EP1151196A1 - Machine hydraulique differentielle a mouvement alternatif, en particulier moteur hydraulique differentiel - Google Patents

Description

MACHINE HYDRAULIQUE DIFFERENTIELLE A MOUVEMENT ALTERNATIF, EN PARTICULIER MOTEUR HYDRAULIQUE DIFFERENTIEL.

L'invention est relative à une machine hydraulique différentielle, en particulier un moteur hydraulique différentiel, du genre comprenant :

- une enveloppe ;

- un piston différentiel propre à coulisser en mouvement alternatif dans l'enveloppe, le piston comportant deux parties de diamètre différent propres à se déplacer dans deux chambres correspondantes de 1 ' enveloppe ; des moyens de commutation hydraulique pour l'alimentation et l'évacuation des chambres respectives, ces moyens de commutation étant entraînés par le piston et pouvant prendre deux positions stables relativement au piston ; des moyens de commande pour un changement brusque de la position des moyens de commutation relativement au piston , comprenant des moyens élastiques propres à accumuler de l'énergie; et des moyens de déclenchement propres à libérer, en fin de course du piston, l'énergie accumulée par les moyens élastiques, et à provoquer le changement brusque de position des moyens de commutation, ces moyens de déclenchement comprenant des moyens de poussée prenant appui en fin de course du piston contre des butées fixes relativement à l'enveloppe.

Un moteur hydraulique différentiel de ce type est connu, par exemple d'après EP-B-0255791, ou d'après US-A-5505224, et peut servir à un dispositif d'injection d'un additif dans un fluide principal. Les moyens élastiques sont constitués par des ressorts de petite taille relativement aux pièces constituant l'ensemble du mécanisme. Ces ressorts agissent transversalement à la direction de déplacement du piston et nécessitent des moyens de renvoi de type biellette, montés rotatifs autour d'axes de rotation qui sont généralement orthogonaux, ou au moins sécants, aux lignes d'action des efforts développés par les ressorts.

On connaît d'après FR-A-2619165 un moteur hydraulique qui, selon la variante de Fig.2, comporte des moyens élastiques exerçant un effort suivant l'axe géométrique de déplacement du piston. Le ressort est disposé autour d'une tige à l'intérieur d'un cadre muni, sur ses côtés longitudinaux, de dentures coopérant avec des pignons commandant un excentrique et un système à biellette. La disposition du ressort suivant l'axe du piston permet une simplification en ce qui concerne la transmission des efforts exercés par ce piston, mais le ressort reste de dimension réduite et l'ensemble du système est relativement compliqué.

On connaît également d'après DE-A-197 28 179 un moteur hydraulique comprenant un piston différentiel à mouvement alternatif s ' inversant automatiquement, en particulier pour dispositif de dosage volumetrique . Selon ce document, le moteur ne comporte pas de moyens de verrouillage commandés de sorte qu'il n'y a pas de commutation séquentielle, garante de répétitivité et de fiabilité. Le verrouillage est essentiellement hydraulique et la commutation n'est provoquée que par des équilibres de pression générés par une action directe sur des éléments d' étanchéité. Les ressorts prévus dans ce moteur ne provoquent pas directement la commutation. EP-A-0 161 614 montre un moteur hydraulique différentiel dans lequel les moyens de déclenchement comprennent des biellettes soumises à l'action de moyens élastiques disposés transversalement. Le changement de position des clapets, et l'inversion du mouvement, se produisent avec impact d'une broche contre une autre pièce. Ces chocs sont source de bruit et préjudiciables à la longévité du moteur. US-A-5 513 963 montre un moteur hydraulique différentiel dans lequel le système de verrouillage est passif, c'est-à-dire non commandé. La commutation n'est provoquée que par l'action directe des ressorts sur les éléments d'étanchéité qui finissent par équilibrer les efforts de maintien issus du verrouillage et des effets hydrauliques. Une telle conception ne permet pas d'accumuler une énergie supérieure à celle capable de rompre 1 ' équilibre . L'invention a pour but, surtout, de fournir une machine hydraulique, en particulier un moteur hydraulique différentiel, qui soit d'une construction simple, tout en ayant des moyens élastiques exerçant un effort suivant l'axe géométrique de déplacement du piston, et qui permettent de réduire les frottements occasionnés par la charge du ressort et les surfaces de guidage. L'invention vise aussi à augmenter la durée de vie des dispositifs en réduisant l'usure des pièces. Le rendement et la vitesse de fonctionnement de la machine sont aussi à améliorer. La conception de la machine doit permettre une commutation séquentielle, garante de répétitivité et de fiabilité, et permettre d'accumuler une énergie supérieure à celle capable de rompre l'équilibre, afin d'avoir une marge de fonctionnement élevée. Selon l'invention, une machine hydraulique différentielle à mouvement alternatif, en particulier un moteur hydraulique différentiel, du genre défini précédemment comprend des moyens élastiques exerçant un effort suivant l'axe géométrique de déplacement du piston, et est caractérisée par le fait que :

- les moyens de commutation sont portés par une lanterne à paroi latérale coaxiale au piston, entraînée par ce piston mais pouvant prendre deux positions différentes stables relativement au piston, - et les moyens élastiques sont disposés à l'extérieur de la lanterne et sont guidés intérieurement par la paroi latérale de cette lanterne. Avantageusement, les moyens élastiques comprennent un ressort coaxial à la lanterne et l'entourant. En particulier, le ressort est un ressort de compression hélicoïdal. Ce ressort peut ainsi avoir un grand diamètre et une section de fil importante, ce qui permet d'obtenir une grande souplesse de fonctionnement. La forte section du fil du ressort lui donne une bonne résistance à l'usure par corrosion. De préférence, la lanterne est guidée dans sa partie inférieure par une zone cylindrique du piston différentiel .

