WO2016051037A1 - Machine hydraulique comprenant des bossages de fixation allonges pour reduire le bruit - Google Patents

Machine hydraulique comprenant des bossages de fixation allonges pour reduire le bruit Download PDF

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Olivier BALENGHIEN
Jean Christian SIROT
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    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections

Definitions

  • the present invention relates to a rotating hydraulic machine for a hybrid motor vehicle, and a hybrid vehicle equipped with such a hydraulic machine.
  • a known type of hydraulic barrel machine presented in particular by the document US-A-5358388, comprises on the side conventionally called front side, a motorized input shaft which rotates a cylinder having a succession of parallel cylinders or slightly inclined, distributed around the axis of this tree.
  • Each cylinder receives a piston bearing axially on the front side on an inclined plate, which is fixed in rotation around the shaft of the machine, by means of a bearing forming an axial stop.
  • the inclination of this plate on an axis perpendicular to the shaft of the hydraulic machine can be fixed, or variable to change the displacement of the hydraulic machine.
  • a turn of rotation of the barrel gives each piston a movement following a complete cycle comprising a stroke depending on the angle of inclination of the plate, which is adjustable by a tilt control.
  • the rear face of the barrel, opposite to the tilting plate, is supported on a fixed circular plate closing the end of the cylinders, held by a cover, which comprises low and high pressure collectors.
  • These machines can generally operate as motor or pump.
  • the displacement can be fixed, with an inclination angle of the plate which is constant.
  • rotating machines usually comprise a casing forming a body containing the cylinders, having a front transverse face of support and attachment to a support, and a rear transverse face receiving the plate having the collectors of the fluid.
  • the support receiving the rotating hydraulic machine has holes each receiving a screw engaged in a bore of a crankcase lug, which is tightened by the screw head or by a nut, bearing against this leg.
  • This type of fastener is dimensioned to obtain a mechanical strength, and a fatigue resistance during the life of the machine.
  • the casing of the machine equipped with this type of attachment comprises vibratory modes that can be activated by the different pulsations during operation of the rotating machine.
  • a problem that arises is that it can be obtained according to the speed of rotation and the hydraulic pressure, siren noise emitted by these vibratory modes.
  • this type of rotating hydraulic machine generally designed for industrial applications, with an acceptable sound level in this area, may be unsuitable for use in a hydraulic hybrid motor vehicle where the noise constraints are important to ensure the comfort of passengers.
  • the present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art.
  • a rotating hydraulic machine comprising a housing containing pistons actuated by an input shaft, this housing having a transverse front face provided to bear on a support, and a transverse rear face receiving a rear cover supporting collectors connected to these pistons, the housing comprising lateral fastening tabs each having an axial bore terminating in a rear clamping surface, designed to receive a clamping element of this machine on the support, characterized in that at least one leg forms an axially elongated boss, whose height is greater than half the length of this housing between its front and rear.
  • the rotating hydraulic machine according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with one another.
  • the bosses comprise the two axial ends which are aligned on the front or rear transverse face of the housing.
  • the bosses may comprise a front end recessed relative to the front transverse face.
  • the bosses may also include a rear end set back relative to the rear transverse face.
  • the rear cover may comprise bosses aligned with those of the housing, the axial clamping means passing through these two aligned bosses.
  • the two aligned bosses are supported on one another at the rear transverse face.
  • the invention also relates to a hydraulic hybrid vehicle comprising a traction chain equipped with a rotating hydraulic machine, which comprises any of the preceding characteristics.
  • FIG. 1 is an axial sectional view of a rotating hydraulic machine according to the prior art
  • FIG. 2 is an external view of a rotary machine of this type, according to the prior art
  • FIG. 3 is an external view of a rotary machine of this type, according to the invention.
  • FIG. 4 is a diagram comparing the acoustic emissions of these two rotating machines.
  • FIGS. 5, 6 and 7 are diagrams showing three types of mounting bosses for a rotating machine according to the invention.
  • FIG. 1 shows a hydraulic machine that can rotate in both directions of rotation, comprising a generally cylindrical casing 2 closed on the rear side by a cover 4.
  • the casing 2 and the cover 4 each support a tapered roller bearing 8 guiding a d 6 input disposed along the axis of this body.
