Mécanisme à fluide sous pression ayant une disposition particulière des orifices d'alimentation en fluide des cylindres

Abstract

 L'invention est relative à un mécanisme comprenant : des cylindres ; des pistons (11) montés dans les cylindres ; et, des conduits de cylindre (26) véhiculant le fluide vers les cylindres et débouchant, par des orifices (46), à la fois dans l'alésage (36) et en-dessous de la lisière (41) de cet alésage, cependant que, dans une configuration dans laquelle le volume de la chambre (12) est minimal, le piston est disposé partiellement en regard de l'orifice (46).
Selon l'invention, le fond (38-39-40) d'un cylindre est raccordé à l'alésage (36) par un épaulement (54) possédant une lisière (42) dont une dimension (D40) est inférieure au diamètre (D43) du piston, et possède une face transversale (38), écartée de la lisière (42) d'une distance non nulle.
Une application est la réalisation d'un moteur compact, à rendement élevé.

Description

[0001] FR-A-1 439 693 représente un moteur hydraulique, plus généralement un mécanisme à fluide comprenant : un bloc-cylindres, dans lequel des cylindres sont ménagés et sont disposés radialement, chaque cylindre comprenant un alésage cylindrique et un fond de cylindre ; des pistons, qui sont montés coulissants à l'intérieur des cylindres, chacun des pistons étant guidé par l'alésage cylindrique d'un cylindre et délimitant à l'intérieur du cylindre correspondant une chambre de travail du fluide ; et, des conduits de cylindre ménagés dans le bloc-cylindres et aptes à véhiculer le fluide vers le cylindre et en provenance du cylindre, au moins un par cylindre qui, par un orifice, débouche à la fois dans l'alésage et en-dessous de la lisière de cet alésage au-delà de laquelle est disposé le fond du cylindre ; cependant que, dans une configuration dans laquelle le volume de la chambre de travail est minimal, le piston est disposé partiellement en regard dudit orifice.

[0002] Cette disposition est intéressante, car elle permet de bénéficier des avantages suivants :

• le cercle sur lequel sont centrés les orifices de conduits de cylindre peut avoir un diamètre supérieur à celui des mécanismes précédents, les diamètres des orifices eux-mêmes peuvent être plus grands, l'ensemble de ces deux mesures permettant de véhiculer de grands débits et d'obtenir des vitesses de rotation importantes ;
• le volume de fluide correspondant au volume minimal de la chambre de travail est faible, d'où l'obtention d'un meilleur rendement, la variation du volume due à la compressibilité du fluide étant faible ;
• suppression éventuelle du chambrage des cylindres, et par suite économie concernant l'usinage des cylindres.

[0003] Par contre, le document antérieur précité ne précise pas les détails de réalisations.

[0004] L'invention entend remédier à cet état de choses en proposant des solutions permettant une alimentation satisfaisante de la chambre de travail à partir de la configuration dans laquelle son volume est minimal.

[0005] Selon l'invention, a) le fond d'un cylindre est raccordé à l'alésage cylindrique par un épaulement possédant une lisière interne dont une dimension radiale est inférieure au diamètre du piston ; et, b) le fond du cylindre possède une face transversale, qui s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe de l'alésage cylindrique et qui est écartée de ladite lisière interne de l'épaulement d'une distance non nulle ; de sorte que, dans ladite configuration dans laquelle le volume de la chambre de travail est minimal, d'une part, le piston interfère avec cette lisière interne de l'épaulement et repose sur cette lisière interne, d'autre part, la face transversale d'extrémité du piston est écartée de ladite face transversale du fond du cylindre, l'orifice du conduit de cylindre étant intersecté par la lisière de l'alésage délimitant celui-ci par rapport audit épaulement.

[0006] Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées :

• la lisière interne de l'épaulement est circulaire, coaxiale à l'axe de l'alésage cylindrique et a un diamètre inférieur à celui de la face cylindrique du piston ;
• un passage est ménagé dans le piston, relie la face cylindrique à la face transversale d'extrémité du piston et débouche dans ladite face cylindrique par un orifice disposé au moins partiellement en regard de l'orifice du conduit de cylindre ;
• ledit passage est constitué par un alésage ménagé dans le piston, dont l'axe est sensiblement contenu dans le plan de la face transversale d'extrémité du piston.