Au moins un poussoir est prévu à chaque extrémité axiale de la lanterne, le ou les poussoirs d'une extrémité étant indépendants du ou des poussoirs de l'autre extrémité de la lanterne, ces poussoirs étant en appui contre les moyens élastiques et étant retenus axialement par des butées prévues sur la lanterne, laquelle assure le guidage des poussoirs en translation. Le poussoir inférieur peut comporter une traverse diamétrale munie d'une tige coaxiale au piston, en saillie du côté opposé aux moyens élastiques. La tige traverse de manière étanche une paroi transversale du piston et vient en butée, en fin de course basse, contre une barrette transversale qui prend appui contre une partie de 1 ' enveloppe . La barrette peut être montée coulissante dans un support lié au piston.

La traverse diamétrale peut être solidaire d'un anneau prenant appui contre le rebord inférieur de la lanterne, cet anneau entourant la paroi latérale de la lanterne qui comporte deux ouvertures longitudinales de guidage dans lesquelles passe la traverse.

Deux poussoirs supérieurs diamétralement opposés sont prévus et sont guidés par la lanterne, en particulier par lesdites ouvertures longitudinales.

La lanterne peut comporter un plateau supérieur muni, vers l'intérieur, de deux encoches diamétralement opposées dans lesquelles sont engagés et coulissent les poussoirs supérieurs. Le plateau supérieur peut être assemblé par encliquetage.

Les moyens de commutation comprennent avantageusement des clapets .

L'ensemble de la lanterne, des moyens élastiques et des poussoirs, présente une symétrie axiale de réalisation garante de l'équilibre des différents efforts mis en jeu, et permettant de diminuer les risques de coincement.

Le maintien stable de la lanterne dans l'une de ses deux positions relatives au piston est avantageusement procuré par un dispositif du type à genouillère à trois axes, comprenant une biellette et un déclencheur.

La biellette est articulée, à une extrémité, sur le plateau supérieur de la lanterne et à son autre extrémité sur le déclencheur ; le déclencheur est lui- même articulé sur une pièce liée au piston. Le déclencheur comprend deux extensions diamétralement opposées propres à venir en appui contre une butée liée au piston , respectivement au-dessus et au-dessous de cette butée suite à une rotation d'environ 180°, chaque extension du déclencheur étant propre à coopérer avec une saillie prévue respectivement sur un poussoir supérieur et un poussoir inférieur pour provoquer le basculement du déclencheur lorsque les moyens élastiques sont sous une charge suffisante.

L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après dans une description détaillée d'exemples de réalisation, avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. La Figure 1, de ces dessins, est une coupe axiale verticale d'un moteur hydraulique différentiel selon 1 ' invention. La Figure 2 est une vue de gauche, par rapport à la Figure 1, d'éléments du moteur situés à l'intérieur de l'enveloppe, le piston différentiel n'étant pas représenté. La Figure 3 est une coupe suivant la ligne

III-III de Fig.2.

La Figure 4 est une coupe axiale partielle, semblable à la Figure 1, montrant le moteur hydraulique dans une autre configuration. La Figure 5 est une coupe de la lanterne, des poussoirs et des moyens élastiques selon la ligne V-V de la Figure 6.

La Figure 6 est une vue de dessus par rapport à la Figure 2, les clapets étant retirés. La Figure 7 est une vue en perspective éclatée de composants du moteur, le piston différentiel n'étant pas représenté.

La Figure 8 est une vue en perspective de la lanterne seule . La Figure 9 est une vue en perspective de

1 ' ensemble des éléments disposés à 1 ' intérieur de l'enveloppe du moteur, le piston différentiel étant représenté en extérieur.

La Figure 10 illustre en perspective une réalisation particulière de biellette pour le dispositif à genouillère .

La Figure 11, enfin, est une coupe partielle, semblable à Fig.4, illustrant un dispositif à genouillère équipé de la biellette de Fig.10. En se reportant à la Figure 1 des dessins, on peut voir une machine hydraulique M constituée par un moteur hydraulique différentiel 1. Ce moteur comporte une enveloppe 2, ou corps de machine , constituée d'une partie supérieure 2a et d'une partie inférieure 2b assemblées de manière étanche . La forme générale de l'enveloppe 2 est cylindrique de révolution autour d'un axe A-A vertical. La partie supérieure 2a est fermée, à son extrémité haute, par un dôme comportant une ouverture centrale 3 qui, en état de marche du moteur, est fermée par un obturateur 3a.

La partie inférieure 2b comporte une paroi cylindrique intérieure 4 de plus petit diamètre déterminant une chambre annulaire 5 autour d'elle, à l'intérieur de 2b. Cette paroi 4 définit en outre une chambre intérieure cylindrique 6 de plus petit diamètre que la chambre 7 déterminée en partie haute par 2a. Un embout 8 fileté, servant de raccord, débouche dans la chambre annulaire 5. Un autre embout fileté 9, diamétralement opposé, débouche dans la chambre 6 en étant isolé de la chambre annulaire 5. L'arrivée de liquide sous pression a lieu par l'embout 8, tandis que l'évacuation s'effectue par l'embout 9.

