Piston pour un moteur hydraulique à pistons radiaux et son procédé de fabrication

La présente invention concerne un piston pour un moteur hydraulique à pistons radiaux, comprenant un corps ayant une surface de guidage et d'étanchéité, une base et un haut, ce dernier présentant un évidement en berceau dont les bords situés sur le haut du corps offrent des surfaces d'arrêt pour retenir un coussinet en berceau disposé contre la surface dudit évidement.

L'évidement en berceau du haut du piston sert à recevoir un rouleau ou galet, destiné à rouler sur la came du moteur hydraulique à pistons radiaux. En fonctionnement du moteur à pistons radiaux, le bloc- cylindres et la came de ce moteur sont en rotation relative, et les pistons se déplacent radialement en va-et-vient à l'intérieur des cylindres du bloc- cylindres, leurs rouleaux roulant sur la came.

Pour chaque piston, le coussinet en berceau qui est disposé contre la surface de l'évidement, c'est-à-dire contre le fond de ce dernier, reçoit contre lui la surface cylindrique du rouleau disposé dans l'évidement, et est réalisé dans un ou plusieurs matériaux limitant les frottements, pour favoriser le roulement du rouleau.

FR 2 648 512 divulgue une machine à pistons radiaux ayant des pistons du type précité. Dans chaque piston, les surfaces d'arrêt pour le coussinet sont formées par des épaulements qui s'étendent perpendiculairement à l'axe du piston et qui sont obtenues par un usinage (classiquement, il s'agit d'un brochage) de la surface de l'évidement. Le rouleau est quant à lui retenu dans l'évidement vis-à-vis d'un échappement hors de l'évidement parallèlement à l'axe du piston par le fait que Pévidement en berceau couvre plus de 180 degrés, de sorte que les bords de ce dernier définissent entre eux une distance qui est inférieure à la plus grande distance diamétrale du rouleau.

Ces évidements en berceau connus, dont les surfaces d'arrêt pour le coussinet sont formées par des épaulements usinés sont d'une fabrication relativement complexe. En effet, pour fabriquer un tel évidement, il est nécessaire de d'abord former le fond d'un évidement en berceau avec une surface ayant la forme d'une portion de cylindre, puis de réaliser un brochage en déplaçant une broche selon l'axe de ce

cylindre, perpendiculairement à l'axe du piston, pour creuser davantage la surface de l'évidement et à ménager ainsi, au voisinage de ses bords, les épaulements tournés vers le fond de l'évidement qui serviront de surfaces d'arrêt. L'étape de brochage est en elle-même coûteuse, fastidieuse et longue.

L'invention a pour but d'améliorer cet état de la technique, en proposant un piston qui puisse être fabriqué plus simplement, et pour un coût diminué.

Ce but est atteint grâce au fait que les surfaces d'arrêt du coussinet sont formées sur au moins des portions des bords de l'évidement, dans lesquelles la paroi du corps est amincie et qui sont déformées vers l'intérieur de l'évidement, que les bords de l'évidement offrent également des surfaces de retenue pour retenir un rouleau inséré dans l'évidement et que ces surfaces de retenue sont également formées sur au moins des portions des bords de l'évidement qui sont déformées vers l'intérieur de l'évidement.

Ainsi, selon l'invention, les surfaces d'arrêt du coussinet sont simplement obtenues par les déformations vers l'intérieur des portions de bord de l'évidement. Ces déformations sont simples et rapides à mettre en œuvre. Par ailleurs, elles peuvent être localisées sur des parties seulement de la longueur des évidements, mesurée selon l'axe de la surface en partie cylindrique de ce dernier. Ceci permet de simplifier la réalisation de ces déformations et de définir la surface interne de l'évidement, équipé du coussinet, de manière à éviter au maximum les reliefs qui pourraient nuire aux roulements corrects du galet, ou user prématurément la surface de ce dernier.

De plus, les surfaces de retenue sont également formées de manière particulièrement simple.

Avantageusement, une surface d'arrêt de coussinet et une surface de retenue de rouleau sont situées sur une même déformation.