[0007] L'avantage principal de l'invention est de résoudre de manière satisfaisante l'ensemble des problèmes liés à la réalisation de mécanismes à fluide présentant un chevauchement des orifices de conduits de cylindre par les pistons, dans la configuration dans laquelle le volume de chaque chambre de travail est minimal.

[0008] L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description de réalisations donnée ci-dessous à titre d'exemple.

[0009] Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif.

[0010] Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels :

• la figure 1 est une coupe axiale d'un moteur conforme à l'invention ;
• la figure 2A est une coupe axiale, passant par l'axe de l'alésage d'un cylindre, d'un détail agrandi de la figure 1 montrant la configuration de volume minimal de la chambre de travail ;
• la figure 2B est une coupe suivant IIB-IIB de la figure 2A ;
• la figure 3A est une coupe, analogue à celle de la figure 2A, d'une variante de réalisation, également conforme à l'invention ; et,
• la figure 3B est une coupe suivant IIIB-IIIB de la figure 3A.

[0011] Le moteur hydraulique de la figure 1 comporte :

• un carter en trois parties 1A-1B-1C assemblées par des vis 2;
• une came de réaction 3 constituée par la face interne de la partie intermédiaire 1B du carter ;
• un arbre moteur 4, qui est monté à rotation par rapport au carter, autour d'un axe géométrique de rotation 5, par l'intermédiaire de deux paliers 6 interposés entre ledit arbre et la partie 1C du carter, et dont l'extrémité interne est munie de cannelures 7 ;
• un bloc-cylindres 8, qui comporte un alésage axial muni de cannelures 9, qui coopèrent avec les cannelures 7 et avec l'arbre 4 pour le montage à rotation dudit bloc-cylindres 8, autour de l'axe de rotation 5 ;
• une pluralité de cylindres 10, ménagés dans le bloc-cylindres 8 et disposés radialement et angulairement de manière régulière par rapport à l'axe de rotation 5 ;
• une pluralité de pistons 11, chacun étant monté coulissant à l'intérieur de l'un desdits cylindres 10 et y définissant une chambre 12 de travail du fluide ;
• des rouleaux 13, montés chacun sur un piston 11 et réalisant l'appui des pistons 11 sur la came de réaction 3 ;
• un distributeur interne de fluide 14, qui est monté à l'intérieur d'un évidement axial 15 de la partie 1A du carter, qui comporte une face de distribution 16, plane, sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation 5, ainsi que deux pluralités de conduits 17,18 reliant la face de distribution 16 à deux gorges 19,20, respectivement, disposées entre la partie 1A du carter et le distributeur interne 14 ;
• deux conduits 21,22, ménagés dans la partie 1A du carter et reliant les gorges 19,20 à des conduits externes 23,24 d'alimentation et d'échappement de fluide, respectivement.

[0012] Les indications suivantes doivent être mentionnées :

• le bloc-cylindres 8 comporte une face de communication 25, plane, perpendiculaire à l'axe de rotation 5 ;
• le distributeur interne est introduit avec un léger jeu à l'intérieur de l'évidement 15 de la partie 1A du carter, jeu suffisant pour permettre un léger désalignement du distributeur interne 14 par rapport à l'axe de rotation 5, désalignement suffisant pour que la face de distribution 16 puisse être mise en contact pratiquement étanche avec la face de communication 25, malgré les inévitables défauts de réalisation de ces deux faces ;
• des conduits 26, internes au bloc-cylindres 8, relient les chambres de travail 12 à la face de communication 25 et sont susceptibles de communiquer, chacun, successivement, avec les conduits 17,18 du distributeur interne 14 ;
• le distributeur interne 14 est immobilisé, vis-à-vis de la rotation, par rapport au carter et à la came de réaction 3 par l'intermédiaire de jeux d'encoches et d'ergots 27 ;
• un ressort 31 interposé entre le distributeur interne 14 et un fond 32 de la partie 1A du carter, a pour effet de maintenir en appui la face de distribution 16 sur la face de communication 25, notamment pendant le non fonctionnement du moteur ;
• pendant le fonctionnement du moteur, cette fonction de mise en appui de la face de distribution 25 sur la face de communication 16 est réalisée par les forces hydrostatiques agissant sur les faces des gorges 19,20 ;
• ces gorges, réalisées dans la réalisation représentée dans le distributeur interne 14 et débouchant à sa périphérie, pourraient, en variante, être réalisées dans la partie 1A du carter, ou encore à la fois dans ces deux pièces ;
• des joints d'étanchéité 28 sont interposés entre la partie 1A du carter et le distributeur interne 14 et isolent, d'une part, les gorges 19,20 l'une par rapport à l'autre, d'autre part, chacune de ces gorges par rapport à une enceinte adjacente 29,30 délimitée à l'intérieur du carter ;
• un couvercle 33 est fixé sur la partie 1A du carter, avec interposition d'un joint d'étanchéité 34, au moyen de vis 35, et clôt l'enceinte 30.