La partie 2b comporte à son extrémité inférieure un rebord 10 entourant une ouverture 11. Le rebord 10 sert de support à un manchon 12 traversé axialement par une tige 13, partiellement représentée, d'entraînement d'un mécanisme, par exemple d'une pompe. La paroi cylindrique du manchon 12 comporte des ouvertures 14 pour le passage du liquide.

Un piston différentiel 15 est propre à coulisser en mouvement vertical alternatif dans le corps 2 du moteur. Le piston 15 présente une grande section au niveau de la chambre 7 et une section plus petite au niveau de la chambre 6.

Le piston différentiel 15 comprend une partie supérieure 15a et une partie inférieure 15b assemblées l'une à l'autre de manière étanche . La partie supérieure

15a comporte une collerette supérieure munie d'une lèvre d'étanchéité 16 formant une jupe dont la concavité est tournée du côté de la chambre 5. La lèvre 16 glisse de manière étanche contre la surface cylindrique intérieure de la partie 2a. La collerette portant la lèvre 16 est reliée par une partie tronconique 17, de section décroissante vers le bas, à une partie cylindrique 18 de diamètre inférieur à celui de la chambre 6. La partie 18 se termine par un fond transversal 19 perpendiculaire à l'axe A-A.

La partie inférieure 15b du piston 15 est essentiellement cylindrique ouverte vers le bas, et fermée en partie haute par une paroi transversale 20 venant s'appliquer de manière étanche contre le fond 19 auquel elle est fixée par des vis non représentées. La paroi 20 est munie à sa périphérie d'un rebord 21 qui vient coiffer l'extrémité inférieure de la partie 15a. L'extrémité inférieure de la partie 15b est munie, extérieurement, d'une lèvre 22, tournée vers la chambre 7, glissant de manière étanche contre la surface intérieure de la paroi 4. Des moyens de commutation hydraulique C (voir en particulier Fig.2 et Fig.9) pour l'alimentation en liquide et l'évacuation des chambres 5, 6 et 7 sont prévus . Ces moyens de commutation C peuvent prendre deux états stables. Dans un premier état, correspondant à la représentation de la Figure 1, la chambre annulaire 5 située au-dessous de la lèvre 16 est isolée de la chambre 7 située au-dessus du piston 15. Cette chambre 7 est alors reliée à la chambre 6 et à l'échappement 9. Le liquide sous pression arrivant par le raccord 8 provoque le déplacement du piston 15 vers le haut.

Dans l'autre état stable des moyens de commutation C, le liquide sous pression est admis dans la chambre 7 située au-dessus du piston 15, la chambre 6 étant isolée de la chambre 7. Le piston 15 se déplace alors vers le bas (voir Fig.4) .

Les moyens de commutation C comprennent avantageusement deux clapets 23 diamétralement opposés (Fig.2) propres à coopérer avec un siège 24 (Fig.9) prévu sur la grande section du piston 15. Deux autres clapets 25 diamétralement opposés, mais décalés angulairement par rapport aux clapets 23, sont prévus pour coopérer avec des sièges ménagés dans les parois 19 et 20 de petite section du piston 15.

Comme visible d'après Fig.2, les clapets 23 et 25 se ferment en sens inverse. Les clapets 23 se ferment en étant soulevés contre leur siège, tandis que les clapets 25 se ferment en étant abaissés contre leur siège. Des ressorts de compression R1,R2 sont prévus pour assurer l'application des clapets respectifs 23,25 contre leur siège et pour compenser les tolérances de fabrication. Bien que les clapets 23, 25 soient la solution préférée assurant une très bonne étanchéité, les moyens de commutation C pourraient être constitués par un ou des tiroirs.

Les clapets 23, 25 sont situés en avant et en arrière du plan de la Figure 1.

Les moyens de commutation C sont portés par une lanterne 26, ou boîtier cylindrique ouvert, bien visible sur Fig.7 et Fig.8. La lanterne 26 comprend un corps à paroi latérale 27 cylindrique, coaxiale au piston, munie à sa partie inférieure d'une collerette 28 en saillie radiale. Deux échancrures diamétralement opposées 29 sont prévues en partie basse, auxquelles correspondent, vers l'intérieur, deux saillies 30 (Fig.8) sensiblement semi- cylindriques, diamétralement opposées. Des ouvertures rectangulaires 31 sont prévues dans les saillies 30 pour permettre un encliquetage des clapets 25 munis, à leur extrémité supérieure, de crochets élastiques 32. L'accrochage des clapets 25 à la lanterne 26 est prévu de manière à laisser une certaine liberté de coulissement vertical du clapet pour permettre au ressort de clapet R2 évoqué précédemment de bien appliquer le clapet contre son siège.

La paroi cylindrique 27 du corps comporte deux ouvertures longitudinales 33, diamétralement opposées, à bords parallèles verticaux. Les ouvertures 33 sont décalées d'un angle droit par rapport aux échancrures 29, débouchent vers le haut mais sont fermées en partie basse au-dessus de la collerette 28. La paroi ou corps 27 comporte en outre des échancrures 34 ouvertes vers le haut, diamétralement opposées, dans la même position angulaire que les échancrures 29 mais séparées de celles- ci par un secteur 35 de matière.

