WO2017216321A1 - Piston à galet pour machine hydraulique, venu de matière avec élément de centrage formé pour limiter les frottements avec un galet - Google Patents

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

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WO2017216321A1
WO2017216321A1 PCT/EP2017/064726 EP2017064726W WO2017216321A1 WO 2017216321 A1 WO2017216321 A1 WO 2017216321A1 EP 2017064726 W EP2017064726 W EP 2017064726W WO 2017216321 A1 WO2017216321 A1 WO 2017216321A1
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WO
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roller
piston
axis
rolling
pad
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/064726
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Hervé DESUMEUR
Ante Bozic
François Xavier LELAY
Philippe Lucienne
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Poclain Hydraulics Industrie
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Publication date
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Priority to BR112018076084-6A priority patent/BR112018076084A2/pt
Priority to CN201780049520.3A priority patent/CN109563819B/zh
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    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0426—Arrangements for pressing the pistons against the actuated cam; Arrangements for connecting the pistons to the actuated cam

Definitions

  • Roller piston for hydraulic machine made of material with centering element formed to limit friction with a roller
  • the invention relates to the field of pistons and in particular roller pistons.
  • the invention advantageously finds use in hydraulic machines with radial pistons.
  • a “piston with a roller” is called a piston adapted to slide in a complementary chamber along a longitudinal axis and which carries at one of its ends a roller mounted to rotate about an axis transverse to the longitudinal axis and which rests on an associated room.
  • the roller pistons are particularly used in hydraulic devices. Some of these devices have a cylinder block comprising a plurality of radially distributed cylinders each comprising a roller piston resting on a lobed cam. The relative rotation of the cylinder block with respect to the lobed cam induced by a hydraulic pressure applied in the cylinders drives a shaft or vice versa, that is to say that the mechanically induced relative rotation can generate a fluid pressure.
  • a hydraulic pressure applied in the cylinders drives a shaft or vice versa, that is to say that the mechanically induced relative rotation can generate a fluid pressure.
  • Such devices are described, for example, in documents FR 2 651 836 and FR 2 955 903.
  • a piston 1 generally comprises a body A110 comprising a cylindrical guide surface Al ll centered on a longitudinal axis of sliding CC .
  • the upper part Al 10a of the body has a shape of a cradle recess A112 for housing a roller 120 for rolling on a lobed cam.
  • Pistons 1 follow the shape of the cam during a relative rotational movement of the cylinder block relative to the cam and perform and movements back and forth inside their cylinder along the sliding axis CC.
  • the patent FR 2 561 836 proposes centering elements A130 placed on the lateral faces of the body A110. and orthogonal to the running axle RR 'of the rollers 120. These guide elements A130 accompany the piston 1 in its displacement along the sliding axis CC and prevent the translation of the roller 120 according to its rolling axis R-R'. Furthermore, according to one embodiment, a guide groove A131 provided on the outer surface of the centering elements A130 allows a clip (not shown) fixed in the cylinder block to engage in the guide groove A131 and thus to prevent the rotation of the piston along its axis of sliding C- C.
  • the document FR 2 899 650 has a bearing A140 complementary shape to the cradle A112 of the piston 1 and which is housed at the bottom thereof.
  • the pad A140 is made of one or more friction-limiting materials to promote the rolling of the roller 120.
  • the upper edges of the recess Al 12 and the pad A140 have stop or retaining surfaces A113, which consist of a protrusion or advanced draft of the wall from the upper edges inwards.
  • the document WO2012010241 illustrated by FIG. 1a, has a piston comprising a body A110 with a cradle A112 achievable by sintering in particular.
  • the upper portion 110a does not extend more than 180 degrees around the recess cradle and forms divergent edges. Otherwise, repeat machining operations would be necessary.
  • the invention relates to a roller piston adapted to receive a roller and to slide in a cylinder along a sliding axis, said piston comprising:
  • At least one centering element forming axial abutment with the roller, and configured to maintain the axial centering of the roller in the cradle along the rolling axis
  • the body, the at least one centering element and the upper part consist of one and the same piece of material, and in that the centering element has a convex shape to come into contact with only one part the surface of an axial end of the roller, said portion being located at least on the rolling axis of the roller so as to limit the friction resisting torque.
  • the invention may include the following features, taken alone or in combination: in any section orthogonal to the sliding axis, the dimensions of the curved shape of the centering element are identical,
  • the curved shape is concave, preferably in an arc of a circle
  • the convex shape extends over the entire width of the centering element
  • the convex shape protrudes inwardly from the recess and extends over only a portion of said width of the centering element, preferably less than 50%, still preferably less than 75%,
  • the at least one centering element comprises, in its extension along the axis of sliding, a projection in the form of an ear,
  • the projection in the form of an ear, in a section orthogonal to the rolling axis, has a triangular shape or an arc of a circle
  • the projection in the form of an ear, in a section comprising the sliding axis and the rolling axis, has a triangular shape or an arc of a circle.
  • the invention also relates to the first aspect an assembly comprising a piston as described above and a bearing adapted to be positioned at the bottom of the recess.
  • the pad comprises a shape complementary to the curved shape, so that it is locked in rotation along the axis of rotation by the curved shape of the centering element.
  • the pad is on divergent edge, that is to say that it closes at less than 180 ° along the rolling axis, or with converging edges, that is to say that it closes to strictly more than 180 °.
  • the pad comprises at least one cut angle.
  • the invention also relates, according to the first aspect, to a system comprising an assembly as described above and a rolling roller, the bearing being configured to be interposed between the bottom of the recess and the said roller, in order to facilitate the rolling of the roller in the recess.
  • a flat rolling section and a flat end section at the axial end of the roller are defined with the roller, orthogonally to the rolling axis, said rolling section corresponding to the section of the roller intended to roll. on the pad, and wherein said end section is of area less than the rolling section.
