EP0191674A1 - Mécanisme à fluide sous pression à rotor - Google Patents

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EP0191674A1
EP0191674A1 EP86400132A EP86400132A EP0191674A1 EP 0191674 A1 EP0191674 A1 EP 0191674A1 EP 86400132 A EP86400132 A EP 86400132A EP 86400132 A EP86400132 A EP 86400132A EP 0191674 A1 EP0191674 A1 EP 0191674A1
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orthogonal
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EP86400132A
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Serge Billard
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Poclain Hydraulics France SA
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Poclain Hydraulics France SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0452—Distribution members, e.g. valves
    • F04B1/0465—Distribution members, e.g. valves plate-like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B13/00—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
    • F01B13/04—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder
    • F01B13/06—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement
    • F01B13/061—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement the connection of the pistons with the actuated or actuating element being at the outer ends of the cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/10—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement the cylinders being movable, e.g. rotary
    • F04B1/107—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement the cylinders being movable, e.g. rotary with actuating or actuated elements at the outer ends of the cylinders
    • F04B1/1071—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement the cylinders being movable, e.g. rotary with actuating or actuated elements at the outer ends of the cylinders with rotary cylinder blocks

Definitions

  • a pressurized fluid mechanism such as a motor or a hydraulic pump, comprising a stator, a rotor having a flat face, a set of rotational mounting bearings of the rotor relative to the stator for recovery, between these two parts, axial forces in an axial direction parallel to the axis of rotation of the rotor relative to the stator, and orthogonal forces in a direction orthogonal to said axis of rotation, a hydraulic fluid distributor, which is immobilized in the direction of rotation relative to the stator, and which comprises a flat face disposed opposite, and bearing on said flat face of the rotor, and, a thrust means interposed between the stator and the fluid distributor to maintain the face of the distributor bearing on the face of the rotor, the rotational mounting bearing assembly comprising a single axial bearing for taking up the axial forces and a single orthogonal bearing for taking up the orthogonal forces and the direction of the thrust of the thrust means being such that the axial bearing is actually capable of resuming
  • this desired simplification is carried out by ensuring that the axial bearing and the orthogonal bearing are combined in a single conical force-absorbing device.
  • FIGS. 1 to 3 are axial half-sections of three embodiments of hydraulic motors according to the invention.
  • a section of shaft 23 constitutes the output shaft of the engine and is provided with two sets of grooves: grooves 24, which cooperate with the grooves 22 of the cylinder block 3 in order to secure in rotation of the shaft section 23 with the cylinder block 3, and of the splines 25 which is provided with a bore of the external end of the shaft section 23, with which the grooves 26 of a shaft 27 can cooperate be driven by the motor.
  • this bearing can be mounted with one or the other type of the represented output members of the engine - either with a shaft section 23, or with a bearing support 32.
  • each of the bearings shown in the figures constitutes a single assembly capable of taking up the axial forces, in particular due to the thrust P, and ensuring the radial guidance of the cylinder block 3 relative to the casing 1.
  • the axial forces are taken up by the component of the direction of inclination of the rollers 29, or of the bearing 35, which, relative to the direction D, is orthogonal to this direction D.
  • the radial guidance is provided by the axial component of direction of inclination of the rollers 29 or of the bearing 35 with respect to the direction D of the axis of rotation 4.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

L'invention est relative à un mécanisme à fluide sous pression, comprenant un stator(1), un rotor (3) comportant une face plane (12), un ensemble de palier de montage à rotation du rotor par rapport au stator pour la reprise, entre ces deux pièces, des efforts axiaux et, des efforts orthogonaux à l'axe de rotation (4), un distributeur de fluide (9), qui est immobilisé dans le sens de la rotation (10,11) par rapport au stator (1), et qui comporte une face plane (20) disposée en appui sur la face plane (12) du rotor, et, un moyen de poussée (14,15) interposé entre le stator et le distributeur de fluide pour maintenir la face du distributeur en appui sur la face du rotor, l'ensemble de palier comprenant un palier axial unique (28,29), et, un palier orthogonal unique (28,29), et le sens de la poussée (P) étant tel que le palier axial est effectivement susceptible de reprendre cette poussée. Dans ce mécanisme, le palier axial et le palier orthogonal sont réunis en un dispositif conique unique de reprise des efforts. Une application est la réalisation d'un moteur compact.

