EP3201466A1 - Mecanisme hydraulique muni de moyens de guidage en translation des pistons - Google Patents

Mecanisme hydraulique muni de moyens de guidage en translation des pistons

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EP3201466A1
EP3201466A1 EP15788134.3A EP15788134A EP3201466A1 EP 3201466 A1 EP3201466 A1 EP 3201466A1 EP 15788134 A EP15788134 A EP 15788134A EP 3201466 A1 EP3201466 A1 EP 3201466A1
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EP
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piston
cylinder
projection
groove
roller
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EP15788134.3A
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Yann PRAT
Marc PRECIGOUT
Gilbert Goldbaum
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Poclain Hydraulics Industrie
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Poclain Hydraulics Industrie
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Publication of EP3201466B1 publication Critical patent/EP3201466B1/fr
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    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections

Definitions

  • Hydraulic machines comprising a cylinder block having a plurality of housings in which pistons slide, including means for guiding the pistons in their housings.
  • the document FR 2 727 471 in the name of the applicant presents for example a hydraulic machine structure in which the pistons are guided in translation by a U-shaped clip, inserted firstly in a recess of the cylinder block, and on the other hand part in a radial groove arranged on a wedge piece ensuring the maintenance of the piston roller.
  • the present disclosure relates to a hydraulic mechanism, motor or pump, comprising a cam; a cylinder block rotatably mounted relative to the cam; at least one cylinder formed in this cylinder block; at least one piston assembly adapted to cooperate with a cylinder, this piston assembly comprising a piston slidably mounted inside said cylinder; a roller rotatably mounted on the piston and configured to cooperate with the cam, the roller being delimited by two transverse end faces; first and second wedging members each disposed between an end face of the roll and the inner face of the cylinder on which said chock member bears so as to maintain the axial position of the roll.
  • the cylinder has a groove in its inner face, and the piston assembly has a projection configured to cooperate with the groove of the cylinder to maintain the orientation of the roll.
  • the translational guidance is more robust: it is able in particular to withstand power surges of the hydraulic mechanism and abrupt movements of the piston that they can generate.
  • the guide is here in the cylinder itself through the cooperation of the projection of the piston assembly with the groove of the cylinder.
  • this projection can be shorter and this cooperation can be done more closely to the axis of the piston, which reduces the lever arm and therefore the importance of shear forces when the piston seeks to rotate in the cylinder .
  • the projection can be an integral part of an existing part of the piston assembly, which reduces the number of parts used.
  • the projection is integral with the piston.
  • the guide of the piston in translation and its locking in rotation is therefore provided directly.
  • the projection is an end portion of a pin inserted into a bore of the piston.
  • a pin inserted into a bore of the piston.
  • This pin can be fixed in the bore, for example by tight fitting, or slide freely in the bore.
  • the pin is metallic.
  • the projection is a protrusion forming an integral part of the piston.
  • a one-piece piece can be obtained by removing material from a precursor piece to form this protrusion; it can also be obtained by molding or other techniques.
  • the projection extends in a direction that does not intersect the main axis of the piston. In this way, the projection does not interfere with a possible member extending along the main axis of the piston, such as a center hole for example.
  • the piston has a center hole, extending along its major axis from its lower face, and a bore for receiving a projection pin, the center hole and the bore not communicating with the within the piston.
  • the lateral surface of the piston has a flat surface, the projection projecting from this flat surface.
  • a flat facilitates the introduction of the projection: when the projection is a pin inserted into a bore of the piston, the bore is easier to drill on the flat surface of the flat; when the projection is an outgrowth of the piston made by removal of material, this flat may be the surface remaining after removal of material.
  • such flat allows the passage of hydraulic fluid along this portion of the piston, which is particularly useful in the case of a stepped piston.
  • the projection is shifted to a side edge of the flat relative to the center of said flat. This reduces the length of the projection, the distance separating the flat of the piston and the inner face of the cylinder being all the smaller as one approaches the lateral edges of the flat.
  • the projection is a pin
  • the projection is integral with the first wedging piece.
  • the piston can be left intact, the function of translational guiding and rotational locking being integrated with the wedging function in the wedging piece. It is thus possible to use existing pistons in new cylinder blocks according to the invention by equipping them with this type of wedging piece.
  • the projection is a boss integral with the first wedging member.
  • the wedging piece can thus be obtained integrally, for example by molding. We thus obtain a more massive piece and therefore more solid.
  • the first wedging piece is plastic.
  • the groove extends to the outer end of said cylinder and opens into the outer face of the cylinder block.
  • the projection can therefore possibly leave the groove for a short time when the piston follows the cam: in this way, the piston is not blocked in translation, which offers a large amplitude to the piston and thus improves performance hydraulic mechanism.
  • said cylinder has an outer portion, having a first diameter, defining an outer chamber, and an inner portion, having a second diameter smaller than the first diameter, defining an inner chamber;
  • the piston comprises an outer portion, having a first diameter, and an inner portion, having a second diameter smaller than the first diameter;
  • the groove is formed in the inner portion of the cylinder and the projection projects on the inner portion of the piston.
  • the groove extends to the outer end of the inner portion of the barrel and opens into the outer barrel chamber. This facilitates the mounting of the stepped piston and increases the section of passage of the hydraulic fluid.
  • the projection extends perpendicularly to the axis of the piston.
  • the projection has a tapered inner end.
  • This shape can be assessed in a radial plane (orthogonal to the main axis of the mechanism) and / or in the axial plane (containing the main axis of the mechanism and the axis of the piston). This allows, in cases where the projection can exit the groove, facilitate its reinsertion into the groove and automatically refocus the piston. The assembly of the mechanism is also facilitated.
