FR3052819A1 - Piston a galet pour machine hydraulique, venu de matiere avec element de centrage forme pour limiter les frottements avec un galet - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un piston à galet de roulement adapté pour recevoir un galet et pour coulisser dans un cylindre selon un axe de coulissement, ledit piston comprenant : ○ un corps (110) ayant une surface de guidage, ○ une partie supérieure, présentant un évidement en berceau selon un axe de roulement (R-R'), adapté pour recevoir le galet de roulement, dans lequel le berceau est à bord divergent, c'est-à-dire qu'il se referme à moins de 180° selon l'axe de roulement (R-R'), ○ au moins un élément de centrage (130) formant butée axiale au galet, et configuré pour maintenir le centrage axial du galet dans le berceau selon l'axe de roulement (R-R'), le piston étant caractérisé en ce que le corps (110), l'au moins un élément de centrage (130) et la partie supérieure sont constitués d'une seule et même pièce venue de matière, et en ce que l'élément de centrage (130) présente une forme adaptée, ou propose des moyens, pour limiter la surface de contact avec le galet.

Description

Piston à galet pour machine hydraulique, venu de matière avec élément de centrage formé pour limiter les frottements avec un galet

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne le domaine des pistons et en particulier les pistons à galets.

Notamment, l'invention trouve avantageusement utilisation dans les machines hydrauliques à pistons radiaux.

ETAT DE L'ART

On appelle « piston à galet » un piston adapté pour coulisser dans une chambre complémentaire selon un axe longitudinal et qui porte à l'une de ses extrémités un galet monté à rotation autour d'un axe transversal à l'axe longitudinal et qui repose sur une pièce associée.

Les pistons à galet sont notamment utilisés dans des appareils hydrauliques. Certains de ces appareils ont un bloc cylindres comprenant une pluralité de cylindres répartis radialement comprenant chacun un piston à galet venant prendre appui sur une came lobée. La rotation relative du bloc cylindres par rapport à la came lobée induite par une pression hydraulique appliquée dans les cylindres entraîne un arbre ou inversement, c'est-à-dire que la rotation relative induite mécaniquement permet de générer une pression de fluide. De tels appareils sont décrits par exemple dans les documents FR 2 651 836 et FR 2 955 903.

En référence aux figures la et lb annexées qui représentent respectivement un piston complet assemblé et les différentes pièces composant un piston avant leur assemblage, un piston 1 comprend généralement un corps A110 comprenant une surface de guidage cylindrique Al 11 centrée sur un axe longitudinal de coulissement C-C'. La partie supérieure Al 10a du corps a une forme d'un évidement en berceau Al 12 pour loger un galet 120 destiné à rouler sur une came lobée. Les pistons 1 suivent la forme de la came lors d'un déplacement relatif à rotation du bloc cylindre par rapport à la came et effectuent ainsi des mouvements de va-et-vient à l'intérieur de leur cylindre selon l'axe de coulissement C-C'.

Différentes ajouts techniques ont permis de faire évoluer le piston 1.

Afin de permettre le centrage du galet 120 dans le piston, sur l'axe C-C', le brevet FR 2 561 836 propose des éléments de centrage A130 placés sur les faces latérales du corps Al 10 et orthogonaux à l'axe de roulement R-R' des galets 120. Ces éléments de guidage A130 accompagnent le piston 1 dans son déplacement selon l'axe de coulissement C-C' et empêchent la translation du galet 120 selon son axe de roulement R-R'. En outre, selon un mode de réalisation, une rainure A131 de guidage prévue sur la surface extérieure des éléments de centrage A130 permet à une agrafe (non représentée) fixée dans le bloc cylindres de venir d'engager dans la rainure de guidage A131 et ainsi d'empêcher la rotation du piston selon son axe de coulissement C-C'.

Pour maintenir le galet 120 en position dans le piston, le document FR 2 899 650 présente un coussinet A140 de forme complémentaire au berceau A112 du piston 1 et qui vient se loger au fond de celui-ci. Le coussinet A140 est réalisé dans un ou plusieurs matériaux limitant les frottements pour favoriser le roulement du galet 120. Les bords supérieurs de l'évidement Al 12 et du coussinet A140 ont des surfaces d'arrêt ou de retenue A113, qui consistent en une saillie ou dépouille avancée de la paroi des bords supérieurs vers l'intérieur.

Actuellement, la réalisation du berceau Al 12 se fait par une opération de reprise d'usinage spécifique dans une direction transversale à l'axe du piston. Mais cette technique combinée à la présence nécessaire des éléments de guidage A130 pour positionner le galet implique une complexité et des coûts de fabrication élevés : éléments nécessitant plusieurs usinages, assemblages supplémentaires, ébavurages robotisés et manuels, etc.

De nouvelles architectures de piston et de galets ont par la suite été développées. Le document W02012010241, illustré par la figure le, présente un piston comprenant un corps Al 10 avec un berceau Al 12 réalisable par frittage notamment. Pour cela, la partie supérieure 110a ne s'étend pas à plus de 180 degrés autour de l'évidement en berceau et forme des bords divergents. Autrement, des opérations de reprise d'usinage seraient nécessaires.

Il existe néanmoins un besoin de perfectionner cette nouvelle architecture de piston, dont certaines solutions sont présentées dans le document EP2015/080375, notamment en matière de centrage de galet au sein du berceau, de maintien de coussinet, etc.

PRESENTATION DE L'INVENTION

Selon un premier aspect L'invention concerne selon le premier aspect un piston à galet de roulement adapté pour recevoir un galet et pour coulisser dans un cylindre selon un axe de coulissement, ledit piston comprenant : o un corps ayant une surface de guidage, o une partie supérieure, présentant un évidement en berceau selon un axe de roulement, adapté pour recevoir le galet de roulement, dans lequel le berceau est à bord divergent, c'est-à-dire qu'il se referme à moins de 180° selon l'axe de roulement, o au moins un élément de centrage formant butée axiale au galet, et configuré pour maintenir le centrage axial du galet dans le berceau selon l'axe de roulement, le piston étant caractérisé en ce que le corps, l'au moins un élément de centrage et la partie supérieure sont constitués d'une seule et même pièce venue de matière, et en ce que l'élément de centrage présente une forme bombée pour venir au contact d'une partie seulement de la surface d'une extrémité axiale du galet, ladite partie étant située au moins sur l'axe de roulement du galet de façon à limiter le couple résistant de frottement. L'invention peut comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - dans toute section orthogonale à l'axe de coulissement, les dimensions de la forme bombée de l'élément de centrage sont identiques, - dans lequel la forme bombée est concave, préférablement en arc de cercle, - lequel la forme bombée est convexe préférablement en arc de cercle, faisant ainsi saillie vers l'intérieur de l'évidement, - la forme bombée s'étend sur toute la largeur de l'élément de centrage, - la forme bombée fait saillie vers l'intérieur de l'évidement et s'étend sur une partie seulement de ladite largeur de l'élément de centrage, préférablement moins de 50%, encore préférablement moins de 75%, - l'au moins un élément de centrage comprend dans son prolongement selon l'axe de coulissement une saillie en forme d'oreille, - la saillie en forme d'oreille, dans une section orthogonale à l'axe de roulement, présente une forme triangulaire ou en arc de cercle, - la saillie en forme d'oreille, dans une section comprenant l'axe de coulissement et l'axe de roulement, présente une forme triangulaire ou en arc de cercle. L'invention concerne aussi selon le premier aspect un ensemble comprenant un piston tel que décrit précédemment et un coussinet adapté pour être positionné au fond de l'évidement.

Avantageusement, le coussinet comprend une forme complémentaire à la forme bombée, de sorte qu'il soit bloqué en rotation selon l'axe de rotation par la forme bombée de l'élément de centrage.

Avantageusement, le coussinet est à bord divergent, c'est-à-dire qu'il se referme à moins de 180° selon l'axe de roulement, ou à bords convergents, c'est-à-dire qu'il se referme à strictement plus de 180°.

