FR2492469A1 - Ensemble d'un piston pour un mecanisme a fluide a plateau de reaction et de son patin de glissement - Google Patents

Abstract

DANS UN MECANISME A FLUIDE SOUS PRESSION, COMPRENANT DES PISTONS 10 PRENANT APPUI SUR UN PLATEAU DE REACTION AU MOYEN DE PATINS DE GLISSEMENT 11, L'INVENTION EST RELATIVE A UN ENSEMBLE CONSTITUE PAR UN TEL PISTON 10 ET LE PATIN 11 ASSOCIE ET ATTELE A UNE EXTREMITE DUDIT PISTON AU MOYEN D'UN ASSEMBLAGE DU TYPE "A ROTULES". L'ELEMENT MALE 15 DE L'ASSEMBLAGE EST CONSTITUE PAR LA PARTIE DU PATIN 11 OPPOSEE A LA FACE D'APPUI 17 DE CE PATIN SUR LE PLATEAU DE REACTION, L'ELEMENT FEMELLE 21 ETANT CONSTITUE PAR L'EXTREMITE DU PISTON 10. UNE APPLICATION EST LA REALISATION D'UN MOTEUR HYDRAULIQUE A HAUTES PERFORMANCES.

Description

Certains mécanismes, moteurs ou pompes, fonctionnant avec des fluides sous

pression, ont des pistons qui prennent

appui sur un plateau orientable au moyen de patins de glissement.

Les efforts dynamiques auxquels sont soumis les pa-

tins de glissement classiques ont des valeurs telles que, parfois, les patins basculent par rapport à la face de réaction du plateau,

ce qui provoque des chocs, et des effets de poinçonnement du pla-

teau, générateurs de détériorations ultérieures de ces parties des mécanismes.

Pour remédier à ces inconvénients, il convient de con-

cevoir de nouveaux patins dont le dessin particulier élimine sen-

siblement les tendances au basculement précitées, et de réaliser ces patins de manière à obtenir les portées optimales des diverses

pièces les unes sur les autres.

L'invention a donc pour objet, dans un mécanisme à fluide sous pression, tel qu'un moteur ou une pompe hydraulique, comprenant des pistons prenant appui sur un plateau de réaction au moyen de patins de glissement, un ensemble constitué par un tel piston et le patin de glissement qui lui est associé et est attelé à une extrémité dudit piston au moyen d'un assemblage du type "à rotules". L'élément mâle de l'assemblage est constitué par la

partie du patin opposée à la face d'appui de ce patin sur le pla-

teau de réaction, l'élément femelle dudit assemblage étant consti-

tué par ladite extrémité du piston.

Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre préférentiellement adoptées: - l'élément mâle de l'assemblage est constitué par une portion de surface sphérique convexe et comporte, par ailleurs, un

évidement dont les dimensions sont telles qu'est obtenue une sensi-

ble coïncidence du centre de gravité du patin et du centre de ladi-

te portion de surface sphérique convexe; - d'une part, le piston comporte une cavité centrale qui débouche à ses deux extrémités axiales et qui est délimitée, du côté de ladite extrémité du piston constituant l'élément femelle de l'assemblage, par un épaulement de section inférieure

au reste de cette cavité, d'autre part, le patin comporte égale-

ment une cavité, qui débouche dans sa face d'appui sur le plateau

de réaction, et, comporte un trou traversant, qui relie ladite ca-

vité du patin à sa face constituant l'élément mâle de l'assemblage, cependant qu'un boulon comportant une vis, comprenant, elle-même, une tige et une tête de vis, et, un écrou, est prévu, la tige de la vis traversant lesdits trous dont sont munis l'épaulement du piston et le patin, l'une des parties du boulon -tête de vis ou écrou- étant introduite dans la cavité du patin et prenant appui sur le fond de cette cavité, et la partie complémentaire du boulon

-écrou ou tête de vis- prenant appui sur l'épaulement de la cavi-

té du piston; - ladite partie complémentaire du boulon prend appui

sur l'épaulement par l'intermédiaire d'une douille qui est intro-

duite dans le trou dont est muni cet épaulement, et dont la tête

est interposée entre ledit épaulement et ladite partie complémen-

taire du boulon; - les portées de l'écrou et de la tête de vis sur les

parties correspondantes du patin et du piston sont du type "à ro-

tules";

- le montage de l'écrou sur la vis est réalisé de ma-

nière à ménager un jeu fonctionnel permettant le libre pivotement relatif des deux éléments de l'assemblage du patin et du piston;

- l'écrou est bloqué en position après réalisation dé-

finitive de l'assemblage par soudage par bombardement électronique des extrémités coopérantes du filetage de la vis et du taraudage dudit écrou;

