FR3010744A1

FR3010744A1 - Bloc cylindres ameliore pour machine hydraulique presentant un encombrement radial optimise

Info

Publication number: FR3010744A1
Application number: FR1358879A
Authority: FR
Inventors: Clement Recoura
Original assignee: Poclain Hydraulics Industrie
Current assignee: Poclain Hydraulics Industrie
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-03-20
Anticipated expiration: 2033-09-16
Also published as: FR3010744B1

Abstract

Bloc cylindres (1) et machine hydraulique équipée d'un tel bloc cylindres, dans lequel les pistons (2) comprennent un élément d'appui (21) est maintenu par deux cales (22, 23), l'une (23) de ces cales étant configurée de manière à présenter une section secondaire (25) s'étendant axialement pour coopérer avec un logement secondaire (13) décalé axialement par rapport au logement primaire (11) dans lequel est disposé le piston (2), et coopérant avec un ressort (4) disposé dans le logement secondaire (13), la cale (23) et le ressort (4) réalisant ainsi une indexation angulaire du piston (2) et tendant à le faire sortir de son logement primaire (11) pour le maintenir au contact d'une came (3).

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne le domaine des machines hydrauliques à pistons radiaux, et plus précisément les moyens de guidage en translation des pistons de telles machines hydrauliques. ETAT DE L'ART On connait les machines hydrauliques comprenant un bloc cylindres présentant une pluralité de logements dans lesquels coulissent des pistons comprenant des moyens de guidage en translation des pistons dans leurs logements. Le document FR 2727471 au nom de la demanderesse présente par exemple une structure de machine hydraulique dans laquelle les pistons sont guidés en translation par une pièce de guidage en U, insérée d'une part dans un évidement du bloc cylindres, et d'autre part dans une rainure radiale aménagée sur une pièce de calage, communément appelée lunambule, assurant le maintien du galet du piston.

On connait par ailleurs les machines hydrauliques dans lesquelles chacun des logements comprend un ressort de poussée disposé de manière à exercer un effort de poussée sur le piston associé tendant à le faire sortir de son logement. L'ajout de tels ressorts permet en effet de limiter les risques de cavitation, et de réduire la pression de gavage requise pour le bon fonctionnement de la machine hydraulique. Cependant, l'ajout de ressorts de poussée dans les logements est contraignant en termes d'encombrement. La présente invention vise à proposer une structure de machine hydraulique réalisant ainsi ces fonction de guidage en translation et d'application d'un effort de poussée sur les ressorts, tout en améliorant l'encombrement résultant de ces fonctions.

PRESENTATION DE L'INVENTION A cet effet, la présente invention propose une machine hydraulique à pistons radiaux et came multilobes, comprenant un bloc cylindres présentant une pluralité de logements primaires dans lesquels sont disposés des pistons adaptés pour coulisser dans leurs logements primaires respectifs lors de la rotation relative du bloc cylindre et de la came l'un par rapport à l'autre ; les pistons comprenant chacun un élément d'appui adapté pour être au contact de la came et des cales réalisant le maintien axial de l'élément d'appui dans le logement primaire, la machine hydraulique étant caractérisée en ce que le bloc cylindres comprend une pluralité de logements secondaires radiaux, chacun desdits logements secondaires étant associé à un logement primaire, et décalé axialement par rapport au logement primaire associé, et en ce que l'une desdites cales de chaque piston est une cale d'indexation comprenant une section primaire réalisant le maintien axial de l'élément d'appui associé et liée en translation au piston, et une section secondaire configurée de manière à être alignée avec le logement secondaire associé, chacun desdits logements secondaires comprenant un ressort de poussée, présentant une première extrémité montée en appui dans ledit logement secondaire, et une seconde extrémité couplée à la section secondaire alignée audit logement secondaire, ledit ressort de de poussée exerçant un effort de poussée sur la cale d'indexation de manière à tendre à déplacer le piston pour le sortir de son logement primaire, et coopérant avec la cale d'indexation pour guider le piston en translation dans son logement primaire, de manière à empêcher la rotation du piston dans son logement primaire.