Avantageusement, le coussinet comprend au moins un angle découpé. L'invention concerne aussi selon le premier aspect un système comportant un ensemble tel que décrit précédemment et un galet de roulement, le coussinet étant configuré pour être intercalé entre le fond de l'évidement et ledit galet, pour faciliter le roulement du galet dans l'évidement.

Avantageusement, on définit au galet, orthogonalement à l'axe de roulement, une section plane de roulement et une section plane d'extrémité au niveau de l'extrémité axiale du galet, ladite section de roulement correspondant à la section du galet destinée à rouler sur le coussinet, et dans lequel ladite section d'extrémité est d'aire inférieure à la section de roulement.

Avantageusement, le galet comprend en extrémité une surface comprenant une partie conique de révolution ou une partie tronconique de révolution ou une calotte sphérique ou une partie cylindrique de révolution. L'invention concerne aussi selon le premier aspect une machine hydraulique comprenant une came lobée et un bloc-cylindres comprenant une pluralité de cylindres radialement disposés et une pluralité de systèmes tels que décrits précédemment, chaque système étant logé dans un cylindre, le galet pouvant venir au contact de la came lobée.

Avantageusement, le galet est au contact de la came lobée quel que soit le mode de fonctionnement de la machine hydraulique. L'invention concerne aussi selon le premier aspect un procédé de fabrication d'un piston tel que décrit précédemment, dans lequel le piston est réalisé par application d'une force de compression uniaxiale sur une matière à former, aucune autre force n'étant exercée sur la matière.

Avantageusement, le piston est fabriqué par frittage, estampage, matriçage, ou moulage par injection. L'invention propose aussi selon le premier aspect un procédé d'assemblage d'un ensemble tel que décrit précédemment, à l'aide d'un procédé de fabrication tel que décrit précédemment, comprenant une étape de garnissage du berceau avec un coussinet.

Avantageusement, le coussinet est serti au piston.

Avantageusement, le sertissage est effectué le long de l'élément de centrage, hors du sommet de la convexité.

Avantageusement, le sertissage est effectué sur le coussinet au niveau des angles découpés.

Selon un deuxième aspect L'invention concerne encore selon le deuxième aspect un piston à galet de roulement adapté pour recevoir un galet et pour coulisser dans un cylindre selon un axe de coulissement, ledit piston comprenant : o un corps ayant une surface de guidage, o une partie supérieure, présentant un évidement en berceau selon un axe de roulement, adapté pour recevoir le galet de roulement, dans lequel le berceau est à bord divergent, c'est-à-dire qu'il se referme à moins de 180° selon l'axe de roulement, o au moins un élément de centrage formant butée axiale au galet, et configuré pour maintenir le centrage axial du galet dans le berceau selon l'axe de roulement, le piston étant caractérisé en ce que le corps, l'au moins un élément de centrage et la partie supérieure sont constitués d'une seule et même pièce venue de matière, et en ce que l'élément de centrage comprend au moins une rainure d'encoche située hors de l'axe de roulement, ladite rainure s'étendant sur toute la hauteur de l'évidement en berceau, de sorte que le galet vient au contact d'une partie seulement de la surface d'une extrémité axiale du galet, ladite partie étant située au moins sur l'axe de roulement du galet de façon à limiter le couple résistant de frottement. L'invention peut comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - l'élément de centrage comprend une autre rainure, située sur l'autre élément de centrage en vis-à-vis et dans lequel cet autre élément de centrage comprend une rainure d'encoche située hors de l'axe de roulement, - chaque élément de centrage comprend deux rainures d'encoche de part et d'autre de l'axe de roulement, - l'élément de centrage présente une forme bombée pour venir au contact d'une partie seulement de la surface d'une extrémité axiale du galet, ladite partie étant située au moins sur l'axe de roulement du galet de façon à limiter le couple résistant de frottement, - la surface bombée se trouve entre les deux rainures, - le piston comprend en outre au moins un perçage traversant l'élément de centrage au niveau du fond d'une rainure d'encoche, - la rainure comprend à son fond un étagement avec une surface inférieure et une surface supérieure côte à côte, - l'au moins un élément de centrage comprend dans son prolongement selon l'axe de coulissement une saillie en forme d'oreille, - la saillie en oreille, dans une section orthogonale à l'axe de roulement, présente une forme triangulaire ou en arc de cercle, - la saillie en oreille, dans une section comprenant l'axe de coulissement et l'axe de roulement, présente une forme triangulaire ou en arc de cercle. L'invention concerne aussi selon le deuxième aspect un ensemble comprenant un piston tel que décrit précédemment et un coussinet adapté pour être positionné au fond de l'évidement.

Avantageusement, le coussinet comprend au moins une languette pour se loger dans une rainure d'encoche correspondante.

Avantageusement, le coussinet comprend une languette configuré pour se loger dans le perçage.

Avantageusement, le coussinet est à bord divergent, c'est-à-dire qu'il se referme à moins de 180° selon l'axe de roulement, ou à bords convergents, c'est-à-dire qu'il se referme à strictement plus de 180°.

Avantageusement, lequel le coussinet comprend au moins un angle découpé. L'invention concerne aussi selon le deuxième aspect un système comportant un ensemble tel que décrit précédemment et un galet de roulement, le coussinet étant configuré pour être intercalé entre le fond de l'évidement et ledit galet, pour faciliter le roulement du galet dans l'évidement.

Avantageusement, on définit au galet, orthogonalement à l'axe de roulement, une section plane de roulement et une section plane d'extrémité au niveau de l'extrémité axiale du galet, ladite section plane de roulement correspondant à la section du galet destinée à rouler sur le coussinet, et dans lequel ladite section d'extrémité est d'aire inférieure à la section de roulement.

Avantageusement, le galet comprend en extrémité une surface comprenant une partie conique de révolution ou une partie tronconique de révolution ou une calotte sphérique ou une partie cylindrique de révolution. L'invention concerne aussi selon le deuxième aspect une machine hydraulique comprenant une came lobée et un bloc-cylindres comprenant une pluralité de cylindres radialement disposés et une pluralité de systèmes tels que décrits précédemment, chaque système étant logé dans un cylindre, le galet pouvant venir au contact de la came lobée.

Avantageusement, le galet est au contact de la came lobée quel que soit le mode de fonctionnement de la machine hydraulique. L'invention propose aussi selon le deuxième aspect un procédé de fabrication d'un piston tel que décrit précédemment dans lequel le piston est réalisé par application d'une force de compression uniaxiale sur une matière à former, aucune autre force n'étant exercée sur la matière.

Avantageusement, le piston est fabriqué par frittage, estampage, matriçage, ou moulage par injection.

Avantageusement, une étape de perçage axial dans la rainure traversant l'élément de centrage est prévue. L'invention propose aussi selon le deuxième aspect un procédé d'assemblage d'un ensemble tel que décrit précédemment, à l'aide d'un procédé de fabrication tel que décrit précédemment, comprenant une étape de garnissage du berceau avec un coussinet.

Avantageusement, le coussinet est serti au piston.

Avantageusement, le sertissage est effectué avec une réserve de matière présente au fond de l'évidement, dans la rainure, dans lequel la réserve de matière est préférablement a surface supérieur de l'étagement décrit précédemment.

Avantageusement, le sertissage est effectué sur le coussinet au niveau des angles découpés.