  • the projection height of the projection decreases toward its inner end.
  • the term "height of projection” the height of an element, at a given point, measured from the surface on which this element protrudes and perpendicular to this surface. This also makes it easier to insert the projection into the groove and to prevent it from catching on the edge of the cylinder.
  • the hydraulic mechanism is devoid of any fastener mounted in an outer or lateral face of the cylinder block and overlapping the periphery of a cylinder. The manufacture of the cylinder block is thus facilitated and the risk of stall and loss of an element in the housing of the mechanism is reduced.
  • the groove of the cylinder is formed in the thickness of the cylinder block. In some embodiments, the groove extends in a direction parallel to the cylinder axis.
  • the piston is provided with a seal ensuring the seal between the piston and the inner face of the cylinder.
  • the groove of the cylinder is provided to never be overlapped by the piston seal when the piston is guided by the cam. This prevents hydraulic fluid can escape from the piston chamber bypassing the seal by the groove.
  • FIG 1 is a general view in axial section of a hydraulic mechanism.
  • FIG 2A is a cross-sectional view of a cylinder block according to a first embodiment.
  • FIG 2B is a sectional view along the IIB-IIB plane of FIG 2A.
  • FIG 3A is a front view of a wedging piece according to the first embodiment.
  • FIG 3B is a sectional view along the plane IIIB-IIIB of FIG 3A.
  • FIG 4 is a partial cross-sectional view of the piston assembly engaged in the cylinder block of FIG2A.
  • FIG 5A is a cross-sectional view of a cylinder block according to a second embodiment.
  • FIG 5B is a view along the arrow VB of FIG. 5A.
  • FIG 6 is a perspective view of a piston according to the second embodiment.
  • FIG 7 is a perspective view in section of the piston assembly engaged in the cylinder block of FIG 5A.
  • FIG 8 is in profile view of an alternative embodiment of the piston of FIG 6.
  • FIG 9 is a cross-sectional view of a cylinder block according to this variant.
  • the engine 1 of FIG. 1 comprises:
  • An output shaft 4 rotatably mounted in the housing, about an axis 5, by means of two roller bearings 6, and whose inner end is provided with grooves 7;
  • a cylinder block 8 which comprises a central recess provided with splines 9, associated with the splines 7 of the shaft for securing the shaft 4 in rotation with the cylinder block 8 and for centering the cylinder block with respect to this tree;
  • a plurality of cylinders 10 arranged radially in a star with respect to the axis 5, each containing a piston 11, which is slidably mounted therein;
  • a flat face 12 which is provided with the cylinder block 8, which is perpendicular to the axis of rotation 5, and in which open conduits 13 connected to the different cylinders 10;
  • the axial face of the dispenser has a third circular groove 16 '.
  • the groove 16 ' can be connected to the groove 16 or the groove 17 by a displacement selector (not shown) to operate the engine in large or in small displacement. It goes without saying that the invention applies equally to engines with one or more displacements.
  • a cylindrical roller 23 is housed in a bearing 24 formed at the end of each piston 11, is rotatably mounted about a roller axis 25 orthogonal to the piston pin 26, coinciding with the axis of the cylinder 10, and is pressed against the cam 3.
  • This roller 23 is capable of penetrating at least partially inside the cylinder, so that, on the side of each transverse face 27 delimiting the roller, a recess 28 is formed in the part of the piston 11 which supports this roll, which allows to form, on either side of said roll, spaces.
  • Each recess corresponds at least to the space between at least the surface of the cylinder 10, the cylindrical surface of the roller 23 and the corresponding transverse face 27 of the roller, said space being moreover open to the outside of the piston, at least in the area where the roller is protruding out of the piston.
  • the plane perpendicular to the axis 25 of the roller 23 and containing the axis 26 of the piston is a plane of symmetry for the piston 11, the bearing 24, the roller 23, and the two spaces. It would also be possible, and in accordance with the invention, to have an asymmetric arrangement in which the spaces would not be symmetrical to each other with respect to a plane perpendicular to the axis 25 of the roll.
  • each space defined between a recess 28 of the piston 11 and the inner wall of the cylinder 10 contains a wedging piece 29a, 29b, of a shape corresponding to that of the recess and of cross section shaped substantially in a lunula.
  • These wedging pieces 29a, 29b each have a flat face disposed facing one of the end faces 27 of the roll 23 and a cylindrical face bearing on the inner face of the cylinder 10. These parts thus perform the axial wedging of the roll.
  • each transverse face 27 is in contact with the opposite face of the piece 29a, 29b.
  • the inner wall of the cylinder 10 has a groove 31 extending radially inwards from the outer edge of the cylinder 10 in the axial plane containing the cylinder.
  • axis 26 of the piston 11 and the axis 25 of the roll 23 this groove 31 thus opens within one of the recesses 28.
  • the groove 31 extends over a length such as the seal 1 of the piston 11 never reaches it when the piston moves back and forth in the cylinder 10, guided by the cam 3; in other words, the position of the seal at the upper dead point of the piston is more internal than the inner end 32 of the groove 31.
  • the length of the groove 31 may be less than half, or third, of the length of the cylinder 10, depending on the magnitude of the piston stroke 11.
  • the groove 31 has a tapered shape. More precisely, it has the shape of a truncated cone cut in a longitudinal plane with an inner end 32 rounded: thus, both its tangential dimension and its axial dimension decrease when one approaches its inner end 32.
  • the wedging piece 29a intended to fill the recess 28 in which the groove 31 is provided comprises in turn a boss 35 of shape substantially complementary to the groove 31.
