Pompe hydraulique. La présente invention a pour objet une pompe hydraulique comprenant un disque monté à rotation sur un maneton solidaire d'un arbre d'entraînement de la pompe et dont l'axe est incliné par rapport à l'axe de cet arbre et coupe cet axe, et des pistons dont les axes sont parallèles à l'axe de l'arbre de la pompe et dont les extrémités sont.
poussées axialement contre la face du disque, de sorte qu'un mouvement de va-et-vient est imparti à ces pistons par le disque qui par le frotte ment des extrémités des pistons contre sa face est empêché de tourner avec le maneton autour de l'axe de l'arbre de la pompe.
L'invention a pour but de réduire, dans la mesure du possible, le glissement qui se produit aux points de contact entre les pis tons et le disque actionnant ces derniers.
La pompe selon l'invention est caractérisée à cet effet en ce que la face de travail du disque est dans un plan passant par le point d'intersection de l'axe de l'arbre de la pompe et de l'axe du maneton, et en ce que les pis tons sont agencés de manière à pouvoir tour ner sur leurs axes dans leurs cylindres sous l'influence du mouvement du disque, le tout étant agencé de telle sorte que le mouvement relatif entre la face de travail du disque et lesdites extrémités des pistons est principale- ment un mouvement de roulement.
Le; dessin représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la pompe selon l'invention. La fig. 1 est une vue en coupe longitudi nale de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe transversale sui vant IV-IV, fig. 1.
La fig. 3 est également une coupe trans versale suivant V -V, fig. 1.
La fig. 4 est une coupe partielle suivant VI-VI de la fig. 2.
La fig. 5 est une coupe partielle suivant VII-VII, fig. 2.
La. fig. 6 est un diagramme montrant la disposition de chacun des pistons de cette forme d'exécution par rapport au disque d'ac- tionnement.
La #ig. 7 est -une coupe longitudinale mon trant la deuxième forme d'exécution de la pompe.
Enfin, les fig. 8 et 9 montrent, à plus grande échelle, chacune une variante des pis tons de ces formes d'exécution.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 1 à 5, la pompe comprend un arbre d'en traînement 1 présentant, venu de fabrication, un maneton 2 dont l'axe est incliné par rap port à l'axe de l'arbre 1 et coupe ce dernier, et un disque d'actionnement 3 coaxial avec le maneton 2.
Cette pompe comprend, en outre, six pis tons, à savoir trois pistons 4a de diamètre relativement petit et trois pistons 4b de dia mètre relativement grand. Ces pistons, dont les axes sont parallèles à celui de l'arbre 1, sont disposés alternativement autour de cet axe et à la même distance de cet axe, comme on le voit sir la fig. 3. Les pistons 4a se déplacent dans des cylindres 8a et les pis tons 4b dans les cylindres Sb, tous ces cylin dres comprenant chacun une partie constituée par un alésage pratiqué dans le bloc cylindre 9.
Chaque piston est sollicité par -Lui ressort 5, de manière qu'une extrémité 6 du piston soit. maintenue en contact avec la face de travail du disque 3.
Le liquide parvient aux cylindres par une ouverture d'admission commune 10 ménagée dans un couvercle 24, mais les cylindres 8a refoulent le liquide vers un échappement 11 à haute pression, tandis que les cylindres 8b refoulent vers un échappement 12 à basse pression. L'ouverture d'admission 10 dé bouche dans la chambre 13 à l'extrémité arrière du bloc cylindre 9, qui est la phis éloignée du disque d'actionnement 3.
Tous les cylindres sont alimentés par cette chambre 13 par l'intermédiaire de soupapes 14a, 14b à tête conique qui se déplacent dans le sens lon gitudinal des cylindres et commandent des ouvertures d'admission situées,aux extrémités des cylindres les plus éloignées du disque 3. Les pistons 4a et 4b, lorsqu'ils parviennent à l'extrémité intérieure de leur course, appro chent de très près la tête de leurs soupapes 'admission.
Dans les cylindres s'ouvrent des canaux de refoulement 15a, respectivement 15b, s'étendant radialement à partir des cylin dres et, partant, de points situés près des têtes des soupapes -d'admission.