De cette manière, la surface d'arrêt et la surface de retenue sont formées en même temps, pour un coût extrêmement faible.

Avantageusement, au moins un bord de l'évidement présente au moins un relief local, saillie et/ou renfoncement interne, s'étendant sur une partie de la longueur dudit bord et avantageusement situé dans une région médiane dudit bord.

Ce relief peut être une saillie qui sert de surface d'arrêt du coussinet et/ou de surface de retenue du rouleau, ou bien un renfoncement de part et d'autre duquel deux surfaces en saillie servent de surface d'arrêt du coussinet et/ou de surface de retenue du rouleau. L'invention concerne également un procédé pour fabriquer un piston pour un moteur hydraulique à piston radiaux, le piston comprenant un corps ayant une surface de guidage et d'étanchéité, une base et un haut, procédé dans lequel on forme un évidement en berceau dans le haut du corps, et on réalise sur les bords de cet évidement situés sur le haut du corps, des surfaces d'arrêt pour retenir un coussinet en berceau disposé contre la surface de l'évidement.

Comme indiqué précédemment, les procédés connus pour obtenir un tel piston nécessitaient, après la réalisation de l'évidement, de creuser ce dernier par une étape de brochage longue, fastidieuse et coûteuse. L'invention a pour but de proposer un procédé permettant d'éviter une telle étape.

Ce but est atteint grâce au fait qu'on réalise les surfaces d'arrêt de coussinet en déformant, vers l'intérieur de l'évidement, au moins des portions des bords de l'évidement, dans lesquelles la paroi du corps est amincie et qu'on réalise également sur les bords de l'évidement des surfaces de retenue pour retenir un rouleau inséré dans l'évidement en déformant des portions des bords de l'évidement vers l'intérieur de ce dernier.

Avantageusement, avant de déformer des portions des bords de l'évidement, on creuse le haut du corps de piston au voisinage des bords de l'évidement pour obtenir des zones de bords d'épaisseur diminuée.

L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 est une vue en perspective d'un piston conforme à l'invention, au cours de sa fabrication ;

- la figure 2 est une vue en coupe de la figure 1 dans le plan IMI ;

- la figure 3 est une vue en perspective d'un piston selon un premier mode de réalisation ;

- la figure 4 est une coupe dans le plan IV-IV de la figure 3 ;

- la figure 4A est un agrandissement de la partie de bord IVA du piston de la figure 4 ;

- la figure 5 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une coupe dans le plan VI-VI de la figure 5 ;

- la figure 6A est un agrandissement de la partie de bord VIA du piston de la figure 6 ;

- la figure 7 est une vue en perspective d'un piston selon un autre mode de réalisation ; - la figure 8 est une vue en coupe selon les plans VIII-VIH' de la figure 7 ;

- les figures 8A et 8B sont des détails des parties de bord VIIIA, VIIIB du piston de la figure 8 ;

- la figure 9 est une vue en perspective d'un piston selon un autre mode de réalisation ;

- la figure 10 est une coupe dans le plan X-X de la figure 9 ; et

- la figure 1OA est un agrandissement de la partie de bord XA du piston de la figure 10.

Le piston de la figure 1 comprend un corps 10 ayant une surface de guidage et d'étanchéité 12, une base 14 et un haut 16.

La surface de guidage et d'étanchéité a une forme globalement cylindrique, à base circulaire ou non, adaptée à la forme du cylindre dans lequel le piston est destiné à coulisser. La base du piston est son extrémité qui, lorsque le piston est installé dans un cylindre d'un moteur à pistons radiaux, est la plus proche du fond de cylindre. Le haut du piston est opposé à la base.

La surface 12 présente une gorge annulaire 13 destinée à accueillir un joint ou un segment d'étanchéité.

On voit que le haut 16 du piston présente un évidement en berceau 18. Cet évidement forme, sur le haut du piston, une surface concave 18A sensiblement en forme de portion de cylindre d'axe B (voir également figure 2), perpendiculaire à l'axe de symétrie A du piston, qui est l'axe selon lequel ce piston est destiné à se déplacer en translation dans un cylindre d'un moteur à pistons radiaux. En l'espèce, cet évidement en berceau 18 s'étend sur au moins 180 degrés voire plus,

comme le montre l'angle α mesuré d'un bord à l'autre de l'évidement autour de l'axe B.