  • This boss 35 therefore extends radially inwards from the outer edge of the chock piece 29a over a substantially identical length, or shorter, than that of the groove 31.
  • It also has a tapered shape, more precisely the shape of a trunk of cone cut in a longitudinal plane with one end inner 36 rounded; the angle of the cone may be for example about 5 °.
  • such a boss 35 is therefore configured to engage in the groove 31 of the cylinder 10 in order to lock the roll 25 and thus the piston 11 in its entirety in rotation about its axis 26.
  • the inner end 36 of the boss 35 rests at the inner end 32 of the groove 31; on the other hand, at the top dead center, the inner end 36 of the boss 35 protrudes beyond the outer edge of the cylinder 10 and thus leaves the groove 31.
  • the cylinder 10 has a single groove 31 and only the first wedging piece 29a is provided with such a boss 35.
  • two diametrically opposed grooves 31 may be provided in the cylinder 10; in this case, the second wedging piece 29b can also be provided with a boss 35.
  • FIGS. 5 to 7 illustrate a second example of a hydraulic mechanism generally analogous to the first example, except that the cylinder block 108 here comprises stepped cylinders 110 configured to receive stepped pistons 111.
  • stepped cylinders 110 comprise an outer section 110e, of a certain diameter, defining an outer chamber, and an inner section IlOi, having a smaller diameter, defining an inner chamber.
  • the stepped pistons 111 have in turn an outer portion 111e, having a diameter substantially equal, with a clearance, to the diameter of the outer portion 100e of the cylinder 110, and an inner portion 111i, also called piston foot, having a diameter at less than the diameter of the inner portion IlOi of the cylinder 110.
  • the sealing of the cylinder is performed by a seal provided at the outer portion 111e of the piston which is applied against the surface of the outer section 110e of the cylinder 110.
  • the hydraulic fluid can thus be distributed in the inner chamber bypassing the inner portion llli of the piston to apply its hydraulic pressure both against the inner surface of the outer portion 111e of the piston 111 and against the inner surface of its inner portion llli.
  • the outer portion 111e of the piston also supports, in a manner similar to the previous example, a roll 123 and wedges 129.
  • the inner portion 111i has two flats 137 diametrically opposed, preferably arranged orthogonally to the axis 5 of the engine.
  • a bore 138 is further pierced in the flat 137 opposite the fluid supply conduit 113.
  • a metal pin 135 is inserted and retained in this bore 138 so that its distal end 136 protrudes orthogonally on the flat portion 117.
  • This distal end 136 of the pin 135 is thus configured to engage in a groove 131 formed in the surface of the inner portion IlOi of the cylinder 110.
  • This groove 131 thus extends radially inwardly from the outer edge of the inner portion. IlOi of the cylinder 110 over substantially the entire length of this inner portion IlOi. It thus opens all along the inner chamber and opens at its outer end into the outer chamber of the cylinder 110.
  • This groove preferably extends in the axial plane containing the axis 26 of the piston 11 and the axis 25. of the roller 23, opposite the conduit 113 for supplying fluid.
  • FIGS 8 and 9 illustrate an alternative embodiment of this second example in which the pin 235 is no longer centered on flat 237 but shifted towards a lateral edge 237a of the flat 237.
  • FIG. 8 shows that the piston 211 has a center hole 239 which has allowed it to be machined, extending along its length. main axis 226 and that the latter is disjoint from, that is to say does not communicate with, the bore 238 in which the pin 235 is inserted.
  • the groove position 231 is also modified to cooperate properly with the pin 235.
  • the groove 231 extends in a direction offset from the axial plane of the motor passing through the piston.
  • the length of the groove 131 is such that the pin can never leave the groove during operation of the engine 1.
  • the pin 135 and / or the groove 131 of a tapered shape similar to that described with reference to the first embodiment.

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Abstract

Mécanisme hydraulique, moteur ou pompe, comprenant une came; un bloc-cylindres monté rotatif par rapport à la came; au moins un cylindre (110i, 110e) ménagé dans ce bloc-cylindres; au moins un ensemble piston apte à coopérer avec un cylindre (110i, 110e), cet ensemble piston comprenant un piston (111i, 111e) monté à coulissement à l'intérieur dudit cylindre (110i, 110e); un rouleau (123) monté rotatif sur le piston (111i, 111e) et configuré pour coopérer avec la came, le rouleau (123) étant délimité par deux faces transversales d'extrémité; des première et deuxième pièces de calage (129) disposées chacune entre une face d'extrémité du rouleau (123) et la face interne du cylindre (110i, 110e) sur laquelle ladite pièce de calage (129) prend appui de manière à maintenir la position axiale du rouleau (123); le cylindre (110i, 110e) comporte une rainure (131) pratiquée dans sa face interne, et l'ensemble piston comporte une projection (136) configurée pour coopérer avec la rainure (131) du cylindre (110i, 110e) de manière à maintenir l'orientation du rouleau (123).

Description

MECANISME HYDRAULIQUE MUNI DE MOYENS DE GUIDAGE EN TRANSLATION DES PISTONS
DOMAINE DE L'INVENTION
Le présent exposé concerne le domaine des machines hydrauliques à pistons radiaux, et plus précisément les moyens de guidage en translation des pistons de telles machines hydrauliques. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
On connaît des machines hydrauliques comprenant un bloc- cylindres présentant une pluralité de logements dans lesquels coulissent des pistons comprenant des moyens de guidage en translation des pistons dans leurs logements. Le document FR 2 727 471 au nom de la demanderesse présente par exemple une structure de machine hydraulique dans laquelle les pistons sont guidés en translation par une agrafe en U, insérée d'une part dans un évidement du bloc-cylindres, et d'autre part dans une rainure radiale aménagée sur une pièce de calage assurant le maintien du galet du piston.