Pour empêcher que les pistons 4a et 4b ferment les canaux de refoulement 15a, 15b, les cylindres présentent, à leur extrémité proche des têtes de soupapes, un élargissement excentré que l'on voit en 16a, 16b (fig. 1 et 2), de sorte qu'il existe toujours un léger dégagement sur le côté clii piston à partir duquel s'étend le canal de refoulement 15a ou 15b. Ainsi qu'on le voit sur la fig. 2, ces- élargissements sont tangents aux parties antérieures des alésages des cylin dres du côté opposé aux canaux de refoule ment 15a,
15b. Les soupapes d'admission 14a, 14b sont :coaxiales avec les élargissements excentrés 16a, 16b des cylindres. Les canaux de refoulement 15a communi quent, par l'intermédiaire de soupapes de retenue à billes 17, avec des cavités 18a pra tiquées dans la. périphérie du bloc cylindre 9 et dans lesquelles sont logées ces billes. Ces trois cavités 18a communiquent entre elles en aval des billes 17 au moyen de canaux 20 mé nagés dans le bloc cylindre 9, ces canaux se rencontrant au centre.
L'une des trois cavités 18c, communique en outre avec le conduit de refoulement 11 commun aux trois cylindres 8a par des canaux 19.
Les canaux de refoulement 15b communi- quent d'une manière analogue par l'intermé diaire de soupapes de retenue à billes 17 avec des cavités 18b pratiquées dans la périphérie du bloc 9 et logeant ces billes. Ces cavités 18b communiquent entre elles, en aval des billes 17, par l'intermédiaire de canaux 21 qui se réunissent entre eux dans la. zone centrale du bloc. 9. Un conduit central 22 du bloc 9 part du point de jonction des canaux 21 et débou che par l'extrémité du bloc 9 la plus éloignée du disque 3.
Ce conduit 22 communique di rectement avec le raccord de refoulement sous pression 12. S'il fallait que tous les cylindres refoulent vers une sortie unique, on pourrait faire communiquer toutes les cavités 18a, 18b avec le conduit central 22.
Le disque d'actionnement 3 et ses organes associés sont renfermés dans un boîtier consti tué par une pièce de fonderie 23 en forme de cloche boulonnée sur le bloc 9, à l'aide de boulons 25.
L'arbre de commande 1 est porté par un roulement à billes 26, agissant en même temps comme butée axiale, monté dans .la paroi anté rieure de la pièce 23. Le contrepoids combiné 7a, 7b assurant l'équilibre dynamique de la pompe est claveté sur l'arbre d'entraînement 1 et bute contre un épaulement 27 de cet arbre. La face antérieure du contrepoids com biné est en contact avec la bague intérieure 28 du roulement à billes 26, dont la bague extérieure 29 bute contre un épaulement 30 de la paroi antérieure de la pièce moulée 23. Ainsi, le roulement à billes 26 peut .absorber la poussée de l'arbre 1.
Pour accroître la stabilité, un tourillon 31 s'étend à partir de l'extrémité du maneton dans le prolongement de l'arbre d'entraînement 1, ce tourillon étant supporté par -un roulement à rouleaux 32 logé dans une cavité ménagée dans la face anté rieure du bloc cylindre 9.
Le disque d'actionnement 3 présente une collerette 3a dirigée vers l'avant près de sa périphérie ainsi qu'un moyeu 3b s'étendant vers l'arrière, au-delà du plan de la face de travail de ce disque et entourant avec le mi nimum de jeu le maneton 2. Un roulement à billes 33 est. disposé entre la collerette 3u et le maneton 2, tandis qu'un roulement à rou leaux 34 est monté dans le moyeu 3b entre celui-ci et le maneton. La bague intérieure 35 du roulement à billes 33 porte, par sa face antérieure, contre un épaulement 36 du ma neton 2, tandis qu'un épaulement 37 du disque d'actionnement bute contre la bague extérieure 38 du même roulement, de sorte que celui-ci absorbe la poussée en bout qui s'applique au disque d'actionnement.
