PERFECTIONNEMENT AUX POMPES HYDRAULIQUES A PISTONS RADIAUX

Domaine technique

[0001] La présente invention est relative à une pompe hydraulique perfectionnée du type comprenant un rotor portant des pistons radiaux montés mobiles dans des alésages du rotor et comportant chacun extérieurement à l'alésage correspondant, un patin de glissement prévu pour venir glisser sur une surface de came sans fin se développant autour du rotor et pratiquée dans un corps de came, sous forme de couronne, fixé au stator de la pompe, la loi du déplacement de chaque piston dans son alésage étant imposée par la géométrie du profil de la surface de came.

état de la technique

[0002] On connaît de la technique antérieure et notamment du brevet EP 748 415 une pompe à pistons radiaux du type précité. Une telle pompe est représentée sur les figures Al et A2 illustrant cet état de la technique, la figure Al étant une vue en coupe de la pompe selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor et la figure A2 étant une vue en coupe selon la ligne AA de la figure Al .

[0003] Comme on peut le voir sur ces figures, chaque piston 500 est monté glissant dans un alésage du rotor 541 et forme avec ledit alésage une chambre de travail 545 recevant de l'huile. Chaque piston comprend un patin de glissement 510 assujetti à glisser sur une surface de came 520 pratiquée sur un corps de came sous forme de couronne 530 fixée au stator 540. Ce corps de came 530, comporte deux surfaces latérales 531 perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor 541.

[0004] Chaque patin de glissement 510 présente une surface convexe en calotte sphérique, qui vient en appui dans un évasement 501, sensiblement conique, pratiqué dans le piston. Cette disposition autorise le pivotement du patin par rapport au piston.

[0005] Le patin de glissement 510 est pourvu de deux flancs parallèles 511 disposés de part et d'autre du corps de came, en contact glissant avec les surfaces latérales de ce dernier. Le patin de glissement 510 comporte par ailleurs deux lèvres d'appui glissant 512, parallèles, espacées l'une de l'autre, s'étendant chacune de manière continue d'un flanc 511 à l'autre. Ces deux lèvres, arrondies, normales aux flancs 511, ménagent entre elles, soit une dépression, soit une partie plane dans laquelle débouche un canal 515 traversant de part en part le patin de glissement 510 pour déboucher dans la face en forme de calotte sphérique de ce dernier. Chaque lèvre est arrondie selon un rayon relativement important de l'ordre de trois millimètres et plus.

[0006] Le piston 500, suivant son axe, est également traversé de part en part par un canal axial 516 débouchant dans la chambre de travail 545 d'une part et dans l'évasement 501 d'autre part. Grâce à cette disposition, de l'huile sous pression peut s'insérer entre le piston et le patin d'une part et entre le patin 510 et la surface de came 520, entre les deux lèvres 512 d'autre part.

[0007] Cette disposition réduit l'intensité de la résultante des efforts dus à la pression de l'huile exercés sur l'ensemble constitué par le patin 510 et le piston 500 d'une part et sur chacune de ces deux pièces 510 et 500 d'autre part et réalise un équilibre hydrostatique de ces pièces.

[0008] Notamment le patin de glissement est soumis à deux forces de directions opposées générées par la pression de l'huile sur ses faces antérieure et postérieure, la face antérieure étant celle comprise entre les lèvres d'appui. La force générée sur la face postérieure est supérieure à la force générée sur la face antérieure, pour cette raison, l'aire de la projection sur un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du piston, de la surface antérieure est inférieure à l'aire de la projection sur ce même plan de la surface postérieure.

[0009] La technique antérieure est également illustrée par la demande de brevet EP-A- 268 084 et par le brevet US-A-4 075 932.

Divulgation de l'invention

Problème technique

[0010] II est apparu dans la disposition antérieure de patin, des pertes d'étanchéité du volume d'huile emprisonné dans la dépression formée entre les deux lèvres d'appui glissant et les deux flancs latéraux. Cet inconvénient se traduit par une augmentation des forces de frottement entre le patin et la surface de came, consécutive à une rupture de l'équilibre hydrostatique du patin.