Par exemple, jusqu'à ce stade, le piston peut être fabriqué conformément au procédé décrit dans la demande de brevet français n° 06 51131, déposée au nom de la demanderesse le 31 mars 2006.

Comme indiqué précédemment, à l'état final du piston, un coussinet est disposé contre la surface de l'évidement, et est retenu dans ce dernier par la surface d'arrêt et un rouleau ou galet est disposé à rotation dans le coussinet et maintenu dans ce dernier par une surface de retenue. Le coussinet est également en berceau, c'est-à-dire que ses surfaces interne et externe présentent la forme d'une portion de cylindre d'axe B (voir en particulier les figures 3 et 4). Les figures 1 et 2 montrent la situation du piston avant la réalisation des surfaces de retenue et la mise en place du coussinet. On constate que le haut du corps de piston au voisinage des bords de l'évidement présente des zones de bords d'épaisseur diminuée à partir d'une zone de creusement 17.

Sur les figures 3 et 4, on voit ces surfaces d'arrêt et de retenue, obtenues selon un premier mode de réalisation, dont l'évidement 18 reçoit un coussinet 20 qui est retenu dans l'évidement par un pliage des bords 19A et 19B de l'évidement. En effet, si l'on considère en particulier la figure 4A, sur laquelle la forme initiale du bord 19A est indiquée en trait interrompu, on voit que ce bord a simplement été plié vers le fond de l'évidement, en étant donc légèrement rabattu vers l'intérieur de l'évidement. Comme on le voit sur la figure 4A sur laquelle le coussinet est absent, ceci peut être réalisé par un outil exerçant un appui sur la face extérieure du bord dans le sens de la flèche P, sensiblement vers l'axe B de l'évidement. Eventuellement, un contre-outil 22 peut être disposé à l'intérieur de l'évidement, pour garantir un pliage approprié.

La base de la partie pliée de chaque bord 19A, 19B forme, dans l'évidement, une arête de pliage 19A', 19B' sensiblement parallèle à l'axe B, par laquelle le bord plié est relié à la surface partiellement cylindrique du fond de l'évidement. Cette arête de pliage sert de retenue aux bords 2OA, respectivement 2OB du coussinet 20, qui sont également parallèles à l'axe B. Le pliage des bords 19A et 19B est réalisé, en tenant compte de l'épaisseur du coussinet 20, de telle sorte que les extrémités libres

intérieures de ces bords 19A", 19 B", se trouvent au voisinage de la surface cylindrique virtuelle définie par la surface externe 2OC du coussinet, la distance des extrémités 19A", 19B" à l'axe B étant de préférence très légèrement inférieure au rayon de la surface externe cylindrique 2OC du coussinet. Ainsi, d'une extrémité 19A" à l'autre 19B", l'évidement équipé du coussinet définit sensiblement une partie de surface cylindrique s'étendant sur plus de 180°. Ainsi, un rouleau 24 peut être reçu dans l'évidement 18 pourvu du coussinet, et être également retenu par les extrémités libres des bords 19A et 19B vis-à-vis d'un arrachement parallèlement à l'axe du piston. En d'autres termes les surfaces d'arrêt sont en l'espèce formées par les arêtes internes de pliage 19A', 19B' des bords 19A et 19B, tandis que, dans le même temps, des surfaces de retenue qui permettent de retenir ce rouleau sont formées par les extrémités libres internes 19A", 19B" des bords 19A et 19B ₇ lesquelles sont évidemment également déformées vers l'intérieur de l'évidement.

Ainsi, la surface d'arrêt de coussinet 19A' ou 19B' et la surface de retenue de rouleau 19A" ou 19B" sont situées sur une même déformation du bord 19A ou 19B. On comprend toutefois que, sur un bord de l'évidement présentant une surface d'arrêt de coussinet et une surface de retenue de rouleau, la surface d'arrêt de coussinet est formée entre la surface de retenue de rouleau et le fond de l'évidement.