Dans le bloc 9 sont vissées des douilles 39a, 39b qui sont coaxiales avec les alésages de ce bloc formant partie des cylindres 8a, 8b. Les alésages intérieurs de ces douilles, dans lesquels coulissent ,les pistons, consti tuent des prolongements des alésages prati qués dans le bloc 9 et forment avec eux les cylindres 8a, 8b, Les douilles 39a et 39b font saillie sur le bloc 9 du côté du disque 3, clé sorte que les pistons sont supportés sur une longueur considérable.
Les ressorts 5 sollicitant les pistons entou rent les douilles 39a et 39b et sont comprimés entre la face .antérieure du bloc cylindre et les disques 40 montés sur les pistons.
Les sièges 41 et les guides 42 des soupapes 14a et 14b sont exécutés séparément. Pour loger ces sièges et guides de soupapes, le bloc 9 est percé et taraudé dans sa face éloignée du disque 3, coaxialement aux élargissements 16a ou 16b de chaque cylindre jusqu'à ces élargissements, ce que .l'on voit clairement sur le dessin. Les sièges 41 sont introduits en pre mier dans les cavités ainsi formées et ensuite on visse les guides 42 dans celles-ci, .ce qui maintient les sièges en place.
Les cavités 18a, 18b ménagées dans la périphérie du bloc 9 et auxquelles aboutissent les canaux de refoulement 15a, 15b sont fer mées par des bouchons filetés 43. Les ressorts 44 qui maintiennent les billes 17 contre leurs sièges sont logés dans des cavités pratiquées dans ces bouchons (fig. 2).
Le bouchon 43 représenté sur la fig. 4 ferme l'une des cavi tés 18a. Ce bouchon présente le conduit de refoulement commun 11 des trois cylindres 8a. Ce conduit 11 s'étend coaxialement sur une certaine longueur à l'intérieur de l'extré mité extérieure de ce bouchon et est relié à la cavité 18a correspondante par l'intermédiaire des passages 19 qui partent du conduit 11 et passent à travers le bouchon, autour du res sort 44 et de la bille 17.
Le raccord de refoulement sous pression 12 est constitué par un tube 45 coaxial au bloc 9 et traversant sans jeu la paroi du cou vercle 24; ce tube 45 est vissé dans la face arrière du bloc 9 et communique avec le con duit central 22.
Pour diminuer les forces d'inertie, les pis tons 4b de plus grand diamètre peuvent être creux.
Le plan de la face du disque d'actiocme- ment 3 passe par le point d'intersection de l'axe de l'arbre d'entraînement 1 et de l'axe du maneton 2, comme indiqué en traits mixtes à la fig. 1. Les extrémités 6 des pistons 4a et 4b qui coopèrent avec- la face du disque 3 sont sphériques, le centre de la calotte sphéri que de la tête des pistons se trouvant sur l'axe de chaque piston. Le disque 3 tourne librement sur le maneton 2 et chaque piston peut égale ment tourner librement dans son cylindre, chaque mouvement de rotation d'un piston à partir d'une position neutre tendant le ressort 5 correspondant.
Pour expliquer le mouvement relatif du disque d'actionnement 3 par rapport aux pis tons 4a et 4b, la manière la plus simple con siste à supposer que l'arbre d'entraînement 1 et que le maneton 2 sont fixes et que l'on fait tourner le bloc cylindre ainsi que les pistons 4a et 4b autour de l'axe de l'arbre 1. Il est évident que. le mouvement relatif obtenu de cette façon est le même que<B>-</B>si l'on faisait tourner l'arbre d'entraînement 1, le bloc cylin dre restant fixe.
La fig. 6 a été établie en te nant compte de la supposition ci-dessus et elle indique; suivant une vue en bout, une seule extrémité de piston 6 dans huit positions diffé rentes autour de l'axe x de l'arbre d'entraîne ment 1.
La position du haut, sur cette figure, correspond au point mort extérieur du piston, c'est-à-dire la position la -phis à gauche du pis ton (fig. 1), et le point o représente le point d'intersection avec la surface du disque d'ac- tionnement de l'axe du piston lorsque ce der nier se trouve dans cette position. Le point de contact entre l'extrémité 6 du piston et la sur face du disque d'actionnement est indiqué par le petit cercle hachuré p et se trouve verticale ment au-dessous de l'axe du piston à une dis tance qui est en fonction du rayon de la tête du piston.