Toutefois, une telle agrafe en U qui enjambe une partie du bloc cylindre est fragile et résiste mal à des efforts mécaniques importants, notamment de cisaillement, qui peuvent se produire dans certaines circonstances, par exemple en cas de cavitation ou de choc hydraulique. En particulier, certaines machines hydrauliques, telles les machines de débitage d'arbres, connaissent des à-coups de puissance violents au cours desquels la machine freine et redémarre brusquement et fréquemment : de tels à-coups provoquent des inversions de pression dans le bloc- cylindres, de telle sorte que les pistons peuvent décoller soudainement de la came contre laquelle ils sont normalement en contact. Dans de telles occasions, le piston peut avoir tendance à pivoter dans son logement, engendrant ainsi d'importants efforts de flexion/cisaillement dans l'agrafe, entraînant dans la durée la fatigue puis la rupture de l'agrafe. En outre, de tels efforts brusques et répétés peuvent user la rainure de la pièce de calage, réduisant dès lors l'efficacité du blocage en rotation du piston même si l'agrafe n'est pas endommagée. Il existe donc un besoin pour un mécanisme hydraulique muni de moyens de guidage en translation qui soient dépourvus, au moins en partie, des inconvénients inhérents aux systèmes connus précités. PRESENTATION DE L'INVENTION
Le présent exposé concerne un mécanisme hydraulique, moteur ou pompe, comprenant une came ; un bloc-cylindres monté rotatif par rapport à la came ; au moins un cylindre ménagé dans ce bloc-cylindres ; au moins un ensemble piston apte à coopérer avec un cylindre, cet ensemble piston comprenant un piston monté à coulissement à l'intérieur dudit cylindre ; un rouleau monté rotatif sur le piston et configuré pour coopérer avec la came, le rouleau étant délimité par deux faces transversales d'extrémité ; des première et deuxième pièces de calage disposées chacune entre une face d'extrémité du rouleau et la face interne du cylindre sur laquelle ladite pièce de calage prend appui de manière à maintenir la position axiale du rouleau. Le cylindre comporte une rainure pratiquée dans sa face interne, et l'ensemble piston comporte une projection configurée pour coopérer avec la rainure du cylindre de manière à maintenir l'orientation du rouleau.
Dans le présent exposé, les termes « axial », « radial »,
« tangentiel », « intérieur », « extérieur » et leurs dérivés sont définis par rapport à l'axe principal du mécanisme hydraulique.
Grâce à une telle configuration, le guidage en translation est plus robuste : il est capable en particulier de résister à des à-coups de puissance du mécanisme hydraulique et aux brusques mouvements du piston que ces derniers peuvent engendrer. En effet, le guidage se fait ici au sein même du cylindre grâce à la coopération de la projection de l'ensemble piston avec la rainure du cylindre. Ainsi, cette projection peut être plus courte et cette coopération peut se faire de manière plus proche de l'axe du piston, ce qui réduit le bras de levier et donc l'importance des efforts de cisaillement lorsque le piston cherche à tourner dans le cylindre.
En outre, grâce à cette configuration, on bénéficie d'une liberté de conception plus importante pour doter la projection d'une taille suffisante pour assurer sa solidité et une interface de coopération importante avec la rainure, ce qui permet de mieux répartir les efforts mécaniques subis par la projection. De même, dans cette configuration, les pièces de calage peuvent être dépourvues de rainure, ce qui les rend plus massives et donc plus solides.
Ces moyens de blocage sont en outre plus faciles à fabriquer et à assembler : en particulier, la projection peut faire partie intégrante d'une pièce existante de l'ensemble piston, ce qui réduit le nombre de pièces utilisées.
Dans certains modes de réalisation, la projection est solidaire du piston. Le guidage du piston en translation et son blocage en rotation est donc assuré directement.
Dans certains modes de réalisation, la projection est une partie d'extrémité d'une goupille insérée dans un alésage du piston. Une telle configuration est très facile à réaliser puisqu'il suffit de munir le piston d'un tel alésage puis d'y engager la goupille. Cette goupille peut être fixée dans l'alésage, par exemple par ajustage serré, ou bien coulisser librement dans l'alésage.
Dans certains modes de réalisation, la goupille est métallique.
Dans d'autres modes de réalisation, la projection est une excroissance faisant partie intégrante du piston. Une telle pièce monobloc peut être obtenue par retrait de matière d'une pièce précurseur pour former cette excroissance ; elle peut également être obtenue par moulage ou encore d'autres techniques.
Dans certains modes de réalisation, la projection s'étend selon une direction ne coupant pas l'axe principal du piston. De cette manière, la projection n'interfère pas avec un éventuel organe s'étendant le long de l'axe principal du piston, tel qu'un trou de centre par exemple.
Dans certains modes de réalisation, le piston possède un trou de centre, s'étendant le long de son axe principal depuis sa face inférieure, et un alésage pour recevoir une goupille formant projection, le trou de centre et l'alésage ne communiquant pas au sein du piston.
Dans certains modes de réalisation, la surface latérale du piston présente un méplat, la projection faisant saillie sur ce méplat. Un tel méplat permet de faciliter la mise en place de la projection : lorsque la projection est une goupille insérée dans un alésage du piston, l'alésage est plus facile à percer sur la surface plate du méplat ; lorsque la projection est une excroissance du piston réalisée par retrait de matière, ce méplat peut être la surface subsistant suite au retrait de matière. De plus, un tel méplat permet le passage du fluide hydraulique le long de cette portion du piston, ce qui est notamment utile dans le cas d'un piston étagé.