On décrit maintenant le mode de réalisation des figures 5 et 6, dans lequel les surfaces d'arrêt de coussinet sont également obtenues par des déformations sur toute la longueur des bords 119A, 119B de l'évidement parallèles à son axe B. Cette fois, la déformation est opérée par un matriçage ainsi qu'on le comprend en considérant la figure 6A, sur lequel la matrice 122 disposée à l'intérieur de l'évidement lors de la déformation de ces bords est représentée partiellement. La matrice 122 présente un épaulement axial 122', de sorte que, lors de la déformation des bords 119A et 119B, les surfaces internes de ceux-ci viennent épouser la forme de Fépaulement 122' de manière à former les surfaces d'arrêt 119A' et 119B' sous la forme d'épaulements parallèles à l'axe B de l'évidement. Comme on le voit sur la figure 6A, toute la partie de bord 119A ou 119B est repoussée contre la matrice lors de sa déformation. Les extrémités libres internes 119A" et 119B" de ces bords sont donc rapprochées l'une de l'autre et l'on voit que, par un choix approprié de la matrice 122 par

rapport au coussinet 20, ces arêtes internes se trouvent, comme pour la réalisation des figures 3 et 4, au voisinage de la surface cylindrique virtuelle définie par la surface externe du coussinet 2OC pour accueillir le rouleau 24 dans l'évidement. Les bords 2OA et 2OB du coussinet sont retenus contre les surfaces d'arrêt formées par les épaulements 119A' et 119B', tandis que la surface cylindrique du rouleau est retenue par les arêtes formées aux extrémités libres internes 119A" et 119B" des bords de Pévidement.

On décrit maintenant les modes de réalisation des figures 7 et 8, dans lesquels les surfaces d'arrêt sont obtenues par des reliefs locaux sur les surfaces internes des bords 219A et 219B de Pévidement 18. Plus précisément, la vue en perspective de la figure 7 montre que le bord 219A de l'évidement présente un renfoncement interne 217A qui s'étend sur une partie de la longueur de ce bord (mesurée selon l'axe B de l'évidement) et qui est situé dans une région médiane de ce dernier. Le même bord 219A présente deux saillies internes, respectivement 217C et 217C formées aux extrémités axiales de ce bord, et entre lesquelles s'étend le renfoncement 217A précité. En réalité, le renfoncement 217A est réalisé par une partie sensiblement non déformée de la surface initiale de l'évidement 18 du piston des figures 1 et 2, tandis que, pour former les surfaces d'arrêt du coussinet 20 sous la forme des saillies internes 217C et 217C, seules les extrémités axiales du bord 219A sont repoussées vers l'intérieur. La conformation du bord 219B de l'évidement est analogue à celle du bord 219A, avec ses saillies internes 217B et 217B'. On voit sur la figure 8A que, à la base interne du bord 219A, c'est- à-dire dans la région dans laquelle ce bord est aminci par rapport au reste de la paroi du corps du piston, la surface du renfoncement 217A est dans la continuité de la surface en partie cylindrique du fond de l'évidement 18. On voit également sur cette figure que, en revanche, la saillie interne 217C est en avancée vers l'intérieur de l'évidement par rapport à la surface précitée. Les deux saillies internes 217C et 217C forment des portions d'épaulement axial alignées entre elles, servant de surface de retenue aux bords 2OA du coussinet 20. La figure 8B, qui montre une coupe passant par la saillie interne 217B qui, sur le bord 219B de l'évidement, correspond à la saillie interne 217C du bord 219A permet de bien comprendre cette particularité.