  • the roller comprises at the end a surface comprising a conical portion of revolution or a frustoconical portion of revolution or a spherical cap or a cylindrical portion of revolution.
  • the invention also relates in the first aspect to a hydraulic machine comprising a lobed cam and a cylinder block comprising a plurality of radially arranged cylinders and a plurality of systems as described above, each system being housed in a cylinder, the roller being able to come in contact with the lobed cam.
  • the roller is in contact with the lobed cam regardless of the operating mode of the hydraulic machine.
  • the invention also relates, according to the first aspect, to a method for manufacturing a piston as described above, in which the piston is produced by applying a uniaxial compression force to a material to be formed, no other force being exerted. on the subject.
  • the piston is manufactured by sintering, stamping, stamping, or injection molding.
  • the invention also proposes according to the first aspect a method of assembling an assembly as described above, using a manufacturing method as described above, comprising a step of lining the cradle with a pad.
  • the pad is crimped to the piston.
  • crimping is performed along the centering element, out of the vertex of the convexity.
  • crimping is performed on the pad at the cut angles.
  • the invention also relates to a roller piston adapted to receive a roller and to slide in a cylinder along a sliding axis, said piston comprising:
  • At least one centering element forming axial abutment with the roller, and configured to maintain the axial centering of the roller in the cradle along the rolling axis
  • roller comes into contact with only a portion of the surface of an axial end of the roller, said portion being located at least on the rolling axis of the roller so as to limit the friction resisting torque.
  • the invention may include the following features, taken alone or in combination:
  • the centering element comprises another groove, located on the other centering element vis-à-vis and wherein the other centering element comprises a notch groove located outside the bearing axis, each centering element comprises two notch grooves on either side of the rolling axis,
  • the centering element has a convex shape for coming into contact with only a part of the surface of an axial end of the roller, said part being located at least on the rolling axis of the roller so as to limit the resistant torque friction
  • the convex surface is located between the two grooves
  • the piston furthermore comprises at least one bore passing through the centering element at the bottom of a slot groove;
  • the groove comprises at its bottom a step with a lower surface and an upper surface side by side,
  • the at least one centering element comprises, in its extension along the axis of sliding, a projection in the form of an ear,
  • the projection in the ear in a section orthogonal to the rolling axis, has a triangular or arcuate shape
  • the projection in the ear in a section comprising the sliding axis and the rolling axis, has a triangular or arcuate shape.
  • the invention also relates to the second aspect an assembly comprising a piston as described above and a bearing adapted to be positioned at the bottom of the recess.
  • the pad comprises at least one tongue for housing in a corresponding notch groove.
  • the pad comprises a tongue configured to be housed in the bore.
  • the pad is on divergent edge, that is to say that it closes at less than 180 ° along the rolling axis, or with converging edges, that is to say that it closes to strictly more than 180 °.
  • the pad comprises at least one cut angle.
  • the invention also relates, according to the second aspect, to a system comprising an assembly as described above and a rolling roller, the pad being configured to be interposed between the bottom of the recess and said roller, to facilitate the rolling of the roller in the recess.
  • a flat rolling section and a flat end section at the axial end of the roller are defined with the roller, orthogonally to the rolling axis, said flat rolling section corresponding to the section of the roller intended for rolling on the pad, and wherein said end section is of area less than the rolling section.
  • the roller comprises at the end a surface comprising a conical portion of revolution or a frustoconical portion of revolution or a spherical cap or a cylindrical portion of revolution.
  • the invention also relates to the second aspect a hydraulic machine comprising a lobed cam and a cylinder block comprising a plurality of radially arranged cylinders and a plurality of systems as described above, each system being housed in a cylinder, the roller may come in contact with the lobed cam.
  • the roller is in contact with the lobed cam regardless of the operating mode of the hydraulic machine.
  • the invention also proposes a method of manufacturing a piston as described above in which the piston is produced by applying a uniaxial compressive force to a material to be formed, no other force being exerted on the matter.
  • the piston is manufactured by sintering, stamping, stamping, or injection molding.
  • an axial drilling step in the groove passing through the centering element is provided.
  • the invention also proposes according to the second aspect a method of assembling an assembly as described above, using a manufacturing method as described above, comprising a step of lining the cradle with a pad.
  • the pad is crimped to the piston.
  • the crimping is carried out with a reserve of material present at the bottom of the recess, in the groove, in which the material reserve is preferably at the upper surface of the stagger described above.
  • crimping is performed on the pad at the cut angles.
  • the invention also relates, according to the third aspect, to a roller bearing piston adapted to receive a roller and to slide in a cylinder along a sliding axis, said piston comprising:
  • At least one centering element forming axial abutment with the roller, and configured to maintain the axial centering of the roller in the cradle along the rolling axis
  • the body, the at least one centering element and the upper part consist of a single piece of material, and in that the centering element comprises a groove and integrates a pin housed in the groove, said pin comprising a shape projecting inwardly of the recess, along the axis of rolling.
  • the invention may include the following features, taken alone or in combination:
  • the pin comprises a finger and a friction element, the finger being configured to be inserted into the groove,
  • the friction element extends over the entire width of the recess the friction element extends over only a part of the width of the recess, preferably less than 50% of the width of the recess,
  • the finger is configured to be inserted into the groove, and in which the pin and the groove form a dovetail assembly
  • the at least one centering element comprises in its extension along the axis of sliding an ear-shaped projection.
  • the projection in the form of an ear, in a section orthogonal to the rolling axis, has a triangular shape or an arc of a circle
  • the projection in the form of an ear, in a section comprising the sliding axis and the rolling axis, has a triangular shape or an arc of a circle.
  • the invention also relates to the third aspect an assembly comprising a piston as described above and a bearing adapted to be positioned at the bottom of the recess.
  • the pad is on divergent edge, that is to say that it closes at less than 180 ° along the rolling axis, or with convergent edges, that is to say that it closes to strictly more than 180 °.