Selon un troisième aspect L'invention concerne aussi selon le troisième aspect un piston à galet de roulement adapté pour recevoir un galet et pour coulisser dans un cylindre selon un axe de coulissement, ledit piston comprenant : o un corps ayant une surface de guidage, o une partie supérieure, présentant un évidement en berceau selon un axe de roulement, adapté pour recevoir le galet de roulement, dans lequel le berceau est à bord divergent, c'est-à-dire qu'il se referme à moins de 180° selon l'axe de roulement, o au moins un élément de centrage formant butée axiale au galet, et configuré pour maintenir le centrage axial du galet dans le berceau selon l'axe de roulement, le piston étant caractérisé en ce que le corps, l'au moins un élément de centrage et la partie supérieure sont constitués d'une seule et même pièce venue de matière, et en ce que l'élément de centrage comprend une rainure et intègre un pion logé dans la rainure, ledit pion comprenant une forme en saillie vers l'intérieur de l'évidement, le long de l'axe de roulement. L'invention peut comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - le pion comprend un doigt et un élément de frottement, le doigt étant configuré pour être inséré dans la rainure, - l'élément de frottement s'étend sur toute la largeur de l'évidement - l'élément de frottement s'étend sur une partie seulement de la largeur de l'évidement, préférablement moins de 50% de la largeur de l'évidement, - le doigt est configuré pour être inséré dans la rainure, et dans lequel le pion et la rainure forme un assemblage en queue d'aronde, - l'au moins un élément de centrage comprend dans son prolongement selon l'axe de coulissement une saillie en forme d'oreille. - la saillie en forme d'oreille, dans une section orthogonale à l'axe de roulement, présente une forme triangulaire ou en arc de cercle, - la saillie en forme d'oreille, dans une section comprenant l'axe de coulissement et l'axe de roulement, présente une forme triangulaire ou en arc de cercle. L'invention concerne aussi selon le troisième aspect un ensemble comprenant un piston tel que décrit précédemment et un coussinet adapté pour être positionné au fond de l'évidement.

Avantageusement, dans lequel le coussinet est à bord divergent, c'est-à-dire qu'il se referme à moins de 180° selon l'axe de roulement, ou à bords convergents, c'est-à-dire qu'il se referme à strictement plus de 180°.

Avantageusement, le coussinet comprend au moins un angle découpé. L'invention concerne aussi selon le troisième aspect le système comportant un ensemble tel que décrit précédemment et un galet de roulement, le coussinet étant configuré pour être intercalé entre le fond de l'évidement et ledit galet, pour faciliter le roulement du galet dans l'évidement.

Avantageusement, on définit au galet, orthogonalement à l'axe de roulement, une section plane de roulement et une section plane d'extrémité au niveau de l'extrémité axiale du galet, ladite section plane de roulement correspondant à la section du galet destinée à rouler sur le coussinet, et dans lequel ladite section d'extrémité est d'aire inférieure à la section de roulement.

Avantageusement, le galet comprend en extrémité une surface comprenant une partie conique de révolution ou une partie tronconique de révolution ou une calotte sphérique ou une partie cylindrique de révolution. L'invention concerne aussi selon le troisième aspect une machine hydraulique comprenant une came lobée et un bloc-cylindres comprenant une pluralité de cylindres radialement disposés et une pluralité de systèmes tels que décrits précédemment, chaque système étant logé dans un cylindre, le galet pouvant venir au contact de la came lobée.

Avantageusement, le galet est au contact de la came lobée quel que soit le mode de fonctionnement de la machine hydraulique. L'invention concerne aussi selon le troisième aspect un procédé de fabrication d'un piston tel que décrit précédemment, à l'exception du pion dans lequel le piston est réalisé par application d'une force de compression uniaxiale sur une matière à former, aucune autre force n'étant exercée sur la matière.

Avantageusement, le piston, à l'exception du pion, est fabriqué par frittage, estampage, matriçage, ou moulage par injection. L'invention concerne aussi selon le troisième aspect un procédé d'assemblage d'un pistontel que décrit précédemment, à l'aide d'un procédé de fabrication tel que décrit précédemment, comprenant en outre une étape d'insertion du pion dans la rainure. L'invention concerne aussi selon le troisième aspect un procédé d'assemblage d'un ensemble tel que décrit précédemment, à l'aide d'un procédé d'assemblage du piston tel que décrit précédemment, comprenant une étape de garnissage du berceau avec un coussinet.

Avantageusement, le coussinet est serti au piston.

Avantageusement, le sertissage est effectué le long de l'élément de centrage, hors du sommet de la convexité.

Avantageusement, le sertissage est effectué sur le coussinet au niveau des angles découpés.

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 la et lb, déjà présentées, représentent un piston conforme à l'art antérieur respectivement en position assemblée et à l'état éclaté avant assemblage, - La figure le, déjà présentée, illustre un piston déjà connu de l'art antérieur, - Les figures 2a et 2b illustre une vue tridimensionnelle d'un mode de réalisation (sans que l'élément de centrage ne soit conforme à l'invention), - Les figures 3a et 3b illustrent une section longitudinale passant par l'axe de coulissement, d'un piston avec coussinet et galet, pour deux variantes différentes de coussinet, - Les figures 4a à 4e illustrent différentes formes de galet, - Les figures 5a à 5d illustrent différentes formes d'oreilles de l'élément de centrage, - Les figures 6a à 6c illustrent plusieurs variantes d'un mode de réalisation de l'élément de centrage, - La figure 7 illustre une section longitudinale d'un piston avec un galet, - Les figures 8a à 8d illustre plusieurs variantes d'un autre mode de réalisation de l'élément de centrage, - Les figures 8e à 8h illustrent un complément apporté aux figures 8a à 8d, - Les figures 8i à 8k illustrent un autre complément apporté aux figures 8a à 8d, - Les figures 9a, 9b, 9c illustrent deux variantes d'un autre mode de réalisation d'un élément de centrage, - La figure 10 illustre une machine hydraulique, - Les figures lia et 12b illustrent un mode de réalisation du coussinet et de l'évidement correspondant, - La figure 12a illustre un mode de réalisation d'un coussinet adapté pour un sertissage au niveau de ses angles, - La figure 12b illustre une vue en coupe du sertissage de la figure 12a.

DESCRIPTION DETAILLEE

Les figures 2a, 2b, 3a, 3b représentent différents modes de réalisation du corps 110 d'un piston 1, certains comprenant en vue assemblée ou éclatée un galet 120 et un coussinet 140.

Le corps 110 comprend une surface de guidage 111, une partie supérieure 110a présentant un évidement en berceau 112, et une partie inférieure 110b, située à l'opposé de la partie supérieure 110a.

La surface de guidage 111 est cylindrique, centrée sur un axe longitudinal de coulissement C-C', de préférence cylindrique de révolution autour de l'axe C-C'. Elle permet de guider le piston 1 dans un cylindre 2 complémentaire selon l'axe de coulissement C-C', comme mentionné précédemment. L'évidement en berceau 112 est adapté pour recevoir un galet 120. A cette fin de préférence l'évidement 112 à la forme d'une cavité hémicylindrique, de révolution, autour d'un axe de roulement R-R' orthogonal à l'axe longitudinal de coulissement C-C' et sécant de celui-ci. Par hémicylindrique, on entend une forme correspond à une moitié ou moins d'une moitié d'un cylindre

Le berceau hémicylindrique, par définition, se referme à moins de 180° selon l'axe de roulement R-R', de sorte qu'il ne se referme pas sur lui : on dit que le berceau est à bords divergent. L'angle δ, inférieur ou égal à 180°, définit l'amplitude de la matière du berceau 112. L'ouverture libre est donc supérieure à 180° selon le cylindre pouvant être défini par le berceau hémicylindrique. L'angle β, complémentaire de l'angle δ, défini l'angle ouvert à l'extérieur.

Les deux angles sont définis par deux droites passant par l'axe de rotation R-R', dans une section orthogonale à cet axe.

En d'autres termes, lorsque le galet 120 est mis en place, la partie supérieure 110a s'étend à moins de 180° autour du galet.

Afin de permettre le roulement du galet 120 dans l'évidement en berceau 112, un coussinet 140 est disposé dans ledit évidement 112, entre le piston 1 et le galet 120, limitant ainsi les frottements.

Le galet 120 possède un diamètre extérieur complémentaire, au jeu requis près et au coussinet 140 près, du diamètre intérieur de la cavité formant l'évidement 112. Il est engagé dans cette cavité formant l'évidement 112 et tourne sur lui-même selon l'axe de roulement R-R'.

