FR2465907A1 - Pompe hydraulique a engrenages silencieuse par amelioration des flasques - Google Patents

Abstract

POMPE HYDRAULIQUE A ENGRENAGES CONSTITUEE PAR DEUX ENGRENAGES DE PRECISION ENGRENANT ENTRE EUX A L'INTERIEUR D'UN STATOR PERCE DE DEUX ALESAGES PARALLELES COMMUNIQUANTS ET REFERME PAR DEUX FLASQUES D'EXTREMITE, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'UN AU MOINS DES FLASQUES COMPORTE UNE EMPREINTE DONT LE TRACE EST A L'INTERIEUR DES DEUX ZONES, EN FORME D'AILES DE PAPILLON, SITUEES TOUT A LA FOIS A L'INTERIEUR DES DEUX CERCLES DE SOMMETS DE DENTURES DES ENGRENAGES ET D'UN DES DEUX ANGLES OBTUS DETERMINES PAR LES DEUX DROITES DE PRESSION DE L'ENGRENEMENT.

Description

L'invention concerne les pompes hydrauliques à engrenages, et en particulier les pompes à huile.

On sait que les pompes à engrenages sont très utilisées, en particulier en automobile et dans la machine-outil, en raison de leur grande simplicité puisqu'elles ne comportent en principe que deux engrenages, dont un menant et un mené, un stator muni de deux alesages parallèles communiquant, et deux flasques plans refermant le stator. Elles présentent cependant un grave inconvénient qui est que si ses organes sont prevus avec un jeu important, le rendement est faible et la pression de refoulement chute rapidement aux régimes faibles, la pompe ne se comportant alors plus tout à fait comme une pompe volumétrique en raison de la fuite permanente qui s'établit par les jeux entre le refoulement et l'aspiration.

Les methodes modernes d'usinage permettent d'éviter cet inconvénient en réalisant des pièces beaucoup plus précises dans des conditions économiques raisonnables ce qui permet de réduire les jeux jusqu'à une valeur très faible. Les pompes ainsi conçues présentent alors un autre inconvénient qui est qu'elles deviennent bruyantes. Ce phénomène est dû essentiellement au fait que les volumes d'huile successifs emprisonnés entre les dents du côté du refoulement se trouvent soumis à des variations de volumes qui conduisent à des pressions très élevées, d'abord positives, puis négatives, produisvnt alternativement des chocs et des cavitations.

Pour éviter cet inconvénient, la solution classique consiste à pratiquer dans un des flasques une rainure dirigée sensiblement selon la médiatrice des centres des pignons et faisant communiquer les cavités entrant dans la zone considérée avec le côté refoulement. Mais cette solution, selon les dimensions et le positionnement donné à cette rainure, ou bien est insuffisamment efficace pour réduire le bruit, ou bien établit par instant une communication directe entre le refoulement et l'aspiration qui diminue les performances hydrauliques.

Le but de l'invention est de réaliser une pompe à engrenages qui élimine les inconvénients précédents, c'està-dire qui supprime le bruit d'engrènement dû au phénomène qui vient d'être exposé, et qui en même temps conserve des performances hydrauliques élevées.

L'invention consiste à établir une intercommunication entre les divers volumes variables emprisonnés entre les dents par une empreinte en creux pratiquée dans un au moins des flasques de la pompe et située entièrement à l'extérieur de l'angle aigu formé par les deux droites de pression et à l'intérieur des deux cercles de sommet de dentures, affectant ainsi une forme en ailes de papillon.

Le tracé de l'empreinte est de préférence en retrait d'une légère marge de sécurité par rapport à ces droites et limité par ailleurs par les cordes desdits cercles, affectant ainsi la forme de deux triangles isocèles de faible hauteur dont les sommets s'opposent à faible distance. Les deux parties de l'empreinte sont de préférence réunies entre elles par une courte rainure franchissant ladite faible distance et au côté refoulement par d'autres rainures conservant ladite marge de sécurité par rapport aux droites de pression.

D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé sur lequel
les fig. 1 à 3 représentent les phases successives d'engrénement de deux engrenages selon l'état de la technique;
la fig. 4 représente le tracé de l'empreinte d'un flasque de la pompe selon l'invention.

