FR2659694A1 - Pompe a pistons radiaux. - Google Patents

Abstract

Dans la pompe à pistons radiaux, les pistons sont commandés par un excentrique (15). L'excentrique est monté sur un arbre (14) mobile en rotation. Un élément support (17) polygonal est interposé entre l'excentrique (15) et le piston (4.1, 4.2). L'élément support (17) peut venir en contact avec les surfaces frontales des pistons (19.1, 19.2) par des surfaces légèrement bombées. Les pistons (4.1, 4.2) sont guidés à l'intérieur de leurs cylindres par des segments de piston (5.1, 5.2). Le diamètre des pistons est inférieur au diamètre des cylindres qui leur sont associés.

Description

L'invention concerne une pompe à pistons radiaux comportant un corps de pompe avec une chambre intérieure centrée, des cylindres radiaux, des pistons mobiles à l'intérieur de ceux-ci, qui sont repoussés radialement vers l'intérieur par un ressort et radialement vers l'extérieur par un excentrique mobile en rotation dans la chambre intérieure, un orifice de refoulement dans la zone radialement extérieure du cylindre, un orifice d'aspiration dans la paroi du piston, la chambre intérieure centrée servant de chambre d'aspiration et l'orifice d'aspiration venant en communication avec la chambre d'aspiration lorsque le piston se déplace radialement vers l'intérieur dans la chambre intérieure centrée.

Une pompe à pistons radiaux de ce type est connue par le document DE-C-19 03 256. Une pompe de ce type est utilisée pour produire des pressions hydrauliques élevées.

Dans la pompe connue, le problème du frottement entre l'excentrique et la surface frontale du piston appliquée sur l'excentrique est éliminé par le fait que l'excentrique est muni d'un roulement à billes, dont la bague extérieure libre en rotation est appliquée contre la face frontale des pistons. Ce contact constitue un contact linéaire avec une pression superficielle élevée correspondante. Cette pression superficielle ne peut être supportée que par la bague extérieure, car celle-ci est réalisée en acier de haute qualité. En ce qui concerne les déplacements relatifs inévitables entre la bague extérieure et les surfaces frontales des pistons, la bague extérieure présente des caractéristiques de glissement très mauvaises.

Le but de la présente invention est de transformer la pompe mentionnée en introduction de manière telle que la pression superficielle sur l'excentrique et les surfaces frontales des pistons soit faible, que l'usure soit évitée, que la pompe travaille sans bruit et puisse être produite avec des moyens techniques limités, et que les défauts de fonctionnement et/ou les défauts de guidage de la pompe résultant de la fabrication puissent être compensés.

Le problème est résolu par le fait qu'un élément support réalisé en un matériau anti-friction, mobile en rotation par rapport à l'excentrique, est monté sur l'excentrique, de préférence avec interposition d'une douille de renfort, ledit élément support étant en contact par une surface avec la face frontale du piston.

Grâce à la solution proposée, les forces de pression agissant sur le cylindre sont transmises à l'excentrique par une grande surface et on peut utiliser un élément support qui est réalisé en un matériau antifriction courant, par exemple bronze à coussinet, bronze fritté ou analogue et qui possède de ce fait de bonnes caractéristiques à l'usure. La capacité de déformation relativement élevée d'un tel élément support réalisé en métal anti-friction a en outre pour effet que le piston et l'élément de palier s'adaptent mutuellement, de sorte que des défauts d'ajustement éventuels sont rapidement compensés en fonctionnement.

Le contact excentré de l'excentrique sur les pistons d'une pompe à pistons radiaux exige normalement que, pour éviter les défauts de fonctionnement, la pompe soit usinée avec des tolérances très serrées en ce qui concerne la position du palier de l'arbre excentrique, la perpendicularité des cylindres, la perpendicularité des faces frontales des pistons, la cylindricité de l'excentrique, la perpendicularité du carter. Le but de l'invention est en outre de réaliser une pompe présentant les avantages de la solution selon le premier mode de réalisation, qui puisse être fabriquée avec de faibles tolérances, et qui permette notamment d'éviter les erreurs de guidage des pistons dans leur cylindre.

Selon un deuxième mode de réalisation, l'association de la surface d'appui et de la surface frontale donne, lorsqu'au moins l'une de ces surfaces est légèrement bombée, un contact linéaire ou ponctuel avec une mobilité relative du piston par rapport à l'élément support.

Selon un troisième mode de réalisation, le piston est uniquement guidé dans le cylindre à l'intérieur d'un segment de piston, dont le diamètre est inférieur à celui du cylindre et qui est fixé solidement dans le cylindre, de préférence à l'extrémité intérieure radiale du cylindre, le diamètre intérieur du segment de piston correspondant approximativement au diamètre extérieur du piston.

Selon le troisième mode de réalisation de l'invention, le guidage du piston est assuré exclusivement par l'élément support. Le piston n'est plus guidé dans son cylindre. C'est pourquoi ce mode de réalisation de l'invention permet d'utiliser des pistons très courts, tandis que dans les constructions connues jusqu'ici, un rapport diamètre/longueur du piston nettement supérieur à 1 devait être utilisé afin d'obtenir un bon guidage du piston. L'avantage des pistons courts est cependant que la pompe peut avoir un diamètre faible. Le débit souhaité peut alors être obtenu en donnant au piston un diamètre suffisamment grand. Il est en outre important que, selon l'invention, un usinage fin de l'alésage des cylindres n'est pas nécessaire.

