18 (dimension séparant les première et deuxième faces 20.1, 20.2 du segment 18). [0031] En fonctionnement, la première chambre 12.1 présentant une pression supérieure à celle de la deuxième chambre 12.2, le segment 18 est plaqué contre la deuxième paroi latérale 22.3 de la gorge 22. [0032] Le dispositif hydraulique 10 comprend un système de mise en rotation du segment 18 autour de l'axe AA du piston 14 lorsque ce dernier se translate selon la direction longitudinale DL. [0033] Le système de mise en rotation du segment 18 comprend au moins un canal de fuite 24, traversant le segment 18, qui présente un premier orifice 24.1 débouchant au niveau de la première face 20.1 et un deuxième orifice 24.2 débouchant au niveau de la deuxième face 20.2. Le deuxième orifice 24.2 est positionné au droit de la deuxième paroi latérale 22.3 de la gorge et non au droit de l'espace entre le piston 14 et le cylindre 12. [0034] Selon une configuration, le canal de fuite 24 est cylindrique et rectiligne. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette configuration. Quelle que soit la configuration, le canal de fuite 24 communique avec la première chambre 12.1 et comprend un tronçon terminal débouchant au niveau de la deuxième face 20.2 configuré pour orienter un flux hydraulique sortant du canal de fuite 24 selon une direction d'éjection DE contre la deuxième paroi latérale 22.3 de la gorge 22. Lorsque le canal de fuite 24 est rectiligne, il est orienté selon la direction d'éjection DE. [0035] Selon une caractéristique, la direction d'éjection DE forme un premier angle al non nul avec la direction longitudinale DL (ou l'axe AA du piston 14) et/ou un deuxième angle a2 non nul avec un rayon R du piston 14 (droite positionnée dans un plan transversal, perpendiculaire à l'axe AA du piston 14, passant par l'axe AA du piston et le centre du deuxième orifice 24.2). [0036] L'angle al est tel que la direction DE tend à se rapprocher de la face latérale in- térieure F12 du cylindre 12 selon le sens d'écoulement du flux. Lorsque le canal de fuite 24 est rectiligne le premier orifice 24.1 est plus proche de l'axe AA du piston 14 que le deuxième orifice 24.2. [0037] Le canal de fuite 24 a une section adaptée en fonction des performances requises. En particulier, dans un exemple de réalisation, cette section est supérieure à 0,2 mm et inférieure à 0,8 mm. Le canal de fuite 24 a une section dimensionnée de sorte à créer une fuite calibrée de fluide hydraulique 16 de la première chambre 12.1 vers la deuxième chambre 12.2. La section du canal de fuite 24 est dimensionnée pour générer un film hydraulique 26 limitant les frottements entre le segment 18 et la deuxième paroi latérale 22.3 de la gorge 22 ainsi que pour la mise en rotation du segment 18, sans toutefois trop dégrader les performances du dispositif hydraulique 10. [0038] Le premier angle al est compris entre 30 et 60°. Le deuxième angle a2 est compris 6 entre 30° et 60°. [0039] Selon l'invention, le flux hydraulique sortant du canal de fuite 24 est projeté contre la deuxième paroi latérale 22.3 de la gorge 22 et génère un film hydraulique 26, entre le segment 18 et la deuxième paroi latérale 22.3 de la gorge 22, limitant les frottements entre le segment 18 et le piston 14. En raison de l'orientation de la direction d'éjection DE inclinée par rapport à la direction longitudinale etiou par rapport au rayon, le flux hydraulique sortant du canal de fuite 24 provoque un mouvement de rotation du segment 18 par rapport au piston 14 autour de l'axe AA du piston 14. [0040] La rotation du segment 18 favorise l'étalement du film hydraulique 26 sur toute la circonférence de la deuxième paroi latérale 22.3 de la gorge 22. [0041] Selon un mode de réalisation visible sur la figure 7, le système de mise en rotation du segment 18 comprend plusieurs canaux de fuite 24 répartis de manière homogène sur toute la circonférence du segment 18. Cette configuration permet de répartir les efforts générés par les flux hydrauliques sortant des canaux de fuite 24 de manière homogène sur toute la circonférence du segment 18 afin de conserver le segment 18 dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe AA du piston 14 pour ainsi limiter les risques de coincement du piston 14 dans le cylindre 12. Selon une configuration, le segment 18 comprend des canaux de fuite 24 diamétralement opposés