Dans une variante, illustrée en figure 3a, le piston 1 est conçu pour que l'axe de roulement R-R' du galet 120 soit sensiblement parallèle à la surface supérieure de la partie supérieure 110a. En d'autres termes, le berceau 112 a une forme exactement hémicylindrique et couvre exactement 180° autour du galet 120.

Le coussinet 140 se referme lui au-delà de 180°.

Dans une autre variante, illustrée en figure 3b, le piston 1 est conçu pour que l'axe de roulement R-R' soit hors du berceau 112. Le berceau 112 a donc une forme qui correspond à une partie seulement d'un cylindre de révolution, la partie étant inférieure ou strictement inférieure à la moitié d'un cylindre.

Le coussinet 140 se referme sur la figure 3b à 180° autour du galet 120, et s'étend donc en dehors du berceau. On définit l'angle δ', qui inférieur ou égal ou supérieur à 180°, qui correspond à l'amplitude de la matière du coussinet 140.

Il existe des contraintes relatives au coussinet 140, illustrée notamment par la flèche en figure 3b, pour ne pas qu'il touche la came lobée. Ces contraintes concernent essentiellement sa dimension (longueur et épaisseur). Plus le coussinet s'étend hors de l'évidement, et plus son épaisseur est contrainte pour ne pas toucher la came lobée.

Il y a en pratique un axe de roulement dans le berceau 112, défini par la forme hémicylindrique du berceau 112, et un axe de roulement du galet 120, attaché au galet 120 et défini par sa forme cylindrique de révolution. Lorsque le galet est mis en place dans le berceau, ces deux axes sont confondus. Par abus, on parlera d'un unique axe de roulement R-R'.

Deux variantes générales peuvent être distinguées. Une première variante dans laquelle le coussinet 140 ne tient pas le galet 120 à l'intérieur de l'évidement 112. En d'autres termes, le coussinet 140 est lui-aussi à bord divergent et l'angle δ' est inférieur ou égal à 180°. Une deuxième variante dans laquelle le coussinet 140 tient le galet 120 à l'intérieur de l'évidement 112. En d'autres termes, le coussinet 140 est à bords convergents et l'angle δ' est supérieur strict à 180°.

On définit au galet deux extrémités axiales 120a, 120b qui comprennent chacune une surface S120 (voir figures 4a à 4d). La surface S120 peut avoir différentes formes, qui seront explicitées ultérieurement.

On définit en outre, orthogonalement à l'axe de roulement R-R', une section plane de roulement Sr, qui a une forme de disque et qui correspond à la partie du galet 120 nécessairement en contact avec le coussinet 140. On définit en outre une section plane d'extrémité Se, qui correspond à une section du galet au niveau d'une extrémité axiale 120a, 120b et qui aussi une forme de disque, car le galet 120 est de révolution pour des raisons de symétrie. Comme on le verra par la suite, la section d'extrémité n'est pas nécessairement en contact avec le coussinet 140. Les sections sont des surfaces planes. Une section plane d'extrémité Se ne correspond pas à la surface S120 qui peut ne pas être plane.

On définit similairement pour le coussinet 140 une zone de roulement 140a, sur laquelle le galet 120 peut être amené à rouler (cette zone dépend du type de galet 120). En revanche, en fonction de la forme du coussinet, certaines zones 140b ne peuvent pas être en contact avec le galet 120.

Le coussinet 140 comprend typiquement plusieurs couches de matériaux : une première couche en feuille de métal en acier ou en métal cuivreux, une deuxième couche de glissement dans un matériau adapté tel qu'un matériau synthétique fluoré, éventuellement chargé de particules de métal cuivreux. Ces couches sont découpées et cambrées, ou roulées, pour obtenir le diamètre désiré.

Le corps 110 comprend en outre au moins un élément de centrage 130 faisant butée pour maintenir le centrage du galet 120 dans le piston 1, c'est-à-dire pour interdire que le galet 120 ne sorte axialement par translation selon l'axe de roulement R-R' de l'évidement 112, sur la surface latérale cylindrique du corps. Les éléments de centrage 130 sont situés dans la partie supérieure 110a, sur deux emplacements de l'évidement en berceau 112 opposés diamétralement par rapport à l'axe de coulissement C-C', afin d'empêcher une translation du galet selon l'axe de roulement R-R'. D'une façon largement préférentielle, le piston comprend deux éléments de centrage 130 en vis-à-vis.

Pour limiter les frottements avec le galet 120, l'élément de centrage 130 présente avantageusement une forme pour venir au contact d'une partie seulement de chaque surface S120 de l'extrémité axiale du galet 120. Cette forme est convexe, c'est-à-dire que les sections planes d'extrémité Se sont toutes d'aires strictement inférieures à la section plane de roulement Sr.

Préférablement, l'aire de la surface de contact est inférieure à 50% à l'aire de la surface S120 de l'extrémité du galet 120. Cette partie est située sur l'axe de roulement R-R' pour limiter le couple résistant de frottement.

On entend par appui ponctuel un appui entre la face intérieur des éléments de centrage 130 et la surface S120 formant un disque dont la surface est inférieure à 20% de la surface S120. De préférence, le cercle formé par l'appui possède une surface inférieure à 10% de la surface S120, et préférentiellement inférieure à 5%.

On entend ici par appui linéique un appui entre la surface interne S130 des éléments de centrage et la surface S120 3 formant un rectangle dont la surface est inférieure à 30% de la surface S120.

En d'autres termes, le contact ponctuel exclut un bord périphérique de l'extrémité axiale du galet 120. Comme indiqué précédemment, préférablement, la surface de contact (qui est une section d'extrémité Se) est un disque (pour des raisons de symétrie) dont l'aire est inférieure à 50% de la section de roulement Sr, préférablement 20%, préférablement 10%, préférablement 5%. Lorsque cette aire est suffisamment petite (disque de rayon quasiment nul), on peut donc parler de « contact ponctuel ».

En effet, la vitesse tangentielle du galet est plus importante à mesure que l'on s'éloigne du centre. Les frottements se produisant le plus loin du centre sont susceptibles de générer un couple résistant plus important.

Le corps 110, la partie supérieure 110a, l'au moins un élément de centrage 130 sont constitués d'une seule et même pièce venue de matière. La surface extérieure des éléments de centrage 130 complète la forme cylindrique de la surface de contact 110 pour que le piston forme essentiellement un cylindre complet dont les génératrices sont parallèles à l'axe de coulissement C-C'. Préférablement, l'ensemble forme un cylindre de section circulaire.

Différents procédés de fabrication suivant un procédé unidirectionnel, notamment le frittage, le forgeage, le moulage, permettent d'obtenir de telles pièces et seront détaillés par la suite. Tous les procédés ont en commun une étape de frappe ou de démoulage de la pièce dans une seule direction. L'évidement en berceau 112 qui est à bord divergent (c'est-à-dire que l'angle δ est inférieur ou égal à 180°) autorise l'utilisation de tels procédés, lorsque l'axe de coulissement C-C' est orienté dans le sens de frappe. Cela signifie que toute section de la pièce est incluse dans la précédente lorsque l'on approche de l'extrémité de sortie de l'évidement 112. Il ne serait autrement pas possible de démouler la pièce.

Ces procédés diminuent le coût de fabrication des pièces et simplifient les opérations de reprise et d'usinage.

On parlera par la suite de procédé avec frappe uniaxiale pour désigner les procédés décrits précédemment.

La partie supérieure 110a et les éléments de centrage 130 peuvent s'étendre selon l'axe de coulissement C-C' au-dessus du berceau 112, de sorte que la cavité comprend une partie hémicylindrique au fond d'un orifice cylindrique dont la forme est rectangulaire dans une section orthogonale à l'axe de coulissement C-C'. L'ouverture à moins de 180° du berceau peut générer une contrainte au niveau de l'axe de roulement R-R', qui peut se situer en bordure de l'évidement 112, puisque c'est aux alentours de l'axe de roulement R-R' que les frottements ont lieu. Or, ces frottements en bordure peuvent abîmer la pièce et générer des problèmes d'appui pour le galet 120 et de résistance des matériaux. A cette fin, comme illustré en figures 5a à 5d, l'au moins un élément de centrage 130 peut comprendre dans son prolongement selon l'axe de coulissement C-C' une saillie 132 en forme d'oreille. Cette saillie 132 s'étend ainsi, selon l'axe de coulissement C-C-, au-delà de l'extrémité de l'évidement 112.