  • the pad comprises at least one cut angle.
  • the invention also relates, according to the third aspect, to the system comprising an assembly as described above and a rolling roller, the bearing being configured to be interposed between the bottom of the recess and the said roller, in order to facilitate the rolling of the roller in the recess.
  • a flat rolling section and a flat end section at the axial end of the roller are defined with the roller, orthogonally to the rolling axis, said flat rolling section corresponding to the section of the roller intended for rolling on the pad, and wherein said end section is of area less than the rolling section.
  • the roller comprises at the end a surface comprising a conical portion of revolution or a frustoconical portion of revolution or a spherical cap or a cylindrical part of revolution.
  • the invention also relates, according to the third aspect, to a hydraulic machine comprising a lobed cam and a cylinder block comprising a plurality of radially arranged cylinders and a plurality of systems as described above, each system being housed in a cylinder, the roller being able to come in contact with the lobed cam.
  • the roller is in contact with the lobed cam regardless of the operating mode of the hydraulic machine.
  • the invention also relates, according to the third aspect, to a method of manufacturing a piston as described above, with the exception of the pin in which the piston is produced by applying a uniaxial compressive force to a material to be formed. other force being exerted on the matter.
  • the piston is manufactured by sintering, stamping, stamping, or injection molding.
  • the invention also relates, according to the third aspect, to a method of assembling a pistontel as described above, using a manufacturing method as described above, further comprising a step of inserting the pin into the groove .
  • the invention also relates, according to the third aspect, to a method of assembling an assembly as described above, by means of a method of assembling the piston as described above, comprising a step of packing the cradle with a pad.
  • the pad is crimped to the piston.
  • crimping is performed along the centering element, out of the vertex of the convexity.
  • crimping is performed on the pad at the cut angles.
  • FIGS. 1a and 1b already presented, represent a piston according to the prior art respectively in assembled position and in the exploded state before assembly
  • FIG. 1a already presented, illustrates a piston already known from the prior art
  • FIGS. 2a and 2b illustrate a three-dimensional view of an embodiment (without the centering element being in accordance with the invention),
  • FIGS. 3a and 3b illustrate a longitudinal section passing through the axis of sliding, of a piston with bearing and roller, for two different variants of bearing
  • FIGS. 4a to 4e illustrate different forms of roller
  • FIGS. 5a to 5d illustrate various ears of the centering element
  • FIGS. 6a to 6c illustrate several variants of an embodiment of the centering element
  • FIG. 7 illustrates a longitudinal section of a piston with a roller
  • FIGS. 8a to 8d illustrate several variants of another embodiment of the centering element
  • FIGS. 8e to 8h illustrate a complement to FIGS. 8a to 8d
  • FIGS. 9a, 9b and 9c illustrate two variants of another embodiment of a centering element
  • FIG. 10 illustrates a hydraulic machine
  • FIGS. 11a and 12b illustrate one embodiment of the pad and the corresponding recess
  • FIGS. 2a, 2b, 3a, 3b show various embodiments of the body 110 of a piston 1, some of which, in assembled or exploded view, comprise a roller 120 and a pad 140.
  • the body 110 includes a guide surface 111, an upper portion 110a having a cradle recess 112, and a lower portion 110b, opposite the upper portion 110a.
  • the guide surface 111 is cylindrical, centered on a longitudinal sliding axis C-C, preferably cylindrical in revolution about the axis C-C. It guides the piston 1 in a complementary cylinder 2 along the sliding axis C-C, as mentioned above.
  • the recess cradle 112 is adapted to receive a roller 120.
  • the recess 112 in the form of a hemicylindrical cavity, of revolution, about a bearing axis RR 'orthogonal to the longitudinal axis sliding CC and secant thereof.
  • hemicylindrical means a shape corresponds to one half or less than one half of a cylinder
  • the hemicylindrical cradle by definition, closes at less than 180 ° along the rolling axis R-R ', so that it does not close on it: it is said that the cradle has diverging edges.
  • the angle ⁇ less than or equal to 180 °, defines the amplitude of the material of the cradle 112.
  • the free opening is therefore greater than 180 ° depending on the cylinder that can be defined by the hemicylindrical cradle.
  • the angle ⁇ complementary to the angle ⁇ , defines the angle open to the outside.
  • the two angles are defined by two straight lines passing through the axis of rotation R-R ', in a section orthogonal to this axis.
  • the upper portion 110a extends less than 180 ° around the roller.
  • a bearing 140 is disposed in said recess 112, between the piston 1 and the roller 120, thus limiting the friction.
  • the roller 120 has a complementary outer diameter, to the clearance required near and pad 140, the inner diameter of the cavity forming the recess 112. It is engaged in this cavity forming the recess 112 and rotates on itself according to the 'R-R' running axle.
  • the piston 1 is designed so that the rolling axis R-R 'of the roller 120 is substantially parallel to the upper surface of the upper part 110a.
  • the cradle 112 has an exactly hemicylindrical shape and covers exactly 180 ° around the roller 120.
  • the pad 140 is closed beyond 180 °.
  • the piston 1 is designed so that the rolling axle RR 'is outside the cradle 112.
  • the cradle 112 therefore has a shape which corresponds to only a part of a cylinder of revolution, the part being less than or strictly less than half of a cylinder.
  • the pad 140 closes in Figure 3b at 180 ° around the roller 120, and therefore extends outside the cradle.
  • the angle ⁇ ' which is less than or equal to or greater than 180 °, which corresponds to the amplitude of the material of the pad 140 is defined.
  • constraints relating to the pad 140 illustrated in particular by the arrow in FIG. 3b, so as not to touch the lobed cam. These constraints mainly concern its dimension (length and thickness). The more the pad extends out of the recess, the more its thickness is constrained to not touch the lobed cam.