Selon un quatrième mode de réalisation,
- le segment de piston se compose de plusieurs segments plans empilés les uns sur les autres et pouvant se déplacer les uns par rapport aux autres, - le diamètre extérieur des segments est légèrement plus faible que le diamètre du cylindre qui les entoure ; - le segment (segment de commande 26) tourné vers la chambre d'aspiration de la pompe s'appuie sur un rebord annulaire (29) du cylindre (2), est réalisé en acier ou en un matériau comparable résistant à l'érosion hydraulique et coopère avec son bord intérieur faisant office de bord de commande avec l'orifice d'aspiration du piston - l'un des segments éloignés de la chambre d'aspiration (segment d'atanchéité 28) est réalisé en un matériau adapté au plan de l'étanchéité.

Tandis que l'élément support assure la fonction de guidage du piston, laquelle est assurée par le cylindre dans les constructions habituelles, la fonction d'étanchéité, qui est assurée jusqu'à présent également par la paroi du cylindre, est assurée ici par un segment de piston, qui est monté à l'intérieur du cylindre et qui présente un diamètre intérieur inférieur à celui du cylindre. Le segment de piston selon ce quatrième mode de réalisation permet d'accepter et de compenser des défauts d'alignement du piston par rapport à l'axe du cylindre.

Avec cette structure en couche du segment de piston, il est notamment possible, de réaliser le segment de commande en un matériau de haute qualité pour les applications hydrauliques, ce qui est d'autant plus facile, que le segment de commande est un petit élément très simple.

Selon un cinquième mode de réalisation, un segment plan supplémentaire (segment de guidage 27), s'appuie par sa circonférence extérieure sur le cylindre et par sa circonférence intérieure sur le piston, et est réalisé de préférence en un matériau anti-friction, par exemple en bronze à palier. La fonction de guidage radial est assurée par le segment de piston. Ce guidage radial a pour effet que le piston est guidé de manière centrée dans un plan radial du cylindre, sans pour autant que la mobilité du piston par rapport à l'axe du cylindre soit entravée.

Selon un sixième mode de réalisation, le segment est constitué par la combinaison segment d'étanchéité, segment de guidage, segment de commande. Le segment de piston limite les fuites et assure un bon fonctionnement du joint, qui est exposé à la pression élevée règnant dans la chambre du cylindre, et qui peut ainsi s' appliquer par déformation élastique, et le cas échéant plastique, dans le jeu d'étanchéité entre le paquet de segments de piston et le piston.

Selon un septième mode de réalisation, le segment d'étanchéité est un segment cylindrique, qui est coupé dans la direction circonférencielle par une coupe en ziggaz qui entoure élastiquement le piston, et qui comporte sur sa circonférence extérieure, de préférence sur sa face tournée vers la chambre de cylindre, une gorge circulaire munie d'un joint rapporté appliqué sur la paroi intérieure.

Selon un huitième mode de réalisation, les cylindres sont formés par un alésage de cylindre radial dans le corps de pompe, qui s'étend jusque dans la chambre intérieure de la pompe et qui présente à son extrémité, côté chambre intérieure, un diamètre intérieur réduit, et forme ainsi le rebord annulaire , sur lequel repose le segment de commande, par un insert de cylindre qui est monté dans l'alésage de cylindre et est immobilisé dans la direction axiale de l'alésage de cylindre, et qui comporte une chambre intérieure cylindrique, dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre extérieur du piston et inférieur au diamètre extérieur des segments, l'insert de cylindre faisant saillie dans l'alésage de cylindre, en position bloquée, de manière telle que les segments puissent se déplacer l'un sur l'autre entre le rebord de l'alésage de cylindre et la face fontale annulaire tournée vers eux de l'insert de cylindre et disposent d'un espace suffisant entre l'enveloppe du piston et la paroi voisine de l'alésage de cylindre pour pouvoir se déplacer l'un par rapport à l'autre lors de défauts d'alignement du piston. Ainsi, d'une part le montage adapté du paquet de segments de piston dans le cylindre est assuré, d'autre part, la nécessité d'un usinage fin est fortement réduite.

Selon un neuvième mode de réalisation de l'invention, l'orifice d'aspiration comporte, sur sa face tournée vers la chambre d'aspiration, un bord d'aspiration s'étendant dans la direction circonférencielle, qui forme une fenêtre d'aspiration quadrangulaire avec le bord de commande du segment de commande dans la position de point mort intérieur du piston, dont le rapport longueur/largeur est de préférence supérieur à 3. Comme indiqué précédemment, la pompe selon l'invention peut être réalisée avec des pistons et des courses de piston très courtes.

Ceci entraîne non seulement une réduction de l'encombrement, en particulier du diamètre extérieur de la pompe, mais encore une réduction des pulsations et des bruits.

Selon un dixième mode de réalisation de l'invention, le bombement de la surface d'appui ou/et de la surface frontale du piston est réalisé dans la direction circonférencielle.

Selon un onzième mode de réalisation de l'invention, le bombement de la surface d'appui et/ou de la surface frontale du piston est réalisé dans la direction axiale.

Selon un douzième mode de réalisation de l'invention, la surface frontale du piston ou/et la surface d'appui a la forme d'un coussinet sphérique plan convexe.

Selon un treizième mode de réalisation de l'invention, une surface de l'association de surfaces est bombée et l'autre surface est plane.

Selon un quatorzième mode de réalisation de l'invention, une surface de l'association de surfaces est convexe, et l'autre surface est concave, le rayon de courbure de la surface concave étant supérieur au rayon de courbure de la surface convexe.

Selon un quinzième mode de réalisation de l'invention, le rayon de courbure des surfaces bombées est supérieur au rayon, de préférence supérieur au diamètre du cylindre à base circulaire enveloppant l'élément support.

Dans ces modes de réalisation préférés de l'invention, l'une des surfaces des surfaces associées est bombée, l'autre plane. Ainsi, par exemple, la surface d'appui de l'élément support essentiellement perpendiculaire à l'axe du piston peut être bombée uniquement dans une direction, et avoir la forme d'une portion d'enveloppe de cylindre à base circulaire, sur laquelle est appliquée la surface frontale plane du piston.

