Corps de pompe d'une pompe hydraulique à plateau biais

Description

[0001] La présente invention est relative à une pompe hydraulique à pistons axiaux creux et à plateau biais, tournant, comportant : un corps de pompe qui abrite une pluralité de chambres-cylindriques, parallèles à l'axe de l'arbre moteur de la pompe ; des pistons susdits entraînés en mouvement alternatif, par la rotation dudit plateau biais de l'arbre et par la poussée de ressorts logés à l'intérieur de chacun des pistons, chaque piston reposant contre le tableau biais par l'intermédiaire d'un plot, l'alimentation des pistons se faisant lors du passage du plot d'appui des pistons contre la face du plateau biais par une lunule gravée sur ladite face, et des clapets de refoulement montés au fond de chaque cylindre dans le prolongement de ceux-ci.

[0002] Les pompes de ce type sont largement utilisées pour alimenter des circuits hydrauliques, notamment d'un camion à benne basculante, d'un bulldozer, d'une grue ou d'un avion. Elles permettent de transmettre dans un volume réduit une puissance considérable.

[0003] Ainsi par le brevet français n^O 2.394.692 et le brevet belge n^O 887.598, on connaît des pompes hydrauliques à plateau biais. Ces pompes connues décrites dans lesdits documents, ont en commun un corps en acier forgé, où sont ménagés des alésages dans lesquels sont introduites des douilles en bronze constituant les chambres où se meuvent les pistons, auquel est associé un carter en fonte, portant deux paliers entre lesquels un arbre entraîne en rotation un plateau biais faisant corps avec lui.

[0004] La conception d'une pompe constituée d'un corps en acier forgé et d'un carter en fonte obtenu par moulage, entraîne les inconvénients suivants :

- une production sur un cycle assez long, dû aux délais d'approvisionnement des pièces forgées et fondues ;

- des taux de rebuts importants, en raison du fait que la qualité des ébauches moulées n'est pas toujours constante, puisque la qualité des pièces forgées est liée au degré d'usure de l'outillage ;

- une production quasiment interdite aux firmes de petite taille du fait de la longueur du cycle de production - qui impose la fabrication en séries importantes - et en raison du coût élevé des outillages de forge et de fonderie ;

- une difficile adaptation des modèles aux besoins divers de la clientèle, et

- un poids important du produit fini, ce qui est un handicap sérieux lorsque la pompe est fixée, par exemple, sur la boîte de vitesses d'un véhicule.

[0005] On reconnaît par le document FR-A 2 385 913 un corps de pompe ou de moteur hydraulique à barillet, constitué d'une couronne cylindrique percée de plusieurs cylindres de même diamètre répartis symétriquement et parallèlement à l'axe de rotation de la couronne cylindrique. Les surfaces cylindriques extérieure et intérieure de la couronne cylindrique sont limités chacunes par un tube d'acier. Les cylindres sont entouré, à une faible distance de l'alésage, de tubes d'acier cylindriques tangents deux à deux et tangents aux tubes intérieur et extérieur. La matière comprise entre les tubes d'acier est un alliage métallique antifriction.

[0006] Un tel corps (rotatif) de pompe présente un compromis résistance mécanique-propriétés de frottement avantageux par rapport à des corps de pompe en alliage massif et est d'un coût plus réduit et d'une mise en oeuvre moins délicate, qu'un corps de pompe comprenant une bague commandée par collage ou frottage.

[0007] Le présent brevet a pour but de protéger et de décrire un corps de pompe d'une pompe hydraulique à plateau biais, donc à corps de pompe stationnaire, réalisé en mettant en oeuvre la technique contenue dans ledit document.