[0011] Ces pertes d'étanchéité résultent d'une part de la difficulté technique à réaliser avec une précision adéquate la forme convexe des lèvres d'appui et d'autre part à conserver un jeu fonctionnel adéquat entre les flancs latéraux et les surfaces latérales du corps de came, ce jeu fonctionnel augmentant avec l'usure mécanique.

[0012] En raison de la configuration arrondie de chaque lèvre selon un rayon relativement important d'une part et de la variation du rayon de courbure de la surface de came d'autre part, la distance entre les lignes d'appui des lèvres contre la surface de came est variable en fonction de la position angulaire du rotor par rapport à la came.

[0013] Cette variation de distance engendre une variation de l'aire de la projection de la surface antérieure alors que l'aire de la projection de la surface postérieure demeure fixe.

[0014] L'effort sur la surface antérieure est donc variable alors que l'effort sur la surface postérieure est fixe.

[0015] La condition selon laquelle l'effort appliqué sur la surface antérieure demeure toujours inférieur à l'effort appliqué sur la face postérieure et ce quelle que soit la position angulaire du rotor conduit à l'obtention d'une aire minimale de la projection de la surface antérieure inférieure à 95% de l'aire de la projection de la surface postérieure. Un tel rapport engendre des efforts d'appui du galet sur la surface de came trop élevés.

Solution technique

[0016] La présente invention a pour objet de résoudre les inconvénients précités.

[0017] à cet effet la pompe hydraulique à pistons radiaux comprenant un rotor pourvu de plusieurs alésages radiaux équi-répartis dans lesquels sont montés en ajustement glissant des pistons dotés chacun d'un patin de glissement venant en appui glissant contre une surface de came, continue, se développant autour du rotor et pratiquée dans un corps de came, sous forme de couronne, fixé au stator de la pompe, lequel définit autour du rotor et autour de la came une chambre étanche constituant bâche, le corps de came présentant deux faces latérales planes, parallèles, chaque patin de glissement étant configuré en étrier et présentant d'une part, deux parois latérales dans lesquelles sont respectivement formées deux faces latérales planes prévues pour venir en contact glissant avec les deux faces latérales du corps de came et d'autre part, une paroi basale présentant une face basale sur laquelle sont formées deux lèvres d'appui et de glissement prévues pour venir en appui glissant contre la surface de came, lesdites lèvres s 'étendant transversalement aux faces latérales planes du patin et d'une face à l'autre, les deux lèvres d'appui et les deux faces latérales du patin et la surface de came délimitant une chambre contenant un volume d'huile sous pression, se caractérise essentiellement en ce que l'une au moins des deux faces latérales de la forme en étrier que présente le patin, est ménagée sur une cale de rattrapage de jeu laquelle est repoussée contre la face latérale de la came selon un effort ajusté.

[0018] Selon une autre caractéristique de l'invention, la cale de rattrapage de jeu est repoussée contre la face latérale correspondante du corps de came par plusieurs poussoirs formant pistons lesquels sont soumis à la pression hydraulique du volume d'huile emprisonné dans la chambre formée entre la surface de came et le patin de glissement.

[0019] Selon une autre caractéristique de l'invention, la cale de rattrapage de jeu, dans sa face latérale venant en appui contre le corps de came, est dotée d'une rainure de décharge. Cette disposition permet de limiter la surface de la cale soumise à la pression d'huile et donc d'ajuster la poussée de la cale contre la surface latérale correspondante du corps de came afin de limiter les fuites d'huile tout en limitant les frottements.

[0020] Selon une autre caractéristique de l'invention, la cale présente des alésages borgnes équidistants dans lesquels sont montés les poussoirs lesquels prennent appui contre une paroi latérale que comporte le patin de glissement, les alésages et les poussoirs déterminant des chambres de travail en communication avec un perçage de distribution pratiqué dans la cale, ledit perçage étant en communication avec le volume d'huile emprisonné dans la chambre formée entre le patin et la surface de came.