Description

  • On connaît déjà un mécanisme à fluide sous pression, tel qu'un moteur ou une pompe hydraulique, comprenant un stator, un rotor comportant une face plane, un ensemble de palier de montage à rotation du rotor par rapport au stator pour la reprise, entre ces deux pièces, des efforts axiaux dans un sens axial parallèle à l'axe de rotation du rotor par rapport au stator, et des efforts orthogonaux dans un sens orthogonal par rapport audit axe de rotation, undistributeur de fluide hydraulique, qui est immobilisé dans le sens de la rotation par rapport au stator, et qui comporte une face plane disposée en regard de, et en appui sur ladite face plane du rotor, et, un moyen de poussée interposé entre le stator et le distributeur de fluide pour maintenir la face du distributeur en appui sur la face du rotor, l'ensemble de palier de montage à rotation comprenant un palier axial unique de reprise des efforts axiaux et un palier orthogonal unique de reprise des efforts orthogonaux et le sens de la poussée du moyen de poussée étant tel que le palier axial est effectivement susceptible de reprendre cette poussée.
  • Il est possible de simplifier la construction d'un tel mécanisme, en choisissant de manière judicieuse lesdits paliers, mettant par ailleurs à profit pour effectuer ce choix l'existence de la poussée de maintien de la face du distributeur en appui sur la face du stator.
  • Selon l'invention, on réalise cette simplification souhaitée en faisant en sorte que le palier axial et le palier orthogonal soient réunis en un dispositif conique unique de reprise des efforts.
  • De manière préférée, les variantes suivantes sont adoptées :
    • - ce dispositif conique unique de reprise des efforts est constitué par un roulement à trouleaux coniques ;
    • - le support de ce dispositif conique unique est constitué par une bague dont le centre est évidé, cependant que l'organe de la liaison mécanique du rotor avec l'extérieur du mécanisme est constitué par des cannelures solidaires de ce rotor et accessibles à un arbre cannelé par le centre évidé de ladite bague.
  • 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.
  • Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif.
  • Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels, les figures 1 à 3 sont des demi-coupes axiales de trois réalisations de moteurs hydrauliques conformes à l'invention.
  • Chacun des moteurs des figures 1 à 3 comporte :
    • - un carter 1, constituant le stator, muni d'une came 2 ;
    • - un bloc-cylindres 3, monté à rotation autour d'un axe géométrique de rotation 4 au moyen d'un ensemble unique de palier 5 et constituant le rotor ;
    • - une pluralité de cylindres 6, disposés en étoile à l'intérieur du bloc-cylindres 3 ;
    • - une pluralité de pistons 7, chaque piston étant monté coulissant dans un cylindre 6 ;
    • - une pluralité de galets de roulement 8, montés, chaque galet à l'extrémité d'un piston 7, et adaptés à rouler sur la surface de la came 2 ;
    • - un distributeur 9 de fluide hydraulique, monté dans le carter 1, immobilisé en rotation (10-11) par rapport au carter 1, muni d'une face plane 12 perpendiculaire à l'axe de rotation 4, dans laquelle débouchent des conduits 13 de deux groupes de conduits reliés, les conduits d'un groupe à une première gorge 14, les conduits de l'autre groupe à une deuxième gorge 15 ;
    • - deux conduits 16,17 ménagés dans le carter 1, reliant les gorges 14,15 à une source de fluide sous pression 18 et un réservoir de décharge 19, respectivement ;
    • - une face ptane 29, dont est muni le bloc-cylindres 3, qui est perpendiculaire à l'axe de rotation 4, dans laquelle débouchent des conduits 21 ménagés dans le bloc-
    • -cylindres 3 et communiquant, chaque conduit 21 avec un cylindre 6, et sur laquelle la face plane 12 du distributeur 9 est maintenue en appui en fonctionnement sous l'effet de la poussée hydrostatique P exercée par la pression du fluide sur le fond des gorges 14,15 ;
    • - des cannelures 22, dont est muni le bloc-cylindres 3, coaxiales à l'axe de rotation 4.
  • Dans la réalisation de la figure 1, un tronçon d'arbre 23, constitue l'arbre de sortie du moteur et est muni de deux jeux de cannelures : des cannelures 24, qui coopèrent avec les cannelures 22 du bloc-cylindres 3 pour solidariser en rotation le tronçon d'arbre 23 avec le bloc-cylindres 3, et des cannelures 25 dont est muni un alésage de l'extrémité externe du tronçon d'arbre 23, avec lesquelles sont susceptibles de coopérer des cannelures 26 d'un arbre 27 devant être entraîné par le moteur. Les deux bagues 28 d'un palier à rouleaux 29, dont les axes 30 dont inclinés - (angle A) par rapport à la direction D de l'axe de rotation 4 sont calées t'une sur le carter 1, l'autre sur le tronçon d'arbre 23, cependant que la poussée P est transmise par le bloc-cylindres 3 à l'une des bagues (appui 31) et a pour effet de maintenir assemblées lesdites bagues 28 et rouleaux 29.