[0013] Les figures 2A,2B et 3A,3B représentent le détail agrandi du fond d'un cylindre et du piston qu'il contient, dans la configuration dans laquelle le volume de la chambre de travail 12 est minimal.

[0014] Dans chacune des deux réalisations représentées, le cylindre comporte :

• un alésage cylindrique 36, dont l'axe 37 constitue l'axe de coulissement du piston 11, le diamètre de l'alésage 36 ayant la valeur D 36 ;
• un fond constitué par une face transversale plane 38, perpendiculaire à l'axe 37, et, par un congé de raccordement 39 de la face transversale 38 avec une face cylindrique 40 coaxiale à l'axe 37, de diamètre D 40 ;
• un épaulement 54, sensiblement perpendiculaire à l'axe 37, relie l'alésage cylindrique 36, limité par une lisière 41, à la face cylindrique 40, limitée par une lisière 42 ;
• une distance non nulle D 42 séparant la face transversale 38 du plan contenant l'épaulement 54.

[0015] Le piston comporte ;

• une face cylindrique 43, sensiblement coaxiale à l'axe 37, de diamètre D 43 ;
• une gorge 44, qui s'étend parallèlement à un plan perpendiculairement à l'axe 37 ;
• un segment d'étanchéité 45, contenu dans la gorge 44, en appui sur la face de l'alésage 36 et sur la face de la gorge 44.

[0016] Il convient de noter que le diamètre D 43 de la face cylindrique du piston est inférieur au diamètre D 36 de l'alésage 36 et supérieur au diamètre D 40 de la partie cylindrique 40 du fond du cylindre (et de sa lisière 42).

[0017] Chacune des configurations décrites et représentées est relative à une situation moteur "à l'arrêt", "débrayé"" ou en "manque de gavage", et non à une situation normale de fonctionnement, dans laquelle le piston est en appui sur la came et n'est donc pas en contact avec le fond du cylindre ou l'épaulement entre alésage de cylindre et le fond de cylindre.

[0018] Dans chacune des réalisations représentées, le conduit de cylindre 26 débouche par un orifice 46 à la fois dans l'alésage 36, (au-dessus de l'épaulement 41), et en dessous de l'alésage (en dessous de l'épaulement 41), et, en l'espèce, dans la face cylindrique 40 du fond du cylindre, étant intersecté par le plan de l'épaulement 54. Ainsi, le conduit 26 est en permanence en communication avec la chambre 12, même dans la configuration de volume minimal de cette chambre. Dans les configurations représentées, et a fortiori dans toutes les autres configurations possibles, le segment d'étanchéité est disposé au-delà de l'orifice 46 par rapport à la face transversale 38 du cylindre. Enfin, dans les configurations représentées, le piston masque partiellement l'orifice 46.

[0019] Dans les réalisations des figures 2A, 2B, et 3A, 3B, un chanfrein 47 réalise le raccordement d'une face transversale d'extrémité 48, plane, perpendiculaire à l'axe 37, du piston à la face cylindrique 43 dudit piston. Le chanfrein 47 est en appui sur la lisière 42 de fond de cylindre, cet appui limitant le coulissement du piston qui provoque une diminution du volume de la chambre 12.