La présente invention concerne également un bloc cylindre de machine hydraulique à pistons radiaux, comprenant une pluralité de logements primaires dans lesquels sont disposés des pistons adaptés pour coulisser dans leurs logements primaires respectifs lors de la rotation relative du bloc cylindre par rapport à une came de machine hydraulique, les pistons comprenant chacun un élément d'appui adapté pour être au contact de ladite came et des cales réalisant le maintien axial de l'élément d'appui dans le logement primaire, caractérisé en ce que le bloc cylindres comprend en outre une pluralité de logements secondaires radiaux, chacun desdits logements secondaires étant associé à un logement primaire, et décalé axialement par rapport au logement primaire associé, et en ce que l'une desdites cales de chaque piston est une cale d'indexation comprenant une section primaire réalisant le maintien axial de l'élément d'appui associé et liée en translation au piston, et une section secondaire configurée de manière à être alignée avec le logement secondaire associé, chacun desdits logements secondaires comprenant un ressort de poussée, présentant une première extrémité montée en appui dans ledit logement secondaire, et une seconde extrémité couplée à la section secondaire alignée audit logement secondaire, ledit ressort de de poussée exerçant un effort de poussée sur la cale d'indexation de manière à tendre à déplacer le piston pour le sortir de son logement primaire, et coopérant avec la cale d'indexation pour guider le piston en translation dans son logement primaire, de manière à empêcher la rotation du piston dans son logement primaire. Lesdites cales d'indexation présentent typiquement chacune une forme générale de U, dont une première branche forme la section primaire, et 25 une seconde branche forme la section secondaire et est montée coulissante dans le logement secondaire associé. Le ressort de poussée est par exemple un ressort à spires non jointives, et monté de manière à ce que sa seconde extrémité enserre un bossage 30 de la section secondaire de la cale d'indexation.

Selon une première variante, les cales sont liées en translation au piston au moyen d'éléments d'indexation s'étendant à partir des cales dans des logements de l'élément d'appui des pistons.

Selon une autre variante, lequel les cales et le piston comprennent un logement périphérique adapté pour recevoir un jonc entourant ainsi les cales et le piston et immobilisant ainsi les cales par rapport au piston. Selon encore une autre variante, les cales présentent des bossages 10 adaptés pour être insérés dans des logements correspondant réalisés dans le piston de manière à lier en translation les cales et le piston. L'invention concerne également un ensemble comprenant un bloc cylindres tel que défini précédemment et une came multilobes, 15 définissant ainsi pour les pistons du bloc cylindres une position de point mort haut et une position de point mort bas, dans lequel les cales sont liées aux pistons en translation selon la direction de coulissement des pistons dans leurs logements primaires respectifs par des moyens de liaisons configurés de manière à demeurer dans ledit logement primaire 20 lors du coulissement du piston entre le point mort haut et le point mort bas. PRESENTATION DES FIGURES 25 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 : - La figure 1 présente une vue partielle en coupe d'un bloc cylindres de machine hydraulique selon un aspect de l'invention ; 30 - La figure 2 présente une vue partielle de côté du piston du bloc cylindres présenté sur la figure 1 ; et - La figure 3 représente schématiquement le positionnement d'un tel piston dans une came multilobes de machine hydraulique radiale ; - Les figures 4 à 8 présentent plusieurs variantes de structure de piston avantageuses pour la mise en oeuvre de la présente invention. Sur l'ensemble des figures, les éléments en commun sont repérés par des références numériques identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE Les figures 1, 2 et 3 présentent plusieurs vues partielles d'un bloc cylindres de machine hydraulique selon un aspect de l'invention.