Par conséquent, l'axe de roulement R-R' traverse les oreilles 132 des éléments de centrage 130.

Dans la suite de la description, un contact avec l'élément de centrage 130 peut signifier un contact avec la saillie en forme d'oreille 132 de l'élément de centrage 130.

Les saillies en forme d'oreilles 132 peuvent avoir différentes formes.

Dans une section orthogonale à l'axe de roulement R-R', la saillie présente une forme triangulaire, préférablement isocèle (voir figure 5a), ou bien une forme en arc de cercle (voir figure 5b). Cette forme a plusieurs buts : un premier consiste à faire en sorte que l'oreille 132 ne s'étende pas au-delà du galet 132 (autrement elle pourrait toucher la came lobée), la deuxième consiste à limiter l'ajout de matière (pour des questions de poids et d'économie).

Dans une section comprenant l'axe de roulement R-R' et l'axe de coulissement C-C', les saillies en oreille présentent aussi une forme triangulaire (voir figure 5c), avec un pan incliné de révolution, ou en arc de cercle de révolution (voir figure 5d).

Il s'agit ici de limiter l'ajout de matière en simplifiant au maximum le procédé de fabrication. Cette forme peut par exemple être reprise par tournage.

Pour la saillie en oreille 132 et pour les différentes variantes qui seront présentées par la suite, on rappelle que ces formes doivent être réalisées venues de matière du corps du piston 110, par un procédé avec frappe uniaxiale. A présent, plusieurs modes de réalisation de la forme de l'élément de centrage vont être décrites. Sur les figures 2a et 2b, ces modes de réalisation de l'élément de centrage ne sont pas illustrés.

Premier mode de réalisation

Dans un premier mode de réalisation illustré en figure 6a à 6c, l'élément de centrage 130 présente une forme bombée 131, 133.

Plus précisément, il s'agit de la surface interne S130 qui possède une forme bombée.

Pour permettre la réalisation par un procédé avec frappe unixiale, les dimensions de la forme bombée sont les mêmes dans toute section orthogonale à l'axe de coulissement C-C', ou, à tout le moins, vont en augmentant à mesure que l'on se rapproche de l'extrémité de l'évidement 112.

Pour permettre de limiter les frottements, la forme bombée est centrée sur l'axe de roulement R-R'.

Dans une première variante illustrée en figure 6a, la forme bombée 131 s'étend sur toute la largeur de l'élément de centrage 130 et est concave, c'est-à-dire que la surface interne S130 qui présente une forme bombée est orientée vers l'extérieur de l'évidement 112.

La concavité peut être réalisée à l'aide d'un arc de cercle, ou une forme approchante.

La forme bombée 131 peut alors être une portion complémentaire d'un cylindre de révolution, de sorte que dans toute section, les dimensions sont les mêmes. L'évidement 112 a alors la forme d'une portion d'un cylindre de révolution au niveau de son extrémité axiale. Alternativement, la forme bombée 131 peut être une portion d'un hyperboloïde, de sorte qu'entre deux sections successives selon un plan orthogonal à l'axe de coulissement C-C', les dimensions changent, chaque section étant incluse dans la précédente lorsque l'on va en direction de l'extérieur de l'évidement 112. L'évidement 112 a alors la forme d'un paraboloïde au niveau de son extrémité axiale.

Dans une seconde variante illustrée en figure 6b, la forme bombée 133 s'étend sur toute la largeur de l'élément de centrage 130 et est convexe, c'est-à-dire que la surface interne S130 qui présente une forme bombée faisant saillie vers l'évidement 112.

La convexité peut être réalisée à l'aide d'un arc de cercle.

La forme bombée 133 peut alors être une portion d'un cylindre de révolution, de sorte que dans toute section, les dimensions sont les mêmes. L'évidement 112 a alors la forme d'une portion complémentaire d'un cylindre de révolution au niveau de son extrémité axiale.

Alternativement, la forme bombée 133 peut être une portion d'un paraboloïde, de sorte qu'entre deux sections, les dimensions changent. L'évidement 112 a alors la forme d'un hyperboloïde au niveau de son extrémité axiale.

Le contact avec le galet 120 se fait au niveau du sommet de la convexité.

Par souci de clarté, on précise que si la surface interne 130 bombée est convexe, alors l'évidement en berceau 112 a une forme concave, et vice versa.

Dans une troisième variante illustrée en figure 6c, la forme bombée 139 s'étend sur une partie seulement de la largeur de l'élément de centrage 130 et est convexe, c'est-à-dire que la surface interne S130 qui présente une forme bombée 139 de l'élément de centrage 130 est orientée vers l'évidement 112 en y faisant saillie. Dans cette variante, la largeur de la forme bombée représente moins de 50%, préférablement moins de 75% de la largeur de l'élément de centrage 130.

La forme bombée crée ainsi une protubérance sur laquelle vient frotter le galet 120 au niveau de l'axe de roulement R-R'.

Cette troisième variante peut être combinée en outre avec la première ou la deuxième variante.

Le contact avec le galet 120 se fait au niveau du sommet de la convexité

Dans ce premier mode de réalisation, le coussinet 140 a une forme particulière, qui est complémentaire à la forme bombée utilisée.

En effet, la forme complémentaire du coussinet 140 peut ainsi venir en butée contre la forme bombée 131 de l'élément de centrage 130, ce qui lui empêche d'être entraîné en rotation par le galet 120. Il n'est ainsi pas nécessaire de prévoir des languettes spécifiques, comme décrit dans le document EP2015/080375.

Dans le cas de la deuxième variante de ce mode de réalisation, les zones 140b de non-contact avec le galet 120 se trouve dans les angles de l'évidement, comme illustré en figure 6b. Plus précisément, vu du dessus, la zone de contact 140a est représentée par le plus grand rectangle inscrit dans l'évidement en berceau 112, ledit rectangle venant de la surface S130 de l'élément de centrage 130. Les zones 140b se trouvent donc sur la longueur de l'élément de centrage 130, à l'exception de l'aplomb du sommet de la convexité.

Dans le cas de la troisième variante de ce mode de réalisation, les zones 140b se trouvent aussi dans les angles et, vu du dessus, la zone de contact 140a est représentée par le plus grand rectangle inscrit dans l'évidement en berceau 112, ledit rectangle venant de la surface S130 de l'élément de centrage 130. Les zones 140b se trouvent donc sur la longueur de l'élément de centrage 130, à l'exception de l'aplomb du sommet de la convexité.

Dans ce premier mode de réalisation, le galet 120 a avantageusement une forme particulière aussi, comme illustré en figure 7, et déjà montré en figures 4a à 4d.

Plus précisément, pour éviter que le contact soit linéique avec l'élément de centrage 130, la section d'extrémité Se du galet 120 est d'aire inférieure à la section de roulement Sr du galet 120. En d'autres termes, la surface d'extrémité S120 a une forme convexe.

Pour vérifier cela, la surface de l'extrémité axiale du galet peut comprendre une partie tronconique de révolution (voir figures 4a, 4b et 7) ou une partie conique de révolution (voir figures 4c) ou comprend une calotte sphérique (voir figure 4d) ou une partie cylindrique de révolution (voir figure 4e). La partie tronconique de révolution ou la partie conique peuvent former un angle compris entre 45 et 90° par rapport à l'axe de roulement.

Plus la surface de contact est faible, plus les frottements seront faibles. Néanmoins, d'autres contraintes peuvent alors intervenir (symétrie du galet, usure, fabrication compliquée, etc.)

La transition entre la dernière section de roulement et la première section d'extrémité peut être continue ou bien discontinue (sauf pour l'extrémité avec une partie cylindrique de révolution par exemple, pour laquelle il faut nécessairement une discontinuité pour que l'aire de la section Se, Sr change).