Le corps 27 comporte en partie haute des crochets 36, par exemple au nombre de quatre, régulièrement répartis, présentant une certaine souplesse.

Un plateau 37, ouvert dans sa partie centrale et comportant deux échancrures diamétralement opposées 38 propres à venir dans l'alignement des ouvertures 33, est prévu. Ce plateau 37 comporte un nombre d'ouvertures rectangulaires 37a égal au nombre de crochets 36 pour 1 • encliquetage des crochets dans ces ouvertures. De part et d'autre de la base des crochets 36, le bord frontal d'extrémité de la paroi 27 forme une surface de butée 39 contre laquelle vient en appui la face inférieure du plateau 37 alors que les crochets 36 sont encliquetés, comme illustré sur Fig.8. Les clapets supérieurs 23 sont munis de crochets élastiques 40 (Fig.7) propres à s ' encliqueter dans des ouvertures rectangulaires 41, diamétralement opposées, prévues sur une traverse 42 comportant, dans sa partie centrale, une couronne 43. Le plateau 37 comporte deux colonnes 44 perpendiculaires au plateau, diamétralement opposées et munies d'un trou axial. Sur ces colonnes 44 viennent s'engager respectivement, de manière coulissante, deux logements 45 diamétralement opposés prévus sur la traverse 42, au voisinage de la couronne 43. Un ressort RI est disposé autour de chaque colonne 44 entre la plateau 37 et la traverse 42. Selon la représentation de Fig.2 , les ressorts RI ont tendance à soulever la traverse 42 et avec elle les clapets 23 pour les appliquer contre leur siège. Un moyen de retenue (non représenté) peut être prévu à l'extrémité supérieure des colonnes 44 pour empêcher la traverse 42 de s'échapper. Il est à noter qu'avant d'assembler les clapets 23 à la traverse 42 et à la lanterne 26, cette dernière est d'abord installée dans le piston 15, en étant guidée par la partie cylindrique 18 de ce piston. Les clapets 23 sont placés du côté de la lèvre 16 du piston opposée à la traverse 42 et leurs tiges munies du crochet 40 sont engagées à travers le siège prévu sur le piston, puis sont accrochées à la traverse 42.

Les clapets 25 par contre sont accrochés à la lanterne 26 avant sa mise en place dans le piston 15, les sièges des clapets 25 se trouvant sur la paroi 19, 20.

La lanterne 26 est entraînée par le piston 15 et peut prendre deux positions stables relativement à ce piston. Une première position haute (Fig.l) relativement au piston correspond à l'appui des clapets 23 contre leur siège, alors que les clapets inférieurs 25 sont ouverts. La deuxième position, ou position basse de la lanterne (Fig.4) relativement au piston, correspond à la fermeture des clapets 25 et à l'ouverture des clapets 23. Le maintien dans l'une ou l'autre des positions stables de la lanterne 26 relativement au piston 15 peut être assuré par tout moyen approprié.

Une solution avantageuse pour assurer la stabilité de l'une ou l'autre des positions durant la course du piston consiste en un mécanisme de liaison 46 du type à genouillère, à trois axes de rotation parallèles XI, X2, X3, perpendiculaires au plan des Figs.3 et 5.

Un support 47 est disposé à l'intérieur de la lanterne 26 et est fixé, par exemple par des vis, sur les parois transversales 19, 20 du piston différentiel 15. Le support 47 est constitué de deux plaques parallèles verticales 47a, 47b (Fig.7) écartées l'une de l'autre présentant un contour sensiblement en forme de trapèze rectangle ; un grand côté vertical est adjacent à la surface intérieure de la lanterne 26, le bord opposé à ce grand côté vertical est incliné . Les deux plaques 47a, 47b sont reliées entre elles, dans leur partie haute, par une barrette transversale horizontale 48.

Un déclencheur ou basculeur 49 est disposé entre les plaques 47a, 47b et est articulé sur un arbre 50 d'axe géométrique XI. Cet arbre 50 est porté par deux paliers prévus dans les plaques 47a, 47b. L'axe XI est situé dans un plan vertical diamétral de la lanterne 26. L'arbre 50 est situé sensiblement à la hauteur de la barrette 48. Le déclencheur 49 comporte deux extensions radiales 49a, 49b dont l'épaisseur est inférieure à celle du déclencheur, et qui sont décalées l'une par rapport à l'autre suivant la direction de l'arbre 50.