Quand le piston tourne autour de l'axe x (par exemple dans le sens des aiguilles d'une montre) et passe successivement par les huit positions représentées, l'axe du. piston se déplace sur un cylindre représenté en projec tion par le cercle en trait plein. Le frottement entre les pistons et le disque d'actionnement entraîne ce dernier autour de l'axe du mane- ton 2 à la même vitesse angulaire que le bloc cylindre, et le point o (qui peut être considéré comme un repère sur la face du disque) se dé place sur un parcours représenté par l'ellipse en trait pointillé.
La distance horizontale d de l'axe du piston au point o pour n'importe quelle position du piston varie de la valeur zéro pour la position 0 = 0 à un maximum pour les positions 0 = 90 et 270 . Or, dans les conditions supposées, l'incli naison du disque d'actionnement par rapport à l'arbre 1 reste constante et le point de con tact p reste en dessous du piston et sur la verticale de son axe. Ainsi, le segment d joi gnant l'axe du piston au point o est toujours perpendiculaire au rayon qui joint l'axe du piston au point de contact.
Par conséquent, ce mouvement relatif, en supposant que le frotte ment empêche un glissement entre le disque et le piston, fait simplement tourner le piston dans son cylindre de l'angle a. Il s'ensuit que le mouvement relatif de la face de travail du disque d'actionnement par rapport à la surface de l'extrémité du piston, mouvement qui résulte de la différence entre la trajectoire circulaire de l'axe du piston et la trajectoire elliptique suivie par le point o, est. une faible oscillation angulaire autour du point de con tact p, l'angle d'oscillation étant compté à par tir de la position indiquée en haut de la figure et désigné par a. Le piston oscille légèrement, dans son cylindre.
Tandis que cette oscillation relative se pro duit, le point de contact p se déplace conti nuellement autour de la surface sphérique de l'extrémité du piston grâce à une action de roulement entre les deux surfaces en contact. L'angle mesuré à partir du centre o du piston entre le rayon passant par le point p et le rayon passant par l'axe x est désigné par 1! et il est approximativement égal à l'angle O, dont le piston lui-même a tourné autour de l'axe x.
Le mouvement oscillant relatif a est tellement réduit en comparaison du mouve ment de roulement y qu'il est absorbé par les déformations élastiques de la matière, comme dans le cas d'un roulement à billes ayant des chemins de roulement incurvé et, en défini tive, on peut admettre que le mouvement re latif entre la face du disque d'actionnement et l'extrémité du piston est pratiquement un pur roulement, le glissement étant minime. Par conséquent, ce mouvement ne provoque pratiquement pas d'usure.
En plus du mouvement d'oscillation du piston dans son cylindre, il se produit une légre rotation continue pour compenser la lé gère différence de longueur entre la circonfé rence de contact de la tête sphérique du pis ton et la ligne de contact correspondante sur la surface plane du disque d'actionnement. Ceci est réalisé par une faible rotation rela tive entre piston et ressort qui se produit à la fin de chaque course, au moment où la tension du ressort est la plus faible.
Si l'on se réfère de nouveau à la fig. 1 et que l'on prenne l'hypothèse conforme à la réalité suivant laquelle l'arbre d'entraînement 1 tourne, tandis que le corps du cylindre est fixe, on comprendra que le disque d'actionne- ment 3 est mis en mouvement par le maneton 2, mais ne peut tourner avec celui-ci en rai son de son contact avec les pistons. Le mouve ment d'un point quelconque peut être divisé en deux composantes, l'une étant un mouve ment de rotation dans un plan perpendicu laire à l'axe de l'arbre 1, l'autre un mouve ment alternatif parallèle à cet arbre.
Or, la somme des forces centrifuges dues à la rota tion de tous les points individuels qui compo sent le disque d'actionnement s'additionne pour former une force centrifuge résultante Cl. Les forces d'inertie dues au mouvement alternatif appliqué aux mêmes points, ajou tées aux charges d'inertie dues aux ressorts 5 et aux mouvements alternatifs des pistons s'ajoutent également pour former un couple.
