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Perfectionnement aux pompes ou moteurs hydraulique à débit ou puissance variable**
La présente invention concerne les pompes et moteurs hydrauliques à débit variable du type à pistou axiaux à course constante elle a donc pour objet une pompe ou moteur, qui comporte un carter renfermant un barillet re tatif de forme cylindrique, muni de plusieurs alésages , cylindriques, parallèles et équidistantes dans lesquels peuvent se déplacer des pintons; ces pistons réagissant à leura extrémités a'étendant à partir d'une extrémité du
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barillet cylindrique, contre une plaque-came inclinée par rapport à l'axe du barillet;
les extrémités intérieures de ces alésages communiquent avec un orifice d'entrée et un orifice de sortie du fluide hydraulique; ainsi, si le barillet est entraîné par un moteur et si l'un desdits orifices cet relié à une source d'un fluide hydraulique$ l'autre orifice étant relié à un orifice de sortis du fluide, on obtient une action de pompage.
Dans une variante, si l'un des orifices est relié à un générateur de pression d'un fluide hydraulique, et si l'autre orifice communique avec une conduite de retour vers la source de fluide hydrau- lique, la réaction, exercée par la plaque inclinée contre les pistons, produit une rotation du barillet, grâce aux composantes verticales des forces de réaction, de telle sorte que le dispositif fonctionne comme un moteur hydrau- lique
Dans certaine types de pompes ou moteurs hydrauliques du type à pistons axiaux que l'on vient de décrire, la plaque-came peut être inclinée à partir d'une position, pour laquelle elle est située dans un plan perpendiculaire à l'axe du barillet, jusqu'à une position d'une inclinaison maximale prédéterminée,
de telle aorte qu'on peut faire varier la course des pistons depuis zéro jusqu'à une valeur maximale prédéterminée, dans le but de faire varier d'une manière correspondante le débit de la pompe ou la puissance du moteur. Ces pompes ou moteurs sont généralement appelés .pompes ou moteurs à plateau oscillant et à course variable**
Cependant, comme on l'a déjà indiqué, la présente invention concerne plus particulièrement les pompes ou moteurs à débit ou puissance variable, qui sont du type à pistons axiaux à course constante.
Dans les pompes ou moteurs définis ci-dessus, il est
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d'un usage courant d'admettre le fluide hydra ique suivant la direction axiale et aussi de le faire dévier vuivant cette direction par l'intermédiaire d'une plaque de distri buteur, qui se trouve dans le mêne plan que la face arnu laire opposée du distributeur; les orifices d'entrée et de sortie ont une forme partiellement annulaire, autrement dit la forme d'un haricot, et sont séparés par des cannelures plates et symétriques; des gorges, dites "gorge de fuite*$ sont écartées de ces orifices vers l'extérieur et agissent comme des tampons dynamiques pour réaliser un équilibrage hydrostatique entre le barillet et la plaque de distribu- teur.
Avec cette disposition, on a coutume également de purger le fluide hydraulique sous pression à travers les pistons et à travers les patins, qui sont portés par les extrémités extérieures des pistons et qui suivent la face de réaction de la plaque-came. Cette utilisation d'une plaque annulaire de distributeur, incorporant des tampons dynamiques, et de canaux étranglés de purge, communiquant avec les alésages du barillet, soit à travers les pistons, soit à travers le distributeur lui-même, implique des ope- rations coûteuses et compliquées d'usinage pour la fabri- cation de la pompe ou du moteur.
La présente invention a pour but de réaliser une pompe ou moteur perfectionné et simplifié , qui soit équilibré hydrostatiquement et qui soit du type à pistons axiaux*
La pompe ou moteur hydraulique à sortie variable, qui est conforme à l'invention et du type 1 pistons axiaux à course constante, est caractérisé par le fait que son ori- fice d'entrée et son orifice de sortie sont disposés dans le carter à la périphérie du barillet, qui contient les alésages recevant les pistons: le mouvement alternatif des pistons est réalisé au moyen d'une plaque-cerne, inclinée
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par rapport à l'axe des pistons;
la communication entre les alésages et les orifices est réalisée par des canaux, qui s'étendent depuis les extrémités intérieures dea alé- sages jusqu'à la périphérie du barillet et qui sont situé., à leurs extrémités extérieures, entre les extrémités du barillet.