  • a barrel 12 rotatably connected to the input shaft 6, comprises nine cylinders 14 parallel to the axis and distributed around this axis.
  • Each cylinder 14 contains a piston 16, whose front end is supported by an axial stop 18 on a tilting plate 20 which can pivot about an axis O perpendicular to the input shaft 6, under the effect of a jack hydraulic control 22 and a return spring 26.
  • the rear side of the barrel 12 is supported on a transverse circular plate 24 having orifices arranged in front of low and high pressure collectors formed in the cover 4 which holds this plate, to close the rear end of the cylinders 14.
  • the casing 2 has a transverse front face 28 intended to bear on a support, and lugs 30 projecting laterally from this front face, comprising a small axial height, and each having an axial bore 32 receiving a clamping screw on this support .
  • the casing 2 has an axial length L which is the distance between its front face 28 and the rear face 34 receiving the support of the cover 4.
  • Figure 2 shows a hydraulic machine comprising five visible tabs 30, distributed below, on the left side and above the housing 2, to ensure a regular tightening of the front of this machine on a support.
  • Each of these legs 30 come cast during molding of the casing 2, has a low height which is calculated to be sufficient to ensure mechanical strength of the machine.
  • FIG. 3 shows the same hydraulic machine comprising the two lower tabs and the two upper tabs forming an axially elongate boss, which extends over the entire length L of the casing 2.
  • bosses 40 protruding laterally outside the cover 4, the rear support face of these bosses is free to receive the support of an axial clamping means on the support, as the head of a screw inserted into the bore 32 , as well as a screwdriver bit.
  • the lug 30 disposed on the left side of the housing 2 does not form an elongated boss, because the volume available behind this lug does not allow the passage of a screwdriver bit.
  • FIG. 4 shows, as a function of the speed of rotation of the input shaft, expressed in rpm on the horizontal axis, the level of noise emission expressed in decibels on the vertical axis.
  • Curve 50 shows the sound emission for the hydraulic machine according to the prior art shown in FIG. 2, and curve 52 for the modified hydraulic machine according to the invention, shown in FIG. 3. There is a gain of approximately 5 dB in the range. speed between 1000 and 3000trs / min.
  • FIG. 5 shows a hydraulic machine comprising two bosses 40 comprising a height H equal to the length L of the casing 2, each traversed by an axial clamping screw 60.
  • FIG. 6 shows a hydraulic machine comprising bosses 40 having a front end a little behind the front face 28 of the casing 2, and a rear end also set back from the rear face of this casing.
  • the two bosses 40 have a height H greater than half the length L of the housing 2.
  • FIG. 7 shows a hydraulic machine comprising two bosses 40 comprising a height H equal to the length L of the casing 2, each extending towards the rear by an aligned complementary boss 62 disposed on the rear cover 4.
  • Each clamping screw 60 crosses the two aligned bosses 40, 62, which bear against one another at the rear transverse face 34.

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Abstract

Machine hydraulique tournante comportant un carter (2) contenant des pistons actionnés par un arbre d'entrée, ce carter présentant une face avant transversale prévue pour venir en appui sur un support, et une face arrière transversale recevant un couvercle arrière (4) supportant des collecteurs reliés à ces pistons, le carter comprenant des pattes latérales de fixation (30, 40) présentant chacune un perçage axial (32) se terminant par une surface arrière de serrage, prévu pour recevoir un élément de serrage de cette machine sur le support, caractérisée en ce qu'au moins une patte forme un bossage allongé axialement (40), dont la hauteur est supérieure à la moitié de la longueur de ce carter comprise entre ses faces avant et arrière.

Description

MACHINE HYDRAULIQUE COMPRENANT DES BOSSAGES DE FIXATION ALLONGES POUR REDUIRE LE BRUIT
La présente invention concerne une machine hydraulique tournante pour un véhicule automobile hybride, ainsi qu'un véhicule hybride équipé d'une telle machine hydraulique.
Un type de machine hydraulique à barillet connu, présenté notamment par le document US-A-5358388, comporte du côté appelé par convention côté avant, un arbre d'entrée motorisé qui entraîne en rotation un barillet disposant d'une succession de cylindres parallèles ou légèrement inclinés, répartis autour de l'axe de cet arbre. Chaque cylindre reçoit un piston prenant appui axialement du côté avant sur un plateau incliné, qui est fixe en rotation autour de l'arbre de la machine, par l'intermédiaire d'un roulement formant une butée axiale. L'inclinaison de ce plateau sur un axe perpendiculaire à l'arbre de la machine hydraulique peut être fixée, ou variable pour changer la cylindrée de la machine hydraulique.