  • La réalisation de la figure 2 a la même constitution que celle de la figure 1, aux différences suivantes près :
    • - le tronçon d'arbre 23 n'existe plus et est remplacé par un support de palier 32 qui est muni d'un évidement axial 33, et d'une petite butée axiale 34 ;
    • - l'une des bagues 28 du palier à rouleaux est calée radialement sur la périphérie externe 32e du support 32, et axialement sur la butée 34, qui lui transmet la poussée P ;
    • - les cannelures 26 de l'arbre 27 après avoir traversé l'évidement 33, coopérent avec les cannelures 22 du bloc-
    • -cylindres 3, pour rendre solidaire en rotation ledit arbre 27 de ce bloc-cylindres.
  • La réalisation de la figure 3 a également la même constitution que celle de la figure 1, sauf la différence suivante :
    • - les rouleaux 29 sont remplacés par un coussinet lisse 35, qui possède la même inclinaison (angle A) que les axes des rouleaux 29 de la figure 1 par rapport à la direction D de l'axe de rotation 4 ;
    • - par ailleurs, les deux bagues 28 ont été conservées.
  • Il doit être noté que les diverses variantes présentent entre elles des différences se rapportant au choix, soit de l'organe de sortie du moteur (tronçon d'arbre 23 ou support 32 et cannelures 22 du bloc-cylindres), soit de la constitution du palier lui même.
  • Il convient d'abord de remarquer que, quelque soit le type de palier adopté, ce palier peut être monté avec l'un ou l'autre type des organes de sortie représentés du moteur - soit avec un tronçon d'arbre 23, soit avec un support de palier 32.
  • Par ailleurs, chacun des paliers représentés sur les figures constitue un ensemble unique apte à reprendre les efforts axiaux, notamment dûs à la poussée P, et à assurer le guidage radial du bloc-cylindres 3 par rapport au carter 1.
  • Ainsi, les efforts axiaux sont repris par la composante de la direction d'inclinaison des rouleaux 29, ou du coussinet 35, qui, par rapport à la direction D, est orthogonale à cette direction D.
  • Le guidage radial est assuré par la composante axiale de direction d'inclinaison des rouleaux 29 ou du coussinet 35 par rapport à la direction D de l'axe de rotation 4.
  • Dans tous les cas, un ensemble unique d'un palier axial et d'un palier radial a permis le montage à rotation, ce qui est rendu possible par l'existence de la poussée hydrostatique P, ou aurait été possible par un moyen de poussée auxiliaire, à ressorts par exemple.
  • 11 convient de noter cependant l'intérêt particulier du montage proposé en ce qui concerne les moteurs et les pompes, lié à l'existence de la pression hydraulique dans les cylindres.
  • En effet, la pression hydraulique dans les cylindres engendre sur l'ensemble unique du palier conique des efforts de désassemblage qui sont heureusement combattus par la poussée hydrostatique Ps'exerçant sur le distributeur 9, la poussée étant supérieure aux efforts de désassemblage.
  • Il y a lieu de noter la proportionnalité de l'augmentation ou de la réduction de ces deux types de forces antagonistes par rapport la pression de fonctionnement du mécanisme, qui constitue une disposition très favorable à l'endurance mécanique, car la force de poussée axiale n'augmente que lorsque les efforts de désassemblage augmentent eux mêmes.
  • Enfin, les efforts radiaux transmis par les pistons engendrent un moment (ou couple) de basculement sur l'ensemble de palier, qui, lui aussi, est repris par cet ensemble de palier, dans la mesure où, et parce que la poussée hydrostatique axiale maintient le palier assemblé. Ceci est notamment important en ce qui concerne les moteurs ou les pompes à efforts radiaux non équilibrés.
  • Grâce aux dispositions conformes à l'invention, ainsi, peuvent être obtenues :
    • - la suppression d'un autre palier, adopté selon l'art antérieur ;
    • - une réduction de l'encombrement et du poids,
    • - une réduction du coût du moteur complet,
    • - une simplification du montage.
  • 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 leur cadre, ni de leur esprit.
  • Ainsi, une autre application est constituée par les mécanismes, dont le carter 1 est tournant et le bloc-cylindres 3 est fixe par rapport à la structure sur laquelle le mécanisme est monté. Tel est le cas de certains moteurs hydrauliques d'entraînement de roues de véhicules, dites parfois "roues hydrauliques".