La pompe ou moteur hydraulique, conforme à l'invention et du type à pistons axiaux et à sortie variable, comprend un carter, un barillet rotatif ajusté dans le carter, des orifices d'entrée et de sortie constitués par deux canaux diamétralement opposés, formés dans le carter et disposés circonférentiellement autour du barillet, plusieurs alé- sages cylindriques axiaux formés dans le barillet et dans lequel les pistons se déplacent d'un mouvement alternatif, des canaux rayonnant à partir des extrémités intérieures des alésages vers les orifices, le barillet s'étendant au-delà desdits canaux pour réaliser à l'une de ses extrémités un contact mobile avec une face opposée du carter, et une plaque-came opposée à l'autre extrémité du barillet,
les pistons s'étendant au-delà de cette deuxième extrémité du barillet et réalisant un contact mobile avec la plaque- came, cette plaque-came formant un angle constant avec l'axe du barillet et comportant un tourillon, monté tournant dans un organe rotatif pouvant tourner autour de l'axe du barillet de manière à changer la phase des courses des pistons par rapport aux orifices d'entrée et de sortie.
On peut dire également que la pompe ou moteur hydrat lique, du type à pistons axiaux et conforme à l'invention comprend un carter, un barillet cylindrique pouvant tourner dans le carter et comportant à une extrémité une surface annulaire établissant un contact mobile contre une paroi opposée d'extrémité du carter, plusieurs alésages axiaux
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forgea dans l'autre extrémité du carter et recevant des pistons àmouvement alternatif, une plaque-came à surface plane fermant un angle constant avec l'axe du barillet et centre quelle les pistons sont appliqués par des ressorts, deux ca aux diamétralement opposé$ et symétriques forage dans le carter,
séparés l'un de l'autre à leurs extrémités et disposés à la périphérie du barillet, l'un des deux canaux comprenant un orifice d'entrée, tandis que l'autre comprend un orifice de sortie, ces canaux communiquant avec les ex- trémités Antérieures des alésage. du barillet par des canaux qui rayonnent à partir des extrémités intérieures des alé sages, un canal communiquant avec la périphérie du barillet et avec la plaque-came de façon à réaliser un équilibrage hydrostatique de celle-ci, le barillet étant équilibré hydrostatiquement par la fuite de l'huile n'échappant le long de sa périphérie jusqu'à son extrémité établissant un contact mobile avec ladite paroi opposé@ d'extrémité du carter,
l'autre extrémité du carter contenant un support rotatif réglable pour la plaque-came et pouvant tourner autour de l'axe du barillet, et un dispositif qui supprime sur le barillet et sur la plaque-came la pression hydrauli= que en excès par rapport à celle nécessaire pour produire un équilibrage hydrostatique de ces deux organes*
La plaque-came comporte de préférence un bossage con- centrique tourillonnant dans une cavité de l'organe de support de ladite plaque; ce bossage comporte un axe per- pendiculaire au plan de la plaque-came; le canal, réunissant la périphérie du barillet à la plaque-came, communique avec l'extrémité intérieure de ladite cavité, de telle sorte que la plaque-came peut tourner librement autour dudit axe, sans modifier sa position angulaire par rapport 1 l'axe du barillet.
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On a représenté sur le dessin annexé un mode de réali nation particulier de l'invention, nous la forme d'une pompe afin que l'invention puisse être parfaitement comprise et 8tre %le* en oeuvre pratiquement.
