FR3010745A1 - IMPROVED STRUCTURE FOR FORMING A HYDRAULIC MACHINE CAM - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un ensemble formant une came multilobes de machine hydraulique à pistons radiaux, ledit ensemble comprenant - un composant (2) de machine hydraulique comprenant une portion formant une base (21) et définissant un espace interne adapté pour recevoir un bloc cylindres à pistons radiaux, et - une pièce rapportée (5) insérée dans l'espace interne de la base (21), ladite pièce rapportée comprenant une pluralité de lobes, ladite pièce rapportée (5) et le composant (2) de machine hydraulique étant formés dans des matériaux distincts.An assembly forming a multilobe cam of a radial piston hydraulic machine, said assembly comprising - a hydraulic machine component (2) comprising a base portion (21) and defining an internal space adapted to receive a cylinder block at radial pistons, and - an insert (5) inserted in the internal space of the base (21), said insert comprising a plurality of lobes, said insert (5) and the hydraulic machine component (2) being formed in different materials.
Description
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne le domaine des machines hydrauliques à pistons radiaux, et plus précisément la structure d'une came d'une telle machine hydraulique. ETAT DE L'ART Les machines hydrauliques à pistons radiaux comprennent communément un bloc cylindres comprenant un ensemble de logements dans lesquels sont logés des cylindres, montés coulissant dans ces logements de manière à effectuer des mouvements de va et vient lors de la rotation de la machine hydraulique. Une came multilobes est disposée autour du bloc cylindres. Une telle came 1 est représentée sur la figure 1, et a conventionnellement une forme d'anneau, comprenant une pluralité de lobes 11 sur sa face interne formant ainsi des sommets 12 et des gorges 13 de sorte que les pistons présentent un élément d'appui configuré de manière à être au contact de cette came afin que les sommets 12 et les gorges 13 de la came 1 entrainent les mouvements des pistons lors de la rotation relative de la came 1 par rapport au bloc cylindres, ou inversement. On comprend bien que la came est un élément important de la machine hydraulique, qui doit répondre à des contraintes de résistance mécanique et de tolérancement importantes. La came est donc conventionnellement faite dans une matière dite noble, réalisée en une seule pièce venue de matière puis usinée et traitée, avant d'être assemblée aux autres composants de la machine hydraulique.GENERAL TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of hydraulic machines with radial pistons, and more specifically the structure of a cam of such a hydraulic machine. STATE OF THE ART Hydraulic machines with radial pistons commonly comprise a cylinder block comprising a set of housings in which cylinders are housed, slidably mounted in these housings so as to perform movements back and forth during the rotation of the machine. hydraulic. A multilobe cam is disposed around the cylinder block. Such a cam 1 is shown in FIG. 1, and conventionally has a ring shape, comprising a plurality of lobes 11 on its internal face thus forming peaks 12 and grooves 13 so that the pistons have a bearing element configured so as to be in contact with this cam so that the vertices 12 and the grooves 13 of the cam 1 cause the movements of the pistons during the relative rotation of the cam 1 relative to the cylinder block, or vice versa. It is understood that the cam is an important element of the hydraulic machine, which must meet the constraints of mechanical strength and tolerancing important. The cam is therefore conventionally made in a so-called noble material, made in one piece made of material then machined and treated, before being assembled to the other components of the hydraulic machine.