[0008] Elle est relative à une pompe hydraulique à pistons axiaux creux à plateau biais tournant, comportant: un corps de pompe qui abrite une pluralité de chambres cylindriques, parallèles à l'axe de l'arbre moteur de la pompe une pluralité de pistons creux entraînés en mouvement alternatif, par la rotation dudit plateau biais de l'arbre et par la poussée de ressorts logés à l'intérieur de chacun des pistons, l'alimentation se faisant lors du passage du plot d'appui des pistons contre la face du plateau biais par une lunule gravée sur ladite face, le refoulement de l'huile à haute pression étant réalisé par des clapets de refoulement montés au fond de chaque cylindre dans le prolongement de ceux-ci. La présente pompe est essentiellement caractérisée en ce que le corps de la pompe est formé d'un tube extérieur dans lequel sont répartis annulairement des fourreaux cylindriques constituant les cylindres de pompe et à la périphérie desdits fourreaux des inserts tubulaires taraudés destinés à fixer le corps de la pompe à une culasse, les volumes libres autour des fourreaux et des inserts à l'intérieur du tube étant remplis par un matériau présentant, après cuisson ou prise, une bonne tenue mécanique.

[0009] Suivant une particularité de l'invention, les côtés extérieurs de ces fourreaux sont sensiblement égaux entre eux et choisis de telle manière que lesdits fourreaux, une fois en place, soient tangents au diamètre intérieur du tube extérieur en laissant entre eux un intervalle au moins égal à 0,1 mm.

[0010] Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, les fourreaux sont maintenus en place par une pièce, coaxiale au tube extérieur ayant avantageusement une forme cylindrique ou partiellement polygonale, chacun des fourreaux étant pressé contre le tube par l'un des côtés de la pièce.

[0011] De préférence, une plaque intermédiaire est interposée entre le corps de pompe et la culasse, l'étanchéité entre la plaque intermédiaire et le corps de pompe d'une part, et entre la plaque intermédiaire et la culasse d'autre part étant réalisée soit par un joint, soit par collage.

[0012] D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée suivante, faisant référence aux dessins ciannexés qui illustrent une forme de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif.

[0013] Dans ces dessins :

- la figure 1 est une vue en élévation partiellement arrachée au niveau d'un insert fileté et une vue en coupe longitudinale d'un corps de pompe selon l'invention ; et

- la figure 2 est une coupe transversale selon la ligne II, Il du corps de pompe illustré à la figure 1,

- la figure 3 est une vue en plan du plateau biais de la pompe.

[0014] Dans ces dessins, de mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.

[0015] Comme illustré à la figure 1, une pompe hydraulique à pistons axiaux creux et à plateau biais tournant, comporte un corps de pompe désigné dans son ensemble par la notation de référence 1 et une pluralité de pistons creux 2, animés d'un mouvement alternatif d'aspiration et de refoulement par l'intermédiaire d'un plateau biais 3 et entraîné en rotation par un arbre d'entraînement 6 parallèle à la course des pistons 2.

[0016] Chaque piston creux présente une extrémité sphérique 7 qui s'engage dans la partie conique d'un plot 8 s'appuyant par sa face plane sur le plateau biais 3 de l'arbre 6. Le mouvement alternatif de va-et-vient des pistons est provoqué, ainsi qu'il est connu dans le sens aller par la poussée exercée sur le plateau par le plateau biais 3 dans le sens retour grâce au ressort de rappel 9 logé à l'intérieur de chaque piston 2.

[0017] Le piston biais 3 est entraîné en rotation dans une chambre 10 remplie de liquide hydraulique amené par un orifice d'alimentation 11.

[0018] L'alimentation des pistons se fait par aspiration du liquide hydraulique par une lunule 12 ménagée, sur ou à travers, une face du plateau biais 3 (figure 3). Cette lunule communique avec un fraisage dia- métrai 12' du plateau biais 3.

[0019] Suivant une particularité de l'invention, le corps de pompe 1 qui abrite les pistons 2 est formé d'un tronçon de tube extérieur 13, généralement en acier ; matériau composite ou matériau céramique, dans lequel sont logés une série de fourreaux cylindriques 14, constituant les cylindres de la pompe dans lesquels coulissent les pistons 2. Les diamètres extérieurs de ces fourreaux 14 sont sensiblement égaux et choisis de telle manière que lesdits fourreaux 14, une fois en place, soient tangents au diamètre intérieur du tube 13 en laissant entre eux un certain espacement.