Sur ce dessin 1 - la fige 1 est une vue coupée en élévation latérale de la pompe; - la fige 2 est une vue en bout, obtenue en regardant l'extrémité de gauche de la fig. 1 - la fige 3 est une vue en plan correspondant à la fige 1 - la fige 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la tige 1
Si on se réfère au dessin, on voit que le carter de la pompe comprend deux parties cylindriques et coaxiales 1 et 2,
qui sont alésées et qui comportent des faces annu aires opposées appliquées l'une contre l'autre au moyen de geons 3 la partie 1 du carter reçoit un barillet cy lindrique tournant 4 ce barillet est alésé suivant la direction axiale à non extrémité opposée à la partie 2, de façon à former plusieurs cylindres 5, dans lesquels peuvent se déplacer d'un mouvement alternatif des pistons creux 6, poussés vers l'extérieur par dea ressorts de con pression à boudin 7;
ces ressorts sont interposés entre les extrémités avant des pistons et des sièges annulaires
8, formés par les extrémités intérieures à diamètre réduit des alésages, un canal 9 s'étend suivant une direction radiale à partir de chacune des extrémités intérieures des alésages, jusqu'à la périphérie du manchon 4.
Chaque canal 9 communique alternativement avec un ori- fice d'entrée 10 et un orifice de sortie 11; ces deux orifices sont constitués par des canaux presque semi-cir- culaires, formés dans la paroi interne de la partie 1 du
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carter, de telle sorte qu'ils sont disposée circonférentiel lement autour du barillet 4, comme on le voit sur la fige 4 Ainsi, quand l'un des canaux 9 est recouvert par l'une des deux cannelures 12 séparant les deux orifices 10 et 11, il y a un nombre égal d'alésages 6 en communication avec chacun des orifices 10 et 11.
Le barillet 4 est monté par des cannelures 13 sur l'extrémité intérieure d'un arbre 14, qui tourillonne dans des paliers à aiguilles 14a formés dans la paroi extrême la de la partie 1 du carter; cet arbre 14 peut être entraîné par un moteur de manière à entraîner la pompe
Au milieu, entre les extrémités de l'orifice d'entrée 10, se trouve une ouverture d'entrée 10a pour le fluide hydraulique, de même, une ouverture de sortie 11a se trouve au milieu contre les extrémités de l'orifice de sortie 11; ainsi, les points de communication avec les orifices 10 et 11 peuvent être considérés comme des canaux diamétralement opposés, qui rayonnent à travers le carter de la pompe; autrement dit, l'entrée et la sortie de la pompe sont situées entre les extrémités du barillet 4;
l'extrémité du barillet 4, du coté opposé à celui compor- tant les alésages 6, est une face annulaire usinée, qui contient une bague 4a en un métal ou matière à faible frottement, établissant un contact mobile contre la face annulaire opposée de la paroi d'extrémité la Par *contact mobile il ne faut pas entendre nécessairement un contact dur ou sec métal sur métal à pression axiale, car le fluide hydraulique, filtrant à partir de la périphérie du barillet 4, peut traverser et lubrifier un palier 4b à aiguillée, dans lequel tourillonne l'extrémité extérieure du barillet; il est bien entendu que le barillet est ajusté tournant, entre ses extrémités, à l'endroit de ses canaux, dans la
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partie 1 du carter.
De plus, oome on l'a déjà indiqué, en peut prévoir un dispositif pour réaliser un équilibrage hydrostatique, qui facilite la lubrification des faces opposées du barillet.
L'extrémité intérieure du barillet 4 tourillonne aussi de préférence dans un palier à aiguilles 4c qui est Bain- tenu en position par une bague d'écartement interposée entre le palier et la partie 2 du carter.
Les extrémités extérieures des pistons 6 suivant une plaque-came 15, dont une face plane fait un angle permanent avec l'axe du barillet 4. Cette plaque-came comporte un bossage concentrique 15a qui tourillonne dans une cavité complémentaire 16, de préférence par l'intermédiaire d'un palier à aiguilles 16a cette cavité 16 est formée dans un corps cylindrique 17, qui est ajusté dans l'extrémité extérieure de la partie 2 du carter et qui comporte un ar- bre court cylindrique 17a tourillonnant dans la paroi d'extrémité de la partie 2 du carter et recevant un levier 18, au moyen duquel on peut faire tourner le corps 17 autour de l'axe du barillet 4.