Dans certains modes de réalisation, la projection est décalée vers un bord latéral du méplat par rapport au centre dudit méplat. Ceci permet de réduire la longueur de la projection, la distance séparant le méplat du piston et la face interne du cylindre étant d'autant plus petite que l'on se rapproche des bords latéraux du méplat. Dans le cas où la projection est une goupille, on peut par exemple prévoir une taille unique de goupille adaptée pour tous les pistons sans craindre que cette goupille, de taille réduite pour s'adapter au plus petit piston, ne s'échappe de la rainure des plus gros cylindres.
Dans certains modes de réalisation, la projection est solidaire de la première pièce de calage. Dans un tel cas, le piston peut être laissé intact, la fonction de guidage en translation et de blocage en rotation étant intégrée avec la fonction de calage dans la pièce de calage. On peut ainsi utiliser des pistons existants dans de nouveaux blocs-cylindres selon l'invention en les équipant avec ce type de pièce de calage.
Dans certains modes de réalisation, la projection est un bossage faisant partie intégrante de la première pièce de calage. La pièce de calage peut ainsi être obtenue de manière monobloc, par moulage par exemple. On obtient ainsi une pièce plus massive et donc plus solide.
Dans certains modes de réalisation, la première pièce de calage est en plastique.
Dans certains modes de réalisation, la rainure s'étend jusqu'à l'extrémité extérieure dudit cylindre et s'ouvre dans la face externe du bloc-cylindres. Dans certaines configurations, la projection peut donc éventuellement sortir de la rainure un court instant lorsque le piston suit la came : de cette manière, le piston n'est pas bloqué en translation, ce qui offre une amplitude importante au piston et améliore donc les performances du mécanisme hydraulique.
Dans certains modes de réalisation, ledit cylindre comporte un tronçon extérieur, ayant un premier diamètre, définissant une chambre extérieure, et un tronçon intérieur, ayant un deuxième diamètre inférieur au premier diamètre, définissant une chambre intérieure ; le piston comporte une portion extérieure, ayant un premier diamètre, et une portion intérieure, ayant un deuxième diamètre inférieur au premier diamètre ; la rainure est pratiquée dans le tronçon intérieur du cylindre et la projection fait saillie sur la portion intérieure du piston. Cette configuration est adaptée aux pistons étagés qui présentent un tronçon intérieur plus étroit, permettant ainsi de disposer un plus grand nombre de pistons autour de l'axe du bloc-cylindres.
Dans certains modes de réalisation, la rainure s'étend jusqu'à l'extrémité extérieure du tronçon intérieur du cylindre et débouche dans la chambre extérieure du cylindre. Ceci facilite le montage du piston étagé et augmente la section de passage du fluide hydraulique.
Dans certains modes de réalisation, la projection s'étend perpendiculairement à l'axe du piston.
Dans certains modes de réalisation, la projection possède une extrémité intérieure fuselée. Dans le présent exposé, on entend par « fuselée », une forme qui s'effile vers son extrémité ; cette extrémité étant par exemple tronconique avec éventuellement une pointe arrondie. Cette forme peut s'apprécier dans un plan radial (orthogonal à l'axe principal du mécanisme) et/ou dans le plan axial (contenant l'axe principal du mécanisme et l'axe du piston). Ceci permet, dans les cas où la projection peut sortir de la rainure, de faciliter sa réinsertion dans la rainure et de recentrer automatiquement le piston. L'assemblage du mécanisme est également facilité.
Dans certains modes de réalisation, la hauteur de saillie de la projection décroit en direction de son extrémité intérieure. Dans le présent exposé, on entend par « hauteur de saillie » la hauteur d'un élément, en un point donné, mesurée à partir de la surface sur laquelle cet élément fait saillie et perpendiculairement à cette surface. Ceci permet également de faciliter l'insertion de la projection dans la rainure et d'éviter qu'elle n'accroche sur le bord du cylindre.
Dans certains modes de réalisation, le mécanisme hydraulique est dépourvu de tout élément de fixation monté dans une face externe ou latérale du bloc-cylindres et chevauchant la périphérie d'un cylindre. La fabrication du bloc-cylindres est ainsi facilitée et le risque de décrochage et de perte d'un élément dans le carter du mécanisme est réduit.
Dans certains modes de réalisation, la rainure du cylindre est pratiquée dans l'épaisseur du bloc-cylindres. Dans certains modes de réalisation, la rainure s'étend dans une direction parallèle à l'axe du cylindre.
Dans certains modes de réalisation, le piston est muni d'un joint assurant l'étanchéité entre le piston et la face interne du cylindre.
Dans certains modes de réalisation, la rainure du cylindre est prévue de manière à ne jamais être chevauchée par le joint du piston lorsque le piston est guidé par la came. On évite ainsi que du fluide hydraulique ne puisse s'échapper de la chambre du piston en contournant le joint par la rainure.
Les caractéristiques et avantages précités, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, d'exemples de réalisation du mécanisme hydraulique proposé. Cette description détaillée fait référence aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les dessins annexés sont schématiques et visent avant tout à illustrer les principes de l'invention.
Sur ces dessins, d'une figure (FIG) à l'autre, des éléments (ou parties d'élément) identiques sont repérés par les mêmes signes de référence. En outre, des éléments (ou parties d'élément) appartenant à des exemples de réalisation différents mais ayant une fonction analogue sont repérés sur les figures par des références numériques incrémentées de 100, 200, etc.
La FIG 1 est une vue générale en coupe axiale d'un mécanisme hydraulique.
La FIG 2A est une vue en coupe transversale d'un bloc-cylindres selon un premier exemple de réalisation.