[0021] Selon une autre caractéristique de l'invention, la cale de rattrapage de jeu est dotée d'une seconde série de poussoirs aptes à générer sur la cale un effort de poussée dirigé vers la surface basale du patin, ces dits seconds poussoirs étant montés dans des alésages pratiqués dans la cale, les dits alésages et les dits seconds poussoirs déterminant des chambres de travail en communication avec le perçage de distribution.

[0022] Selon une autre caractéristique de l'invention, la cale dans sa face en appui contre la face basale du patin de glissement présente une rainure longitudinale de décharge. Comme indiqué précédemment, cette disposition permet de limiter la surface de la cale soumise à la pression d'huile et d'ajuster la poussée de la cale contre le patin afin de limiter les fuites d'huile tout en limitant l'effort de pression sur la surface basale.

[0023] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les seconds poussoirs prennent appui contre une plaque de fermeture venant en recouvrement de la cale, ladite plaque étant fixée rigidement à la paroi latérale correspondante du patin de glissement.

[0024] Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque lèvre d'appui de chaque patin de glissement est formée par l'intersection de deux facettes planes obtenues par usinage, par exemple par rectification, de la face basale du patin, cette face basale étant constituée de trois facettes planes à savoir une facette médiane et deux facettes latérales inclinées par rapport à la précédente.

[0025] Selon une autre disposition de l'invention, les lèvres d'appui sont formées par des congés de raccordement de faible rayon inférieur ou égal à un millimètre. Préférentiellement la valeur du rayon sera sensiblement égale à deux dixièmes de millimètre.

Brève description des dessins

[0026] D'autres avantages, buts et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une forme préférée de réalisation donnée à titre non limitatif en se référant aux dessins annexés en lesquels :

[0027] la figure 1 est une vue en coupe d'une pompe selon l'invention,

[0028] la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne AA de la figure 1 selon une échelle réduite,

[0029] la figure 3 est une vue en perspective d'un patin de glissement selon l'invention,

[0030] la figure 4 est une vue en coupe selon le plan BB de la figure 3,

[0031] la figure 5 est une vue en coupe selon le plan CC de la figure 3.

Meilleur mode de réalisation de l'invention

[0032] Telle que représentée, la pompe hydraulique 1 à pistons radiaux 2, comprend un rotor 3 pourvu de plusieurs alésages radiaux 30 équirépartis dans lesquels sont montés en ajustement glissant des pistons 2 dotés chacun d'un patin de glissement 20 venant en appui glissant contre une surface de came 40, continue, se développant autour du rotor 3 et pratiquée dans un corps de came 4, sous forme de couronne. Ce corps de came 4 est fixé au stator 5 de la pompe. Ce corps de came 4 présente deux faces latérales planes 41 parallèles, perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor 3. La surface de came 40 s'étend d'une face latérale 41 à l'autre. Le stator 5 définit autour du rotor 3 et autour du corps de came 4, une chambre étanche 50 constituant une bâche et constituant réservoir d'huile.

[0033] Chaque piston 2 est sollicité vers la surface de came 40 par un ressort à spires 31 , monté dans l'alésage radial 30 correspondant du rotor 3 ainsi que dans un alésage borgne 22 pratiqué dans le piston 2. Ce ressort à spire 31 est monté en compression entre le fond de l'alésage borgne 22 du piston 2 et l'alésage radial 30 correspondant.

[0034] La chambre de travail 32 que définit chaque piston 2 avec l'alésage radial 30 correspondant est remplie d'huile.

[0035] Au cours de la rotation du rotor 3, de l'huile est alternativement admise dans chaque chambre de travail 32 et refoulée de cette chambre de travail.

[0036] Chaque chambre de travail 32 peut être raccordée à un dispositif de transmission hydrostatique, à un distributeur hydraulique permettant l'alimentation en huile et l'évacuation de cette huile sous pression, à un clapet permettant l'admission d'huile dans chaque chambre de travail 32 lorsque le volume de cette dernière est amené à croître et à

un autre clapet permettant l'évacuation de l'huile sous pression lorsque le volume de chaque chambre de travail 32 est amené à décroître.