[0020] Des clapets de refoulement 15 repoussés par des ressorts 16 empêchent le reflux du liquide sous pression pendant la phase d'aspiration.

[0021] Les pistons creux 2 comportent éventuellement un dispositif de valve de retenue réticulaire laissant le libre passage de l'huile du plateau biais 3 vers les clapets de refoulement 15 "haute pression" de manière à permettre une purge de l'air inclus à l'intérieur de la pompe lors de la mise en fonctionnement et empêchant le retour de l'huile et de l'air du piston 2 vers le plateau biais 3, lorsque la pompe passe de la phase du refoulement à la phase d'aspiration.

[0022] Dans l'espace annulaire libre 16 compris entre deux fourreaux consécutifs 14 et le tube extérieur 13 tel qu'illustré à la figure 2, on prévoit dans le corps de la pompe 1 des inserts taraudés 17. Leur nombre est avantageusement égal à celui des fourreaux 14 - destinés, par la suite, à fixer le corps de la pompe sur une culasse 18. Le diamètre extérieur de ces inserts 17 est choisi de manière à, une fois mis en place, ne pas exercer de pression sur les fourreaux 14.

[0023] - Les inserts taraudés 17 sont fixés au tube extérieur 13 par soudure et/ou collage. Les fourreaux 14 sont maintenus en place dans le tube 13 ou dans le moule, lors de la fabrication du corps de la pompe 1 par une pièce 19, de forme extérieure polygonale - ou partiellement polygonale - coaxiale au tube 14, chacun des fourreaux 14 étant pressé contre le tube 13 par l'un des côtés de la pièce 19. Dans une forme de réalisation différente, la pièce 19 peut être de forme extérieure cylindrique, le rayon de ce cylindre étant choisi, préférablement, de manière à être inférieur ou égal à la différence entre le rayon intérieur maximum du tube et le diamètre extérieur minimum des fourreaux 14.

[0024] L'effort qu'applique chacun des fourreaux 14 contre le tube 13 ne peut pas être exagéré, afin de ne pas provoquer de déformation importante. Pour cela, selon l'invention, la pièce 19 sera soit un tube métallique à paroi mince, soit une barre pleine ou encore un tube rempli de toute matière métallique ou synthétique.

[0025] La mise en place de la pièce 19 pourra se faire par simple pressage : on pourra également faciliter cette mise en place en chauffant le tube extérieur 13 à quelques dizaines de degrés au-dessus de la température ambiante.

[0026] Selon la présente invention, une fois que les fourreaux 14 et les inserts 17 et la pièce 19 sont mis en place dans le tube extérieur 13, les volumes libres de l'espace annulaire compris à l'intérieur du tube 3 et à l'extérieur de la pièce 19 sont remplis d'une matière synthétique en vue d'obtenir, après cuisson ou prise, un ensemble présentant une bonne tenue mécanique. Comme matière synthétique, citons à titre d'exemple non limitatif, tout matériau plastique polymérisé, résine, matériau composite constitué de résine polyester, époxy, phénolique, avec ou sans adjonction de fibres en carbone, bore, verre, carbure de silicium, kevlar, tressées ou non ou encore sous forme de fibres courtes (chopped fiber).

[0027] Selon la présente invention, le corps de pompe 1 est fixé à un carter 20 constitué d'un tube soit par soudure, soit par vissage, collage ou clamage, ou encore par tout autre procédé de solidarisation adapté aux matériaux utilisés qui peuvent également être formés en une seule pièce homogène continue.

[0028] Le système de fixation assure également, éventuellement par l'interposition d'un joint adéquat non montré l'étanchéité vers l'extérieur. La solidarisation des tubes extérieurs 13 et 20 peut également être réalisée avant que le tube ne soit transformé en le corps de pompe 1 proprement dit. Le carter 20 est percé d'un trou sur lequel est soudé un mamelon fileté 21, qui servira à l'entrée du fluide B.Pression dans la pompe.