Lorsque la surface associée est plane, la surface d'appui ou la surface frontale du piston a avantageusement la forme d'un coussinet sphérique convexe. Dans le cas de l'association d'une surface frontale de piston bombée et d'une surface d'appui plane, on préfèrera pour la forme de la surface frontale du piston, la forme d'un coussinet sphérique convexe.

Les surfaces de surfaces associées peuvent également être toutes deux bombées, les deux surfaces étant convexes, ou une surface étant concave et l'autre convexe.

Dans le cas de la combinaison d'une surface convexe avec une surface concave, les rayons de courbure sont différents, la surface d'appui étant de préférence concave et le rayon de courbure de la surface concave étant supérieur au rayon de courbure de la surface convexe. Cette dernière association s'est avérée adaptée, étant donné que l'élément support ne peut pas tourner avec l'excentrique.

La forme bombée de l'une ou de l'autre des surfaces conjuguées prévue selon l'invention est faible, le rayon de courbure est grand, de préférence très grand, par rapport au diamètre du cylindre enveloppe circonscrivant l'élément support. La surface bombée peut être une portion d'un cylindre à base circulaire, dont l'axe est parallèle à l'axe de rotation de l'excentrique ou perpendiculaire à l'axe de rotation. Le coussinet sphérique convexe est particulièrement avantageux, notamment pour la surface frontale du piston.

L'élément support est réalisé de manière avantageuse en un matériau anti-friction courant, par exemple en bronze à coussinet, en bronze fritté ou analogue et possède ainsi de bonnes caractéristiques d'usure. La capacité de déformation élevée d'un élément support de ce type réalisé en métal anti-friction a, en outre, pour effet que le piston et l'élément support s'adaptent mutuellement parfaitement.

Il est décrit dans ce qui suit un exemple de réalisation en se réferant aux dessins.

La figure 1 montre une coupe axiale, la figure 2 une coupe radiale d'une pompe à pistons radiaux.

Les figures 3 à 7 montrent des formes de réalisation du piston et de l'élément support.

La figure 8 et la figure 9 représentent un agrandissement montrant les segments de piston, la figure 9 montrant le piston dans une position inclinée exagérée.

La figure 10 montre un autre mode de réalisation d'un segment de piston.

Le corps de pompe 1 est un cylindre à base circulaire avec une chambre intérieure centrée. Des alésages radiaux 2.1, 2.2 (alésages de cylindre) sont aménagés dans un ou plusieurs plans radiaux (par exemple figure 2) du corps de pompe. Les alésages radiaux d'un plan radial (par exemple 2.1) sont mutuellement décalés de 900.

Les alésages de plans radiaux différents peuvent être situés dans le même plan axial, comme c'est le cas pour les alésages 2.1 et 2.2 de la figure 1. Les alésages peuvent aussi être mutuellement décalés, par exemple de 450. Ceci est mentionné sur la figure 1 par le tracé d'un axe pour un jeu d'alésages, qui sont situés entre les plans radiaux des alésages 2.1 et 2.2.

L'insert de cylindre est fermé en direction de l'extérieur du corps de pompe 1 et ne comporte à cet endroit que des orifices de refoulement 24. En principe, un orifice de refoulement de ce type suffit. Toutefois, ainsi qu'on le voit sur la figure 2, il est possible de prévoir plusieurs orifices dans la direction circonférencielle, par exemple trois orifices de refoulement, afin d'obtenir une section de refoulement suffisamment importante. Les segments de piston et les insert de cylindre 3.1, 3.2 ont également une forme cylindrique à base circulaire. La circonférence du corps de pompe 1 est de nouveau usinée après mise en place des inserts de cylindre. Des gorges sont usinées sur la circonférence (conduits annulaires 7.1, 7.2).Un autre conduit annulaire 7.3 est représenté sur la figure 1, conduit qui est associé au jeu d'alésages mentionné précédemment, qui sont décalés chaque fois de 450 par rapport aux alésages représentés et ne peuvent par conséquent pas être représentés dans le plan du dessin.

Dans chaque gorge est disposé un segment 8.1, 8.2, 8.3 qui fait office chaque fois de clapet de refoulement pour les orifices de refoulement 24 et qui entoure de manière élastique le corps de pompe muni des inserts de cylindre.

Le corps de pompe 1 est fermé à sa périphérie par un carter 10 et l'étanchéité est réalisée au moyen de joints 13. Les gorges forment les conduits annulaires 7.1, 7.2, 7.3 fermés. Des couvercles 11 et 12 sont appliqués sur les faces frontales du corps de pompe. Des joints d'étanchéité à basse pression 9 assurent l'étanchéité entre les couvercles et le carter 10. Les couvercles 11, 12 sont munis de bossages de paliers, dans lesquels les extrémités d'un arbre 14 sont montées avec glissement. Un joint 21 assure l'étanchéité de l'arbre 14. Le repère 25 désigne une rainure d'accouplement à l'extrémité libre de l'arbre, pour l'entraînement de celui-ci.