La face annulaire arrière de la plaque-came 15 est maintenue de préférence contre un palier de poussée à aiguilles 15b Le levier 18 est articu- lé, par exemple en 18a, sur l'arbre court 17a; il est poussé vers la paroi d'extrémité du carter par un plongeur à ressort 19; ainsi, une pièce saillante 18b, solidaire du levier, peut s'engager sélectivement dans plusieurs cavités 20, formées dans une partie marginale de la partie 2 du carter. Des bagues d'étanchéité 28, montées à la périphérie du corps 17, empêchent le fluide hydraulique de fuir au- delà de ce corps.
On comprend qu'en faisant tourner le corps 17, on peut faire varier la relation de phase des canaux radiaux 9 du
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barillet 4 par rapport aux orifices 10 et 11 Ainsi, par exemple, quand le levier 18 se trouve dans la position représentée sur le dessin, les alésages 5 communiquant avec l'orifice d'entrée 10 et les alésages $ communiquant avea l'orifice de sortie 11 sont placée de telle façon par rapport à la plaque-came que la pompe fonctionne avec le débit maximalil est bien entendu que, dans ces con- ditins de fonctionnement les pistous des alésages 5 en communication avec l'orifice d'entrée 10 se déplacent vers l'extérieur,
de manière à aspirer le fluide hydraulique dans les alésages, et que les pistons des alésages en communication avec l'orifice 11 me déplacent vers l'inté- rieur, de façon à refouler le fluide hydraulique à travers la sortie 11a On comprendra mieux ce fonctionnement si on considère que la partie avant extrême de la périphérie de la plaque-came 15, par rapport au barillet 4, est alors alignée avec l'une des cannelures 12 représentées sur la fige 4.
Si le levier 18 se déplace de 90 vers la droite ou vers la gauche à partir de sa position représentée sur la fig. 2, la plaque-came 15 se trouve alors déphasée de 90 par rapport à sa position primitive, et par conséquent les pistons 6 se déplacent dans des directions relatives telles, par rapport aux orifices 10 et 11, qu'ils enlèvent de chaque orifice et qu'ils ramènent dans celui-ci des quan- tités égales du fluide hydraulique, d'ou résulte un débit nul de la pompe.
si on déplace le levier 18 de 180 à partir de sa position représentée sur la fige 2, on inverse l'écoulement du fluide hydraulique, de telle sorte que celui-ci est admis par l'ouverture radiale 11a dans le carter et qu'il est déchargé par l'ouverture radiale 10a
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Quand on utilise le dispositif Comme moteur hydrauli- que, le fluide sous pression est admis dans l'orifice 11, de telle sorte que les pistons, fonctionnant dans les cy lindres en connunication avec cet orifice, sont refoulée fortement vers l'extérieur contre la plaque-came 15 sono l'action des composantes verticales dea torces fournie* par les pistons, le barillet 4 est entreine par la pression hydraulique du fluide,
et l'arbre 14 devient par conséquent un arbre de sortie. Avec cette disposition quand les canaux 9, forcés aux extrémités tiea alézages 5, se dépla- cent le long de l'orifice 11, il est clair que le fluide hydraulique est déchargé dans l'ouverture radiale 10a et que la vitesse de l'arbre de sortie 14 varie en fonction de la position du levier 18 Autrement dit, pour la position représentée sur la fig. 2, la vitesse de l'arbre 14 est maximale, tendis que sa vitesse devient nulle si on déplace de 90 le levier 18
Comme on l'a déjà indiqué, on peut prévoir un disposi tif qui réalise un équilibrage hydrostatique du barillet 4 et de la plaque-came 15;
on voit à ce sujet que, quand les pistons appliquent une pression au fluide hydraulique, une fuite relativement très légère de celui-ci se produit à partir des canaux 9 le long de la périphérie du barillet et forme, entre la paroi extrême la du carter et l'organe annulaire d'extrémité 4a du barillet, une pellicule de fluide hydraulique sous pression, qui agit comme un tampon dynamique tendant à séparer le barillet et la paroi d'extrémité la@ le montage du barillet 4 au moyen des cannelures 13, sur l'arbre 14, permet de donner au barillet .