En considérant la figure 8A, on voit qu'une partie d'extrémité 2i7'A du bord de l'évidement, dans la région du renfoncement 217A a été pliée vers l'intérieur de cet évidement. Ainsi, l'extrémité libre interne 219A" du bord 219A est formée sensiblement sur une même droite parallèle à l'axe B, dans laquelle se retrouvent les extrémités libres des saillies internes 217C et 217C et l'extrémité libre de la partie 217 ¹ A qui est déformée. Il en va de même, sur le bord 219B de l'évidement, pour l'extrémité libre 219B". Cette déformation particulière permet d'offrir, pour retenir le rouleau 24 disposé dans l'évidement 18, une surface de retenue qui est située sensiblement sur la surface cylindrique délimitée par la surface 2OC du coussinet.

On décrit maintenant le mode de réalisation des figures 9 et 10, dans lequel les bords 319A, 319B de l'évidement 18 présentent des saillies internes, respectivement 319A' et 319B', qui s'étendent sur une partie de la longueur de ces bords et sont situées dans une région médiane de ces derniers. Ces saillies internes 319A ¹ et 319B' forment ainsi des surfaces d'arrêt pour le coussinet 20 disposé dans l'évidement.

Considérant la figure 1OA, on voit que le bord 319A est également légèrement plié vers l'intérieur, de telle sorte que son extrémité libre interne 319A" forme une surface de retenue pour un rouleau, analogue à l'extrémité libre interne 19A" du piston de la figure 4A.

Il en va de même sur l'autre bord 319B de l'évidement et son extrémité libre 319B".

Comme indiqué précédemment, le procédé de l'invention consiste à déformer vers l'intérieur au moins des portions des bords de l'évidement. Sur les figures 3 et 4, cette déformation est réalisée par un simple pliage. Toutefois, le coussinet 20 peut être initialement présent dans l'évidement, auquel cas ce pliage permet de sertir les bords de l'évidement sur les bords du coussinet. C'est également le cas pour le mode de réalisation des figures 5 à 8. Comme indiqué précédemment, la déformation peut également être opérée à l'aide d'un matriçage, les matrices étant partiellement représentées en particulier sur les figures 6A, 8A et 8B.

Dans le mode de réalisation des figures 9 et 10, on procède avantageusement en poinçonnant de manière non traversante une région médiane d'un bord de l'évidement 319A ou 319B, depuis l'extérieur de cet évidement (ce qui laisse visible les renfoncements externes 321A et

321B), pour obtenir la saillie interne 319A' ou 319B' dans la région médiane.

Avantageusement, en repoussant au moins deux portions d'un bord de révidement vers l'intérieur de cet évidement, on repousse l'une des deux portions plus loin que l'autre. Ceci permet de former à la fois des surfaces d'arrêt de coussinet et des surfaces de retenue de rouleaux.

On peut également, comme dans le mode de réalisation des figures 7 et 8, repousser deux portions différentes sensiblement selon la même amplitude mais, ces portions étant situées à des niveaux différents de l'évidement par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du piston passant par l'axe B de l'évidement, l'une d'entre elles sert de surface d'arrêt pour le coussinet, tandis que l'autre sert de surface de retenue pour le rouleau.

On a indiqué précédemment que la paroi du corps est amincie dans les portions des bords de l'évidement qui sont déformées vers l'intérieur pour former les surfaces d'arrêt de coussinet et/ou surfaces de retenue de rouleau. Ces parois amincies peuvent être obtenues lors de la réalisation du corps 10 du piston, par un usinage approprié de sa périphérie externe dans la région des bords supérieurs de l'évidement.

Ces portions de parois amincies peuvent être de forme sensiblement tronconique, obtenues par une opération de tournage ou, comme dans l'exemple représenté, par un fraisage formant des méplats parallèles à l'axe B. En tout état de cause, avantageusement, avant de déformer les portions des bords de l'évidement, on creuse le haut du corps du piston au voisinage des bords de l'évidement pour obtenir des zones d'épaisseur diminuée. C'est ainsi que l'on voit, par exemple sur la figure 2, une zone de creusement 17 délimitant une variation relativement brutale de l'épaisseur du corps du piston, vue depuis l'extérieur de ce piston.

De préférence, la ou les surfaces d'arrêt de coussinet et la ou les surfaces de retenue de rouleau d'un bord de l'évidemment sont réalisées simultanément, dans une même sollicitation de déformation.