deux à deux. [0042] Selon une autre caractéristique, la deuxième face 20.2 du segment 18 comprend au moins un évidement 28 dans lequel débouche un canal de fuite 24. Selon une configuration, la deuxième face 20.2 du segment 18 comprend un évidement 28 pour chaque canal de fuite 24. [0043] L'évidement 28 a une profondeur (dimension prise selon la direction longitudinale DL) sensiblement égale au diamètre du canal de fuite 24. [0044] Dans un plan transversal, l'évidement 28 a une forme oblongue configurée pour favoriser la diffusion du film hydraulique sur quasiment toute la surface de la deuxième paroi latérale 22.3 de la gorge 22. La forme oblongue de l'évidement 28 présente une largeur (plus petite dimension) légèrement supérieure au diamètre du canal de fuite 24 et une longueur (plus grande dimension) qui s'étend d'une première extrémité 28.1 proche du bord de la deuxième paroi latérale 22.3 commun avec la face latérale extérieure F14 du piston 14 en fonctionnement jusqu'à une deuxième extrémité 28.2 proche du bord de la deuxième paroi latérale 22.3 commun avec le fond 22.1 en fonctionnement. [0045] La plus grande dimension de la forme oblongue de l'évidement 28 est orientée de manière à former un angle avec un rayon R identique au deuxième angle a2. Ainsi, l'évidement 28 est orienté de la même manière que le canal de fuite 24 et ne perturbe pas l'effet de mise en rotation produit par le canal de fuite 24. [0046] Le canal de fuite 24 et l'évidement 28 permettent de créer une fuite calibrée de fluide 7 hydraulique de la première chambre 12.1 vers la deuxième chambre 12.2. Le canal de fuite 24 et l'évidement 28 sont dimensionnés pour générer un film hydraulique 26 limitant les frottements entre le segment 18 et la deuxième paroi latérale 22.3 de la gorge 22 ainsi que pour la mise en rotation du segment 18, sans toutefois trop dégrader les performances du dispositif hydraulique 10. [0047] Selon un mode de réalisation, le segment 18 comprend une fente 30 pour pouvoir élargir le segment 18 afin de le positionner autour du piston 14 et dans la gorge 22. [0048] Lorsque le segment 18 comprend plusieurs canaux de fuite 24, l'un d'eux peut être remplacé par la fente 30. Dans ce cas, la fente 30 présente un jeu J appelé « jeu à la tierce » (ou closed gap en anglais) calibré de manière à générer un flux hydraulique en direction de la deuxième paroi latérale 22.3 homogène avec les flux hydrauliques générés par les canaux de fuite 24 de sorte que le segment 18 reste sensiblement perpendiculaire à l'axe AA du piston 14. La fente 30 est orientée de sorte à favoriser la mise en rotation du segment 18 dans le même sens que celui généré par les canaux de fuite 24. Selon une configuration, la fente 30 forme avec un rayon R un troisième angle a3 non nul, égal au deuxième angle a2 selon une configuration. [0049] Selon une autre caractéristique, le segment 18 comprend au moins un canal transversal 32, dont l'axe est positionné approximativement dans un plan transversal, qui présente un premier orifice 32.1 débouchant au niveau du chant intérieur 20.3 et un deuxième orifice 32.2 débouchant au niveau du chant extérieur 20.4. Le chant intérieur 20.3 étant espacé du fond 22.1 de la gorge 22, le fluide hydraulique peut pénétrer dans chaque canal transversal 32 via le premier orifice 32.1 et sortir du canal transversal 32 via le deuxième orifice 32.2 de manière à générer un film hydraulique entre le chant extérieur 20.4 du segment 18 et la face latérale intérieure F12 du cylindre 12 limitant les frottements entre eux. [0050] Selon une configuration, le chant intérieur 20.3 présente un premier évasement 34 dans lequel débouche le canal transversal 32 via le premier orifice 32.1 et/ou le chant extérieur 20.4 présente un deuxième évasement 36 dans lequel débouche le canal transversal 32 via le deuxième orifice 32.2. Le premier évasement 34 favorise l'introduction du fluide hydraulique dans le canal transversal 32. Le deuxième évasement 36 favorise la diffusion du fluide hydraulique entre le chant extérieur 20.4 du segment 18 et la paroi latérale intérieure F12 du cylindre 12. [0051] Le segment 18 peut comprendre plusieurs canaux transversaux 32. De plus, chaque canal transversal 32 peut former un angle non nul avec un rayon de manière à favoriser la mise en rotation du segment dans le même sens que les canaux de fuite 24. 8