L'arbre comporte entre ses tronçons d'extrémité un excentrique 15. L'excentrique 15 est un cylindre à base circulaire, dont l'axe est excentré par rapport à l'arbre 14. L'excentrique 15 s'étend essentiellement sur toute la longueur axiale de la chambre intérieure 22 centrée du corps de pompe 1. Un élément support 17 est monté mobile en rotation dans un palier lisse sur l'excentrique 15 avec interposition d'une douille de renfort 16. Le palier lisse est réalisé entre l'excentrique 15 et la douille de renfort 16. La douille de renfort 16 est solidaire de l'élément support 17. L'élément support 17 est réalisé en un matériau anti-friction adapté possédant de bonnes caractéristiques de lubrification et d'usure, par exemple en bronze, en bronze fritté ou analogue. Le corps support 17 est muni à sa périphérie de surfaces planes 18.Quatre de ces surfaces sont situées dans un plan radial sur les côtés d'un carré, dont le centre est l'axe de l'excentrique. Chaque piston est un cylindre à base circulaire en forme de cuvette dont la face frontale 19.1, 19.2 tournée vers la chambre intérieure 22 est fermée. Un ressort de compression 6.1, 6.2 est disposé à l'intérieur de chaque piston 4.1, 4.2, lequel ressort s'appuie d'un côté sur la surface frontale du piston 19.1, 19.2 et de l'autre côté sur la face frontale supérieure de l'insert de cylindre 3.1, 3.2. Les pistons 4.1, 4.2 sont appliqués par leurs surfaces frontales 19.1, 19.2 respectivement sur une surface 18 de l'élément support 17. Les pistons 4.1, 4.2 représentés d'un plan axial sont situés deux à deux sur la même surface.Les pistons déjà mentionnés, mais non représentés, dont l'axe est tracé à la figure 1, sont appliqués à leur tour par leurs surfaces frontales sur les surfaces décalées de 450.

Chaque piston comporte un orifice d'aspiration 23.1, 23.2. Il s'agit de fenêtres rectangulaires aménagées dans la paroi du piston. Le grand côté de ces fenêtres rectangulaires est situé dans la direction de la circonférence. Plusieurs fenêtres de ce type peuvent être disposées dans un plan radial de chaque piston. La dimension axiale des fenêtres est sensiblement plus faible, de préférence inférieure à 1/3 de la dimension dans la direction de la circonférence.

La chambre intérieure 22 du corps de pompe est reliée à un conduit d'aspiration d'huile non représenté.

Chacun des conduits annulaires 7.1, 7.2, 7.3 est relié à un conduit de refoulement d'huile séparé (non représenté).

Dans chaque alésage 2.1, 2.2 est logé un segment de piston 5.1, 5.2 surmonté d'un insert de cylindre 3.1, 3.2.

L'élément support 17 comporte en outre quatre surfaces, qui sont également situées sur les côtés d'un carré ayant pour centre l'axe de l'excentrique, mais qui sont décalées de 450 par rapport aux autres surfaces.

Les surfaces 18 peuvent être bombées avec une faible courbure, dans le sens d'une portion de surface d'une sphère ou d'une enveloppe de cylindre. Dans ce mode de réalisation, le guidage rectiligne des pistons dans les cylindres est cependant réalisé de manière habituelle (voir
DE-C-19 03 256). Avec cette conformation sphérique des surfaces de contact, les défauts d'alignement et autres (voir plus haut) sont compensés, de sorte que des indéterminations statiques sont évitées. Dans le mode de réalisation représenté, les surfaces 18 sont parfaitement planes. Ces surfaces assurent ainsi le guidage des pistons.

Les pistons sont mobiles par rapport au cylindre de manière telle que l'angle d'intersection entre l'axe du piston et l'axe du cylindre peut s'adapter comme l'exigent les surfaces. Des segments de piston 5.1, 5.2 de forme circulaire sont logés dans les alésages radiaux 2.1, 2.2, de préférence à l'extrémité tournée vers la chambre intérieure 22 du corps de pompe 1. Ces segments de piston ont un diamètre plus faible que le diamètre intérieur des inserts de cylindre 3.1, 3.2. Chaque piston 4.1, 4.2 est guidé glissant dans un segment de piston de ce type.

Fonctionnement de la pompe
Lorsque l'arbre 14 est entraîné en rotation, l'excentrique 15 est anime d'un mouvement de nutation dans la chambre intérieure 22. Les pistons 4 sont appliqués par la force de leur ressort de compression 6 associé, par leur surface frontale 19 sur l'une des surfaces 18. Etant donné que la douille de renfort 16 et l'élément support 17 peuvent tourner par rapport à l'excentrique, l'élément support 17 ne suit pas l'excentrique 15 dans son mouvement de rotation autour de son axe. L'élément support 17 n'exécute donc, par rapport aux surfaces 19, qu'un mouvement vertical de va-et-vient et un faible déplacement parallèle. Des déplacements relatifs importants entre les cylindres et l'excentrique sont ainsi évités.

Du fait du déplacement vers le haut et vers le bas, les pistons sont repoussés d'une part à l'encontre de la force de leur ressort de compression 6.1 radialement vers l'extérieur. L'huile se trouvant dans les cylindres est alors refoulée par les orfices de refoulement 24 en surmontant la résistance au refoulement des segments 8.1 ou 8.2 faisant office de clapet anti-retour dans la chambre annulaire 7.1 ou 7.2, et de là dans le conduit de refoulement d'huile concerné. D'autre part, chaque piston soumis à l'action de son ressort de compression suit l'excentrique radialement vers l'intérieur. Les ouvertures de refoulement 24 sont obturées par le segment 8.1 ou 8.2.

Il s'établit dans un premier temps une dépression à l'intérieur du cylindre, jusqu'à ce que les orifices d'aspiration 23.1, 23.2, avec le segment de piston 5.1, 5.2 comme bord de commande, libèrent une section d'ouverture en direction de la chambre intérieure de la pompe 22. Le cylindre est alors rempli d'huile.

Fonctionnement de l'élément support 17
Du fait du contact de surface du piston sur les surfaces de l'élément support, la pression superficielle est si faible, même en présence de pressions élevées, que l'on peut utiliser un métal anti-friction adapté pour l'élément support. De la même manière, on peut choisir un matériau de qualité moindre pour les pistons.

Ceci vaut également lorsque les surfaces sont légèrement courbes selon le premier exemple de réalisation.