[0037] Chaque patin de glissement 20 est configuré en étrier et présente deux faces latérales planes 200 parallèles prévues pour venir en contact glissant avec les deux faces latérales 41 du corps de came 4. Le patin de glissement 20 comprend également une face basale s'étendant d'une face plane 200 à l'autre.

[0038] Par ailleurs, le patin de glissement 20 prend appui contre la surface de came 40 par l'intermédiaire de deux lèvres d'appui et de glissement 201, parallèles, formées sur la face basale et s'étendant transversalement aux faces latérales planes 200 et d'une face à l'autre. Préférentiellement, ces lèvres 201 sont perpendiculaires aux faces latérales 200. Ces lèvres d'appui 201 se présentent sous la forme d'arêtes rectilignes. Ces arêtes rectilignes sont formées chacune par l'intersection de deux facettes planes 202, 203 obtenues par usinage, par exemple par rectification, de la face basale du patin 20. La face basale du patin 20 est donc constituée de trois facettes planes à savoir une facette médiane 202 et deux facettes latérales 203 inclinées par rapport à la précédente.

[0039] Les deux faces latérales 200 du patin 20, la facette médiane 202 plane de ce dernier et la surface de came 40 déterminent une chambre étanche C alimentée par l'huile sous pression de la chambre de travail 32, par l'intermédiaire de perçages axiaux 21, 204 pratiqués respectivement dans le piston radial 2 et dans le patin de glissement 20.

[0040] Le patin de glissement 20, selon un même axe géométrique parallèle à l'axe de rotation du rotor, présente deux tourillons cylindriques 205 par lesquels il est supporté, de manière articulée, par deux flasques latéraux 6 fixés rigidement au rotor 3 de la pompe 1. Préférentiellement, chacun des flasques 6, pour recevoir le tourillon 205 correspondant du patin 20, présente une entaille radiale 60 allongée de façon à permettre un mouvement radial du piston 2 en éloignement et rapprochement de l'axe de rotation du rotor 3, selon la loi déplacement imposée par la géométrie du profil de la surface de came 40.

[0041] Pour assurer le rattrapage de jeu entre les deux faces planes latérales 200 du patin 20 et les faces latérales 41 du corps de came 4, l'une au moins des deux faces latérales 200 du patin 20 est ménagée sur une cale 210 de rattrapage de jeu. Dans cette forme de réalisation, le patin 20 comprend un corps de patin 206 en forme d' étrier, comprenant une paroi de basale 207 dans laquelle est pratiquée la face basale du patin 40 et deux parois latérales 208, 209, formant saillie par rapport à la face basale du patin 40. Dans la forme de réalisation représentée sur les dessins, la paroi latérale 208 fait corps avec la paroi de

basale 207 tandis que la paroi latérale 209 est rapportée et est fixée à la paroi de basale 207 par plusieurs vis engagées dans des perçages traversants pratiqués dans la paroi latérale 209 et dans des taraudages borgnes pratiqués dans la paroi de base 207. La paroi latérale 208 présente en regard de l'autre paroi 209 une face latérale 208 plane s'étendant de manière perpendiculaire par rapport à la facette 202 de la face basale du patin 40.

[0042] L'une des faces latérales 200 est pratiquée dans la paroi latérale rapportée 209, l'autre face latérale 200 étant pratiquée sur la cale 210, ladite cale de forme parallélépipédique, prenant appui sur la facette 202 et venant en appui contre la paroi latérale 208 et plus particulièrement contre la face latérale 208a de cette dernière.

[0043] La cale de rattrapage de jeu 210 est repoussée contre la face latérale 41 du corps de came 4 par plusieurs poussoirs 212 formant pistons lesquels sont soumis à la pression hydraulique du volume d'huile contenu dans la chambre C.