On représente ainsi sur ces figures un bloc cylindres 1 de machine hydraulique présentant une pluralité de logements primaires 11 radiaux alimentés en huile par des conduits internes 12, et dans lesquels coulissent des pistons 2. On représente sur la figure 3 l'axe de rotation Z-Z de la machine hydraulique, définissant ainsi la direction axiale selon cet axe Z-Z, et la direction radiale par rapport à cet axe Z-Z. Les pistons 2 comprennent chacun un élément d'appui 21, par exemple un rouleau d'appui ou galet, adapté pour être au contact d'une came 3 multilobes. Les pistons 2 comprennent chacun avantageusement un coussinet 14 formant un support pour l'élément d'appui 21 associé. Deux cales 22 et 23, communément appelées lunambules, réalisent le verrouillage en rotation de l'élément d'appui 21 dans le logement primaire 11 du bloc cylindres, assurant ainsi que l'élément d'appui 21 30 est orienté de manière adaptée pour être au contact de la came 3. Les cales 22 et 23 sont liées en translation au piston 2, par exemple au moyen d'épaulements 27 réalisés dans les cales 22 et 23 et réalisant une butée en translation des cales 22 et 23 par rapport au piston 2. Les cales 22 et 23 ont donc un unique degré de liberté par rapport au piston 2, en translation selon une direction perpendiculaire à l'axe du piston 2, afin de permettre l'insertion des cales 22 et 23. Or, le positionnement des pistons 2 dans leurs logements primaires 11 respectifs bloque également ce degré de liberté. Le bloc cylindres 1 tel que présenté comprend en outre une pluralité de logements secondaires 13 radiaux, chacun desdits logements secondaires 13 étant associé à un logement primaire 11, et décalé axialement par rapport au logement primaire 11 associé. Une des cales de chaque piston, ici la cale 23, est une cale d'indexation. La cale d'indexation 23 présente une section primaire 24 réalisant le maintien axial de l'élément d'appui 21 associé, et une section secondaire 25 configurée de manière à être alignée avec le logement secondaire 13 associé. Dans le mode de réalisation représenté, la cale d'indexation 23 a une forme générale de U, dont les deux branches forment la section primaire 24 et la section secondaire 25, ces deux branches étant reliées par une base 26. Le logement primaire 11 et le logement secondaire 13 sont ici reliés par une rainure débouchante, dans laquelle coulisse la cale d'indexation 2, ou plus précisément ici la base 26 de la cale d'indexation 2.

Chacun des logements secondaires 13 est par ailleurs équipé d'un ressort de poussée 4, présentant une première extrémité 41 montée en appui dans le logement secondaire 13, et une seconde extrémité 42 couplée à la section secondaire 25 de la cale d'indexation 23 alignée audit logement secondaire 13.

Dans le mode de réalisation représenté, le ressort de poussée 4 est emmanché autour de la seconde branche formant la section secondaire 25 de la cale d'indexation 23 en forme de U.

Le ressort de poussée 4 exerce ainsi un effort de poussée sur la cale d'indexation 23, qui, étant liée en translation au piston 11, transmet au piston 11 l'effort de poussée exercé par le ressort de poussée 4, de manière à déplacer le piston 11 dans le sens d'une sortie de son logement primaire, c'est-à-dire un déplacement radial dans le sens d'un éloignement de l'axe Z-Z de la machine hydraulique. De plus, la cale d'indexation 23 réalise également un verrouillage en rotation du piston 2 dans son logement 11, du fait de la section 10 secondaire 25 de la cale 23 qui est disposée dans le logement secondaire 13. La cale d'indexation 23 est de plus dimensionnée pour permettre de transmettre des efforts de poussée appliqués au piston 2. 15 Les figures 4 à 8 présentent plusieurs structures de piston pouvant avantageusement être exploitées afin de réaliser la liaison en translation entre les cales 22 et 23 et le piston 2. 20 Les figures 4 et 5 présentent deux vues d'une variante de piston 2, dans laquelle les cales 22 et 23 sont liées en translation au piston 2 à l'aide d'un élément de maintien 51, en l'occurrence un jonc enserrant les cales 22 et 23 ainsi que le piston 2, et disposé dans une rainure périphérique aménagée dans le piston 2 et dans les cales 22 et 23. 25 La figure 6 présente une vue en coupe d'une autre variante de piston 2, dans laquelle la section primaire 24 de la cale 23 présente une section d'indexation 52 formant saillie et se logeant dans un logement complémentaire 53 aménagé dans l'élément d'appui 21 du piston 2, ce 30 qui réalise ainsi la liaison en rotation entre le piston 2 et la cale 23. La figure 7 présente une vue en coupe d'une autre variante de piston 2, dans laquelle la liaison en translation entre la cale 22, la cale 23 et l'élément d'appui 21 est réalisée au moyen d'un barreau 54 disposé de manière à s'étendre dans une cavité transversale du piston 2, formée par deux cavités borgnes 55 et 56 aménagées respectivement dans la cale 22 et dans la cale 23, et par une cavité traversante 57 aménagée dans l'élément d'appui 21.

Dans les modes de réalisation représentés sur les figures 5 et 6, on réalise la liaison en translation entre les cales 22, 23 et le piston 2 au moyen d'éléments d'indexation s'étendant à partir des cales dans des logements de l'élément d'appui des pistons.