On voit sur la fig. 1 les deux engrenages, dont l'engrenage menant 1 et l'engrenage mené 2, qui tournent respectivement autour de leurs axes 3 et 4. Les sens de rotation sont par exemple ceux représentés par les flèches 5 et 6, et dans ce cas, le côté 7 et le refoulement et le côté 8 l'aspiration.

Chaque dent 9 s'étend entre un cercle de fond de denture 10 et un cercle de sommet de denture 11, et les deux alésages parallèles intercommuniquants qui constituent le stator, non représenté, suivent au moins partiellement le tracé des deux cercles 11.

L'engrenage menant 3 exerce par ses dents 9 une pression sur les dents correspondantes de l'engrenage mené en un ou plusieurs points de contact 12 qui, selon la théorie des engrenages, se déplacent selon une droite de pression 13, inversement les dents de l'engrenage mené 4 suivent les dents de l'engrenage menant 3 en étant en contact avec celles-ci selon un ou plusieurs points de contact 14 qui se déplacent selon une deuxième droite de pression 15, les deux droites de pression 13 et 15 faisant respectivement avec la médiatrice des centres 3 et 4 un anglé déterminé dénommé angle de pression.

On voit en particulier sur la fig. 1 que lorsque le point 16 situé à l'extrémité arrière du sommet de denture d'une des dents 9 du pignon mené 4 va rencontrer la droite de pression 13, il va assurer l'étanchéité entre les deux dents supérieures de la fig. 1, tandis que cette étancheité continuera à être assurée au point 14 qui se sera légèrement déplacée sur la droite 15, ce qui par conséquent emprisonne un certain volume d'huile dans la région référencée 17 sur la figure. En même temps on a un autre volume référencé 18 qui se trouve emprisonné entre les points de contact 14 et 12.

Dans la suite de la rotation qui permet de passer de la fig. 1 à la fig. 2, on voit que le volume 17 est devenu 17a, c'est-à-dire a fortement décru, tandis que le volume 18 devenu 18a a fortement cru. En même temps sur la fig. 2 on voit déjà que le point 16a analogue à 16 va enfermer à nouveau un autre volume 19a lorsqu'il aura rejoint la droite de pression 15 et le même phénomène se produira de l'autre côté lorsqu'on va passer de la fig. 2 à la fig. 3, c'est-àdire que le volume 19a va fortement décroître pour venir 19b tandis que le volume 17a va fortement croître pour devenir 17b, et ainsi de suite.

Dans le pompes à engrenages de précision réalisant une excellente étanchéité au niveau des lignes de contact entre les flancs des dents, et dans le cas où ces pompes sont utilisées pour pomper un liquide incompressible, généralement de l'huile, ces variations alternatives de volume des cavités 17, 18, 19 produisent de très fortes variations de pression, positives et négatives, qui se répercutent de manière mécanique dans les engrenages sous forme de chocs et de manière hydraulique sous forme de cavitations, d'où il résulte un bruit d'engrénement caractéristique gênant et préjudiciable au fonctionnement de la pompe.

Pour éviter ce phénomène gênant, la solution classique consiste à pratiquer dans un au moins des flasques une rainure 20, située sensiblement selon la médiatrice 21 des centres 3 et 4 et faisant déboucher la zone où se produit les compressions et décompressions avec le coté refoulement 7. Les diverses cotes référencées hl, h2 et h3 sur la fig 3 sont déterminées pour que cette rainure 20 reste en communication le plus longtemps possible avec les divers volumes de fond de denture. Mais les cotes satisfaisant la condition précédente entraîneraient, pour certaines positions des pignons, une liaison directe entre le coté aspiration 8 et le côté refoulement 7, avec comme conséquence un passage de liquide du refoulement vers l'aspiration et donc une diminution des performances hydrauliques de la pompe. Ces cotes hl, h2 et h3 sont donc toujours déterminées pour trouver un compromis entre le bruit d'engrénement et les performances hydrauliques sans jamais pouvoir donner pleinement satisfaction sur les deux plans.