Lorsque la forme bombée est convexe, c'est-à-dire qu'elle forme saillie à l'intérieur de l'évidement 112 (figures 6a et 6b), on comprend qu'il n'y a pas de condition particulière sur les angles ou les rayons de courbures. En particulier, un galet standard (de forme purement cylindrique) peut être utilisé, ce qui génère un contact linéique. Préférablement, on préférera un galet à surface d'extrémité S120 convexe, pour générer un contact ponctuel.

En revanche, lorsque la forme est concave, comme dans la première variante décrite ci-dessus (figure 6a), il faut s'assurer que la section d'extrémité Se ait une aire suffisamment petite pour ne pas venir au contact de l'élément de maintien 130 ailleurs que dans une zone autour de l'axe de roulement R-R'. On réalise ainsi dans cette variante un contact ponctuel.

Par exemple, dans le cas d'un élément de centrage 130 avec une forme bombée en arc de cercle et d'un galet 112 dont l'extrémité est en calotte sphérique, le rayon de courbure de la calotte sphérique doit être inférieur à celui de la forme bombée de l'élément de centrage 130.

Deuxième mode de réalisation

Dans un deuxième mode de réalisation illustré en figure 8a, 8b, 8c et 8d, l'élément de centrage 130 comprend au moins une rainure d'encoche 134 située hors de l'axe de roulement R-R'.

De cette façon, à l'inverse des rainures déjà présentées dans le document EP2015/080375, les frottements sont diminués puisqu'il y a moins de contact sur une couronne périphérique du galet 120 autour de l'axe de roulement R-R'.

La rainure d'encoche 134 s'étend sur toute la hauteur de l'élément de centrage 130, pour pouvoir accueillir une languette 142 prévue dans le coussinet 140 (voir figure 8b). Cette languette 142 empêche au coussinet 140 d'être entraîné en rotation par le galet 120. La rainure 134 n'est pas en face de l'axe de rotation du galet R-R'.

Dans une variante, la rainure 134 de l'élément de centrage 130 en vis-à-vis est située de l'autre côté de l'axe de roulement.

Dans une autre variante, l'élément de centrage 130 comprend deux rainures d'encoche de part et d'autre de l'axe de roulement R-R'. Davantage de rainures 134 peuvent être prévues.

La multiplicité des rainures permet d'améliorer le maintien du coussinet 140 en place.

Dans une autre variante, l'élément de centrage 130 comprend une forme bombée 139 convexe telle qu'illustrée dans la troisième variante du premier mode de réalisation. Sur les figures 8c et 8d, la surface S130 qui est de forme bombée 139 se situe entre deux rainures d'encoche 134 située sur un élément de centrage 130.

Dans une autre variante, l'élément de centrage 130 comprend une forme bombée convexe telle qu'illustrée dans la première variante du premier mode de réalisation. La surface S130 de forme bombée se situe donc sur toute la largeur de l'élément de centrage 130.

De la même façon que pour le premier mode de réalisation, la section d'extrémité du galet 120 a une aire inférieure à la section de roulement pour diminuer les frottements. Nous nous référons à la description déjà faite.

Pour maintenir le coussinet 140 au fond du berceau, des techniques de sertissage peuvent être utilisées. Les figures 8e (pas à l'échelle et représentant seulement une languette dans une rainure), 8f et 8g (grossissement de la languette et de la surface supérieure) illustrent respectivement une vue en coupe, orthogonale à l'axe de roulement R-R', et une vue du dessus, des rainures 134. Pour faciliter le sertissage, celles-ci présentent à leur fond un étagement 135, selon la direction de coulissement C-C', avec une surface inférieure 135a et une surface supérieure 135b côte à côte, de sorte que le fond de la rainure 134 n'est pas plat. La languette 142 est alors positionnée sur la surface inférieure 135a et, avec un outil de frappe adapté, l'on vient sertir la languette 142 avec la matière de la surface supérieure 135b (figure 8h et 8g, après sertissage en hachure). L'épaisseur de la languette 142 doit donc être inférieure au dénivelé de l'étagement entre les deux surfaces 135a, 135b.

Sauf à l'endroit où se trouve la languette, a rainure 134 a donc une largeur plus importante que la largeur de la languette 142.

En matière d'assemblage, il est soit possible de poser le coussinet 140, puis le galet 120 et de sertir en passant les outils par la rainure 134, soit de poser le coussinet 140, le sertir et de poser le galet 120. Si le coussinet 140 vient entourer le galet 120 à plus de 180° pour le maintenir, le galet 120 peut être insérer en force grâce à l'élasticité.

Alternativement, le sertissage est effectué par repoussage de la matière de la rainure. Il n'y a donc pas besoin d'étagement.

Une autre variante pour maintenir le coussinet 140 est présentée en figures 8i, 8j et 8k. Un perçage axial 137 est effectué dans l'élément de centrage 130, à l'intérieur des rainures 134. Le perçage est sensiblement parallèle à l'axe de rotation R-R' (en pointillé sur la figure 8i) et vise à créer un renfoncement à l'intérieur duquel la languette 142 peut venir se bloquer. Pour cela, le perçage 137 est au niveau du fond de l'évidement 112.

Dans cette variante, la languette 142 a une longueur plus importante que celle de la rainure 134 (voir figure 8k). Préférablement, un perçage 137 est effectué pour chaque rainure 134.

Pour deux rainures en vis-à-vis 134, une seule opération de perçage peut être effectuée.

Comme illustré en figure 8j, après avoir effectué les perçages, on insère le coussinet 140 dont les languettes 142 se déforment élastiquement dans les rainures 134, de sorte qu'une fois le fond de l'évidement atteinte 112 atteint, les languettes 142 se déploient dans le perçage 137 respectif. Si la déformation n'est pas élastique, la languette 142 peut être insérée ou rabattue par un poinçon.

Additionnellement, un perçage est effecuté au fond de l'évidement, le long d'un axe parallèle à l'axe de roulement R-R'. Ce perçage permet d'y insérer une languette prévue sur le coussinet et de limiter le contact linéique, dans le cas d'un galet standard, puisque le perçage se trouve sur le sommet de la convexité.

Troisième mode de réalisation

Dans un troisième mode de réalisation, illustré en figure 9a, l'élément de centrage 130 comprend une rainure 136, préférablement centrée sur l'axe de roulement R-R' et intègre un pion 138 (figure 9b) logé dans la rainure 136. Alternativement, la rainure 136 n'est pas centrée.

Ce pion 138 comprend un doigt 138a, apte à être inséré dans la rainure 136, et un élément de frottement 138b en saillie vers l'intérieur de l'évidement 112, le long de l'axe de roulement R-R', afin de venir au contact du galet 120.

Pour limiter les frottements, la géométrie de l'élément de frottement 138b et/ou du galet 120 peuvent être adaptés. Dans le cas d'un galet avec une section d'extrémité Se d'aire inférieure à la section de roulement Sr, tel que décrit pour le premier mode de réalisation, un pion droit peut convenir.

Autrement, le pion peut présenter une surface bombée vers l'intérieur de l'évidement 112. Dans ce cas, un galet standard, de forme cylindrique de révolution convient.

Pour favoriser le frottement, le pion 138 et plus précisément l'élément de frottement 138b peut intégrer un matériau de frottement tel que du bronze ou du plastique. Ce matériau peut se présenter sous la forme d'une boule fixé au pion. L'élément de frottement 138b s'étend soit sur toute la largeur (ou sensiblement) toute la largeur de l'évidement 112, ou seulement une partie. Par seulement une partie, on entend moins de 50% de la largeur de l'évidement 112.

Pour améliorer la tenue du pion 138 dans la rainure 136, les deux peuvent former une attache en queue d'aronde, comme illustré en figures 9c. Le doigt 138a a une forme de tenon, qui vient coulisser dans la rainure 136 parallèlement à l'axe de coulissement C-C'.