  • Two axial ends 120a, 120b are defined by the roller, each comprising a surface S120 (see FIGS. 4a to 4d).
  • the surface S120 can have different shapes, which will be explained later.
  • a rolling flat section Sr which has a disc shape and which corresponds to the part of the roller 120 necessarily in contact with the pad 140.
  • a flat end section Se which corresponds to a section of the roller at an axial end 120a, 120b and which also has a disc shape, because the roller 120 is of revolution for reasons of symmetry.
  • the end section is not necessarily in contact with the pad 140.
  • the sections are flat surfaces.
  • a flat end section Se does not correspond to the surface S120 which may not be flat.
  • a bearing zone 140a is similarly defined for the bearing 140, on which the roller 120 can be rolled (this zone depends on the type of roller 120). On the other hand, depending on the shape of the pad, certain zones 140b can not be in contact with the roller 120.
  • the pad 140 typically comprises several layers of materials: a first sheet of metal sheet made of steel or cuprous metal, a second layer of slip in a suitable material such as a fluorinated synthetic material, optionally loaded with particles of cuprous metal. These layers are cut and arched, or rolled, to obtain the desired diameter.
  • the body 110 further comprises at least one centering element 130 which stops to maintain the centering of the roller 120 in the piston 1, that is to say to prevent the wheel 120 from protruding axially by translation along the axis of the piston. RR 'bearing of the recess 112, on the cylindrical side surface of the body.
  • the centering elements 130 are located in the upper part 110a, in two locations of the cradle recess 112 opposite diametrically with respect to the sliding axis CC, in order to prevent a translation of the roller according to the rolling axis R -R.
  • the piston comprises two centering elements 130 vis-à-vis.
  • the centering element 130 advantageously has a shape for coming into contact with only a part of each surface S120 of the axial end of the roller 120.
  • This shape is convex, that is, that is to say that the end plane sections Se are all of areas strictly smaller than the rolling plane section Sr.
  • the area of the contact surface is less than 50% to the area of the surface S120 of the end of the roller 120. This part is located on the bearing axis RR 'to limit the friction resisting torque .
  • punctual support is meant a support between the inner face of the centering elements 130 and the surface S120 forming a disc whose surface is less than 20% of the surface S120.
  • the circle formed by the support has a surface less than 10% of the surface S120, and preferably less than 5%.
  • linear support a support between the inner surface S130 of the centering elements and the surface S120 3 forming a rectangle whose area is less than 30% of the surface S120.
  • the point contact excludes a peripheral edge of the axial end of the roller 120.
  • the contact surface (which is an end section Se) is a disk (for reasons of symmetry) whose area is less than 50% of the rolling section Sr, preferably 20%, preferably 10%, preferably 5%. When this area is small enough (almost zero radius disc), we can speak of "point contact".
  • the tangential speed of the roller is greater as one moves away from the center.
  • the friction occurring farthest from the center is likely to generate a greater resistance torque.
  • the body 110, the upper part 110a, the at least one centering element 130 consist of a single piece of material.
  • the outer surface of the centering elements 130 completes the cylindrical shape of the contact surface 110 so that the piston essentially forms a complete cylinder whose generatrices are parallel to the sliding axis C-C.
  • the assembly forms a cylinder of circular section.
  • the upper part 110a and the centering elements 130 can extend along the sliding axis CC above the cradle 112, so that the cavity comprises a hemicylindrical part at the bottom of a cylindrical orifice whose shape is rectangular in a section orthogonal to the sliding axis CC.
  • the opening to less than 180 ° of the cradle may generate a constraint at the level of the bearing axis R-R ', which may lie at the edge of the recess 112, since it is around the axis of RR 'bearing that friction takes place.
  • these frictions edge can damage the part and generate support problems for the roller 120 and resistance of materials.
  • the at least one centering element 130 may comprise, in its extension along the axis of sliding C-C, a projection 132 in the form of an ear. This projection 132 thus extends, along the axis of sliding C-C-, beyond the end of the recess 112.
  • a contact with the centering element 130 may mean a contact with the ear-shaped projection 132 of the centering element 130.
  • the projections in the form of ears 132 may have different shapes.
  • the projection In a section orthogonal to the rolling axis R-R ', the projection has a triangular shape, preferably isosceles (see Figure 5a), or a shape in an arc (see Figure 5b).
  • This form has several purposes: one is to ensure that the ear 132 does not extend beyond the roller 132 (otherwise it could touch the lobed cam), the second is to limit the addition of material (for questions of weight and economy).
  • the ear projections also have a triangular shape (see FIG. 5c), with an inclined face of revolution, or in a circular arc of revolution (see FIG. Figure 5d).
  • the centering element 130 has a convex shape 131, 133.
  • the dimensions of the curved shape are the same in any section orthogonal to the sliding axis CC, or, at least, are increasing as we get closer from the end of the recess 112.
  • the convex shape is centered on the bearing axis R-R '.
  • the convex shape 131 extends over the entire width of the centering element 130 and is concave, that is to say that the inner surface S130 which has a curved shape is oriented towards the outside of the recess 112.
  • the concavity can be achieved using an arc or a similar shape.
  • the curved shape 131 can then be a complementary portion of a cylinder of revolution, so that in any section, the dimensions are the same.
  • the recess 112 then has the shape of a portion of a cylinder of revolution at its axial end.
  • the convex shape 131 may be a portion of a hyperboloid, so that between two successive sections in a plane orthogonal to the sliding axis CC, the dimensions change, each section being included in the previous one when going towards the outside of the recess 112.
  • the recess 112 then has the shape of a paraboloid at its axial end.
  • the convex shape 133 extends over the entire width of the centering element 130 and is convex, that is to say that the internal surface S130 which has a domed protruding shape towards the recess 112.
  • the convexity can be achieved using an arc.