Un tour de rotation du barillet donne à chaque piston un mouvement suivant un cycle complet comprenant une course dépendant de l'angle d'inclinaison du plateau, qui est réglable par une commande d'inclinaison. La face arrière du barillet, opposée au plateau inclinable, est en appui sur une platine circulaire fixe fermant l'extrémité des cylindres, maintenue par un couvercle, qui comporte des collecteurs basse et haute pression.
Ces machines peuvent généralement fonctionner en moteur ou en pompe. En variante la cylindrée peut être fixe, avec un angle d'inclinaison du plateau qui est constant.
On obtient lors du fonctionnement de ce type de machine des variations brutales de pression dans les cylindres, ainsi que des flexions de différents composants dues aux contraintes périodiques s'exerçant dessus, qui génèrent des vibrations suivant des fréquences liées au nombre de pistons et à la vitesse de rotation de l'arbre, qui sont transmises au carter extérieur de cette machine. Ces machines tournantes comportent habituellement un carter formant un corps contenant les cylindres, présentant une face transversale avant d'appui et de fixation sur un support, et une face transversale arrière recevant la platine comportant les collecteurs du fluide.
Pour la fixation de ces machines hydrauliques sur le support, il est connu de former sur la face avant d'appui une bride comprenant un centrage centré sur l'arbre, et autour plusieurs pattes de fixation transversales dépassant latéralement du corps du carter, comprenant chacune un perçage axial. On dispose généralement deux, trois ou quatre pattes présentant axialement une hauteur faible, comprise entre 10 et 20mm.
Le support recevant la machine hydraulique tournante comporte des perçages recevant chacun une vis engagée dans un perçage d'une patte du carter, qui est serrée par la tête de vis ou par un écrou, venant en appui en arrière de cette patte. Ce type de fixation est dimensionné pour obtenir une tenue mécanique, et une résistance à la fatigue au cours de la durée de vie de la machine.
Le carter de la machine équipé de ce type de fixation, comporte des modes propres vibratoires qui peuvent être activés par les différentes pulsations au cours du fonctionnement de la machine tournante. Un problème qui se pose alors est qu'on peut obtenir suivant la vitesse de rotation et la pression hydraulique, des bruits de sirène émis par ces modes vibratoires.
En particulier ce type de machine hydraulique tournante conçu généralement pour des applications industrielles, avec un niveau sonore acceptable dans ce domaine, peut être inadapté pour une utilisation dans un véhicule automobile hybride hydraulique où les contraintes de bruit sont importantes afin d'assurer le confort des passagers.
Par ailleurs différents procédés connus permettent de réduire les niveaux d'excitation de ces machines hydrauliques, comprenant par exemple des formes d'ouverture particulières des collecteurs sur la platine circulaire fixe, comme présenté dans le document cité ci-dessus. Toutefois ces solutions augmentent les coûts des machines.
La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure.
Elle propose à cet effet une machine hydraulique tournante comportant un carter contenant des pistons actionnés par un arbre d'entrée, ce carter présentant une face avant transversale prévue pour venir en appui sur un support, et une face arrière transversale recevant un couvercle arrière supportant des collecteurs reliés à ces pistons, le carter comprenant des pattes latérales de fixation présentant chacune un perçage axial se terminant par une surface arrière de serrage, prévu pour recevoir un élément de serrage de cette machine sur le support, caractérisée en ce qu'au moins une patte forme un bossage allongé axialement, dont la hauteur est supérieure à la moitié de la longueur de ce carter comprise entre ses faces avant et arrière.
Un avantage de cette machine hydraulique est que des essais ont montré que les pattes comprenant une hauteur importante, supérieure à la moitié de la longueur du carter, constituent un renfort naturel venant le long du corps de ce carter, rigidifié de plus par l'élément de serrage le traversant, comme une vis, qui remonte les modes propres de flexion du carter, et diminue les bruits.
On obtient de manière simple et économique des machines comprenant un niveau sonore réduit, et des bruits de sirène atténués.