Les surfaces 18 sont bombées avec une faible courbure dans le sens de portions de surface d'une sphère ou d'une enveloppe de cylindre. Les pistons 4 sont guidés de manière rectiligne de façon connue à l'intérieur des cylindres (voir FR-PS 1.273.457). La conformation sphérique des surfaces de contact permet de compenser les défauts d'alignement etc. (voir plus haut) de manière telle que des indéterminations statiques sont évitées.

Les figures 3 à 7 montrent différentes formes de réalisation de l'association de surfaces formée de la surface 18 de l'élément support 17 et de la surface frontale 19 du piston 4, association dans laquelle une surface ou les deux sont bombées. Une surface peut être plane et l'autre bombée, ou les deux surfaces peuvent être bombées, les surfaces bombées étant convexes ou une surface étant convexe et l'autre concave. Dans tous les cas, la courbure est très faible, c'est-à-dire le rayon de courbure est grand, de préférence très grand par rapport au diamètre du cylindre circonscrivant l'élément support 17 ou par rapport au diamètre du piston.

La figure 3 montre un mode de réalisation dans lequel les surfaces 18 de l'élément support 17 sont convexes et ont la forme de coussinets sphériques, tandis que la surface frontale 19 du piston 4 est plane. Dans le mode de réalisation selon la figure 4, seule la surface frontale du piston 19 est bombée et a la forme d'un coussinet sphérique plan.

La figure 5 montre une association de surfaces dans laquelle la surface 18 de l'élément support 17 est concave et la surface frontale 19 du piston 4 est convexe. Le rayon de courbure de la surface 18 concave doit être supérieur au rayon de courbure de la surface frontale 19. Dans le mode de réalisation représenté, les surfaces 18 sont des portions de surface d'un cylindre à base circulaire. Elles peuvent aussi avoir, comme cela est représenté par la ligne en traits mixtes 36, la forme d'un coussinet sphérique concave. La figure 6 montre une association comparable à celle de la figure 3. Elle diffère de celle-ci par le fait que dans la figure 6, les surfaces 18 sont des portions de surface de cylindres à base circulaire, dont les axes sont parallèles à l'axe de l'excentrique.De la même manière, les surfaces 18 peuvent être des portions de surface de cylindres à base circulaire dont les axes sont perpendiculaires à l'axe de l'excentrique.

Dans le mode de réalisation selon la figure 7, les deux surfaces des surfaces associées 18, 19 sont convexes, et ont la forme de coussinets sphériques aplatis.

Dans tous les modes de réalisation, le bombement d'une surface ou des deux surfaces des surfaces associées 18, 19 permet, lors du déplacement de l'élément support 17 provoqué par l'excentrique 15 de manière telle que son axe décrive le long de la ligne 35 un cylindre à base circulaire ayant l'excentricité pour rayon de sa section, de compenser les défauts d'alignement existants.

Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 8 à 10, les surfaces 18 de l'élément support 17 et les surfaces frontales 19 des pistons sont parfaitement planes et assurent le guidage rectiligne des pistons qui leur sont associés. Afin d'éviter des indéterminations statiques et un contact non surfacique des surfaces frontales de piston 19 sur les surfaces 18, les pistons sont guidés dans des segments de piston. Ces segments de piston 5.1, 5.2 ont une très faible hauteur axiale. Une section quadrangulaire de ces segments de piston est particulièrement avantageuse pour l'étanchéité. La dimension dans la direction axiale est toutefois suffisamment faible pour que l'effet de guidage desdits segments de piston soit faible. En outre, le diamètre intérieur du cylindre est supérieur au diamètre intérieur des segments de piston.Ainsi, les pistons peuvent s'incliner légèrement à l'intérieur des segments de piston et des cylindres dont le diamètre est supérieur. Les pistons peuvent donc se positionner de manière telle que les surfaces frontales des pistons 19 portent parfaitement sur les surfaces planes 18.

Les agrandissements des figures 8, 9 et 10 montrent un mode de réalisation avantageux des segments de piston.

Selon les figures 8, 9 chaque segment de piston est constitué d'un paquet d'au moins trois segments 26, 27, 28 circulaires plans, empilés les uns sur les autres. Chacun de ces segments a une fonction particulière, à savoir la fonction de commande (segment de commande 26), la fonction de guidage (segment de guidage 27) et la fonction d'étanchéité (segment d'étanchéité 28). Il est possible de prévoir plusieurs segments notamment pour la fonction d' étanchéité.

L'alésage de cylindre 2 comporte à son extrémité tournée vers la chambre intérieure 22 un rebord circulaire 29, de diamètre intérieur plus réduit. Ce rebord circulaire sert d'appui au paquet de segments de piston. L'insert de cylindre 3 est immobilisé axialement dans l'alésage de cylindre 2 de manière telle que la surface frontale annulaire de l'insert de cylindre 2 tournée vers la chambre intérieure 22 ne vienne pas en contact avec les segments de piston ou soit en contact avec ceux-ci de manière telle que la liberté de mouvement des segments du paquet de segments ne soit pas entravée.

Le segment de commande 26 est appliqué sur le rebord circulaire 29, c'est-à-dire à l'extrémité de l'alésage de cylindre 2 tournée vers la chambre intérieure de la pompe. Le segment de commande 26 forme avec la fenêtre d'aspiration 23 un bord de commande. Pour cette raison, on choisira pour le segment de commande 26 un matériau résistant aux sollicitations hydrauliques, en particulier aux sollicitations d'érosion attendues à l'entrée du cylindre. Le diamètre extérieur du segment de commande est inférieur au diamètre intérieur de l'alésage de cylindre 2 qui l'entoure. En outre, le diamètre intérieur du segment de commande 26 monté avec jeu est égal au diamètre extérieur du piston 4.