- l'écrou est bloqué en position après réalisation dé-

finitive de l'assemblage par sertissage de cet écrou sur la vis;

- l'ensemble ccmporte un conduit de mise en communica-

tion de la cavité du patin avec la cavité du piston; - ledit conduit est ménagé dans la tige et dans la tête de la vis; - lesdits trous traversants ménages dans le piston et

dans le patin, les tete et tige de vis, et l'écrou du boulon, dé-

limitent une enceinte, qu'un conduit de mise en communication re-

lie à la cavité du piston; -

- le conduit de mise en communication de l'enceinte avec la cavité du piston est ménagé dans la partie de l'assembla- ge du boulon -tige de la vis, tête de la vis, ou écrou-, qui prend appui sur l'épaulement; et, - le conduit de mise en communication de l'enceinte avec la cavité du piston est ménagé dans la douille interposée

entre l'épaulement et la partie complémentaire du boulon.

L'invention sera mieux comprise, et des caractéristi-

ques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la

description de réalisations donnée ci-dessous à titre d'exemple.

Il est entendu que la description et les dessins ne

sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif.

Il sera fait référence aux dessins annexés, dans les-

quels

- la figure 1 est une coupe axiale d'un moteur hydrau-

lique comprenant un ensemble conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue agrandie d'un détail de l'ensemble de la figure 1; et, - la figure 3 est une coupe, analogue à celle de la

figure 2, d'une variante conforme à l'invention de l'ensemble re-

présenté sur cette figure 2.

Le mécanisme représenté sur la figure 1 est un moteur hydraulique comprenant: - un bloc-cylindres 1, dans lequel sont ménagés des

cylindres 2, et qui est délimité par deux plans 3 et 4, perpendi-

culaires à l'axe de rotation 5 de ce bloc-cylindres, - une glace de distribution de fluide sous pression 6,

dont une face plane 7 est en appui sur l'un, 3, des plans délimi-

tant le bloc-cylindres 1, et qui, par ailleurs, est fixe par-rap-

port au carter du moteur, - un plateau de réaction 8, qui est inclinable par rapport à l'axe de rotation 5, et, sur une face 9 duquel des pistons 10, montés coulissants à l'intérieur des cylindres 2,

sont en appui avec interposition de patins de glissement 11.

A remarquer l'existence des chambres 12 délimitées,

dans chaque cylindre 2, par ce cylindre 2, le piston 10 correspon-

dant et, la glace de distribution 6. De plus, chaque piston 10 comporte une cavité centrale 13 qui débouche dans ladite chambre 12.

La constitution de l'assemblage du patin 11 et du pis-

ton 10 va maintenant être décrite en regard des figures 2 et 3.

Tout d'abord, en ce qui concerne la réalisation de la figure 2, on note les caractéristiques suivantes - la patin possède une face plane 14, qui est en appui sur la face 9 du plateau 8, avec interposition entre ces deux faces d'un film d'huile (contenu dans le jeu représenté sur la figure 1), une face sphérique 15, qui est opposée à la face plane 14, est convexe, et constitue l'élément mâle de l'assemblage avec le piston 10,

une cavité 16, interne, qui débouche dans la fa-

ce plane 14 par un orifice 17, qui présente, opposée à l'orifice

17, une face tronconique convergente 18, dans le sens d'éloigne-

ment dudit orifice 17, un conduit 19, qui relie la face tronconique 18 à la face sphérique 15, et, 25. une répartition des masses telle que le centre

de gravité G du patin coïncide avec le centre C de la face sphéri-

que 15 - le piston 10 est conformé de manière que

sa cavité centrale 13 se rétrécit, vers l'extré-

mité de ce piston voisine du patin 11, pour constituer un épaule-

ment 20, en l'espèce de forme tronconique, sa face transversale extrême 21 est sphérique,

concave, et de même rayon R que la face 15 du patinll et est dis-

posée en regard de la face sphérique 15 du patin 11, et, un conduit 22 relie la face tronconique de l'épaulement 20 à la face sphérique concave 21; - un boulon 23 maintient assemblés le patin 11 et le piston 10 et est constitué par 5. une vis, dont la tige 25 traverse les conduits