La machine hydraulique tournante selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
Selon un mode de réalisation, les bossages comportent les deux extrémités axiales qui sont alignées sur la face transversale avant ou arrière du carter.
En variante, les bossages peuvent comporter une extrémité avant en retrait par rapport à la face transversale avant. Les bossages peuvent aussi comporter une extrémité arrière en retrait par rapport à la face transversale arrière.
En complément, le couvercle arrière peut comporter des bossages alignés sur ceux du carter, le moyen de serrage axial traversant ces deux bossages alignés.
Dans ce cas, avantageusement les deux bossages alignés sont en appui l'un sur l'autre au niveau de la face transversale arrière.
L'invention a aussi pour objet un véhicule hybride hydraulique comprenant une chaîne de traction équipée d'une machine hydraulique tournante, qui comporte l'une quelconque des caractéristiques précédentes.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une machine hydraulique tournante selon l'art antérieur ;
- la figure 2 est une vue extérieure d'une machine tournante de ce type, selon l'art antérieur ;
- la figure 3 est une vue extérieure d'une machine tournante de ce type, selon l'invention ;
- la figure 4 est un diagramme comparant les émissions acoustiques de ces deux machines tournantes ; et
- les figures 5, 6 et 7 sont des schémas présentant trois types de bossages de fixation pour une machine tournante selon l'invention.
La figure 1 présente une machine hydraulique pouvant tourner dans les deux sens de rotation, comprenant un carter globalement cylindrique 2 fermé du côté arrière par un couvercle 4. Le carter 2 et le couvercle 4 supportent chacun un roulement à rouleaux coniques 8 guidant un arbre d'entrée 6 disposé suivant l'axe de ce corps.
Un barillet 12 lié en rotation à l'arbre d'entrée 6, comporte neuf cylindres 14 parallèles à l'axe et répartis autour de cet axe. Chaque cylindre 14 contient un piston 16, dont l'extrémité avant prend appui par une butée axiale 18 sur un plateau inclinable 20 qui peut pivoter autour d'un axe O perpendiculaire à l'arbre d'entrée 6, sous l'effet d'un vérin hydraulique de commande 22 et d'un ressort de rappel 26.
Le côté arrière du barillet 12 prend appui sur une platine circulaire transversale 24 comportant des orifices disposés en face de collecteurs basse et haute pression formés dans le couvercle 4 qui maintient cette platine, pour fermer l'extrémité arrière des cylindres 14.
On obtient pour un fonctionnement en pompe par exemple, à chaque rotation du barillet 12 un cycle complet de mouvement de l'ensemble des pistons 16 coulissants vers l'avant quand ils se trouvent en face du collecteur basse pression, puis vers l'arrière quand ils se trouvent en face du collecteur haute pression pour refouler dedans le fluide sous pression.
Les oscillations des pressions ainsi que des contraintes dans les différents composants excitent des modes de flexion propres du carter 2, qui génèrent alors des bruits désagréables.
Le carter 2 présente une face avant transversale 28 destinée à venir en appui sur un support, et des pattes 30 dépassant latéralement de cette face avant, comprenant une faible hauteur axiale, et présentant chacune un perçage axial 32 recevant une vis de serrage sur ce support.
Le carter 2 comporte une longueur axiale L qui est la distance entre sa face avant 28, et la face arrière 34 recevant l'appui du couvercle 4.
La figure 2 présente une machine hydraulique comprenant cinq pattes visibles 30, réparties en dessous, sur le côté gauche et au-dessus du carter 2, afin d'assurer un serrage régulier de la face avant de cette machine sur un support. Chacune de ces pattes 30 venue de fonderie lors du moulage du carter 2, comporte une faible hauteur qui est calculée de manière à être, suffisante pour assurer une tenue mécanique de la machine.
On a pour cette machine hydraulique des épaisseurs de la paroi du carter 2 assez minces, cette paroi présente des modes propres de flexion relativement bas pouvant être excités lors du fonctionnement. La figure 3 présente la même machine hydraulique comprenant les deux pattes inférieures et les deux pattes supérieures formant un bossage 40 allongé axialement, qui s'étend sur toute la longueur L du carter 2.