Le segment de commande 26 peut être équipé d'un joint d'étanchéité. Nous reviendrons plus loin sur la réalisation des joints d'étanchéité. Dans l'exemple de réalisation représenté, un segment de guidage 27 est appliqué sur le segment de commande 26. Ce segment de guidage 27 a pour fonction d'assurer le guidage radial du piston par rapport à l'alésage de cylindre ou à l'insert de cylindre 3. C'est pourquoi le diamètre extérieur du segment de guidage est approximativement égal au diamètre intérieur de l'alésage de cylindre 2 qui l'entoure et le diamètre intérieur du segment de guidage monté avec jeu est sensiblement égal au diamètre extérieur du piston 4. Le segment de guidage 27 est réalisé en un matériau adapté pour les paliers lisses, par exemple en bronze à coussinet, en bronze fritté ou en matériaux équivalents.

Un segment d'étanchéité 28 est appliqué sur le segment de guidage 27. Ce segment d'étanchéité 28 assure l'étanchéité dynamique du piston 4 vis-à-vis du corps de cylindre et de l'alésage de cylindre. Le segment d'étanchéité 28 est par conséquent réalisé en un matériau adapté pour l'étanchéité, par exemple en une matière plastique souple. Le diamètre extérieur du segment d'étanchéité 28 est sensiblement plus faible que le diamètre intérieur de l'alésage de cylindre 2 qui l'entoure. Le diamètre intérieur du segment d'étanchéité 28 est adapté au diamètre extérieur du piston afin d'assurer l'étanchéité. Du fait de la pression règnant dans la chambre de cylindre, le segment d'étanchéité 28 se déforme de manière telle que l'effet d'étanchéité est renforcé. En outre, les segments du paquet de segments de piston 26, 27, 28 sont constamment pressés les uns contre les autres.Le jeu entre le segment d'étanchéité supérieur 28 et la surface frontale associée de l'insert de cylindre 3 est représenté fortement agrandi à titre d'illustration sur les figures 8 et 9. Il est important que le segment d'étanchéité ne soit pas gêné dans ses déplacements par la surface frontale. Dans la pratique, ce jeu sera plus faible et aura la valeur d'un ajustement avec jeu.

La figure 9 montre le fonctionnement du paquet de segments de piston. Le piston est représenté dans une position exagérément inclinée à la figure 9, pour une meilleure compréhension.

D'une manière générale, le piston se positionne en fonction de la position de l'élément support 17 et de l'arbre 14. La figure 9 montre cependant, que la construction du paquet de segments de piston 5 permet également de compenser des défauts de guidage importants.

L'inclinaison du piston a pour conséquence le déplacement radial de l'ensemble des segments à l'exception du segment de guidage 27 par rapport à l'alésage de cylindre 22. Seul le segment de guidage 27 conserve sa position et empêche que le piston vacille dans la direction radiale à l'intérieur de l'alésage de cylindre 2. On remarque sur la figure que le segment de commande 26 s'est déplacé vers la gauche et le segment d'étanchéité 28 vers la droite. On voit également qu'ainsi les segments de piston s'appuient en gradins sur la circonférence du piston, situation qui est très favorable du point de vue de l'étanchéité. De plus, le segment d'étanchéité 28 assure toujours sa fonction d'étanchéité en position inclinée, étant donné qu'il est déformé par la pression règnant dans la chambre de cylindre et est pressé sur la circonférence du piston.

La figure 10 montre un autre mode de réalisation du segment de piston, le piston étant de nouveau représenté dans une position fortement inclinée, afin de faire apparaître clairement la fonction du segment de piston. Le segment de piston est composé de deux segments 26 et 28 circulaires plans. Chacun des segments a une fonction particulière, à savoir la fonction de commande (segment de commande 26) et la fonction d'étanchéité (segment d'étanchéité 28).

L'alésage de cylindre 2 est muni à son extrémité tournée vers la chambre intérieure 22 d'un rebord circulaire 29, de diamètre plus réduit. Ce rebord circulaire forme appui pour le paquet de segments de piston. L'insert de cylindre 3 est positionné axialement à l'intérieur de l'alésage de cylindre 2 de manière telle que la surface frontale annulaire de l'insert de cylindre 3 tournée vers la chambre intérieure 22 ne vienne pas en contact avec les segments de piston ou que le contact soit tel que la liberté de déplacement des segments du paquet de segments ne soit pas entravée.

Le segment de commande 26 s'appuie sur le rebord circulaire 29, c'est-à-dire sur l'extrémité de l'alésage de cylindre 2 tournée vers la chambre intérieure 22 de la pompe. Le segment de commande 26 forme un bord de commande avec la fenêtre d'aspiration 23. C'est pourquoi on choisira, pour le segment de commande 26, un matériau qui résiste aux sollicitations hydrauliques, notamment aux sollicitations d'érosion attendues à l'entrée du cylindre.

Le diamètre extérieur du segment de commande est inférieur au diamètre intérieur de l'alésage de cylindre 2 qui l'entoure. En outre, le diamètre intérieur du segment de commande 26 monté avec jeu est égal au diamètre extérieur du piston 4.

Le segment d'étanchéité 28 est appliqué sur le segment de commande 26. Ce segment d'étanchéité est un segment cylindrique à base circulaire plan. Il est coupé une fois dans sa direction circonférencielle, et ce, dans plusieurs plans de coupe 32, 33, 34 sécants, qui forment une coupe en zigzag entre les extrémités bout-à-bout du segment. Dans la forme représentée - visible à travers l'orifice d'aspiration 23 du piston 4 - la coupe est formée par deux plans axiaux décalés dans la direction circonférencielle, dans lesquels la coupe est réalisée sensiblement jusqu'à son milieu axial, et par un plan de coupe 33 situé dans un plan axial, qui relie les deux autres plans de coupe. Nous reviendrons plus loin sur la fonction de cette coupe, ainsi que sur les modes de réalisation possibles.Le segment d'étanchéité 28 est muni sur sa circonférence d'une rainure 31 sur sa face tournée vers l'insert de cylindre 3. Un joint torique élastique adapté pour l'étanchéité est monté dans cette rainure. Ce joint torique est appliqué sur la paroi intérieure du cylindre voisine. La circonférence intérieure du segment d'étanchéité 28 est telle que le segment d'étanchéité s'adapte élastiquement avec une ouverture aussi faible que possible de sa coupe à la circonférence du piston. La circonférence extérieure du segment d'étanchéité 28 est plus faible que la circonférence intérieure de l'alésage de cylindre qui l'entoure.