La figure 8 présente une autre variante, dans laquelle la cale 23 présente une section primaire 24 comprenant des bossages 58 adaptés pour se loger dans des logements correspondant réalisés dans le piston 2, de manière à ne permettre qu'un degré de liberté entre la cale 23 et le piston 2, à savoir une translation selon un axe perpendiculaire à la direction de coulissement du piston 2. La cale 22 peut également présenter une forme similaire. On comprend bien que de nombreux motifs sont possibles, dès lors qu'ils permettent de réaliser cette liaison en translation selon l'axe de coulissement du piston 2.

Ces différentes structures de piston assurent un maintien supplémentaire entre les cales 22 et 23 et le piston 2 lors du coulissement du piston 2 dans son logement 11, et en particulier lorsque le piston 2 est partiellement sorti de son logement 11, dans la position dite de point mort haut. En effet, les épaulements 27 présentés précédemment sont disposés à proximité de la partie de tête du piston 2, et sont donc hors du logement 11 associé lors de certaines phases du mouvement du piston 2, ce qui peut être problématique pour l'immobilisation en translation des cales 22 et 23 par rapport au piston 2 notamment du fait de la transmission de l'effort de poussée exercé par le ressort de poussée 4 sur la cale 23.

Les différentes variantes présentées remédient à cette problématique en réalisant une liaison en translation entre les cales 22 et 23 et le piston 2 qui n'est pas affectée par les mouvements du piston. Les moyens de liaison présentés pour ces différentes variantes peuvent ainsi venir en complément ou en remplacement des épaulements 27 présentés précédemment. Plus généralement, en considérant le bloc cylindres 1 équipé de tels pistons 2 et associé à une came 3, on définit une position de point mort haut et une position de point mort bas, correspondant aux deux positions extrêmes du piston lors de son coulissement entre les bossages et les creux de la came 3. Les éléments réalisant la liaison en translation entre les cales 22 et 23 et le piston 2 sont avantageusement configurés de manière à demeurer dans le logement primaire 11 quelle que soit la position du piston 2 entre son point mort haut et son point mort bas. La structure proposée présente ainsi plusieurs avantages.

Le déport du ressort de poussée hors du logement primaire du piston permet un gain d'encombrement radial, du fait du déport axial des ressorts de poussée, ce qui est avantageux pour l'intégration de machines hydrauliques dans certains systèmes ou véhicules. Ce déport axial peut également permettre aux pistons d'aller en butée contre le fond de leurs logements primaires respectifs. La course des pistons peut ainsi être augmentée ou l'encombrement radial de la machine hydraulique réduit. De plus, la structure proposée réalise à la fois une immobilisation en rotation des pistons dans leurs logements primaires respectifs, et diminue la pression de gavage pour une telle machine hydraulique du fait de l'effort appliqué par le ressort de poussée sur les pistons tendant à les maintenir au contact de la came.

Cet effort de poussée appliqué aux pistons permet de plus de réaliser une immobilisation en rotation du bloc cylindres par rapport à la came jusqu'à un niveau de couple donné. En effet, les pistons étant poussés hors de leurs logements, ils réalisent une indexation du bloc cylindres par rapport à la came tant que le couple n'est pas suffisant pour exercer une résultante radiale supérieure à l'effort de poussée appliqué par les ressorts de poussée.10