La FIG 2B est une vue en coupe selon le plan IIB-IIB de la FIG 2A. La FIG 3A est une vue de face d'une pièce de calage selon le premier exemple de réalisation.
La FIG 3B est une vue en coupe selon le plan IIIB-IIIB de la FIG 3A.
La FIG 4 est une vue partielle en coupe tangentielle de l'ensemble piston engagé dans le bloc-cylindres de la FIG2A.
La FIG 5A est une vue en coupe transversale d'un bloc-cylindres selon un deuxième exemple de réalisation. La FIG 5B est une vue selon la flèche VB de la FIG 5A.
La FIG 6 est une vue en perspective d'un piston selon le deuxième exemple de réalisation.
La FIG 7 est une vue en perspective et en coupe de l'ensemble piston engagé dans le bloc-cylindres de la FIG 5A.
La FIG 8 est en vue de profil d'une variante de réalisation du piston de la FIG 6.
La FIG 9 est une vue en coupe transversale d'un bloc-cylindres selon cette variante.
DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLE(S) DE REALISATION
Afin de rendre plus concrète l'invention, des exemples de mécanismes hydrauliques sont décrits en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Il est rappelé que l'invention ne se limite pas à ces exemples.
Le moteur 1 de la FIG 1 comprend :
- un carter en deux parties la, lb, assemblées par des vis 2;
- une came ondulée 3, solidaire du carter la, lb;
- un arbre de sortie 4, monté à rotation dans le carter, autour d'un axe 5, au moyen de deux roulements à rouleaux 6, et, dont l'extrémité intérieure est munie de cannelures 7;
- un bloc-cylindres 8, qui comporte un évidement central muni de cannelures 9, associées aux cannelures 7 de l'arbre pour solidariser en rotation l'arbre 4 avec le bloc-cylindres 8 et pour centrer ce bloc-cylindres par rapport à cet arbre;
- une pluralité de cylindres 10 disposés radialement en étoile par rapport à l'axe 5, contenant chacun un piston 11, qui y est monté coulissant;
- une face plane 12, dont est muni le bloc-cylindres 8, qui est perpendiculaire à l'axe de rotation 5, et dans laquelle débouchent des conduits 13 reliés aux différents cylindres 10;
- un distributeur 14 de fluide aux divers cylindres 10, qui est muni d'une face plane de distribution 15, perpendiculaire à l'axe de rotation 5 et disposée en regard de et en appui sur la face de communication 12 du bloc-cylindres, et d'une face axiale qui comporte deux gorges circulaires 16, 17 communiquant, respectivement, sélectivement avec une alimentation en fluide sous pression 18 et avec un échappement de fluide 19, cependant qu'un dispositif d'entraînement 20 rend solidaire en rotation ce distributeur de fluide 14 avec la partie la du carter, et que des conduits 21, 22, relient les gorges 16, 17 respectivement, à la face plane 15 et sont susceptibles d'être mis en communication, successivement, pendant la rotation relative du bloc-cylindres 8 par rapport au distributeur 14, avec les conduits 13 du bloc-cylindres 8. En l'espèce, la face axiale du distributeur présente une troisième gorge circulaire 16'. Il s'agit en effet d'un moteur à deux cylindrées de fonctionnement, la gorge 16' pouvant être reliée à la gorge 16 ou à la gorge 17 par un sélecteur de cylindrée (non représenté) pour faire fonctionner le moteur en grande ou en petite cylindrée. Il va de soi que l'invention s'applique indifféremment à des moteurs à une ou à plusieurs cylindrées.
Un rouleau cylindrique 23 est logé dans un palier 24 ménagé à l'extrémité de chaque piston 11, est monté rotatif autour d'un axe de rouleau 25 orthogonal à l'axe de piston 26, confondu avec l'axe du cylindre 10, et est en appui sur la came 3. Ce rouleau 23 est susceptible de pénétrer au moins partiellement à l'intérieur du cylindre, de sorte que, du côté de chaque face transversale 27 délimitant le rouleau, un évidement 28 est ménagé dans la partie du piston 11 qui supporte ce rouleau, ce qui permet de constituer, de part et d'autre dudit rouleau, des espaces. Chaque évidement correspond au moins à l'espace compris entre au moins la surface du cylindre 10, la surface cylindrique du rouleau 23 et la face transversale correspondante 27 du rouleau, ledit espace étant par ailleurs ouvert à la partie extérieure du piston, au moins dans la zone où le rouleau est disposé en saillie hors du piston.
Dans cet exemple, le plan perpendiculaire à l'axe 25 du rouleau 23 et contenant l'axe 26 du piston, est un plan de symétrie pour le piston 11, le palier 24, le rouleau 23, et les deux espaces. Il serait également possible, et conforme à l'invention, d'avoir une disposition dissymétrique dans laquelle les espaces ne seraient pas symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe 25 du rouleau.
Il convient en outre de prévoir un moyen de maintenir en position axiale dans son palier 24 le rouleau 23 monté sur un piston 11 et de maintenir constante son orientation angulaire par rapport à l'axe 26 du piston, afin de faire en sorte que ce rouleau 23 soit disposé en regard de la came 3 et correctement orienté par rapport à cette came pour rouler sur la came.
A cette fin, chaque espace délimité entre un évidement 28 du piston 11 et la paroi interne du cylindre 10 contient une pièce de calage 29a, 29b, de forme correspondante à celle de l'évidement et de section transversale conformée sensiblement en lunule. Ces pièces de calage 29a, 29b ont chacune une face plane disposée en regard d'une des faces d'extrémité 27 du rouleau 23 et une face cylindrique en appui sur la face interne du cylindre 10. Ces pièces réalisent donc le calage axial du rouleau dont chaque face transversale 27 est en contact avec la face en regard de la pièce 29a, 29b.