Une telle réalisation de came présente cependant plusieurs inconvénients. La réalisation de la came en matière noble du fait des contraintes mécaniques implique un prix élevé de la pièce. Sa formation en une seule pièce implique un tolérancement important sur son ensemble, alors que seules certaines surfaces le nécessitent. Enfin, sa réalisation indépendante puis son assemblage avec les autres composants de la machine hydraulique crée deux plans d'étanchéité de part et d'autre de la came. On représente en effet une vue partielle en coupe de machine hydraulique sur la figure 2, sur laquelle on visualise la came 1 montée entre deux composants 2 et 3, par exemple des éléments de carter, des supports de palier et/ou un couvercle de distributeur, et le bloc cylindres 4 comprenant un piston 41. On voit sur la came 1 forme ainsi deux plans d'étanchéité 14 et 15 avec les composants 2 et 3 de la machine hydraulique. PRESENTATION DE L'INVENTION La présente invention vise à proposer une structure de machine hydraulique comprenant une came multilobes ne présentant pas ces inconvénients. A cet effet, la présente invention propose un ensemble formant une 20 came multilobes de machine hydraulique à pistons radiaux, ledit ensemble comprenant - un composant de machine hydraulique comprenant une portion formant une base et définissant un espace interne adapté pour recevoir un bloc cylindres à pistons radiaux, et 25 - une pièce rapportée insérée dans l'espace interne de la base, ladite pièce rapportée comprenant une pluralité de lobes, ladite pièce rapportée et le composant de machine hydraulique étant formés dans des matériaux distincts. 30 L'invention concerne également une machine hydraulique comprenant un bloc cylindres présentant une pluralité de logements dans lesquels coulissent des pistons, le bloc cylindres étant entouré d'une came multilobes et les pistons étant adaptés pour être maintenus sélectivement au contact de la came, caractérisée en ce que ladite machine hydraulique comprend en outre un composant comprenant une portion formant une base et définissant un espace interne dans lequel est logé le bloc cylindres, et en ce que la machine hydraulique comprend une pièce rapportée comprenant une pluralité de lobes, insérée dans l'espace interne défini par la base dudit composant de machine hydraulique de manière à former la came multilobes, ladite pièce rapportée et ledit composant de machine hydraulique étant formés dans des matériaux distincts. La pièce rapportée présente typiquement une surface externe circulaire, et est indexée angulairement dans la base par une goupille, ou présente une surface externe non circulaire, de sorte que son insertion dans la base réalise son indexation angulaire. Le composant de machine hydraulique est par exemple un élément de carter, un couvercle de distribution ou un support de palier de la machine hydraulique.Such a cam embodiment, however, has several disadvantages. Achieving the noble material cam due to mechanical stress implies a high price of the part. Its one-piece formation implies significant tolerancing on the whole, whereas only certain surfaces require it. Finally, its independent realization and its assembly with the other components of the hydraulic machine creates two sealing planes on either side of the cam. A partial sectional view of a hydraulic machine is shown in FIG. 2, on which cam 1 is shown mounted between two components 2 and 3, for example crankcase elements, bearing supports and / or a distributor cover. , and the cylinder block 4 comprising a piston 41. It is seen on the cam 1 thus form two sealing planes 14 and 15 with the components 2 and 3 of the hydraulic machine. PRESENTATION OF THE INVENTION The present invention aims at providing a hydraulic machine structure comprising a multilobe cam that does not have these disadvantages. To this end, the present invention provides a multilobe cam assembly of a radial piston hydraulic machine, said assembly comprising: a hydraulic machine component comprising a base portion and defining an internal space adapted to receive a piston cylinder block radial, and an insert inserted into the internal space of the base, said insert comprising a plurality of lobes, said insert and the hydraulic machine component being formed of different materials. The invention also relates to a hydraulic machine comprising a cylinder block having a plurality of housings in which pistons slide, the cylinder block being surrounded by a multilobe cam and the pistons being adapted to be held selectively in contact with the cam, characterized in that said hydraulic machine further comprises a component comprising a base-forming portion and defining an internal space in which the cylinder block is housed, and in that the hydraulic machine comprises an insert comprising a plurality of lobes, inserted into the internal space defined by the base of said hydraulic machine component so as to form the multilobe cam, said insert and said hydraulic machine component being formed in separate materials. The insert typically has a circular outer surface, and is indexed angularly in the base by a pin, or has a non-circular outer surface, so that its insertion into the base performs its angular indexing. The hydraulic machine component is for example a housing element, a distribution cover or a bearing support of the hydraulic machine.
La pièce rapportée est insérée dans la base par exemple par frettage ou par surmoulage. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : - Les figures 1 et 2 présentent respectivement une came et une structure de machine hydraulique comprenant une came selon l'art antérieur, - La figure 3 présente une vue en coupe d'un ensemble formant came selon un aspect de l'invention, - La figure 4 présente une vue partielle en coupe d'un exemple d'intégration d'un tel ensemble formant came dans une machine hydraulique.The insert is inserted into the base, for example by hooping or overmolding. PRESENTATION OF THE FIGURES Other features, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the appended drawings, in which: FIGS. 1 and 2 respectively present a cam and a hydraulic machine structure comprising a cam according to the prior art, - Figure 3 shows a sectional view of a cam assembly according to one aspect of the invention, - Figure 4 shows a partial view. in section of an example of integration of such a cam assembly in a hydraulic machine.