Les bossages 40 dépassant latéralement en dehors du couvercle 4, la face d'appui arrière de ces bossages est libre pour recevoir l'appui d'un moyen de serrage axial sur le support, comme la tête d'une vis introduite dans le perçage 32, ainsi qu'un embout de visseuse.
On notera que la patte 30 disposée sur le côté gauche du carter 2 ne forme pas un bossage allongé, car le volume disponible en arrière de cette patte ne permet pas le passage d'un embout de visseuse.
On obtient ainsi quatre bossages 40 répartis autour du carter 2, qui donnent de manière simple et économique avec une modification mineure du moule de ce carter, sans changer les positions des perçages de fixation du support recevant cette machine, une plus grande rigidité de ce carter qui remonte ses modes propres de flexion.
La figure 4 présente en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée, exprimée en trs/mn sur l'axe horizontal, le niveau d'émission sonore exprimé en décibels sur l'axe verticale.
La courbe 50 présente l'émission sonore pour la machine hydraulique selon l'art antérieur présentée figure 2, et la courbe 52 pour la machine hydraulique modifiée selon l'invention, présentée figure 3. On note un gain d'environ 5dB sur la plage de vitesse comprise entre 1000 et 3000trs/mn.
La figure 5 présente une machine hydraulique comportant deux bossages 40 comprenant une hauteur H égale à la longueur L du carter 2, traversés chacun par une vis de serrage axiale 60.
La figure 6 présente une machine hydraulique comportant des bossages 40 présentant une extrémité avant un peu en retrait de la face avant 28 du carter 2, et une extrémité arrière aussi en retrait de la face arrière de ce carter. Les deux bossages 40 disposent d'une hauteur H supérieure à la moitié de la longueur L du carter 2. La figure 7 présente une machine hydraulique comportant deux bossages 40 comprenant une hauteur H égale à la longueur L du carter 2, se prolongeant chacun vers l'arrière par un bossage complémentaire aligné 62 disposé sur le couvercle arrière 4. Chaque vis de serrage 60 traverse les deux bossages alignés 40, 62, qui sont en appui l'un sur l'autre au niveau de la face transversale arrière 34.
On peut disposer un bossage complémentaire 62 en face de certains des bossages 40 du carter 2. On aura généralement des vis complémentaires serrant seulement le couvercle arrière 4 sur le carter 2, venant en plus de celles 60 disposées sur ces bossages complémentaires 62, afin d'assurer une bonne étanchéité entre ces deux éléments.
Ces différentes solutions permettent de déporter axialement à différents niveaux la tête des vis 60, en fonction notamment des volumes nécessaires pour loger ces têtes de vis, et du passage de l'embout d'une visseuse.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Machine hydraulique tournante comportant un carter (2) contenant des pistons (16) actionnés par un arbre d'entrée (6), ce carter présentant une face avant transversale (28) prévue pour venir en appui sur un support, et une face arrière transversale (34) recevant un couvercle arrière (4) supportant des collecteurs (24) reliés à ces pistons, le carter comprenant des pattes latérales de fixation (30, 40) présentant chacune un perçage axial (32) se terminant par une surface arrière de serrage, prévu pour recevoir un élément de serrage (60) de cette machine sur le support, caractérisée en ce qu'au moins une patte forme un bossage allongé axialement (40), dont la hauteur (H) est supérieure à la moitié de la longueur (L) de ce carter comprise entre ses faces avant et arrière.
2 - Machine hydraulique selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les bossages (40) comportent les deux extrémités axiales qui sont alignées sur la face transversale avant (28) ou arrière (34) du carter (2).
3 - Machine hydraulique selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les bossages comportent une extrémité avant en retrait par rapport à la face transversale avant (28).
4 - Machine hydraulique selon la revendication 1 ou 3, caractérisée en ce que les bossages (40) comportent une extrémité arrière en retrait par rapport à la face transversale arrière (34).
5 - Machine hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le couvercle arrière (4) comporte des bossages (62) alignés sur ceux du carter (2), le moyen de serrage axial (60) traversant ces deux bossages alignés.
6 - Machine hydraulique selon la revendication 5, caractérisée en ce que les deux bossages alignés (40, 62) sont en appui l'un sur l'autre au niveau de la face transversale arrière (34). 7 - Véhicule hybride hydraulique comprenant une chaîne de traction équipée d'une machine hydraulique tournante, caractérisé en ce que cette machine est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
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