Une biellette 51 (Figs.3, 5 et 7) en une matière présentant une certaine élasticité, par exemple en matière plastique, établit une liaison articulée entre le déclencheur 49 et le plateau 37 de la lanterne 26. La biellette 51, comme bien visible sur Fig.7, a sensiblement la forme d'un U renversé dont les deux branches 51a, 51b, en forme de plaquette, entourent le basculeur 49. Ces deux branches sont reliées à leur extrémité supérieure par une barre 52 de plus faible largeur que les branches . Chaque branche comporte dans sa partie supérieure, au voisinage de la barre 52, un trou circulaire 53 propre à recevoir une bague 54 anti- frottement elle-même traversée par un arbre 55 engagé, de l'extérieur, dans un palier 56 prévu sur le plateau 37. Deux paliers diamétralement opposés 56 et deux arbres 55 sont prévus pour coopérer avec les deux trous diamétralement opposés 53. Chaque arbre 55 fait saillie radialement vers l'intérieur pour s'engager dans la bague 54 et le trou 53 correspondant . L'extrémité radiale extérieure de l'arbre 55 est munie d'une tête rectangulaire 57 venant se bloquer dans un logement correspondant du plateau 37. Les paliers 56 admettent X2 comme axe géométrique, parallèle à l'arbre 50. L'axe X2 est situé dans le même plan diamétral vertical que l'axe géométrique XI. Les deux branches de la biellette 51 comportent en outre, vers leur extrémité inférieure, un trou circulaire 58 pour servir de palier à un arbre 58a qui traverse librement en rotation un trou circulaire du basculeur 49. Une bague 58b est prévue à chaque extrémité de l'arbre 58a dans le trou 58 correspondant. X3 est 1 ' axe géométrique de 1 ' arbre 58a .

Deux positions stables du déclencheur 49 sont déterminées par la venue en butée d'une part de l'extension 49a avec la face supérieure de la barrette 48

(Fig.3), et d'autre part de l'extension 49b avec la face inférieure de la barrette 48 (Fig.5) . On passe d'une position à l'autre par une rotation du déclencheur 49 d'environ 180° relativement au support 47, autour de XI. Dans la position stable de Fig.3 les traces des trois axes XI, X2 et X3 sont aux sommets d'un triangle aplati, l'axe X3 étant légèrement à gauche du plan passant par les axes XI et X2. L'axe X3 se trouve entre XI et X2. La lanterne 26 et avec elle les clapets 23 occupent alors la position haute, relativement au support 47 et au piston 15, qui correspond à la fermeture des clapets 23 supérieurs alors que les clapets 25 sont ouverts .

Pour franchir la position angulaire pour laquelle les trois axes XI, X2, X3 sont dans un même plan, le basculeur 49 doit provoquer une légère déformation élastique de la biellette 51.

Sur Fig.5, X3 est passé du côté de XI opposé à X2. Les traces des trois axes XI, X2 et X3 forment encore un triangle aplati, l'axe X3 se trouvant légèrement sur la gauche du plan passant par X2-X1. La lanterne 26, et avec elle les clapets, occupent alors la position basse relativement au support 47 et au piston 15. Les clapets supérieurs 23 sont ouverts tandis que les clapets 25 sont fermés.

Des moyens de commande sont prévus pour assurer un changement brusque de la position de Fig.3 à celle de Fig .5 et inversement . Ces moyens de commande comprennent des moyens élastiques E exerçant un effort suivant l'axe géométrique A-A de déplacement du piston.

Les moyens élastiques E sont disposés à l'extérieur de la paroi cylindrique de la lanterne 26 et sont guidés intérieurement par la paroi du corps 27 de la lanterne 26.

Avantageusement, les moyens élastiques E sont constitués par un seul ressort hélicoïdal 59 coaxial à la lanterne 26, et propre à travailler essentiellement en compression. Le ressort 59 de grand diamètre permet d'obtenir une grande souplesse de fonctionnement et contribue à une réalisation simple de construction. La section des spires du ressort est relativement importante, ce qui améliore sa résistance à l'usure et à la corrosion.

En variante non représentée on pourrait prévoir, à la place d'un seul ressort 59, plusieurs ressorts de plus petit diamètre disposés autour de la lanterne 26 et guidés par des logements en forme de cavité cylindrique ouverte, prévus dans la paroi extérieure de la lanterne. Les axes de ces ressorts seraient parallèles à l'axe A-A mais écartés radialement de cet axe. Une disposition symétrique par rapport à 1 ' axe A-A de ces ressorts permettrait d'obtenir une composante suivant l'axe A-A.

Des moyens de déclenchement D sont prévus pour libérer, en fin de course du piston 15, l'énergie accumulée par le ressort 59 et pour provoquer le changement brusque de position de la lanterne 26 et des moyens de commutation C relativement au piston 15.

Les moyens de déclenchement D comprennent, en partie haute, deux poussoirs supérieurs 60a, 60b diamétralement opposés reliés à leur base par une bague circulaire 61, et un poussoir inférieur 62 en partie basse .

Les poussoirs supérieurs 60a, 60b sont constitués par des branches verticales engagées et guidées dans les échancrures 38 du plateau 37 de la lanterne 26. La bague 61 passe autour de la paroi cylindrique du corps 27 de la lanterne qui sert également à guider l'ensemble. Les poussoirs 60a, 60b comportent des saillies 63a, 63b radialement vers 1 ' intérieur qui s ' engagent dans les ouvertures longitudinales 33 de la lanterne, contribuant également au guidage.

La saillie 63a prévue en partie basse du poussoir 60a s'étend radialement vers l'intérieur d'une distance suffisante pour coopérer, en fin de course haute du piston 15, avec l'extension 49b du déclencheur 49 (Fig.3) et amener le déclencheur 49 à la position de Fig.5. Les épaisseurs sont décalées pour que 63a ne puisse coopérer avec 49a. Le ressort 59 est en appui contre la bague 61 elle-même en appui contre la face inférieure du plateau 37.