  • the curved shape 133 can then be a portion of a cylinder of revolution, so that in any section, the dimensions are the same.
  • the recess 112 then has the shape of a complementary portion of a cylinder of revolution at its axial end.
  • the convex shape 133 may be a portion of a paraboloid, so that between two sections, the dimensions change.
  • the recess 112 then has the shape of a hyperboloid at its axial end.
  • the contact with the roller 120 is at the vertex of the convexity.
  • the domed inner surface 130 is convex, then the cradle recess 112 has a concave shape, and vice versa.
  • the convex shape 139 extends over only a part of the width of the centering element 130 and is convex, that is to say that the inner surface S130 which has a shape curved 139 of the centering element 130 is oriented towards the recess 112 projecting therefrom.
  • the width of the curved shape represents less than 50%, preferably less than 75% of the width of the centering element 130.
  • the convex shape thus creates a protrusion on which rubs the roller 120 at the level of the bearing axis R-R '.
  • This third variant can be combined further with the first or the second variant.
  • the pad 140 has a particular shape, which is complementary to the curved shape used.
  • the complementary shape of the pad 140 can thus abut against the curved shape 131 of the centering element 130, which prevents it from being rotated by the roller 120. It is thus not necessary to provide specific tabs as described in EP2015 / 080375.
  • the areas 140b of non-contact with the roller 120 is in the corners of the recess, as shown in Figure 6b. More precisely, seen from above, the contact zone 140a is represented by the largest rectangle inscribed in the cradle recess 112, said rectangle coming from the surface S130 of the centering element 130. The zones 140b are therefore located on the length of the centering element 130, with the exception of the plumb of the vertex of the convexity.
  • the zones 140b are also in the angles and, seen from above, the contact zone 140a is represented by the largest rectangle inscribed in the cradle recess 112, said rectangle coming from the surface S130 of the centering element 130.
  • the zones 140b are therefore along the length of the centering element 130, with the exception of the plumb of the vertex of the convexity.
  • the roller 120 advantageously has a particular shape also, as illustrated in Figure 7, and already shown in Figures 4a to 4d.
  • the end section Se of the roller 120 is of less area than the bearing section Sr of the roller 120.
  • the surface S120 end has a convex shape.
  • the surface of the axial end of the roller may comprise a frustoconical part of revolution (see FIGS. 4a, 4b and 7) or a conical part of revolution (see FIGS. 4c) or comprises a spherical cap (see FIG. 4d). or part cylindrical of revolution (see Figure 4e).
  • the frustoconical portion of revolution or the conical portion may form an angle of between 45 and 90 ° relative to the axis of rolling.
  • the transition between the last rolling section and the first end section can be continuous or discontinuous (except for the end with a cylindrical part of revolution for example, for which it is necessary a discontinuity for the area of the Se section, Sr changes).
  • the curved shape is convex, that is to say, it projects inside the recess 112 (FIGS. 6a and 6b), it is understood that there is no particular condition on the angles or radii of curvature.
  • a standard roller (of purely cylindrical shape) can be used, which generates a linear contact.
  • a convex end surface roller S120 will be preferred for generating a point contact.
  • the radius of curvature of the spherical cap must be less than that of the convex shape of the centering element 130.
  • the centering element 130 comprises at least one notch groove 134 situated outside the bearing axis R-R '. In this way, unlike the grooves already presented in the document EP2015 / 080375, the friction is reduced since there is less contact on a peripheral ring of the roller 120 about the bearing axis R-R '.
  • the slot groove 134 extends over the entire height of the centering element 130, to accommodate a tongue 142 provided in the pad 140 (see Figure 8b). This tongue 142 prevents the bearing 140 from being rotated by the roller 120.
  • the groove 134 is not opposite the axis of rotation of the roller R-R '.
  • the groove 134 of the centering element 130 vis-à-vis is located on the other side of the axis of rolling.
  • the centering element 130 comprises two slot grooves on either side of the bearing axis R-R '.
  • More grooves 134 may be provided.
  • the multiplicity of grooves makes it possible to improve the maintenance of the pad 140 in place.
  • the centering element 130 comprises a convex convex shape 139 as illustrated in the third variant of the first embodiment.
  • the curved surface S130 139 is located between two notch grooves 134 located on a centering element 130.
  • the centering element 130 comprises a convex convex shape as illustrated in the first variant of the first embodiment.
  • the curved surface S130 is therefore located over the entire width of the centering element 130.
  • the end section of the roller 120 has an area smaller than the rolling section to reduce friction. We refer to the description already made.
  • Figures 8e (not to scale and showing only one tongue in a groove), 8f and 8g (magnification of the tongue and upper surface) illustrate respectively a cross-sectional view, orthogonal to the rolling axis R-R ', and a view from above, of the grooves 134.
  • they have at their bottom a stagger 135, in the direction of sliding CC , with a lower surface 135a and an upper surface 135b side by side, so that the bottom of the groove 134 is not flat.
  • the tongue 142 is then positioned on the lower surface 135a and, with a suitable striking tool, is crimped the tongue 142 with the material of the upper surface 135b ( Figure 8h and 8g, after crimping hatch).
  • the thickness of the tongue 142 must therefore be less than the difference in elevation between the two surfaces 135a, 135b.
  • a groove 134 thus has a width greater than the width of the tongue 142.
  • the pad 140 In terms of assembly, it is either possible to install the pad 140, then the roller 120 and crimping by passing the tools through the groove 134, or to lay the pad 140, crimp it and put the roller 120. If the pad 140 surrounds the roller 120 to more than 180 ° to maintain it, the roller 120 can be inserted in force through the elasticity. Alternatively, the crimping is done by pushing the material of the groove. There is no need for staging.
  • FIGS. 8i, 8j and 8k Another variant for holding the pad 140 is shown in FIGS. 8i, 8j and 8k.
  • An axial bore 137 is made in the centering element 130, inside the grooves 134.