DESCRIPTION DETAILLEE La figure 3 présente une vue en coupe d'un ensemble 10 formant une came multilobes selon un aspect de l'invention, et la figure 4 présente une vue partielle en coupe d'un exemple d'intégration d'un tel ensemble 10 formant came dans une machine hydraulique. L'ensemble formant came tel que présenté est formé de deux éléments : - Une base 21, et - Une pièce rapportée 5 interne.DETAILED DESCRIPTION FIG. 3 shows a sectional view of an assembly 10 forming a multilobe cam according to one aspect of the invention, and FIG. 4 shows a partial sectional view of an example of integration of such an assembly. forming a cam in a hydraulic machine. The cam assembly as shown is formed of two elements: - a base 21, and - an inner insert.
La base 21 s'étend à partir d'un composant de machine hydraulique, ici le composant 2 représenté sur la figure 4. La base 21 est ici formée par une collerette axiale s'étendant à partir du composant 2, et définit un espace interne de manière à pouvoir recevoir un bloc cylindres 4 de machine hydraulique, de sorte que ladite base 21 entoure le bloc cylindres 4. La pièce rapportée 5 est ensuite insérée dans ledit espace interne.The base 21 extends from a hydraulic machine component, here component 2 shown in Figure 4. The base 21 is here formed by an axial collar extending from the component 2, and defines an internal space so as to receive a cylinder block 4 of hydraulic machine, so that said base 21 surrounds the cylinder block 4. The insert 5 is then inserted into said internal space.
La pièce rapportée 5 comprend une surface interne 51 définissant une pluralité de lobes 11 et adaptée pour être mise en contact avec des pistons 41 de machine hydraulique, et une surface externe 52 adaptée pour être au contact de la base 21.The insert 5 comprises an inner surface 51 defining a plurality of lobes 11 and adapted to be brought into contact with pistons 41 of the hydraulic machine, and an outer surface 52 adapted to be in contact with the base 21.
On distingue deux variantes sur la figure 3, de part et d'autre de l'axe Z- Z. Selon une première variante, représentée dans la partie de la figure 3 au-dessus de l'axe Z-Z, la surface externe 52 est circulaire ; la surface de contact entre la pièce rapportée 5 et la base 21 est donc circulaires. Des éléments d'indexation 53, par exemple des goupilles, sont alors disposés de manière à assurer une indexation angulaire de la pièce rapportée 5 dans la base 21.There are two variants in FIG. 3, on either side of the ZZ axis. According to a first variant, represented in the part of FIG. 3 above the ZZ axis, the outer surface 52 is circular; the contact surface between the insert 5 and the base 21 is circular. Indexing elements 53, for example pins, are then arranged to provide angular indexing of the insert 5 in the base 21.
Selon une seconde variante, représentée dans la partie de la figure 3 en-dessous de l'axe Z-Z, la surface externe 52 n'est pas circulaire. Dans l'exemple présenté, elle présente une pluralité de lobes, se conformant aux lobes formés par sa surface interne 51.According to a second variant, shown in the part of Figure 3 below the Z-Z axis, the outer surface 52 is not circular. In the example presented, it has a plurality of lobes, conforming to the lobes formed by its inner surface 51.
Une telle surface externe 52 non-circulaire permet ainsi de réaliser le verrouillage en rotation de la pièce rapportée 5 par rapport à la base 21 sans nécessiter l'ajout d'éléments d'indexation additionnels. Plusieurs autres variantes peuvent être envisagées, notamment une surface externe 52 ayant un ou plusieurs bossages, des cannelures, des 15 dentures ou toute autre forme adaptée permettant de réaliser un verrouillage en rotation de la pièce rapportée 5 dans la base 21. Comme on le voit sur la figure 4, cette structure d'ensemble 10 formant came permet de s'affranchir d'un plan d'étanchéité par rapport à une 20 structure antérieure telle que présentée sur la figure 2 ; il ne subsiste en effet ici qu'un plan d'étanchéité 16 entre un premier composant 2 de la machine hydraulique et la pièce rapportée 5 d'une part, et un second composant 3 de la machine hydraulique d'autre part, le premier composant 2 de la machine hydraulique étant ici celui qui comprend une 25 portion formant la base 21. L'insertion de la pièce rapportée 5 dans la base 21 peut être réalisée selon plusieurs procédés. On peut par exemple réaliser l'insertion par frettage, assurant ainsi une 30 bonne tenue entre ces deux pièces du fait du serrage. Le verrouillage en rotation de la pièce rapportée 5 dans la base 21 peut également être réalisée par poinçonnage, sertissage, par des dentures ou cannelures aménagées sur les surfaces de contact entre ces deux pièces, par l'utilisation de goupilles ou encore par l'utilisation de formes non-circulaires. La base 21 peut également être surmoulée autour de la pièce rapportée 5.Such a non-circular outer surface 52 thus makes it possible to lock the insert 5 in rotation relative to the base 21 without requiring the addition of additional indexing elements. Several other variants may be envisaged, in particular an outer surface 52 having one or more bosses, splines, teeth or any other adapted form making it possible to lock the insert 5 in rotation in the base 21. As can be seen in FIG. 4, this cam assembly structure 10 makes it possible to dispense with a sealing plane with respect to an anterior structure as shown in FIG. 2; there remains in fact only a sealing plane 16 between a first component 2 of the hydraulic machine and the insert 5 on the one hand, and a second component 3 of the hydraulic machine on the other hand, the first component 2 of the hydraulic machine being here that which comprises a portion forming the base 21. The insertion of the insert 5 in the base 21 can be carried out according to several methods. It is possible, for example, to perform the insertion by hooping, thus ensuring good resistance between these two parts due to the clamping. The locking in rotation of the insert 5 in the base 21 can also be performed by punching, crimping, by teeth or splines arranged on the contact surfaces between these two parts, by the use of pins or by the use non-circular shapes. The base 21 can also be overmolded around the insert 5.