Le poussoir inférieur 62 comporte une traverse diamétrale 64 passant par les ouvertures 33 qui assurent le guidage en coulissement du poussoir 62. La traverse 64 est solidaire d'un anneau 65 entourant la partie inférieure du corps 27 de la lanterne 26, et prenant appui axial contre la collerette 28. Des ouvertures sensiblement semi-circulaires (Fig.7) existent entre les parois diamétrales de la traverse 64 et le contour intérieur de l'anneau 65, permettant le passage des plaques 47a, 47b du support 47.

La traverse 64 est munie d'une tige 66, coaxiale au piston 15, en saillie du côté opposé au ressort 59. La tige 66 traverse de manière étanche, grâce à un joint torique, une ouverture centrale des parois 19, 20.

En fin de course basse du piston 15, l'extrémité inférieure de la tige 66 vient en butée contre une barrette transversale 67 qui prend appui, à chacune de ses extrémités, contre la paroi transversale supérieure 68 du manchon 12.

La barrette 67 est montée coulissante dans une pièce de retenue 69 fixée au piston 15 sous la paroi 20. La barrette 67 comporte, sur chacun de ses grands côtés, une nervure 70 parallèle à l'axe A-A, propre à coulisser dans une rainure (non représentée) prévue dans la pièce 69. Lorsque le piston 15 occupe une position relativement haute, la traverse 67 repose sur le fond du logement de la pièce 69 à une certaine distance de l'extrémité inférieure de la tige 66. Lorsque le piston 15 arrive vers sa position basse, la barrette 67 prend appui sur la paroi 68 et cesse de descendre alors que le piston 15 peut continuer sa course pour que la tige 66 vienne en butée contre la barrette 67.

Le maintien et le guidage de la traverse 42 relativement au piston différentiel 15 est avantageusement assuré par deux colonnes cylindriques 15d

(Fig. 9) diamétralement opposées, faisant partie intégrante du piston 15, en saillie verticale au-dessus de la grande section du piston. La traverse 42 comporte, vers chacune de ses extrémités, une bague cylindrique 42d propre à s'engager avec un jeu réduit autour de la colonne 15d correspondante. Les deux bagues 42d, comme visible sur Fig. 9, sont situées de part et d'autre de la traverse 42.

Des moyens élastiques J (Fig.5) sont prévus pour rappeler la biellette 51 du mécanisme à genouillère dans une position de verrouillage pour laquelle les axes XI, X2, X3 ne sont pas coplanaires . Selon la représentation de Fig. 5 la biellette 51 est soumise, par les moyens élastiques de rappel J schêmatiquement représentés, à un couple ayant tendance à la faire tourner dans le sens d'horloge autour de l'arbre 55. Les moyens élastiques J peuvent être constitués par un moyen de traction ou de compression disposé entre un point d'accrochage sur la biellette 51 et un point d'accrochage fixé au plateau 37 de la lanterne, ou par un ressort de flexion tel qu'une épingle sensiblement rectiligne s 'étendant diamétralement et prenant appui d'un côté contre deux pions diamétralement opposés, solidaires du plateau 37 et, de l'autre côté, dans sa partie médiane contre un pion en saillie vers le haut sur la biellette 51.

La traverse 64 du poussoir inférieur comporte d'un côté une saillie 64a vers le haut propre à coopérer avec l'extension 49a du basculeur 49 lors de la descente du piston 15. Les épaisseurs sont décalées pour que 64a ne puisse coopérer avec 49b. Les décalages d'épaisseur ainsi que les décalages des plans de coupe expliquent pourquoi 64a apparaît sur Fig. 5 mais non sur Fig.3.

Ceci étant, le fonctionnement du moteur hydraulique différentiel est le suivant.

On considère le moteur dans la configuration de Fig.l. Comme déjà indiqué, les clapets 23 sont fermés, la traverse 42 occupant une position haute relativement à la lanterne 26. La chambre 5 est isolée de la chambre 7. Par contre, les clapets inférieurs 25 sont ouverts et la chambre 7 communique avec la chambre 6.

Le liquide sous pression arrivant par la chambre 5 pousse le piston 15 vers le haut suivant sa grande section annulaire, tandis que le liquide de la chambre 7 est évacué vers la chambre 6 et l'échappement 9.

Les poussoirs 60a, 60b sont retenus par le plateau 37 contre l'action du ressort 59, tandis que le poussoir inférieur 62 est retenu par la collerette 28 de la lanterne 26.

Vers la fin de la course ascendante du piston 15, l'extrémité supérieure des poussoirs 60a, 60b vient buter contre la surface interne 3b du dôme de 1 ' enveloppe . Les poussoirs 60a, 60b sont stoppés dans leur course ascendante mais le piston 15 continue de monter. Le ressort 59 est alors comprimé par les poussoirs 60a, 60b, contre le poussoir inférieur 62. Le plateau supérieur 37 de la lanterne continue de monter et s'écarte de la base des poussoirs supérieurs.

Pendant la compression du ressort 59 le déclencheur 49 continue sa course ascendante avec le piston 15 ; l'extension 49b se rapproche de la saillie

63a du poussoir 60a, puis vient en butée contre la saillie 63a.