Claims

REVENDICATIONS1. Machine hydraulique à pistons radiaux et came (3) multilobes, comprenant un bloc cylindres (1) présentant une pluralité de logements primaires (11) dans lesquels sont disposés des pistons (2) adaptés pour coulisser dans leurs logements primaires (11) respectifs lors de la rotation relative du bloc cylindre (1) et de la came (3) l'un par rapport à l'autre ; les pistons (2) comprenant chacun un élément d'appui (21) adapté pour être au contact de la came (3) et des cales (22, 23) réalisant le maintien axial de l'élément d'appui (21) dans le logement primaire (11), la machine hydraulique étant caractérisée en ce que le bloc cylindres (1) comprend une pluralité de logements secondaires (13) radiaux, chacun desdits logements secondaires (13) étant associé à un logement primaire (11), et décalé axialement par rapport au logement primaire (11) associé, et en ce que l'une (23) desdites cales (22, 23) de chaque piston est une cale d'indexation comprenant une section primaire (24) réalisant le maintien axial de l'élément d'appui (21) associé et liée en translation au piston (2), et une section secondaire (25) configurée de manière à être alignée avec le logement secondaire (13) associé, chacun desdits logements secondaires (13) comprenant un ressort de poussée (4), présentant une première extrémité (41) montée en appui dans ledit logement secondaire (13), et une seconde extrémité (42) couplée à la section secondaire (15) alignée audit logement secondaire (13), ledit ressort de de poussée (4) exerçant un effort de poussée sur la cale d'indexation (23) de manière à tendre à déplacer le piston (2) pour le sortir de son logement primaire (11), et coopérant avec la cale d'indexation (23) pour guider le piston (2) en translation dans son logement primaire (11), de manière à empêcher la rotation du piston (2) dans son logement primaire (11).
2. Machine hydraulique selon la revendication 1, dans laquelle lesdites cales d'indexation (23) présentent chacune une forme générale de U, dont une première branche forme la section primaire (24), et une seconde branche forme la section secondaire (25) et est montée coulissante dans le logement secondaire (13) associé.
3. Machine hydraulique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle le ressort de poussée (4) est un ressort à spires non jointives, et monté de manière à ce que sa seconde extrémité (42) enserre un bossage de la section secondaire (25) de la cale d'indexation (23).
4. Bloc cylindre (1) de machine hydraulique à pistons radiaux, comprenant une pluralité de logements primaires (11) dans lesquels sont disposés des pistons (2) adaptés pour coulisser dans leurs logements primaires (11) respectifs lors de la rotation relative du bloc cylindre (1) par rapport à une came (3) multilobes, les pistons (2) comprenant chacun un élément d'appui (21) adapté pour être au contact de ladite came (3) multilobes et des cales (22, 23) réalisant le maintien axial de l'élément d'appui (21) dans le logement primaire (11), caractérisé en ce que le bloc cylindres (1) comprend une pluralité de logements secondaires (13) radiaux, chacun desdits logements secondaires (13) étant associé à un logement primaire (11) , et décalé axialement par rapport au logement primaire (11) associé, et en ce que l'une (23) desdites cales (22, 23) de chaque piston est une cale d'indexation comprenant une section primaire (24) réalisant le maintien axial de l'élément d'appui (21) associé et liée en translation au piston (2), et une section secondaire (25) configurée de manière à être alignée avec le logement secondaire (13) associé, chacun desdits logements secondaires (13) comprenant un ressort de 30 poussée (4), présentant une première extrémité (41) montée en appui dans ledit logement secondaire (13), et une seconde extrémité (42)couplée à la section secondaire (15) alignée audit logement secondaire (13), ledit ressort de de poussée (4) exerçant un effort de poussée sur la cale d'indexation (23) de manière à tendre à déplacer le piston (2) pour le sortir de son logement primaire (11), et coopérant avec la cale d'indexation (23) pour guider le piston (2) en translation dans son logement primaire (11), de manière à empêcher la rotation du piston (2) dans son logement primaire (11).
5. Bloc cylindres selon la revendication 4, dans lequel lesdites cales d'indexation (23) présentent chacune une forme générale de U, dont une première branche forme la section primaire (24), et une seconde branche forme la section secondaire (25) et est montée coulissante dans le logement secondaire (13) associé.
6. Bloc cylindres selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel le ressort de poussée (4) est un ressort à spires non jointives, et monté de manière à ce que sa seconde extrémité (42) enserre un bossage de la section secondaire (25) de la cale d'indexation (23).
7. Bloc cylindres selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel les cales (22, 23) sont liées en translation au piston (2) au moyen d'éléments d'indexation (52, 54) s'étendant à partir des cales (22, 23) dans des logements (53, 57) de l'élément d'appui (21) des pistons (2).
8. Bloc cylindres selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel les cales (22, 23) et le piston (2) comprennent un logement périphérique adapté pour recevoir un jonc (51) entourant ainsi les cales (22, 23) et le piston (2) et immobilisant ainsi les cales (22, 23) par rapport au piston (2).
9. Bloc cylindres selon l'une des revendications 4 à 6 dans lequel les cales (22, 23) présentent des bossages (58) adaptés pour être insérés dans des logements correspondant réalisés dans le piston (2) de manière à lier en translation les cales (22, 23) et le piston (2).
10. Ensemble comprenant un bloc cylindres (1) selon l'une des revendications 4 à 9 et une came multilobes (3), définissant ainsi pour les pistons (2) du bloc cylindres (1) une position de point mort haut et une position de point mort bas, dans lequel les cales (22, 23) sont liées aux pistons (2) en translation selon la direction de coulissement des pistons (2) dans leurs logements primaires (11) respectifs par des moyens de liaisons configurés de manière à demeurer dans ledit logement primaire (11) lors du coulissement du piston (2) entre le point mort haut et le point mort bas.15