La figure 10 montre le fonctionnement de ce paquet de segments. Le piston est représenté dans une position inclinée exagérée à la figure 10 pour une plus grande clarté. D'une manière générale, le piston se positionne en fonction de la position de l'élément support 17 et de l'arbre 14. La figure 10 montre que la construction du paquet de segments de piston 5 permet également de compenser des défauts de guidage importants. La position inclinée du piston a pour conséquence que les deux segments se déplacent radialement en direction de l'alésage de cylindre 2. En outre, la coupe du segment d'étanchéité 28 s'ouvre. Ceci est cependant sans conséquence sur l'étanchéité. En effet, le joint d'étanchéité 30 reste appliqué sur la paroi intérieure de l'alésage de cylindre, et ce avec une pression d'application renforcée du fait de l'ouverture du segment d'étanchéité 28.D'autre part, la coupe en zigzag présente une résistance hydraulique si élevée qu'aucune fuite ne se produit. De plus, la coupe est réalisée de manière telle, que les deux extrémités se recouvrant du plan de coupe 33 axial restent appliquées l'une sur l'autre et assurent l'étanchéité même lors d'une ouverture du segment. Ainsi donc, l'effet d'étanchéité est conservé.

Par ailleurs, un segment d'étanchéité positionne radialement le piston par rapport à l'alésage de cylindre, ce positionnement étant réalisé par le contact du joint d'étanchéité. A noter qu'il s'agit uniquement du positionnement radial, dans un plan axial unique de l'alésage de cylindre. Ainsi que le montre le figure 10, le piston est pour le reste libre de s'adapter à la position de la surface portante qui le commande.

Indépendamment du fait que le segment d'étanchéité permet de compenser des inclinaisons du piston, le segment d'étanchéité assure également une étanchéité dynamique. Il faut partir du principe qu'une pression dynamique très élevée s'établit dans la surface de frottement entre la paroi du piston et la paroi intérieure du segment d'étanchéité, pression qui entraîne une ouverture du segment d'étanchéité et ainsi une application étanche du segment d'étanchéité sur la paroi de cylindre qui l'entoure. Le segment d'étanchéité remplit avec le joint d'étanchéité 30 également une fonction de guidage, qui, dans l'exemple selon les figures 8 et 9, est assurée par le segment de guidage.

Fonctionnement de la fenêtre d'aspiration rectangulaire
Lorsqu'un piston se déplace radialement dans la chambre intérieure 22, son orifice d'aspiration se dégage du segment de piston et relie ainsi la chambre intérieure 22 avec la chambre de cylindre du piston. Du fait de la forme rectangulaire de l'orifice d'aspiration, une section d'aspiration très importante est libérée dès que l'orifice d'aspiration est découvert. Ainsi, le vide qui s'est formé jusque là à l'intérieur du cylindre peut être de nouveau rempli très rapidement d'huile. L'huile pénétrant dans la chambre de cylindre possède une faible énergie cinétique du fait de la section d'entrée importante. Cette disposition permet notamment de limiter la course morte du piston.Il est fait en sorte que, même avec une faible course de piston, on obtienne une grande fenêtre d'aspiration entre la chambre intérieure de la pompe et la chambre intérieure du cylindre. On obtient ainsi un remplissage rapide de la chambre intérieure du piston. Seule une faible course de piston est nécessaire pour un remplissage total. On peut également prévoir l'orifice d'aspiration dans l'enveloppe, dans une position axiale, telle qu'il découvre une fenêtre d'aspiration juste avant d'atteindre la position de point mort du piston. On évite ainsi les coups de bélier, les pulsations et les bruits.

La figure 8 montre en outre une forme modifiée du clapet de refoulement 8. Ce clapet de refoulement est réalisé sous forme de clapet à lamelle. De plus, la surface frontale de l'insert de cyilindre 3 tournée vers la chambre annulaire 7 est usinée pour obtenir une surface plane. La lamelle élastique 8 est fixée au moyen d'un rivet ou d'une vis au fond du conduit annulaire 7. Une partie de languette fait suite à la partie de fixation, et a essentiellement la même courbure que le fond de gorge du conduit annulaire 7.

Vient ensuite un point de pliage. L'extrémité libre de la languette élastique faisant suite au point de pliage est réalisée sous forme de disque de clapet plan, qui s'adapte à la surface frontale plane de l'insert de cylindre 3. Ce disque de clapet obture l'orifice de refoulement 24 en direction de la chambre de cylindre. Dans le sens opposé, le disque de clapet est soulevé élastiquement par l'huile qui s'écoule. Dans l'exemple représenté, trois orifices de refoulement 24 sont prévus l'un derrière l'autre dans la direction circonférencielle dans la surface frontale de l'insert de cylindre 3. Chacun de ces orifices de refoulement a une section suffisamment faible pour que le disque de clapet ne se déforme pas ou ne se découpe pas lors d'une pression élevée dans le conduit annulaire 7. La somme des sections de refoulement est cependant telle, que la résistance totale au refoulement soit faible et que, dans la direction de refoulement, des forces de refoulement importantes surmontent la force élastique du disque de clapet dans le sens de la fenêtre.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Pompe à pistons radiaux comportant un corps de pompe avec une chambre intérieure centrée, des cylindres radiaux, des pistons mobiles à l'intérieur de ceux-ci, qui sont repoussés radialement vers l'intérieur par un ressort et radialement vers l'extérieur par un excentrique mobile en rotation dans la chambre intérieure, un orifice de refoulement dans la zone radialement extérieure du cylindre, un orifice d'aspiration dans la paroi du piston, la chambre intérieure centrée servant de chambre d'aspiration et l'orifice d'aspiration venant en communication avec la chambre d'aspiration lorsque le piston se déplace radialement vers l'intérieur dans la chambre intérieure centrée, caractérisée en ce qu'un élément support (17) réalisé en un matériau anti-friction, mobile en rotation par rapport à l'excentrique, est monté sur l'excentrique (15), de préférence avec interposition d'une douille de renfort, ledit élément support étant en contact par une surface (18) avec la face frontale du piston (19).