[0044] Préférentiellement, la cale 210 présente des alésages borgnes 211, cylindriques, équidistants, débouchant dans celle des faces latérales de la cale en regard de la face 208a. Dans ces alésages borgnes 211 sont montés de manière coulissante, les poussoirs 212 cylindriques, lesquels prennent appui contre la face latérale 208a de la paroi 208, les alésages 211 et les poussoirs 212 déterminant des chambres de travail en communication avec un perçage de distribution 213 pratiqué dans la cale 210, ledit perçage 213 étant en communication avec le volume d'huile contenu dans la chambre C par au moins un perçage d'alimentation 215 pratiqué dans la cale 210 de manière débouchante d'une part dans le perçage de distribution 213 et d'autre part dans la face latérale plane 200 que comporte ladite cale 210.

[0045] Comme on peut le voir notamment en figure 4 le perçage d'alimentation 215 débouche dans la face 200 de la cale 210 sous et à écartement de la rainure de décharge, préférentiellement dans l'arête 216 formée par l'intersection de ladite face 200 et de la face d'appui de la cale 210 contre la face basale du patin 40.

[0046] Avantageusement, la cale 210 dans sa face latérale 200 venant en appui contre la face latérale 41 correspondante du corps de came 40 est dotée d'une rainure de décharge 214. Cette rainure de décharge 214 draine vers la bâche 50 l'écoulement d'huile entre la cale 210 et le corps de came 40.

[0047] Cette disposition de rainure de décharge 214 permet d'ajuster la force d'appui avec laquelle la cale 210 de rattrapage de jeu, par sa face latérale 200 est appliquée contre la face latérale 41 correspondante du corps de came 4. Cette disposition permet aussi

d'ajuster la force d'appui avec laquelle la paroi 209 par sa face latérale 200, est appliquée contre l'autre face latérale 41 du corps de came 4. Une même disposition de rainure 214 sera pratiquée dans la face latérale 200 de la paroi 209. [0048] L'effort de poussée généré par les poussoirs 212 sur la cale 210 dépend de la pression de l'huile contenu dans la chambre C, du nombre de poussoirs 212 et de la surface utile de chacun d'eux soumise à la pression de l'huile. Cette surface utile est celle sur laquelle est généré, par la pression d'huile, l'effort de déplacement axial du poussoir dans son alésage. [0049] La cale 210 dans sa face latérale 200 et plus précisément sur la partie de cette face comprise entre la rainure de décharge 214 et l'arête 216 est soumise à la pression de l'huile contenue dans la chambre C. Est généré ainsi un effort résistant sur la cale qui s'oppose à l'effort de poussée sus évoqué et dont l'intensité est inférieure à celle de l'effort de poussée. [0050] Préférentiellement l'intensité de l'effort de poussée sera supérieure d'environ 5%, à l'intensité de l'effort résistant. [0051] Ces dispositions permettent de limiter les fuites d'huile tout en limitant les frottements de la cale 210 contre le corps de came 4. [0052] Avantageusement, la cale de rattrapage de jeu 210 est repoussée contre la face basale du patin par une seconde série de poussoirs 221 formant pistons lesquels sont soumis à la pression hydraulique du volume d'huile emprisonné entre la surface de came 40 et le patin de glissement. [0053] Ces seconds poussoirs sont montés dans des alésages 220 borgnes, pratiqués dans la cale 210, ces dits alésages et les dits seconds poussoirs déterminant des chambres de travail en communication avec le perçage de distribution 213. [0054] Les seconds poussoirs 221 prennent appui contre une plaque de fermeture 230 venant en recouvrement de la cale 210. Cette plaque de fermeture 230 est fixée rigidement par vis à la paroi latérale 208 du corps de patin 206 du patin de glissement 40. [0055] Avantageusement, la cale 210 dans sa face en appui contre la face basale du patin de glissement présente une rainure longitudinale de décharge 214 toujours dans le but de limiter la force d'appui contre le corps du patin de glissement. [0056] Selon une variante d'exécution, chaque face latérale 200 du patin de glissement 20 est ménagée dans une cale 210 de rattrapage de jeu comme il vient d'être décrit.