La force centrifuge résultante C, et ce couple résultant se trouvent tous deux dans le plan des axes de l'arbre 1 et du maneton 2; par conséquent, tous deux peuvent être équilibrés par les forces centrifuges causées par deux contrepoids 7a et 7b reliés rigidement au dis que d'actionnement. La force centrifuge C3, due au contrepoids 7a, a.
une direction oppo sée à la force centrifuge C, due aii disque d'actionnement 3 et à ses organes associés, tandis que la force centrifuge C4, due au contrepoids 7b, a la même direction que la force centrifuge C,. La force C3 est égale à la somme des forces Cl et C4, et les trois forces C3, C4 et C, réunies produisent un couple égal et opposé au couple résultant.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 7, les organes correspondant à ceux repré sentés sur les figures précédentes ont été dési gnés par les mêmes chiffres et lettres de réfé rence. Les différences qui existent entre la disposition de la fig. 7 et celles des fig.1 à 5 sont les suivantes: Au lieu que la force centrifuge résultante et le couple résultant soient équilibrés par la force centrifuge exercée par les deux contre poids 7a et 7b, ils sont équilibrés par la force centrifuge Cz due à un inique contrepoids 7.
La force centrifuge C2 est égale et diamétrale ment opposée à la force centrifuge C1, mais décalée axialement par rapport à celle-ci d'une distance telle que les deux forces centrifuges créent un couple égal et opposé au couple ré sultant. La raison pour laquelle on utilise deux contrepoids dans le cas de la fig. 1 est que dans cette construction il n'est pas pos sible de déplacer axialement tm contrepoids unique suffisamment pour neutraliser le cou ple résultant.
Ainsi, le déplacement de la force C3 (fig. 1) par rapport à la force Cl n'est pas aussi grand que celui de la force C:; (fig. 7) qui. est égale à la force Cl avec qui elle produit un couple de même valeur que celui- produit par les trois forces C3, C4 et C, (fig. 1).
Les pistons 4 et les cylindres 8, ainsi que leurs élargissements excentrés 16, ont tous la même dimension et refoulent tous vers une sortie commune. Celle-ci est analogue à la sortie 11 de la fig. 2 et n'est pas visible sur la fig. 7. Par suite, les douilles 39 sont iden tiques les unes aux autres.
Le disque d'actionnement 3, au lieu d'être porté par un roulement à billes et par un roulement à rouleaux ou à aiguilles est monté sur le maneton 2, qui est situé en porte-à-faux à l'extrémité de l'arbre d'entraînement 1 de la pompe, au moyen de deux roulements à billes. Le roulement à billes 33, qui est disposé entre la collerette 3a du disque 3 et le maneton, est analogue à celui désigné de la même façon sur la fig. 1, et absorbe la poussée en bout. Le deuxième roulement à billes 46 est de di mensions plus faibles.
Les deux roulements à billes sont disposés avec tm écartement axial suffisant pour fournir un support stable au disque d'aetionnement.
Le maneton étant en porte-à-faux, l'arbre 1 est porté par deux roulements à billes espa cés 26 et 47 disposés du même côté du mane- ton. Les roulements 26 et 47 sont montés dans une pièce 48 boulonnée sur la pièce 23 à l'aide de boulons 49. On voit que le roulement à billes 26 absorbe la poussée axiale de la même façon que le roulement à billes 26 de la fig. 1.
Le contrepoids unique 7 est logé entre la bague intérieure 35 du roulement 33 et l'épau lement 36, tandis que l'épaulement 27 porte directement contre la bague intérieure 28 du roulement 26.
Dans les formes d'exécution décrites, au lieu que les pistons présentent chacun une extrémité sphérique 6 venant en contact avec la face du disque d'actionnement 3, ils pour raient présenter chacun une extrémité 6a dont la surface, comme on le voit sur la fig. 8, est sphéro-conique, ou bien une extrémité 6b dont la surface est tronconique. Dans le premier cas, la zone de contact p de la fig. 6 est légère ment allongée dans le sens radial. du piston, et dans le deuxième cas, cette zone de contact s'allonge davantage dans la même direction.
Il est évident que cela n'affecte aucunement les explications données en référence à la fig. 6.