[0029] Dans la partie du tube opposée au corps de pompe 1 se trouve placée une pièce - support 22 , arrêtée dans le carter 20 par tout moyen approprié, par exemple collage ou par un circlips par ou une bague divisée 24. La pièce support 22 est destinée à porter 2 roulements dont l'un à aiguilles 23 et l'autre à galets coniques 23 et sur lesquels tourillonne l'arbre 6 équipé du classique plateau biais 3 muni de la lunule d'aspiration 12.

[0030] L'étanchéité entre la pièce-support et le carter 20 est assurée par collage ou par un joint torique 27 tandis que l'étanchéité entre l'arbre 6 et l'extérieur est assurée par collage ou par un joint 27', de préférence double.

[0031] Les clapets de refoulement 15 repoussés par les ressorts 16, ainsi que les ressorts 9 des pistons 2 s'appuient sur une plaque intermédiaire 25 interposée entre le corps de la pompe 1 et la culasse 18.

[0032] Cette plaque intermédiaire 25 est solidarisée au corps 1 et à la culasse 18 par vissage et/ou collage

[0033] La fixation de la plaque intermédiaire 25 et de la culasse est également assurée par des vis 26 introduites dans les inserts 17 solidaires du cylindre. La solidarisation peut aussi se faire par bridage extérieur ou par enrobage filamentaire autour des pièces constitutives du corps complet de la pompe.

[0034] L'étanchéité entre le corps de pompe 1 et la plaque intermédiaire 25 d'une part et entre la plaque intermédiaire 25 et la culasse 18 est alors réalisée soit par joints toriques ou joints plats non montrés, soit par collage. Le mode de réalisation décrit permet de retirer la culasse 18 et de rectifier la plaque intermédiaire 25 solidaire du corps 13 de pompe afin de corriger l'assise des clapets de refoulement 15.

[0035] Une telle rectification s'avère en effet indispensable, lorsque cette plaque intermédiaire 25, soumise au martèlement incessant et violent des soupapes de refoulement 15, n'assure plus une étanchéité suffisante de celles-ci entre les zones de haute et de basse pression.

[0036] Cette rectification est impossible à réaliser dans les corps de pompe en acier forgé connus à ce jour.

[0037] Dans ces derniers en effet, le tube extérieur 13 et la culasse 18 sont constituées d'une seule pièce, dans le fond de laquelle sont ménagés les cavités destinées aux soupapes de refoulement 15. On voit aisément que le fond de la pièce forgée est difficilement rectifiable.

[0038] Le procédé de réalisation d'un corps de pompe suivant l'invention, en matériaux composites offre encore les autres avantages suivants :

1 substantiel gain de poids par rapport au corps en acier forgé ;

2⁰ indépenance par rapport à une usine de forgeage ;

30 indépendance par rapport à une usine en fonderie ;

40 mise en oeuvre très souple, ne nécessitant qu'un investissement relativement peu coûteux pour la mise en oeuvre des matériaux composites ;

50 forme réalisable dans tout atelier de mécanique possédant un tour horizontal et un four de cuisson ou autoclave;

60 adaptation rapide à toute demande spéciale et à toute exigence dimensionnelle.

[0039] Le nombre de fourreaux, les dimensions, la composition des matériaux composites et leur mode de fixation ainsi que les moyens ou modes d'étanchéité entre les diverses parties de la pompe peuvent être modifiés aisément.

[0040] L'invention s'applique également à la réalisation de moteurs oléo-hydrauliques à débit fixe ainsi qu'à des pompes et à des moteurs oléo-hydrauliques à débit variable avec barillet tournant.