Le composant 2 comprenant une section formant la base 21 est par exemple un élément de carter, un couvercle de distribution ou un support de palier de la machine hydraulique.The component 2 comprising a section forming the base 21 is for example a housing element, a distribution cover or a bearing support of the hydraulic machine.
Une telle structure d'ensemble 10 formant came présente plusieurs avantages. En premier lieu, on comprend bien que la réduction du nombre de plans d'étanchéité permet d'améliorer l'étanchéité d'une machine hydraulique intégrant un tel ensemble. De plus, le volume et la masse de la pièce rapportée 5 sont réduits par rapport à une came conventionnelle. Or, c'est cette pièce rapportée 5 qui doit satisfaire aux contraintes de résistance mécanique et de tolérancement importantes. Seule cette pièce rapportée 5 doit donc être réalisée dans un matériau de type noble, par exemple un acier de type 10006 communément utilisé pour la réalisation de roulements à billes ; les autres éléments, et notamment le composant de machine hydraulique formant la base 21 peuvent être réalisés dans des matériaux plus conventionnels et moins onéreux, par exemple de l'aluminium, de la fonte, ou des nuances communes d'acier. On peut ainsi avoir une came en acier dur, apte au roulement, usinée (forgée et/ou traitée par exemple) et ne pouvant pas être obtenue directement par moulage, insérée dans un composant de machine hydraulique avantageusement obtenue par moulage. Il y a donc avantageusement un différentiel de dureté entre les deux composants. Contrairement à une came conventionnelle dans laquelle une pièce unique réalise les fonctions de tenue mécanique et d'étanchéité, ces deux fonctions peuvent ici être séparées et réalisée chacune par un composant distinct ; la pièce rapportée 5 réalise la fonction de roulement et de tenue mécanique, tandis que le composant 2 de la machine hydraulique 1 comprenant la base 21 dans laquelle la pièce rapportée 5 est insérée réalise la fonction d'étanchéité, ce qui permet de simplifier les composants. Les contraintes importantes de tolérancement se limitent en outre à la pièce rapportée 5, contrairement à la structure monobloc antérieure qui impliquait des contraintes de tolérancement importantes à l'ensemble de la came 1.Such a camming assembly structure has several advantages. First, it is clear that reducing the number of sealing planes improves the sealing of a hydraulic machine incorporating such a set. In addition, the volume and mass of the insert 5 are reduced compared to a conventional cam. However, it is this insert 5 which must meet the constraints of mechanical strength and tolerancing important. Only this insert 5 must be made of a noble type material, for example a type of steel 10006 commonly used for the production of ball bearings; the other elements, and in particular the hydraulic machine component forming the base 21 can be made of more conventional and less expensive materials, for example aluminum, cast iron, or common steel grades. It is thus possible to have a hard steel cam, suitable for rolling, machined (forged and / or treated for example) and not obtainable directly by molding, inserted in a hydraulic machine component advantageously obtained by molding. There is therefore advantageously a hardness differential between the two components. Unlike a conventional cam in which a single piece performs the functions of mechanical strength and sealing, these two functions can here be separated and each performed by a separate component; the insert 5 performs the function of rolling and mechanical resistance, while the component 2 of the hydraulic machine 1 comprising the base 21 in which the insert 5 is inserted performs the sealing function, which simplifies the components . Important constraints of tolerancing are further limited to the insert 5, unlike the previous monobloc structure which implied significant tolerancing constraints to the entire cam 1.
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2013
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