[0020] Par ailleurs, dans la réalisation des figures 3A,3B, une partie d'alésage 49 est ménagée dans le piston 11, l'axe 50 de cet alésage étant contenu dans la face transversale 48 du piston. Cette partie d'alésage débouche dans la face cylindrique 43 du piston par un orifice 51 disposé partiellement en regard de l'orifice 46 du conduit de cylindre 26, et communique donc à la fois avec l'orifice 46 et avec la chambre 12.

[0021] L'usinage des cylindres représentés a été réalisé au moyen d'un avant trou cylindrique de diamètre D 40, qui s'étend jusqu'au fond du cylindre, notamment jusqu'à la réalisation de sa face transversale 38, suivi par la réalisation de l'alésage proprement dit 36 jusqu'à l'épaulement 54.

[0022] Il doit être noté qu'aucun chambrage, de forme conique ou autre, n'a été ménagé dans le fond du cylindre. Cependant, compte tenu des positions prévues de l'orifice 46 par rapport à la position de la face transversale 48 ou 52 du piston, dans la configuration de volume minimal de la chambre 12, il est toujours possible d'alimenter ladite chambre en fluide sous pression. Cette disposition est notamment précieuse lorsque la chambre 12 doit être gavée en fluide pour éviter tous risques de cavitation.

[0023] Enfin, lorsque le débit d'alimentation de la chambre 12 doit être important, la mise en communication de cette chambre 12 avec le conduit de cylindre 26 par l'intermédiaire de l'alésage 49 des figures 3A,3B apporte une solution au problème posé.

[0024] Bien entendu, les avantages des réalisations antérieurement connues sont en outre conservés.

[0025] L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de son cadre, ni de son esprit.

Revendications

1. Mécanisme à fluide sous pression, moteur ou pompe, comprenant :

- un bloc-cylindres (8), dans lequel des cylindres (10) sont ménagés et sont disposés radialement, chaque cylindre comprenant un alésage cylindrique (36) et un fond de cylindre (38-39-40) ;

- des pistons (11), qui sont montés coulissants à l'intérieur des cylindres, chacun des pistons étant guidé par l'alésage cylindrique d'un cylindre et délimitant à l'intérieur du cylindre correspondant une chambre (12) de travail du fluide ; et,

- des conduits de cylindre (26) ménagés dans le bloc-cylindres et aptes à véhiculer le fluide vers le cylindre et en provenance du cylindre, au moins un par cylindre qui, par un orifice (46), débouche à la fois dans l'alésage (36) et en-dessous de la lisière (41) de cet alésage au-delà de laquelle est disposé le fond (38) du cylindre ; cependant que, dans une configuration dans laquelle le volume de la chambre de travail est minimal, le piston (11) est disposé partiellement en regard dudit orifice (46) ;

caractérisé en ce que :

a) le fond (38-39-40) d'un cylindre est raccordé à l'alésage cylindrique (36) par un épaulement (54) possédant une lisière interne (42) dont une dimension radiale (D40) est inférieure au diamètre (D43) du piston ; et,

b) le fond du cylindre possède une face transversale (38), qui s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe (37) de l'alésage cylindrique (36) et qui est écartée de ladite lisière interne de l'épaulement d'une distance non nulle ;

de sorte que, dans ladite configuration dans laquelle le volume de la chambre de travail est minimal, d'une part, le piston interfère (47) avec cette lisière interne (42) de l'épaulement et repose sur cette lisière interne, d'autre part, la face transversale (48 d'extrémité du piston est écartée de ladite face transversale (38) du fond du cylindre, l'orifice (46) du conduit de cylindre (26) étant intersecté par la lisière (41) de l'alésage (36) délimitant celui-ci par rapport audit épaulement (54).

2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lisière interne (42) de l'épaulement (54) est circulaire, coaxiale à l'axe (37) de l'alésage cylindrique (36) et a un diamètre (D40) inférieur à celui (D43) de la face cylindrique (43) du piston.

3. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un passage (49) est ménagé dans le piston, relie la face cylindrique (43) à la face transversale d'extrémité (48) du piston et débouche dans ladite face cylindrique (43) par un orifice (51) disposé au moins partiellement en regard de l'orifice (46) du conduit de cylindre (26).

4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit passage est constitué par un alésage (49) ménagé dans le piston, dont l'axe (50) est sensiblement contenu dans le plan de la face transversale d'extrémité (48) du piston.

Dessins