Revendications

1. Pompe hydraulique à pistons axiaux creux (2) et à plateau biais (3) tournant, comportant : un corps de pompe (1) qui abrite une pluralité de chambres cylindriques, parallèles à l'axe de l'arbre moteur (6) de la pompe ; des pistons susdits entraînés en mouvement alternatif, par la rotation dudit plateau biais (3) de l'arbre (6) et par la poussée de ressorts (9) logés à l'intérieur de chacun des pistons (2), chaque piston reposant contre le plateau biais (3) par l'intermédiaire d'un plot (8), l'alimentation des pistons se faisant lors du passage du plot d'appui (8) des pistons (2) contre la face du plateau biais (3) par une lunule (12) gravée sur ladite face, et des clapets de refoulement (15) montés au fond de chaque cylindre dans le prolongement de ceux-ci, caractérisée en ce que le corps de la pompe (1) est formé d'un tube extérieur (13) dans lequel sont répartis annulairement des fourreaux cylindriques (14) constituant les cylindres de pompe et à la périphérie desdits fourreaux (14), des inserts tubulaires taraudés (17) destinés à fixer le corps de pompe (1) à une culasse (18), les volumes libres (16) autour des fourreaux (14) et des inserts (17) à l'intérieur du tube (13) étant remplis par un matériau présentant après cuisson ou prise, une bonne tenue mécanique.

2. Pompe hydraulique suivant la revendication 1 caractérisée en ce que les côtés extérieurs de ces fourreaux (14) sont sensiblement égaux entre eux et choisis de telle manière que lesdits fourreaux (14), une fois en place, soients tangents au diamètre intérieur du tube extérieur (13) en laissant entre eux un intervalle au moins égal à un 0,1 mm.

3. Pompe hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les fourreaux sont maintenus en place par une pièce (19), coaxiale au tube extérieur (13).

4. Pompe hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce susdite coaxiale au tube extérieur, a une forme cylindrique partiellement polygonale, chacun desfourreaux étant pressé contre le tube (13) par l'un des côtés de la pièce.

5. Pompe hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'une plaque intermédiaire (25) est interposée entre le corps de pompe (1) et la culasse (18), l'étanchéité entre la plaque (25) et le corps de pompe (1) étant réalisée par un joint ou par collage..

6. Pompe hydraulique suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la plaque intermédiaire (25) peut être désolidarisée de la culasse (18) afin de permettre une rectification de l'assise des clapets de refoulement.

7. Pompe hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les pistons creux (2) comportent un dispositif de valve de retenue réticulaire laissant le libre passage de l'huile du plateau biais (3) vers les clapets de refoulement (15) et empêchant le retour de l'huile et de l'air du piston (2) vers le plateau biais (3), lorsque la pompe passe de la phase de refoulement à la phase d'aspiration.

Claims

1. Hydraulic pump with hollow axial pistons (2) and a rotating swash plate (3), having: a pump body (1) which accommodates a plurality of cylindrical chambers which are parallel to the axis of the drive shaft (6) of the pump, abovementioned pistons driven in alternating movement by the rotation of the said swash plate (3) of the shaft (6) and by the pressure of springs (9) housed inside each of the pistons (2), each piston resting against the swash plate (3) via a block (8), the pistons being supplied, in the course of the traversing of the block (8) for the bearing of the pistons (2) against the face of the swash plate (3), through a crescent (12) cut on the said face, and discharge valves (15) mounted in the base of each cylinder in their extension, characterized in that the body of the pump (1) is formed from an outer tube (13) in which cylindrical sleeves (14) forming the pump cylinders are annularly distributed and, at the periphery of the said sleeves (14), threaded tubular inserts (17) intended to fasten the pump body (1) to an end frame (18), the free spaces (16) around the sleeves (14) and the inserts (17) inside the tube (13) being filled with a material having, after heat treating or setting, a good mechanical strength.

2. Hydraulic pump according to Claim 1, characterized in that the outer sides of these sleeves (14) are substantially equal to each other and are selected in such a way that the said sleeves (14), once in place, are tangential to the inner diameter of the outer tube (13) leaving a gap equal to at least one (sic) 0.1 mm between them.

3. Hydraulic pump according to either of Claims 1 or 2, characterized in that the sleeves are held in place by a piece (19) coaxial with the outer tube (13).

4. Hydraulic pump according to any one of the previous claims, characterized in that the abovementioned piece coaxial with the outer tube has a partially polygonal cylindrical shape, each of the sleeves being pressed against the tube (13) by one of the sides of the piece.