22 et 19, dont la tete 26 prend appui, par sa face sphérique con-

vexe 27, sur l'épaulement 20 en étant contenue dans la cavité 13 du piston, et, dont le filetage 28 débouche dans la cavité 16 du patin 11, un écrou 29, qui est contenu dans la cavité 16 du patin, qui coopère avec le filetage 28 de la vis, et, qui

prend appui, par sa face sphérique convexe 30, sur la face tron-

conique 18 du patin; - le vissage de l'écrou 29 sur le filetage 28 de la vis ne réalise pas un serrage des faces sphériques 15 et 22 l'une contre l'autre, mais a, au contraires uniquement pour but de ménager un jeu fonctionnel J entre ces deux faces, et ainsi de permettre, non seulement, des débattements relatifs libres des diverses pièces, mais aussi un débattement transversal, dans le sens de la flèche F, du patin l1 par rapport au piston 10; - après le vissage précité, l'écrou 29 est arrgté en position sur le filetage 28 au moyen d'un soudage (24) de l'extrémité du filetage par bombardement électronique;

- les conduits 19 et 22 délimitent ensemble une cham-

bre intermédiaire 31, que des conduits 32 forés dans la tete 26 de la vis, relient à la cavité centrale 13 du piston; - un conduit 33, foré axialement dans la tête 26 et dans la tige 25 de la vis, relie la cavité 13 du piston 10 à la

cavité 16 du patin 11.

Le fonctionnement de la disposition décrite est sim-

ple et peut être résumé dans les remarques suivantes: - chaque paire de surfaces en regard l'une de l'autre, et, généralement, en appui l'une sur l'autre, constitue un joint du type "à rotule": il s'agit des faces sphériques 15 et 21, de

la face conique 18 et de la face sphérique 30, et, de la face co-

nique 20 et de la face sphérique 27;

- les pivotements relatifs sont, de ce fait, entiè-

renient libres, d'autant qu'a été prévu le jeu J; - le conduit 33 permet naturellement à une partie du

fluide hydraulique sous pression contenu dans la cavité 13 de par-

venir dans la cavité 16 du patin 11, permettant ainsi la constitu- tion d'un film fluide entre les faces planes 14 du patin 11 et 9 du plateau 8; - il convenait également de permettre l'échappement du fluide contenu dans la chambre intermédiaire 31, ce qui est réalisé par l'intermédiaire des conduits 32; ainsi, sont évitées toutes surpressions dans ladite chambre 31

- enfin, la coïncidence du centre C de la face sphéri-

que 15 et du centre de gravité G du patin 11, conduit à l'annula-

tion du couple de basculement développé par les forces centrifu-

ges lors de la rotation du bloc-cylindres 1, et des pistons 10 et patins 11 qui y sont attelés, par rapport au carter et au plateau 8. Plusieurs détails de réalisation peuvent naturellement avoir des variantes. Certaines d'entre elles sont représentées dans la réalisation de la figure 3, en regard de laquelle les remarques suivantes peuvent être formulées:

- l'épaulement 20 est constitué par un plan transver-

sal, perpendiculaire à l'axe du piston 10; - une douille 34 est ajustée dans l'alésage du conduit 22 et prend appui par sa collerette 35 sur l'épaulement 20; - le boulon 23 est encore présent, mais c'est la tête

26 de la vis qui est contenue dans la cavité 16 du patin 11, l'é-

crou 29 étant contenu dans la cavité 13 du piston 10, cependant

qu'il coopère avec le filetage 28 de la vis en y étant bloqué re-

lativement par sertissage (36) de l'extrémité évasée 37 de la tige sur l'écrou 29; - l'écrou 29 est en appui sur la douille 35, et toutes les faces des paires de surfaces en contact sont sphériques; il s'agit: de la face convexe 15 du patin 11 et de la face concave 21 du piston 10, de la face convexe 27 de la tête de vis 26 et de la face concave 18a de la cavité 16 du patin 11, et, de la face convexe 30 de l'écrou 29 et de la face concave 38 de la douille 34; - enfin, des conduits 39 ménagés dans la douille 34,

mettent en communication la chambre intermédiaire 31 avec la cavi-

té 13 du piston 10. Toutes autres dispositions restant par ailleurs inchangées, on comprend bien que le fonctionnement obtenu, par adoption de la variante de la figure 3, est similaire à celui

déjà décrit en ce qui concerne la réalisation de la figure 2.

Pour ces deux réalisations, les avantages suivants peuvent également être cités: - compensation des éventuels défauts de concentricité des pièces constitutives de l'ensemble - pivotements possibles libres des diverses pièces, réduisant leur usure, notamment l'usure des pièces sphériques; possibilité de déplacement relatif (F) de patins 11 et piston 10, due au jeu J, ayant pour conséquence l'absence

de sollicitation en flexion de la tige de vis 25, du fait égale-

ment des articulations, du type "à rotule", qui ont été prévues.

L'invention n'est, au reste, pas limitée aux réalisa-

tions décrites, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre, ni

de leur esprit.