4 le- 'déplacement axial infinitésimal, qui est nécessaire pour obtenir une action de tampon dynamique, ce très léger déplacement axial du barillet est dù au fait que la section
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effective totale de la face annulaire extrême du barillet 4 est plus grande que la 'somme des sections transversales de tous les pistons.
Cependant, la pellicule de fluide hydraulique, qui forme le tampon dynamique entre le ba- rillet 4 et la paroi d'extrémité 1a du carter, ne peut pas être soumise à une pression excessive, grâce à l'action d'un certain nombre d'alésages étranglés 21, qui partent d'un alésage concentrique 23 du barillet et qui communi .quent librement avec l'espace 22, compris entre l'extrémité extérieure du barillet et la paroi d'extrémité la du carter.
De même, on peut réaliser un équilibrage hydrostati- que de la plaque-came 15, par exemple en formant respecti- vement des alésages étranglés 24, 25 dans les parties 1 et 2 du carter, de façon que ces alésages purgent le fluide hydraulique sous pression à partir de la périphérie du barillet 4 vers la périphérie du corps 17 pétant la pla- que-came; la communication entre lesdits alésage étranglée et la plaque-came s'effectue dans une gorge circonren tielle 26 du corps 17; à partir de cette gorge N'êtes un alésage 27 communiquant avec l'extrémité intérieure de de cavité 16, dans laquelle tourillonne le bossage concen- trique 15a de la plaque-came.
Cette cavité est légèrement évasée à son extrémité ouverte, en 16a de telle sorte qu'une partie du fluide hydraulique sous pression passe facilement sous la plaque-came 15 Puisque la section de la partie annulaire de la plaque-came 15, autour du bossage 15a est égale approximativement à la section de la face annulaire d'extrémité 4a du barillet 4 on voit qu'un équilibrage hydrostatique de la plaque-came 15 est réalisé et qu'une quantité quelconque de fluide hydraulique sous pression, en excès par rapport à la nécessité de produire
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cet équilibrage, s'écoule aussi dans l'espace 29 écurie entre la plaque-came 15 et l'extrémité intérieure du ba- rillet 4.
Le fluide hydraulique contenu dans cet espace est évacué de la pompe, en passant par une ouverture de sortie 28, de manière à retourner à la source du fluide hydraulique, ou à un réservoir de réserve.
Cet équilibrage hydrostatique de la plaque-came et du barillet 4 est encore plus justifié quand on supprime le palier de poussée 15b à aiguilles et quand on supprime aussi, si on le désire, la bague 4a.
Les extrémités avant des pistons sont usinées suivant une forme conique de faible hauteur, de façon que le contact, entre une extrémité d'un piston et la plaque-came, soit un contact linéaire s'étendant radialement à partir de l'axe du piston considéré; en combinant cette carac- téristique avec la rotation libre de la plaque 15, on réduit le plus possible les pertes d'énergie dues au frottement.
On voit, d'après ce qui précède, qu'on réalise une pompe hydraulique simple et efficace en adoptant des po- sitions diamétralement opposées des orifices 10, 11 en communication avec des alésages radiaux d'entrée et de sortie formés dans la paroi cylindrique du carter, en uti lisant une plaque-came de distribution 15 à angle d'incli- naison constant, par rapport à l'axe longitudinal en uti- lisant la face annulaire opposée d'extrémité du barillet 4 et la paroi d'extrémité la du carter proprement dit pour obtenir un équilibrage hydrostatique, et en appliquant contre la plaque-came 15 une force hydrostatique d'équili- brage sensiblement identique mais opposée à celle appli- quée au barillet 4.