Claims (3)

1. Mécanisme à fluide sous pression, tel qu'un moteur ou une pompe hydraulique, comprenant un stator, (1 ), un rotor (3) comportant une face plane (12), unensembte de palier de montage à rotation du rotor par rapport au stator pour la reprise, entre ces deux pièces, des efforts axiaux dans un sens axial parallèle à l'axe de rotation (4) du rotor par rapport au stator, et. des efforts orthogonaux dans un sens orthogonal par rapport audit axe de rotation, undistributeur de fluide (9), qui est immobilisé dans le sens de la rotation - (10,11) par rapport au stator (1 et qui comporte une face plane (20) disposée en regard de, et en appui sur ladite face plane (12) du rotor, et, un moyen de poussée (14,15) interposé entre le stator et le distributeur de fluide pour maintenir la face du distributeur en appui sur la face du rotor, l'ensemble de palier de montage à rotaton comprenant un palier axial unique (28,29) de reprise des efforts axiaux et, un palier orthogonal unique (28,29) de reprise des efforts orthogonaux et le sens de la poussée (P) du moyen de poussée étant tel que le palier axial est effectivement susceptible de reprendre cette poussée, caractérisé en ce que le palier axial et le palier orthogonal sont réunis en un dispositif conique unique de reprise des efforts.
2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif conique unique de reprise des efforts est constitué par un roulement rouleaux coniques (28,29).
3. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce auele support (32) de ce dispositif conique unique (28,29) est constitué par une bague (32) dont le centre est évidé (33), cependant que l'organe de la liaison mécanique du rotor avec l'extérieur du mécanisme est constitué par des cannelures (22) solidaires de ce rotor (3) et accessibles à un arbre (27) cannelé (26) par le centre évidé (33) de ladite bague.
EP86400132A 1985-01-23 1986-01-23 Mécanisme à fluide sous pression à rotor Withdrawn EP0191674A1 (fr)

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