Dans ce premier exemple de réalisation, comme cela est représenté sur les FIG 2A et 2B, la paroi interne du cylindre 10 présente une rainure 31 s'étendant radialement vers l'intérieur depuis le bord extérieur du cylindre 10 dans le plan axial contenant l'axe 26 du piston 11 et l'axe 25 du rouleau 23 : cette rainure 31 s'ouvre donc au sein d'un des évidements 28. La rainure 31 s'étend sur une longueur telle que le joint d'étanchéité 1 du piston 11 ne l'atteint jamais lorsque le piston va et vient dans le cylindre 10, guidé par la came 3 ; autrement dit, la position du joint au point mort haut du piston est plus intérieure que l'extrémité intérieure 32 de la rainure 31. Ainsi, la longueur de la rainure 31 peut être inférieure à la moitié, ou au tiers, de la longueur du cylindre 10, en fonction de l'importance de la course du piston 11.
La rainure 31 possède une forme fuselée. Plus précisément, elle présente la forme d'un tronc de cône coupé dans un plan longitudinal avec une extrémité intérieure 32 arrondie : ainsi, tant sa dimension tangentielle que sa dimension axiale diminuent lorsque l'on se rapproche de son extrémité intérieure 32.
Comme cela est représenté sur les FIG 3A et 3B, la pièce de calage 29a destinée à combler l'évidement 28 dans lequel la rainure 31 est prévue comprend quant à elle un bossage 35 de forme sensiblement complémentaire à la rainure 31. Ce bossage 35 s'étend donc radialement vers l'intérieur depuis le bord extérieur de la pièce de calage 29a sur une longueur sensiblement identique, ou plus courte, que celle de la rainure 31. Il possède également une forme fuselée, plus précisément la forme d'un tronc de cône coupé dans un plan longitudinal avec une extrémité intérieure 36 arrondie ; l'angle du cône peut être par exemple d'environ 5°.
Comme cela est représenté à la FIG 4, un tel bossage 35 est donc configuré pour s'engager dans la rainure 31 du cylindre 10 afin de bloquer le rouleau 25 et donc le piston 11 dans son entier en rotation autour de son axe 26. Dans cet exemple, au point mort bas du piston, l'extrémité intérieure 36 du bossage 35 repose au niveau de l'extrémité intérieure 32 de la rainure 31 ; en revanche, au point mort haut, l'extrémité intérieure 36 du bossage 35 dépasse le bord extérieur du cylindre 10 et sort donc de la rainure 31.
Dès lors, lorsque la came 3 guide à nouveau le piston 11 vers l'intérieur, les formes fuselées du bossage 35 et de la rainure 31 permettent le réengagement et le recentrage automatique du bossage 35 dans la rainure 31, donc le réalignement du rouleau 25 sur sa direction axiale nominale. Un tel guidage et recentrage est assuré même en cas d'à- coup de la machine hydraulique et de décollement du rouleau 25 de la came 3.
Dans cet exemple, le cylindre 10 présente une seule rainure 31 et seule la première pièce de calage 29a est munie d'un tel bossage 35. Toutefois, il va de soi que deux rainures 31 diamétralement opposées peuvent être prévues dans le cylindre 10 ; dans ce cas, la deuxième pièce de calage 29b peut également être munie d'un bossage 35.
Les FIG 5 à 7 illustrent un deuxième exemple de mécanisme hydraulique généralement analogue au premier exemple si ce n'est que le bloc-cylindres 108 comprend ici des cylindres étagés 110 configurés pour recevoir des pistons étagés 111.
Ces cylindres étagés 110 comportent un tronçon extérieur 110e, d'un certain diamètre, définissant une chambre extérieure, et un tronçon intérieur IlOi, possédant un diamètre moins important, définissant une chambre intérieure. Les pistons étagés 111 possèdent quant à eux une portion extérieure 111e, possédant un diamètre sensiblement égal, à un jeu près, au diamètre du tronçon extérieur 100e du cylindre 110, et une portion intérieure llli, également appelée pied de piston, possédant un diamètre au moins inférieur au diamètre du tronçon intérieur IlOi du cylindre 110. Dans une telle configuration étagée, l'étanchéité du cylindre est réalisée par un joint prévu au niveau de la portion extérieure 111e du piston qui s'applique contre la surface du tronçon extérieur 110e du cylindre 110. Le fluide hydraulique peut ainsi se répartir dans la chambre intérieure en contournant la portion intérieure llli du piston pour appliquer sa pression hydraulique à la fois contre la surface intérieure de la portion extérieure 111e du piston 111 et contre la surface intérieure de sa portion intérieure llli.
La portion extérieure 111e du piston supporte en outre de manière analogue à l'exemple précédent un rouleau 123 et des pièces de calage 129.
La portion intérieure llli présente quant à elle deux méplats 137 diamétralement opposés, de préférence disposés orthogonalement à l'axe 5 du moteur. Un alésage 138 est de plus percé dans le méplat 137 opposé au conduit d'alimentation en fluide 113. Une goupille métallique 135 est insérée et retenue dans cet alésage 138 de telle sorte que son extrémité distale 136 fasse saillie orthogonalement sur le méplat 117.
Cette extrémité distale 136 de la goupille 135 est ainsi configurée pour s'engager dans une rainure 131 pratiquée dans la surface du tronçon intérieur IlOi du cylindre 110. Cette rainure 131 s'étend ainsi radialement vers l'intérieur depuis le bord extérieur du tronçon intérieur IlOi du cylindre 110 sur sensiblement toute la longueur de ce tronçon intérieur IlOi. Elle s'ouvre donc tout le long de la chambre intérieure et débouche à son extrémité extérieure dans la chambre extérieure du cylindre 110. Cette rainure s'étend de préférence dans le plan axial contenant l'axe 26 du piston 11 et l'axe 25 du rouleau 23, à l'opposé du conduit 113 d'alimentation en fluide.