  • the bore is substantially parallel to the axis of rotation RR '(in dashed lines in FIG. 8i) and is intended to create a recess inside which the tongue 142 can come to lock.
  • the hole 137 is at the bottom of the recess 112.
  • the tongue 142 has a longer length than that of the groove 134 (see FIG. 8k).
  • a hole 137 is made for each groove 134.
  • a single drilling operation can be performed. As illustrated in FIG. 8j, after having made the bores, the pad 140 is inserted, the tongues 142 of which elastically deform in the grooves 134, so that once the bottom of the recess 112 is reached, the tongues 142 unfold. in the respective hole 137. If the deformation is not elastic, the tongue 142 can be inserted or folded by a punch.
  • a hole is made at the bottom of the recess, along an axis parallel to the rolling axis R-R '. This drilling makes it possible to insert a tongue provided on the bearing and to limit the linear contact, in the case of a standard roller, since the drilling is on the vertex of the convexity.
  • the centering element 130 comprises a groove 136, preferably centered on the bearing axis RR 'and integrates a pin 138 (FIG. 9b) housed in the groove 136.
  • groove 136 is not centered.
  • This pin 138 comprises a finger 138a, adapted to be inserted into the groove 136, and a friction element 138b projecting inwardly of the recess 112, along the rolling axis R-R ', in order to come into contact with the roller 120.
  • the geometry of the friction element 138b and / or the roller 120 can be adapted.
  • a right pin may be suitable.
  • the pin may have a curved surface towards the interior of the recess 112.
  • a standard roller, of cylindrical shape of revolution is suitable.
  • the pin 138 and more precisely the friction element 138b can incorporate a friction material such as bronze or plastic. This material may be in the form of a ball attached to the pin.
  • the friction element 138b extends either over the entire width (or substantially) the entire width of the recess 112, or only a portion. By only a portion is meant less than 50% of the width of the recess 112.
  • both can form a dovetail fastener, as shown in FIG. 9c.
  • the finger 138a has a tenon shape, which slides in the groove 136 parallel to the sliding axis C-C.
  • the pistons described above find application in particular in hydraulic machines MO as described in the introduction and whose roller is in permanent contact with the lobed cam M 1, and illustrated in FIG. 10. In other words, that the machine is in operation when stopped, disengaged or engaged, the roller 120 touches the lobed cam.
  • These machines comprise a cylinder block M3 in which is arranged radially a plurality of cylinders M2 inside which slides a respective piston 1 when the roller 120 rolls on the lobed cam M 1.
  • the cylinder block M3 rotates a drive shaft M4.
  • springs are generally placed under the pistons, resting on the cylinder block and on the lower part 110b of the piston 110.
  • the pistons described above also find application in hydraulic machines as described in the introduction and whose piston is retractable in its associated cylinder.
  • An M5 system for managing the crankcase pressure of the machine is then provided.
  • the pistons retract into their cylinders, which uncouples and disables the hydraulic machine.
  • return springs may be provided to return the pistons to the bottom of their cylinder. Both methods can be used together.
  • the roller 120 must then be held in the cradle recess 112 so that it does not fall into the machine.
  • a pad 140 is then provided in the cradle recess 112 which closes more than 180 ° around the recess. When the roller 120 is disposed in the recess 112, the pad closes more than 180 ° around the roller, so that it is held radially. Shapes of attachment of the pad 140 are obtained in the piston by deformation of metal.
  • the pad enters the piston by elasticity, or alternatively, it is placed before striking the forms 118.
  • the roller enters the pad by elastic deformation thereof, and then it is maintained.
  • a shaping apparatus comprising at least two members movable in translation relative to each other is used to apply to a material to form a uniaxial compression force. No force or movement in another direction is exerted on the matter.
  • a step of packing a pad is implemented, that is to say that a pad is disposed in the cradle recess.
  • the body 110 comprises a peripheral groove or groove 150, preferably located at the bottom 110b (see Figures 2a and 2b for example).
  • the groove 150 is adapted to receive a seal or sealing ring (not shown and generally referred to as a "segment”), designed to slide on the inner surface of the associated cylinder and thus to isolate the cylinder 2 in two parts when the piston 1 is installed.
  • the body 110 of the piston 1 may have a constant diameter along its length along the sliding axis C-C outside the cradle 112 and the groove 150 above (see Figure 3a for example).
  • the diameter of the body 110 at the lower portion 110b, typically below the circumferential groove 150, may thus be smaller than the diameter beyond the circumferential groove 150, i.e. toward the upper portion 110a. In this way, the part of the body 110 below the groove 150, which is more fragile, is not in contact with the cylinder 2.
  • This narrowing shape can be achieved by the previously mentioned methods (see above).
  • the shape of the body 110 of the piston 1 can also be narrowed at the axial ends along the sliding axis CC of the piston 1, in the upper part 110a and lower part 110b, in order to optimize the pressure stresses in use (no shown in the figures).
  • this embodiment has an adaptation of the shape of the recess 112 and the pad 140.
  • the upper portion 110 has at least one boss 118 facing the interior of the recess 112.
  • the recess 112 has a hemicylindrical shape and over a certain axial length (along the R-R axis ') located near one end, the radius of the hemi-cylinder is lower so that a recess (the boss 118) extends from the top 110a towards the interior of the recess 112.
  • the boss 118 does not project in a balcony above the recess 112, which would otherwise mean that the opening angle is not always greater than 180 °. Therefore, the boss 118 is not provided on the centering elements 130.
  • bosses 118 there are four bosses 118, each positioned near one of the four corners (see FIG. 11b).
  • the pad 140 has in proximity each corner, on two opposite sides, a cutout 144 forming a recess, each cutout enabling the pad 140 to be placed at the level of the bosses 118 (see FIG. 11b ). Alternatively, it is simply the thickness of the pad which is less at the bosses 118.