5. Hydraulic pump according to any one of the previous claims, characterized in that an intermediate plate (25) is inserted between the pump body (1) and the end frame (18), the leaktightness between the plate (25) and the pump body (1) being produced by a seal or by adhesive bonding.

6. Hydraulic pump according to Claim 5, characterized in that the intermediate plate (25) may be disconnected from the end frame (18) in order to enable the seating of the discharge valves to be corrected.

7. Hydraulic pump according to any one of the previous claims, characterized in that the hollow pistons (2) have a reticulate retention valve device allowing the oil to pass freely from the swash plate (3) towards the discharge valves (15) and preventing the oil and the air from returning from the piston (2) towards the swash plate (3) when the pump passes from the discharge phase to the suction phase.

Ansprüche

1. Hydropumpe mit axialen Hohlkolben (2) und rotierender Taumelscheibe (3), bestehend aus: einem Pumpengehäuse (1), das mehrere zur Achse der Motorwelle (6) der Pumpe parallele zylindrische Kammern beherbergt; den obengenannten Kolben, die durch die Rotation der genannten Taumelscheibe (3) der Welle (6) und durch die Schubwirkung von im Inneren jedes der Kolben (2) angeordneten Federn (9) mit einer Hin- und Herbewegung angetrieben werden, wobei jeder Kolben sich über ein Kontaktstück (8) an der Taumelscheibe (3) abstützt und die Speisung der Kolben beim Ablaufen des Kontaktstückes (8) der Kolben (2) an der Vorderseite der Taumelscheibe (3) durch ein in der genannten Vorderseite eingraviertes Möndchen (12) erfolgt, und am Boden jedes Zylinders in der Verlängerung derselben montiertem Druckventilen (15) dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (1) gebildet ist von einem Außenrohr (13), in dem die Pumpenzylinder bildende zylindrische Hülsen (14) ringförmig verteilt sind, und von rohrförmigen Gewindeeinsätzen (17) an der Peripherie der genannten Hülsen (14), welche Einsätze dazu bestimmt sind, das Pumpengehäuse (1) an einer Anschlußplatte (18) zu befestigen, wobei die die Hülsen (14) und Einsätze (17) im Inneren des Außenrohres (13) umgebenden Freiräumen mit einem Material gefüllt sind, das nach dem Aushärten oder Abbinden eine hohe mechanische Festigkeit aufweist.

2. Hydropumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten dieser Hülsen (14) einander im wesentlichen gleich und so gewählt sind, daß die Hülsen (14), einmal an Ort und Stelle, den Innendurchmesser des Außenrohres (13) berühren und zwischen sich einen Abstand von wenigstens 0, 1 mm freilassen.

3. Hydropumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen von einem mit dem Außenrohr (13) koaxialen Teil (19) an Ort und Stelle gehalten werden.

4. Hydropumpe nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obengenannte, mit dem Außenrohr koaxiale Teil eine teilweise polygonale Zylinderform besitzt, wobei jede der Hülsen von einer der Seiten des Teils gegen das Rohr (13) gedrückt wird.

5. Hydropumpe nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Pumpengehäuse (1) und die Anschlußplatte (18) eine Zwischenplatte (25) eingesetzt ist, wobei die Dichtigkeit zwischen der Platte (25) und dem Pumpenkörper (1) durch eine Dichtung oder durch Klebung hergestellt ist.

6. Hydropumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (25) von der Anschlußplatte (18) gelöst werden kann, um ein Schleifen der Sitze der Druckventile zu ermöglichen.

7. Hydropumpe nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkolben (2) eine netzartige Rückhalteventileinrichtung besitzen, die den freien Durchgang des Öls von der Taumelscheibe (3) zu den Druckventilen (15) zulassen und den Rückstrom des Öls und der Luft des Kolbens (2) zur Taumelscheibe (3) verhindern, wenn die Pumpe von der Druckphase in die Saugphase überwechselt.

Dessins