L'extension 49b est stoppée, mais le piston 15 poursuit encore un peu sa course vers le haut entraînant l'arbre 50 d'articulation du basculeur 49. Ce dernier va donc tourner dans le sens d'horloge, selon la représentation de Fig.l, autour de l'arbre 50 en provoquant une légère déformation de la biellette 51 pour franchir la position où les trois axes XI, X2 , X3 sont dans un même plan ( leurs traces sur les dessins sont alors alignées) .

Dès que cette position de retenue est franchie, le ressort 59 peut se détendre en provoquant la rotation d'environ 180° dans le sens d'horloge du basculeur 49 qui vient prendre appui par son extension 49b sous la barrette 48 dans la position de Fig.5.

La lanterne 26 et les moyens de commutation C sont passés dans la deuxième position stable, à savoir la position basse, relative au piston différentiel 15. La bague 61 est de nouveau en appui contre le plateau 37.

Les clapets 23 sont ouverts alors que les clapets 25 sont fermés .

Il y a inversion du mouvement du piston 15 puisque le liquide sous pression est admis dans la chambre 7 qui est isolée de la chambre 6. Le piston 15 se déplace vers le bas dans la configuration de Fig.4.

Vers la fin de la course descendante, la barrette

67 vient en butée contre la paroi 68, puis la tige 66 (Fig.4 et Fig.5) du poussoir inférieur 62 vient en butée contre cette barrette 67. Le ressort 59 est comprimé par le poussoir inférieur 62 alors que la lanterne 26 continue à descendre avec le piston . La collerette 28 s ' écarte de la traverse 64. En fin de course descendante , l'extension 49a du basculeur vient en butée contre la saillie 64a (Fig.5) ce qui provoque une rotation d'environ 180° dans le sens contraire d'horloge du basculeur 49 autour de l'arbre 50. Ce changement de position s'effectue brusquement sous l'action du ressort 59 qui se détend.

On retrouve alors la configuration de Fig.l avec l'extension 49a en appui au-dessus de la barrette transversale 48.

Le piston 15 repart pour une course ascendante. L'invention permet d'utiliser un ressort de compression 59 de grand diamètre qui procure une grande souplesse de fonctionnement et une réalisation simple de construction. Le rendement du moteur est amélioré et les chocs lors de la commutation sont réduits entraînant un fonctionnement plus silencieux.

La disposition coaxiale dans l'axe du ressort des différentes pièces mobiles le long de cet axe permet de réduire les frottements. Le guidage des différentes pièces dans leur déplacement est assuré dans de bonnes conditions, et le piston 15 assure le guidage de la lanterne 26. Les Figures 10 et 11 illustrent une variante de réalisation d'une biellette 151 pour le système à genouillère à trois axes XI, X2, X3.

La biellette 151 est réalisée d'une seule pièce en un matériau élastique précisé plus loin. Cette biellette 151 comporte une partie centrale sensiblement en forme de U dont la branche inférieure transversale horizontale 151a est prévue pour constituer l'arbre d'articulation du basculeur 49.

A chaque extrémité, cette branche horizontale 151a se raccorde à une sorte d'arceau 151b, 151c sensiblement en arc de cercle situé dans un plan orthogonal à la branche 151a. Les arceaux 151b, 151c sont parallèles. Leur forme arquée leur permet une déformation de flexion et ces arceaux peuvent alors exercer des efforts de traction et de compression sensiblement verticaux, pour permettre le passage de la position où les traces des trois axes XI, X2, X3 sont alignées. Les arceaux 151b, 151c se prolongent, à leur extrémité supérieure, par des segments horizontaux 151d, 151e recourbés vers l'extérieur et parallèles à la branche 151a. Ces segments 151d,151e présentent une certaine élasticité en torsion autour de leur axe géométrique X2 de manière à exercer un rappel sur les branches 151b et 151c (et sur la branche 151a) en rotation autour de l'axe X2 dans une position non coplanaire des axes XI, X2, X3 correspondant à une position de verrouillage. Les segments 151d, 151e se prolongent par d'autres segments 151f, 151g recourbés à angle droit du côté opposé aux arceaux, parallèles entre eux, et orthogonaux à la branche 151a. Les extrémités de ces segments 151f, 151g peuvent être encastrées dans une pièce K solidaire de la lanterne 26, cette pièce K pouvant être par exemple le plateau 37.

Pour pouvoir engager la branche 151a dans l'ouverture 152 du basculeur, on prévoit, à côté de cette ouverture 152, une ouverture auxiliaire 153 communiquant avec la précédente pour faire passer les différents coudes de la biellette 151 à travers le basculeur 49 et pour amener finalement la branche 151a dans l'ouverture 152.

La biellette 151 assure à la fois la fonction de la biellette 51 et la fonction des moyens élastiques J des Figs . 1 à 9.

La biellette 151 est avantageusement réalisée avec des fibres longitudinales à haute résistance mécanique, par exemple des fibres de verre, juxtaposées, parallèles les unes aux autres et noyées dans une matrice en matière plastique. Les fibres longitudinales assurent une élasticité en traction et en compression dans le sens vertical, au niveau des arceaux 151b, 151c. Dans les segments 151d, 151e, l'élasticité en torsion est assurée par la matrice en matière plastique.

La biellette 151 de Fig.10 permet de simplifier le système de verrouillage du type à genouillère représenté sur Fig.11. Les avantages de la réalisation des Figs. 1 à 9 sont conservés dans le dispositif de Fig. 11.