  • the pad 140 Before placement, the pad 140 has a substantially rectangular shape. On each of two opposite faces, the two slots are made, extending towards the other opposite face. For reasons of symmetry, the two cuts 144 are each made at the same distance from the nearest respective edge.
  • the depth of the bosses 118 is less than the thickness of the pad 140, to avoid that there is a risk of friction with the roller 120.
  • the bosses 118 are developed before the introduction of the pad 140. Preferably, they come from the uniaxial method of obtaining the piston 110.
  • the piston 1 may comprise material reserves 117 at the edge of the recess 112. In this way, when the pad 140 is set, crimping can be carried out with the aid of a punch on each reserve of material, which is deformed to cover the end of the pad 140 and lock it in the recess 112 ( Figure 12b). This technique is advantageous for a rigid pad 140. It makes it possible to obtain a piston 1 assembled, that is to say comprising the segment and the pad that do not disassemble. Such a piston is then ready for use.
  • the pad 140 may comprise at least one cut-off angle 141, in order to free space to allow the material moved by the crimping to come to block the pad 140, without the material reserves 117 extending beyond the pad. recess 112.
  • the four corners are cut.
  • the cut angle 141 for crimping is 1 to 3 mm below a portion of the upper surface of the plunger at the crimping location.
  • the cut angle 141 is in a plane perpendicular to the axis CC and passing substantially at the axis RR '.
  • the pad 140 shown does not necessarily have a shape complementary to the centering element 130 as it has been presented in the previous embodiments.
  • Figure 12b may then illustrate a sectional view at the cut corners.
  • planar surface can not be defined as convex or concave. It must therefore be understood as “strictly convex” or “strictly concave”.

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Abstract

L'invention concerne un 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: - un corps (110) ayant une surface de guidage (111), - 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'), - 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 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 hydrauligues 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 gui porte à l'une de ses extrémités un galet monté à rotation autour d'un axe transversal à l'axe longitudinal et gui repose sur une pièce associée.
Les pistons à galet sont notamment utilisés dans des appareils hydrauligues. 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 hydrauligue appliguée dans les cylindres entraîne un arbre ou inversement, c'est-à-dire gue la rotation relative induite mécaniguement 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 gui 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 cylindrigue Al l l centrée sur un axe longitudinal de coulissement C-C. La partie supérieure Al lOa du corps a une forme d'un évidement en berceau A112 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 A110 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 A112 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 WO2012010241, illustré par la figure le, présente un piston comprenant un corps A110 avec un berceau A112 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.
II 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 configurée 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 l ia 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 effectué 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 M l, 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 M l . Le bloc-cylindre M3 entraine en rotation un arbre M4 d'entraînement.
Pour maintenir les galets 120 sur la came M l, 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 désengageables, au niveau de l'arbre d'entraînement. 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).
II 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 l ia 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

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. 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. Piston (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la forme bombée
(131) est concave, préférablement en arc de cercle.
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. 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. Piston (1) selon l'une quelconques 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel le coussinet (140) comprend au moins un angle découpé (141).
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. 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. Système selon la revendication 14, dans lequel le galet comprend en extrémité une surface (S120) comprenant une partie conique de révolution ou une partie tronconique de révolution ou une calotte sphérique ou une partie cylindrique de révolution.
17. Machine hydraulique (MO) comprenant une came lobée (M l) 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 (M l).
18. Machine selon la revendication 17, dans lequel le galet est au contact de la came lobée (M l) quel que soit le mode de fonctionnement de la machine hydraulique (MO).
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. Procédé de fabrication selon la revendication 19, dans lequel le piston est fabriqué par frittage, estampage, matriçage, ou moulage par injection.
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. Procédé d'assemblage selon la revendication 21, dans lequel le coussinet est serti au piston.
23. Procédé d'assemblage selon la revendication 22, pour un piston 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. 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.
25. 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) comprend au moins une rainure d'encoche (134) située hors de l'axe de roulement (R-R'), ladite rainure s'étendant sur toute la hauteur de l'évidement en berceau (112), de sorte que le galet (120) vient 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.
26. Piston (1) selon la revendication 25, dans lequel l'élément de centrage (130) comprend une autre rainure, située sur l'autre élément de centrage (130) en vis-à-vis et dans lequel cet autre élément de centrage comprend une rainure d'encoche située hors de l'axe de roulement (R-R').
27. Piston selon la revendication 25 ou 26, dans lequel chaque élément de centrage (130) comprend deux rainures d'encoche de part et d'autre de l'axe de roulement (R-R').
28. Piston selon l'une quelconque des revendications 25 à 27, dans lequel l'élément de centrage (130) présente une forme bombée (S130) 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.
29. Piston selon la revendication 27 et 28, dans lequel la surface bombée (S130) se trouve entre les deux rainures (134).
30. Piston selon l'une quelconque des revendications 25 à 29, comprenant en outre au moins un perçage traversant l'élément de centrage (130) au niveau du fond d'une rainure d'encoche (134).
31. Piston selon l'une quelconque des revendications 25 à 29, dans lequel la rainure comprend à son fond un étagement (135) avec une surface inférieure (135a) et une surface supérieure (135b) côte à côte.
32. Piston selon l'une quelconques des revendications 25 à 31, 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.
33. Piston selon la revendication 32, dans lequel la saillie, dans une section orthogonale à l'axe de roulement (R-R'), présente une forme triangulaire ou en arc de cercle.
34. Piston selon la revendication 32 ou 33, 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.
35. Ensemble comprenant un piston selon l'une quelconque des revendications 25 à 34 et un coussinet (140) adapté pour être positionné au fond de l'évidement (112).
36. Ensemble selon la revendication 35, dans lequel le coussinet (140) comprend au moins une languette pour se loger dans une rainure d'encoche correspondante.