En outre, pour tenir selon l'axe de coulissement C-C' le pion 138 dans la rainure 134, un sertissage peut être effectué après insertion du pion. Pour cela, la surface supérieure du doigt 138 se situe de 1 à 3 mm en dessous d'une partie de la surface supérieure du piston à l'endroit du sertissage.

Machine hydraulique sans rétractation des pistons

Les pistons décrits précédemment trouvent application en particulier dans des machines hydrauliques MO telles que décrites en introduction et dont le galet est en contact permanent avec la came lobée Ml, et illustré en figure 10. En d'autres termes, que machine soit en fonctionnement, à l'arrêt, débrayée ou embrayée, le galet 120 touche la came lobée.

Ces machines comprennent un bloc-cylindre M3 au sein duquel est disposée radialement une pluralité de cylindres M2 à l'intérieur desquels coulisse un piston 1 respectif lorsque le galet 120 roule sur la came lobée Ml. Le bloc-cylindre M3 entraîne en rotation un arbre M4 d'entrainement.

Pour maintenir les galets 120 sur la came Ml, des ressorts sont généralement placés sous les pistons, en appui sur le bloc-cylindre et sur la partie inférieure 110b du piston 110.

Si besoin, ces machines sont alors décrabotables, ou désengageâmes, au niveau de l'arbre d'entrainement.

Dans ce mode de réalisation, il n'est donc pas nécessaire que le coussinet 140 maintienne radialement, c'est-à-dire dans la direction de coulissement C-C', le galet à l'intérieur du berceau 112.

Machine hydraulique avec rétractation des pistons

Les pistons décrits précédemment trouvent aussi application dans des machines hydrauliques telles que décrites en introduction et dont le piston est rétractable dans son cylindre associé. Un système M5 de gestion de la pression du carter de la machine est alors prévu. En l'absence de pression d'alimentation des pistons, et avec une pression de carter, les pistons se rétractent dans leur cylindres, ce qui désaccouple et désactive la machine hydraulique. D'une manière équivalente, des ressorts de rappel peuvent être prévus pour ramener les pistons au fond de leur cylindre. Les deux méthodes peuvent être utilisées conjointement.

Le galet 120 doit alors être maintenu dans l'évidement en berceau 112 pour qu'il ne tombe pas dans la machine. On dispose alors un coussinet 140 dans l'évidement en berceau 112 qui se referme à plus de 180° autour de l'évidement. Lorsque le galet 120 est disposé dans l'évidement 112, le coussinet se referme à plus de 180° autour du galet, de sorte qu'il est maintenu radialement. Des formes d'accrochage du coussinet 140 sont obtenues dans le piston par déformation de métal. Le coussinet entre dans le piston par élasticité, Ou d'une manière alternative, il est placé avant la frappe des formes 118. Le galet entre dans le coussinet par déformation élastique de celui-ci, puis il est maintenu.

Procédé de fabrication

On se réfère au document EP2015/080375 et aux parties concernant le frittage, l'estampage, le matriçage, le moulage par injection, dont les caractéristiques s'appliquent à la présente invention.

Le piston présenté ici est en effet conçu pour pouvoir être fabriqué par ces différents procédés.

Ainsi, un appareillage de mise en forme comprenant au moins deux éléments mobiles en translation l'un par rapport à l'autre est utilisé pour appliquer à une matière à former une force de compression uniaxiale. Aucune force ou mouvement selon une autre direction n'est exercée sur la matière.

Procédé d'assemblage

Après le procédé de fabrication, une étape de garnissage d'un coussinet est mise en œuvre, c'est-à-dire qu'un coussinet est disposé dans l'évidement en berceau.

Pour le fixer, différentes possibilités sont décrites dans la présente description, notamment en matière de sertissage.

Compléments

Le corps 110 comprend une rainure ou gorge annulaire périphérique 150, située préférablement au niveau de la partie inférieure 110b (voir figures 2a et 2b par exemple). La rainure 150 est adaptée pour recevoir un joint ou anneau d'étanchéité (non représenté et généralement dénommé « segment »), destiné à reposer à coulissement sur la surface interne du cylindre associé et ainsi isoler le cylindre 2 en deux parties lorsque le piston 1 est installé.

Le corps 110 du piston 1 peut présenter un diamètre constant sur toute sa longueur le long de l'axe de coulissement C-C' en dehors du berceau 112 et de la gorge 150 précitée (voir figure 3a par exemple).

Il peut aussi présenter un diamètre variable. Le diamètre du corps 110 au niveau de la partie inférieure 110b, typiquement en deçà de la rainure périphérique 150, peut ainsi être inférieur au diamètre au-delà de la rainure périphérique 150, c'est-à-dire vers la partie supérieure 110a. De cette façon, la partie du corps 110 en deçà de la rainure 150, plus fragile, n'est pas en contact avec le cylindre 2.

Cette forme en rétrécissement peut être réalisée par les procédés précédemment mentionnés (cf. supra).

En outre, la forme du corps 110 du piston 1 peut aussi être rétréci aux extrémités axiales selon l'axe de coulissement C-C' du piston 1, en partie supérieure 110a et partie inférieure 110b, afin d'optimiser les contraintes de pression en utilisation (non représenté sur les figures).

Mode de réalisation de l'évidement avec bossage

En référence aux figures lia et 11b, ce mode de réalisation présente une adaptation de la forme de l'évidement 112 et du coussinet 140. Dans les quatre angles que forment l'évidement 112 lorsqu'il atteint le plan orthogonal à l'axe de coulissement C-C', la partie supérieure 110 présente au moins un bossage 118 orienté vers l'intérieur de l'évidement 112. Plus concrètement, l'évidement 112 a une forme hémicylindrique et sur une certaine longueur axiale (selon l'axe R-R') située à proximité d'une extrémité, le rayon de l'hémicylindre est plus faible de façon à ce qu'un renfoncement (le bossage 118) s'étende depuis la partie supérieure 110a en direction de l'intérieur de l'évidement 112. En outre, il est important que le bossage 118 ne se projette pas en balcon au-dessus de l'évidement 112, ce qui signifierait sinon que l'angle d'ouverture n'est pas toujours supérieur à 180°. Par conséquent, le bossage 118 n'est pas prévu sur les éléments de centrage 130.

La diminution de ce diamètre n'est effectuée qu'en partie supérieure de l'évidement 112, c'est-à-dire qu'au fond de l'évidement, le rayon est constant sur toute la longueur axiale de l'évidement 112.

Préférablement, on compte quatre bossages 118, chacun étant positionné à proximité d'un des quatre angles (voir figure 11b). Complémentairement, afin de pouvoir être mis en place, le coussinet 140 présente à proximité chaque angle, sur deux côtés opposés, une découpe 144 formant un évidement, chaque découpe permettant la mise en place du coussinet 140 au niveau des bossages 118 (voir figure 11b). Alternativement, il s'agit simplement de l'épaisseur du coussinet qui est moindre au niveau des bossages 118.

Avant la mise en place, le coussinet 140 a une forme sensiblement rectangulaire. Sur chacune de deux faces opposées, les deux fentes sont effectuées, s'étendant en direction de l'autre face opposée. Pour des raisons de symétrie, les deux découpes 144 sont effectuées chacune à la même distance du bord respectif le plus proche.

La profondeur des bossages 118 est inférieure à l'épaisseur du coussinet 140, pour éviter qu'il y ait des risques de frottement avec le galet 120. Les bossages 118 sont élaborés avant la mise en place du coussinet 140. Préférentiellement, ils sont issus du procédé d'obtention uniaxial du piston 110.

Le piston 1 peut comprendre des réserves de matière 117 au niveau du bord de l'évidement 112. De cette façon, lorsque le coussinet 140 est posé, un sertissage peut être réalisé à l'aide d'un poinçon sur chaque réserve de matière, qui est déformée pour venir couvrir l'extrémité du coussinet 140 et le bloquer dans l'évidement 112 (figure 12b). Cette technique est avantageuse pour un coussinet 140 rigide. Elle permet d'obtenir un piston 1 assemblé, c'est à dire comprenant le segment et le coussinet qui ne se démontent pas. Un tel piston est alors prêt à l'emploi.