Ainsi, lorsque le piston 111 va et vient dans le cylindre 110, la goupille 135 coulisse dans la rainure 131 et bloque ainsi le piston 111 en rotation autour de son axe 26.
Les FIG 8 et 9 illustrent une variante de réalisation de ce deuxième exemple dans laquelle la goupille 235 n'est plus centrée sur méplat 237 mais décalée vers un bord latéral 237a du méplat 237.
On notre en particulier sur la FIG 8 que le piston 211 possède un trou de centre 239, ayant permis son usinage, s'étendant le long de son axe principal 226 et que ce dernier est disjoint de, c'est-à-dire ne communique pas avec, l'alésage 238 dans lequel s'insère la goupille 235.
Dans la vue en coupe de la FIG 9, on note également que la position de rainure 231 est également modifiée afin de coopérer convenablement avec la goupille 235. Ainsi, dans cet exemple dans le lequel les méplats 237 s'étendant orthogonalement à l'axe 5 du moteur, la rainure 231 s'étend dans une direction décalée par rapport au plan axial du moteur passant par ce piston.
Les modes ou exemples de réalisation décrits dans le présent exposé sont donnés à titre illustratif et non limitatif, une personne du métier pouvant facilement, au vu de cet exposé, modifier ces modes ou exemples de réalisation, ou en envisager d'autres, tout en restant dans la portée de l'invention.
De plus, les différentes caractéristiques de ces modes ou exemples de réalisation peuvent être utilisées seules ou être combinées entre elles. Lorsqu'elles sont combinées, ces caractéristiques peuvent l'être comme décrit ci-dessus ou différemment, l'invention ne se limitant pas aux combinaisons spécifiques décrites dans le présent exposé. En particulier, sauf précision contraire, une caractéristique décrite en relation avec un mode ou exemple de réalisation peut être appliquée de manière analogue à un autre mode ou exemple de réalisation.
En particulier, dans le cadre du deuxième exemple décrit, la longueur de la rainure 131 est telle que la goupille ne peut jamais sortir de la rainure lors du fonctionnement du moteur 1. Toutefois, dans l'hypothèse contraire, ou en tout état de cause, il serait possible de munir la goupille 135 et/ou la rainure 131 d'une forme fuselée analogue à celle décrite en référence au premier exemple de réalisation.
De plus, en complément à ces moyens de guidage mettant en œuvre une goupille 135 et une rainure 131, ou en remplacement, il serait possible de munir une pièce de calage 129 de ce piston étagé 111 d'un bossage analogue à celui du premier exemple, configuré pour s'engager dans une rainure du tronçon extérieur 110e du cylindre 110.

Claims

REVENDICATIONS
1. Mécanisme hydraulique, moteur ou pompe, comprenant une came (3) ;
un bloc-cylindres (18) monté rotatif par rapport à la came (3) ;
au moins un cylindre (110), ménagé dans ce bloc-cylindres (108), comportant un tronçon extérieur (110e), ayant un premier diamètre, définissant une chambre extérieure, et un tronçon intérieur (IlOi), ayant un deuxième diamètre inférieur au premier diamètre, définissant une chambre intérieure ;
au moins un ensemble piston apte à coopérer avec un cylindre (110), cet ensemble piston comprenant
- un piston (111), monté à coulissement à l'intérieur dudit cylindre (110), comportant une portion extérieure (111e), ayant un premier diamètre, et une portion intérieure (11 li), ayant un deuxième diamètre inférieur au premier diamètre ;
- un rouleau (123) monté rotatif sur le piston (111) et configuré pour coopérer avec la came (3), le rouleau (123) étant délimité par deux faces transversales d'extrémité (27) ;
- des première et deuxième pièces de calage (129) disposées chacune entre une face d'extrémité (27) du rouleau (123) et la face interne du cylindre (110) sur laquelle ladite pièce de calage (129) prend appui de manière à maintenir la position axiale du rouleau (123),
dans lequel le tronçon intérieur du cylindre (110) comporte une rainure (131) pratiquée dans sa face interne, et
dans lequel l'ensemble piston comporte une projection (135), faisant saillie sur la portion intérieure (llli) du piston (111), configurée pour coopérer avec la rainure (131) du cylindre (110) de manière à maintenir l'orientation du rouleau (123).
2. Mécanisme selon la revendication 1, dans lequel la projection est une partie d'extrémité (136) d'une goupille (135) insérée dans un alésage (138) du piston (111).
3. Mécanisme selon la revendication 1, dans lequel la projection est une excroissance faisant partie intégrante du piston.
4. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la projection (235) s'étend selon une direction ne coupant pas l'axe principal (226) du piston (211).
5. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la surface latérale du piston (111) présente un méplat (137), la projection (136) faisant saillie sur ce méplat (137).
6. Mécanisme selon la revendication 5, dans lequel la projection
(235) est décalée vers un bord latéral (237a) du méplat (237a) par rapport au centre dudit méplat.
7. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la rainure (131) s'étend jusqu'à l'extrémité extérieure du tronçon intérieur (llOi) du cylindre (110) et débouche dans la chambre extérieure du cylindre (110).
8. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la projection (35) possède une extrémité intérieure (36) fuselée.
9. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la hauteur de saillie de la projection (35) décroit en direction de son extrémité intérieure (36).
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