37. Ensemble selon la revendication 35 en combinaison avec la revendication 6 dans lequel le coussinet (140) comprend une languette configurée pour se loger dans le perçage.
38. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 35 à 37, 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°.
39. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 35 à 38, dans lequel le coussinet (140) comprend au moins un angle découpé (141).
40. Système comportant un ensemble selon l'une quelconque des revendications 35 à 39 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).
41. Système selon la revendication 40, 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 plane 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).
42. Système selon la revendication 40 ou 41, dans lequel le galet comprend en extrémité une surface (S120) comprenant une partie conique de révolution ou une partie tronconique de révolution ou une calotte sphérique ou une partie cylindrique de révolution.
43. Machine hydraulique (MO) comprenant une came lobée (M l) et un bloc-cylindres (M3) comprenant une pluralité de cylindres (M2) radialement disposés et une pluralité de systèmes selon l'une quelconque des revendications 40 à 42, chaque système étant logé dans un cylindre (M2), le galet (120) pouvant venir au contact de la came lobée (M l).
44. Machine selon la revendication 43, dans lequel le galet est au contact de la came lobée (M l) quel que soit le mode de fonctionnement de la machine hydraulique (MO).
45. Procédé de fabrication d'un piston selon l'une quelconque des revendications 25 à 34 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.
46. Procédé de fabrication selon la revendication 45, dans lequel le piston est fabriqué par frittage, estampage, matriçage, ou moulage par injection.
47. Procédé de fabrication selon la revendication 45 pour concevoir un piston selon la revendication 6, comprenant une étape de perçage axial dans la rainure (137), traversant l'élément de centrage (130).
48. Procédé d'assemblage d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications 35 à 39, à l'aide d'un procédé de fabrication selon l'une des revendications 45 à 47, comprenant une étape de garnissage du berceau avec un coussinet (140).
49. Procédé d'assemblage selon la revendication 48, dans lequel le coussinet est serti au piston.
50. Procédé d'assemblage selon la revendication 49, dans lequel le sertissage est effectué avec une réserve de matière présente au fond de l'évidement, dans la rainure, préférablement avec un piston selon la revendication 31, dans lequel la réserve de matière est la surface supérieure.
51. Procédé d'assemblage selon la revendication 49, pour un ensemble selon la revendication 39, dans lequel le sertissage est effectué sur le coussinet au niveau des angles découpés.
52. 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 comprend une rainure (136) et intègre un pion (138) logé dans la rainure, ledit pion comprenant une forme en saillie vers l'intérieur de l'évidement, le long de l'axe de roulement (R-R').
53. Piston selon la revendication 52, dans lequel le pion (138) comprend un doigt (138a) et un élément de frottement (138b), le doigt (138a) étant configuré pour être inséré dans la rainure (134).
54. Piston selon la revendication 52 ou 53, dans lequel l'élément de frottement (138b) s'étend sur toute la largeur de l'évidement (112).
55. Piston selon la revendication 52 à 54, dans lequel l'élément de frottement (138b) s'étend sur une partie seulement de la largeur de l'évidement (112), préférablement moins de 50% de la largeur de l'évidement (112).
56. Piston selon la revendication 53, dans lequel le doigt est configuré pour être inséré dans la rainure (134), et dans lequel le pion (138a) et la rainure (134) forme un assemblage en queue d'aronde.
57. Piston selon l'une quelconques des revendications 52 à 56, 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.
58. Piston selon la revendication 57, dans lequel la saillie, dans une section orthogonale à l'axe de roulement (R-R'), présente une forme triangulaire ou en arc de cercle.
59. Piston selon la revendication 57 ou 58, 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.
60. Ensemble comprenant un piston selon l'une quelconque des revendications 52 à 59 et un coussinet (140) adapté pour être positionné au fond de l'évidement (112).
61. Ensemble selon la revendication 60, 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°.
62. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 60 à 61, dans lequel le coussinet (140) comprend au moins un angle découpé (141). 63. Système comportant un ensemble selon l'une quelconque des revendications 60 à 62 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).
64. Système selon la revendication 63, 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 plane 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).
65. Système selon la revendication 63 ou 64, dans lequel le galet comprend en extrémité une surface (S120) comprenant une partie conique de révolution ou une partie tronconique de révolution ou une calotte sphérique ou une partie cylindrique de révolution.
66. Machine hydraulique (MO) comprenant une came lobée (M l) et un bloc-cylindres (M3) comprenant une pluralité de cylindres (M2) radialement disposés et une pluralité de systèmes selon l'une quelconque des revendications 63 à 65, chaque système étant logé dans un cylindre (M2), le galet (120) pouvant venir au contact de la came lobée (M l).
67. Machine selon la revendication 66, dans lequel le galet est au contact de la came lobée (M l) quel que soit le mode de fonctionnement de la machine hydraulique (MO).
68. Procédé de fabrication d'un piston selon l'une quelconque des revendications 52 à 59, à l'exception du pion (138) 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.
69. Procédé de fabrication selon la revendication 68, dans lequel le piston, à l'exception du pion (138) est fabriqué par frittage, estampage, matriçage, ou moulage par injection.
70. Procédé d'assemblage d'un piston selon l'une quelconque des revendications 52 à 59, à l'aide d'un procédé de fabrication selon la revendication 68 ou 69, comprenant en outre une étape d'insertion du pion dans la rainure.
71. Procédé d'assemblage d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications 60 à 62, à l'aide d'un procédé d'assemblage selon la revendication 69, comprenant une étape de garnissage du berceau avec un coussinet (140).
72. Procédé d'assemblage selon la revendication 71, dans lequel le coussinet est serti au piston.
73. Procédé d'assemblage selon la revendication 72, pour un piston 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.
74. Procédé d'assemblage selon la revendication 72, pour un ensemble selon la revendication 62, dans lequel le sertissage est effectué sur le coussinet au niveau des angles découpés.
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