Bien que l'invention ait été décrite à propos d'un moteur hydraulique, elle peut également s'appliquer à une pompe hydraulique.

Claims

REVENDICATIONS

1. Machine hydraulique différentielle, en particulier moteur hydraulique différentiel, comprenant : - une enveloppe (2) ;

- un piston différentiel (15) propre à coulisser en mouvement alternatif dans l'enveloppe, le piston comportant deux parties (15a, 15b) de diamètre différent propres à se déplacer dans deux chambres correspondantes (7,6) de l'enveloppe ; des moyens de commutation hydraulique (C) pour l'alimentation et l'évacuation des chambres respectives, ces moyens de commutation étant entraînés par le piston (15) et pouvant prendre deux positions stables relativement au piston ;

- des moyens de commande pour un changement brusque de la position des moyens de commutation relativement au piston, comprenant des moyens élastiques (E) propres à accumuler de l'énergie; - et des moyens de déclenchement propres à libérer, en fin de course du piston, l'énergie accumulée par les moyens élastiques et à provoquer le changement brusque de position des moyens de commutation, ces moyens de déclenchement comprenant des moyens de poussée prenant appui en fin de course du piston contre des butées fixes relativement à l'enveloppe, caractérisée par le fait que : les moyens de commutation (C) sont portés par une lanterne (26) à paroi latérale (27) coaxiale au piston (15) , entraînée par ce piston mais pouvant prendre deux positions différentes stables relativement au piston, et les moyens élastiques (E) sont disposés à l'extérieur de la lanterne (26) et sont guidés intérieurement par la paroi latérale (27) de cette lanterne.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens élastiques (E) comprennent un ressort (59) coaxial à la lanterne et l'entourant.

3. Machine selon la revendication 2 , caractérisée par le fait que le ressort (59) est un ressort hélicoïdal de compression.

4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la lanterne (26) est guidée dans sa partie inférieure par une zone cylindrique (18) du piston différentiel.

5. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'au moins un poussoir (60a, 60b; 62) est prévu à chaque extrémité axiale de la lanterne, le ou les poussoirs (60a, 60b) d'une extrémité étant indépendants du ou des poussoirs (62) de l'autre extrémité de la lanterne, ces poussoirs (60a, 60b; 62) étant en appui contre les moyens élastiques (E) et étant retenus axialement par des butées (37,28) prévues sur la lanterne (26) , laquelle assure le guidage des poussoirs (60a, 60b; 62) en translation.

6. Machine selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le poussoir inférieur (62) comporte une traverse diamétrale (64) munie d'une tige (66) coaxiale au piston, en saillie du côté opposé aux moyens élastiques (E) .

7. Machine selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la tige (66) traverse de manière étanche une paroi transversale (19,20) du piston (15) et vient en butée, en fin de course basse, contre une barrette transversale (67) qui prend appui contre une partie (68) de 1 ' enveloppe .

8. Machine selon la revendication 7 , caractérisée par le fait que la barrette (67) est montée coulissante dans un support (69) lié au piston (15) .

9. Machine selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée par le fait que la traverse diamétrale (64) est solidaire d'un anneau (65) prenant appui contre le rebord inférieur (28) de la lanterne (26) , cet anneau (65) entourant la paroi latérale (27) de la lanterne qui comporte deux ouvertures longitudinales de guidage (33) dans lesquelles passe la traverse (64) .

10. Machine selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisée par le fait que deux poussoirs supérieurs diamétralement opposés (60a, 60b) sont prévus et sont guidés par la lanterne (26) , en particulier par des ouvertures longitudinales (33) .

11. Machine selon la revendication 10, caractérisée par le fait que la lanterne (26) comporte un plateau supérieur (37) muni, vers l'intérieur, de deux encoches (38) diamétralement opposées dans lesquelles sont engagés et coulissent les poussoirs supérieurs (60a, 60b).

12. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les moyens de commutation (C) comprennent des clapets (23,25).

13. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que 1 ' ensemble de la lanterne (26), des moyens élastiques (E,59) et des poussoirs (60a, 60b; 62) présente une symétrie axiale.

14. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le maintien stable de la lanterne (26) dans l'une de ses deux positions relatives au piston (15) est procuré par un dispositif (46) du type à genouillère à trois axes (X1,X2,X3) comprenant une biellette (51) et un déclencheur (49) .

15. Machine selon la revendication 14, caractérisée par le fait que la biellette (51) est articulée (X2,55), à une extrémité, sur un plateau supérieur (37) de la lanterne (26) et à son autre extrémité (X3,58a) sur le déclencheur (49) , le déclencheur (49) étant lui-même articulé (XI, 50) sur une pièce (47) liée au piston (15).

16. Machine selon la revendication 14 ou 15, caractérisée par le fait que le déclencheur (49) comprend deux extensions (49b, 49a) diamétralement opposées propres à venir en appui contre une butée (48) liée au piston , respectivement au-dessus et au-dessous de cette butée (48) suite à une rotation d'environ 180°, chaque extension (49b, 49a) du déclencheur étant propre à coopérer avec une saillie (63a, 64a) prévue respectivement sur un poussoir supérieur (60a) et un poussoir inférieur (62) pour provoquer le basculement du déclencheur (49) lorsque les moyens élastiques (E,59) sont sous une charge suffisante.