Le coussinet 140 peut comprendre au moins un angle découpé 141, afin de libérer de l'espace pour permettre à la matière déplacée par le sertissage de venir bloquer le coussinet 140, sans que les réserves de matière 117 ne s'étendent hors de l'évidement 112. Préférablement, pour mieux maintenir le coussinet, les quatre angles sont découpés. Préférablement, l'angle découpé 141 pour le sertissage se situe de 1 à 3 mm en dessous d'une partie de la surface supérieure du piston à l'endroit du sertissage. Préférablement, l'angle découpé 141 se situe dans un plan perpendiculaire à l'axe CC' et passant sensiblement au niveau de l'axe RR'.

Cette variante peut s'appliquer à tous les modes de réalisation décrit dans la présente description.

En particulier, grâce à ces angles découpés 141 (figure 12a), on peut mettre en place un coussinet 140 à bords convergents, c'est-à-dire qu'il se referme avec un angle δ' à plus de 180° autour de l'évidement 112, tout en le maintenant au piston par un sertissage facilement accessible. Alternativement ou complémentairement, le sertissage peut être effectué sur le bord du coussinet 140 qui est au contact de l'élément de centrage 130. Dans ce cas-là, pour des raisons de fonctionnement, on privilégiera un sertissage dans les zones 140b de non-contact du coussinet 140, ce qui correspond essentiellement aux angles du coussinet. Si jamais le seul galet 120 utilisé est suffisamment convexe, le sertissage peut avoir lieu à n'importe quel emplacement du coussinet le long de l'élément de centrage 130.

Sur la figure 12a, pour des raisons de simplification, le coussinet 140 représenté n'a pas forcément une forme complémentaire à l'élément de centrage 130 tel qu'il a été présenté dans les modes de réalisation précédents.

La figure 12b peut alors illustrer une vue en coupe au niveau des angles découpés.

Dans toute la présente description, une surface plane ne peut pas être définie comme convexe, ni concave. Il faut par conséquent y entendre « strictement convexe » ou « strictement concave ».

Claims (24)

1. Revendications

   1. Piston (1) à galet de roulement (120) adapté pour recevoir un galet (120) et pour coulisser dans un cylindre (2) selon un axe de coulissement (C-C'), ledit piston (1) comprenant : o un corps (110) ayant une surface de guidage (111), o une partie supérieure (110a), présentant un évidement en berceau (112) selon un axe de roulement (R-R'), adapté pour recevoir le galet de roulement (120), dans lequel le berceau (112) est à bord divergent, c'est-à-dire qu'il se referme à moins de 180° selon l'axe de roulement (R-R'), o au moins un élément de centrage (130) formant butée axiale au galet (120), et configuré pour maintenir le centrage axial du galet (120) dans le berceau (112) selon l'axe de roulement (R-R'), le piston (1) étant caractérisé en ce que le corps (110), l'au moins un élément de centrage (130) et la partie supérieure (110a) sont constitués d'une seule et même pièce venue de matière, et en ce que l'élément de centrage (130) présente une forme bombée (131, 133, 139) pour venir au contact d'une partie seulement de la surface (S120) d'une extrémité axiale (120a, 120b) du galet (120), ladite partie étant située au moins sur l'axe de roulement (R-R') du galet (120) de façon à limiter le couple résistant de frottement.
2. 2. Piston (1) selon la revendication 1, dans lequel, dans toute section orthogonale à l'axe de coulissement (C-C'), les dimensions de la forme bombée de l'élément de centrage (130) sont identiques.
3. 3. Piston (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la forme bombée (131) est concave, préférablement en arc de cercle.
4. 4. Piston (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la forme bombée est convexe (133, 139) préférablement en arc de cercle, faisant ainsi saillie vers l'intérieur de l'évidement (112).
5. 5. Piston (1) selon l'un quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la forme bombée (133) s'étend sur toute la largeur de l'élément de centrage (130).
6. 6. Piston (1) selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, dans lequel la forme bombée fait saillie vers l'intérieur de l'évidement (112) et s'étend sur une partie seulement de ladite largeur de l'élément de centrage (130), préférablement moins de 50%, encore préférablement moins de 75%.
7. 7. Piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'au moins un élément de centrage (130) comprend dans son prolongement selon l'axe de coulissement (C-C') une saillie en forme d'oreille.
8. 8. Piston selon la revendication 7, dans lequel la saillie, dans une section orthogonale à l'axe de roulement (R-R'), présente une forme triangulaire ou en arc de cercle.
9. 9. Piston selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la saillie, dans une section comprenant l'axe de coulissement (C-C') et l'axe de roulement (R-R'), présente une forme triangulaire ou en arc de cercle.
10. 10. Ensemble comprenant un piston selon l'une quelconque des revendications précédentes et un coussinet (140) adapté pour être positionné au fond de l'évidement (112).
11. 11. Ensemble selon la revendication 10, dans lequel le coussinet (140) comprend une forme complémentaire à la forme bombée, de sorte qu'il soit bloqué en rotation selon l'axe de rotation (R-R') par la forme bombée de l'élément de centrage (130).
12. 12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, dans lequel le coussinet est à bord divergent, c'est-à-dire qu'il se referme à moins de 180° selon l'axe de roulement (R-R'), ou à bords convergents, c'est-à-dire qu'il se referme à strictement plus de 180°.
13. 13. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel le coussinet (140) comprend au moins un angle découpé (141).
14. 14. Système comportant un ensemble selon l'une quelconque des revendications 10 à 13 et un galet de roulement (120), le coussinet étant configuré pour être intercalé entre le fond de l'évidement (112) et ledit galet (120), pour faciliter le roulement du galet (120) dans l'évidement (112).
15. 15. Système selon la revendication 14, dans lequel on définit au galet, orthogonalement à l'axe de roulement (R-R'), une section plane de roulement et une section plane d'extrémité au niveau de l'extrémité axiale du galet (120), ladite section de roulement correspondant à la section du galet destinée à rouler sur le coussinet (140), et dans lequel ladite section d'extrémité (Se) est d'aire inférieure à la section de roulement (Sr).
16. 16. Système selon la revendication 14, dans lequel le galet comprend en extrémité une surface (S120) comprenant une partie conique de révolution ou une partie trûnconique de révolution ou une calotte sphérique ou une partie cylindrique de révolution.
17. 17. Machine hydraulique (MO) comprenant une came lobée (Ml) et un bloc-cylindres (M3) comprenant une pluralité de cylindres (M2) radialement disposés et une pluralité de systèmes selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, chaque système étant logé dans un cylindre (M2), le galet (120) pouvant venir au contact de la came lobée (Ml).
18. 18. Machine selon la revendication 17, dans lequel le galet est au contact de la came lobée (Ml) quel que soit le mode de fonctionnement de la machine hydraulique (MO).
19. 19. Procédé de fabrication d'un piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le piston est réalisé par application d'une force de compression uniaxiale sur une matière à former, aucune autre force n'étant exercée sur la matière.
20. 20. Procédé de fabrication selon la revendication 19, dans lequel le piston est fabriqué par frittage, estampage, matriçage, ou moulage par injection.
21. 21. Procédé d'assemblage d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, à l'aide d'un procédé de fabrication selon l'une des revendications 19 à 20, comprenant une étape de garnissage du berceau avec un coussinet (140).
22. 22. Procédé d'assemblage selon la revendication 21, dans lequel le coussinet est serti au piston.
23. 23. Procédé d'assemblage selon la revendication 22, pour un piston dont la forme bombée est convexe selon les revendications 4 à 6, dans lequel le sertissage est effectué le long de l'élément de centrage (130), hors du sommet de la convexité.
24. 24. Procédé d'assemblage selon la revendication 22, pour un ensemble selon la revendication 13, dans lequel le sertissage est effectué sur le coussinet au niveau des angles découpés.