2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'association de la surface d'appui (18) et de la surface frontale (19) donne, lorsqu'au moins l'une de ces surfaces (18, 19) est légèrement bombée, un contact linéaire ou ponctuel avec une mobilité relative du piston (4) par rapport à l'élément support (17).

3. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le piston (4) est uniquement guidé dans le cylindre, à l'intérieur d'un segment de piston (5), dont le diamètre est inférieur à celui du cylindre (2) et qui est fixé solidement dans le cylindre, de préférence à l'extrémité intérieure radiale du cylindre, le diamètre intérieur du segment de piston correspondant approximativement au diamètre extérieur du piston.

4. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 3, caractérisée en ce que - le segment de piston se compose de plusieurs segments plans empilés les uns sur les autres et pouvant se déplacer les uns par rapport aux autres, - le diamètre extérieur des segments est légèrement plus faible que le diamètre du cylindre qui les entoure ; - le segment (segment de commande 26) tourné vers la chambre d'aspiration de la pompe s'appuie sur un rebord annulaire (29) du cylindre (2), est réalisé en acier ou en un matériau comparable résistant à l'érosion hydraulique et coopère avec son bord intérieur faisant office de bord de commande avec l'orifice d'aspiration du piston ; - l'un des segments éloignés de la chambre d'aspiration (segment d'étanchéité 28) est réalisé en un matériau adapté au plan de l'étanchéité.

5. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 4, caractérisée par un segment plan supplémentaire (segment de guidage 27), qui s'appuie par sa circonférence extérieure sur le cylindre et par sa circonférence intérieure sur le piston, et qui est réalisé de préférence en un matériau anti-friction, par exemple en bronze à palier.

6. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 5, caractérisée par la succession segment d'étanchéité, segment de guidage, segment de commande.

7. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 4, caractérisée en ce que le segment d'étanchéité (28) est un segment cylindrique, qui est coupé une fois dans la direction circonférencielle par une coupe en ziggaz (32, 33, 34), qui entoure élastiquement le piston, et qui comporte sur sa circonférence extérieure, de préférence sur sa face tournée vers la chambre de cylindre, une gorge circulaire (31) munie d'un joint rapporté (30) appliqué sur la paroi intérieure.

8. Pompe à pistons radiaux selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que les cylindres sont formés par un alésage de cylindre (2) radial dans le corps de pompe (1), qui s'étend jusque dans la chambre intérieure de la pompe et qui présente à son extrémité, côté chambre intérieure, un diamètre intérieur réduit, et forme ainsi le rebord annulaire (29), sur lequel repose le segment de commande (26), par un insert de cylindre (3) qui est monté dans l'alésage de cylindre (2) et est immobilisé dans la direction axiale de l'alésage de cylindre, et qui comporte une chambre intérieure cylindrique, dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre extérieur du piston (4) et inférieur au diamètre extérieur des segments (26-28), l'insert de cylindre faisant saillie dans l'alésage de cylindre, en position bloquée, de manière telle que les segments puissent se déplacer l'un sur l'autre entre le rebord de l'alésage de cylindre et la face fontale annulaire tournée vers eux de l'insert de cylindre et disposent d'un espace suffisant entre l'enveloppe du piston et la paroi voisine de l'alésage de cylindre pour pouvoir se déplacer l'un par rapport à l'autre lors de défauts d'alignement du piston.

9. Pompe à pistons radiaux selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que l'orifice d'aspiration (23) comporte, sur sa face tournée vers la chambre d'aspiration (22), un bord d'aspiration s'étendant dans la direction circonférencielle qui forme une fenêtre d'aspiration quadrangulaire avec le bord de commande du segment de commande (26) dans la position de point mort intérieur du piston, dont le rapport longueur/largeur est de préférence supérieur à 3.

10. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 2, caractérisée en ce que le bombement de la surface d'appui (18) ou/et de la surface frontale du piston (19) est réalisé dans la direction circonférencielle.

11. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 2, caractérisée en ce que le bombement de la surface d'appui (18) et/ou de la surface frontale du piston (19) est réalisé dans la direction axiale.

12. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 2, caractérisée en ce que la surface frontale du piston (19) ou/et la surface d'appui (18) a la forme d'un coussinet sphérique plan convexe.

13. Pompe à pistons radiaux selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce qu'une surface (18, 19) de l'association de surfaces est bombée et l'autre surface (19, 18) est plane.

14. Pompe à pistons radiaux selon l'une quelconque des revendications 2 à 13, caractérisée en ce qu'une surface (18, 19) de l'association de surfaces est convexe, et l'autre surface (19, 18) est concave, le rayon de courbure de la surface concave étant supérieur au rayon de courbure de la surface convexe.

15. Pompe à pistons radiaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rayon de courbure des surfaces bombées est supérieur au rayon, de préférence supérieur au diamètre du cylindre à base circulaire enveloppant l'élément support (17).