Comme exposé plus haut, l'invention se propose d'éviter complétement le phénomène nuisible qui vient d'être examiné, mais sans sacrifier en rien aux performances hydrauliques.

Conformément à l'invention, la rainure précédente est remplacée par une empreinte particulière représentée sur la figure 4 et pratiquée dans au moins un des flasques de la pompe. Sur cette figure on a reproduit les centres 3 et 4 des engrenages et les cercles de sommets de dentures 11 de ces engrenages, ainsi que leurs droites de pression 13 et 15.

Les deux droites de pression 13 et 15 font entre elles d'une part deux angles aigus contenant le côté refoulement 7 et le côté aspiration 8, et d'autre part deux angles obtus contenant les centres 3 et 4. Par ailleurs les deux cercles 11 délimitent entre eux une zone fuselée commune à ces deux cercles. Si l'on considère maintenant l'intersection aux sens mathématique, c'est-à-dire les zones communes d'une part aux deux angles obtus et d'autre part à la zone fuselée qui vient d'être définie, cette intersection se compose de deux triangles isocèles A base curviligne opposés par le sommet et affectant dans leur ensemble la forme d'ailes de papillon.

Conformément à l'invention, le tracé de l'empreinte se trouve à l'intérieur de la figure ainsi définie, et ceci de manière à établir une intercommunication entre les volumes emprisonnés, tels que 18a et l9a de la figure 2, sans établir de communication entre l'aspiration 8 et le refoulement 7.

Par sécurité le tracé réel de l'empreinte, désigné par la zone grisee 22 sur la figure 4, se trouve en retrait des droites 13 et 15 à l'intérieur des angles obtus d'une légère marge de sécurité désignée par m sur la figure. De plus la base curviligne des triangles peut être remplacée par la corde correspondante, de sorte que finalement l'empreinte 22 affecte la forme deux triangles isocèles dont les sommets s'opposent à une faible distance.

De préférence une courte rainure 23 réunit entre eux les deux triangles de l'empreinte en franchissant ladite faible distance de manière à établir l'intercommunication non seulement entre les volumes tels que 18a et l9a de la figure 2 mais également entre ces deux derniers et les volumes opposés tel que 17a. Enfin chacun des triangles de l'empreinte se prolonge de préférence par une rainure 24 le mettant en communication avec la côté refoulement, le tracé de cette rainure étant dans le prolongement du côté correspondant du triangle de manière à rester toujours en retrait de la marge de sécurité m par rapport à la droite de pression correspondante.

De cette manière les divers volumes variables emprisonnés 17a, 18a et l9a sont maintenus en communication entre eux et avec le côté refoulement, ce qui supprime complètement tous les bruits mentionnés précédemment, et ceci sans que jamais le côté refoulement soit en communication avec le côté aspiration 8 de telle manière que la pompe conserve des performances hydrauliques élevées.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Pompe hydraulique à engrenages constituée par deux engrenages de précision engrenant entre eux à l'intérieur d'un stator percé de deux alésages parallèles communiquants et refermé par deux flasques d'extrémité, caractérisée par le fait qu'un au moins des flasques comporte une empreinte dont le tracé est à l'intérieur des deux zones, en forme d'ailes de papillon, situées tout à la fois à l'intérieur des deux cercles de sommets de dentures des engrenages et d'un des deux angles obtus déterminés par les deux droites de pression de l'engrènement.

2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le tracé de l'empreinte se trouve en retrait d'une faible marge de sécurité par rapport auxdites droites de pression à l'intérieur desdits angles obtus.

3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le tracé curviligne de chacune desdites zones est remplacé par la corde correspondante, l'ensemble de l'empreinte affectant ainsi la forme de deux triangles isocèles dont les sommets s'opposent à une faible distance.

4. Pompe selon la revendication 3 caractérisée par le fait que l'empreinte se complète par une courte rainure réunissant les deux zones triangulaires en franchissant ladite faible distance.

5. Pompe selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que chacune des zones se prolonge par une rainure la mettant en communication avec le côté refoulement, cette rainure suivant également un tracé en retrait de ladite marge de sécurité par rapport à la droite de pression correspondante et à l'intérieur de l'angle obtus.