R E V E N D I CATIONS

1 - Dans un mécanisme à fluide sous pression, tel qu'un moteur ou une pompe hydraulique, comprenant des pistons

(10)prenant appui sur un plateau de réaction (8) au moyen de pa-

tins de glissement (11), un ensemble constitué par un tel piston (10) et le patin de glissement (11) qui lui est associé et est attelé à une extrémité dudit piston au moyen d'un assemblage du type "à rotules",

caractérisé en ce que l'élément mâle de l'assemblage est consti-

tué par la partie (15) du patin (11l) opposée à la face d'appui

(14) de ce patin sur le plateau de réaction (8), l'élément femel-

le (21) dudit assemblage étant constitué par ladite extrémité du

piston (10).

2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mâle de l'assemblage est constitué par une

portion de surface sphérique convexe (15) et comporte, par ail-

leurs, un évidement (16) dont les dimensions sont telles qu'est

obtenue une sensible coïncidence du centre de gravité (G) du pa-

tin et du centre (C) de ladite portion de surface sphérique con-

vexe (15).

3 - Ensemble selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 et 2, caractérisé en ce que

- d'une part, le piston (10) comporte une cavité cen-

trale (13) qui débouche à ses deux extrémités axiales et qui est délimitée, du cSté de ladite extrémité du piston constituant l'élément femelle (21) de l'assemblage, par un épaulement (20) de section inférieure au reste de cette cavité (13),

- d'autre part, le patin comporte également une cavi-

té (16), qui débouche dans sa face d'appui (17) sur le plateau de

réaction (8), et, comporte un trou traversant (19), qui relie la-

dite cavité (16) du patin à sa face (15) constituant l'élément mà-

le de l'assemblage, et, en ce qu'un boulon comportant une vis, comprenant, elle-même, une tige (25) et une tête de vis (26), et, un écrou (29), est prévu, la tige (25) de la vis traversant lesdits trous (22 et 19) dont Sont munis l'épaulement (20) du piston (10) et le patin (11), l'une des parties du boulon -tête de vis ou écrou (29)- étant introduite dans la cavité (16) du patin (11) et prenant appui

sur le fond (18) de cette cavité (16), et la partie complémen-

taire du boulon -écrou ou tête de vis (26)- prenant appui sur

l'épaulement (20) de la cavité (13) du piston (10).

4 - Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite partie complémentaire (29) du boulon prend appui sur l'épaulement (20) par l'intermédiaire d'une douille (34) qui est introduite dans le trou (22) dont est muni cet épaulement (20), et dont la tête (35) est interposée entre ledit

épaulement (20) et ladite partie complémentaire (29) du boulon.

- Ensemble selon l'une quelconque des revendica- tions 3 et 4, caractérisé en ce que les portées (30 et 27) de

l'écrou (29) et de la tête de vis (26) sur les parties correspon-

dantes du patin (11) et du piston (10) sont du type "à rotules".

6 - Ensemble selon l'une quelconque des revendica-

tions 3 à 5, caractérisé en ce que le montage de l'écrou (29)

sur la vis (28) est réalisé de manière à ménager un jeu fonction-

nel (J) permettant le libre pivotement relatif des deux éléments

de l'assemblage du patin et du piston.

7 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications

3 à 6, caractérisé en ce que l'écrou (29) est bloqué en position après réalisation définitive de l'assemblage par soudage (24) par bombardement électronique des extrémités coopérantes du filetage

(28) de la vis et du taraudage dudit écrou (29).

8 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications

3 à 6, caractérisé en ce que l'écrou (29) est bloqué en position après réalisation définitive de l'assemblage par sertissage (36)

de cet écrou sur la vis (37).

9 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications

3 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit (33) de mise en communication de la cavité (16) du patin (11) avec la cavité (13)

du piston (10).

t0 - Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit conduit (33) est ménagé dans la tige (25) et dans

la tête (26) de la vis.

Il - Ensemble selon l'une quelconque des revendications

3 à 10, caractérisé en ce que lesdits trous traversants (22, 19) ménagés dans le piston (10) et dans le patin (11), les tête (26) et tige de vis (25), et l'écrou (29) du boulon, délimitent une enceinte (31), qu'un conduit (32) de mise en communication relie

à la cavité (13) du piston (10).

12 - Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce que le conduit (32) de mise en communication de l'enceinte (31) avec la cavité (13) du piston (10) est ménagé dans la partie (26) de l'assemblage du boulon tige de la vis, tete (26) de la

vis, ou écrou-, qui prend appui sur l'épaulement (20).

!3 - Ensemble selon le groupe des deux revendications

4 et 11, caractérisé en ce que le conduit (32) de mise en commu-

nication de l'enceinte (31) avec la cavité (13) du piston (10) est ménagé dans la douille (34-35) interposée entre l'épaulement

(20) et la partie complémentaire (29) du boulon (23).