Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
1066~33
La pr~sente invention concerne les machines tournante~
à fluide sous pression du genre à pistons radiaux.
Dan~ la demande 256,691 déposée le 9 juillet 1976, on
a décrit une machine tournante ~ fluide sous pression du genre
à piston~ radiaux, cylindres oscillants, et arbre portant une
came excentrique ayant un mouvement rotatif relativement au
carter.
Conformément à l'une des formes plus particulièrement
décrite dans la demande de brevet Canadienne 256,691, déposée
le 9 juillet 1976, les pistons prennent appui sur la came par
l'intermédiaire d'une bague, rapportée Rur cette came, et la
; bague est assujettie ~ suivre un mouvement de translation
circulaire par rapport au carter, en relation avec la rotation
relative de l'arbre et du carter, llamplitude de cette translation
circulaire, æen~iblement égale, au double de l'excentration de
la came, étant obtenue au moyen d'une pluralit~ d'or~anes ro-
tatifs assurant chacun la liaison entre un point de la bague et
un point fixe par rapport au carter, ces organe~ ayant de pré-
férence une certaine élasticité pour compenser les écarts
éventuels de di~tance entre les axes de tourillonnement,
résultant par exemple des tolérances de fabrication des diffé-
rentes pièces.
Toutefois, malgré leur élasticité, la géométrie de
ces orqanes de maintien en position de la bague reste propre
à chaque valeur de l'excentration de la came.
Si on désire modifier la valeur de l'excentration de
la came, par exemple pour modifier la valeur de la cylindrée
de la machine et réaliser ainsi une nouvelle machine de cylin-
drée différente de la première en conservant un maximum de
pièces communes, il est nécessaire d'adapter de nouveaux moyens
de maintient en position de la bague possédant un entraxe de
tourillonnement correspondant ~ la nouvelle valeur de l'excen-
tration de la came.
lOfi~33
On voit donc que, du fait de leur faible élasticité,
ces moyens de maintien de la bague sont à fortiori inadaptés
dans le cas de machines à pistons radiaux, came intérieure et
cylindrée variable par commande de variation de l'excentration
de la came.
La présente invention a pour objet une variante de
réalisation des moyens de maintien en position de la bague
engagée sur la came, selon laquelle la bague est maintenue
, dans la position angulaire souhaitée au moyens dlorganes pou-
vant s~adapter à différentes valeurs de l'e~centration de la
came.
Les caractéristiques et avantages de l'invention res-
sortiront de la description qui va suivre, donnée à titre dfexem-
ple et sans caractère limitatif, en référence aux dessins sché-
matiques annexés, dans lesquels:
La Figure 1 est un schéma illustrant le principe de
llinvention
':
Les Figures 2, 3 sont également des schémas illustrant
chacun les avantages d~une disposition particulière selon l'in-
vention,
La Figure 4 est un dessin, en coupe partielle, illus-
trant une disposition particulière selon l'invention, adaptée à
la commande de distribution d~une machine hydraulique à pistons
radiaux et distributeur cylindrique central.
Sur cette figure on reconnait une machine du type de
celle décrite dans le brevet principal.
L'insuffisance des moyeux rotatifs d'arrêt en rotation
de la bague 8 par rapport au carter 1 apparait lorsqu~on sou-
haite modifier la cylindrée de la machine en intervenant sur la
; 30 valeur de l'excentration de la portée 7 de l'arbre 2, l'élasti-
cité (conseillée) de ces moyeux d'arr8t étant insuffisante pour
leur permettre de suivre les variations d'excentration de la
-- 2 --
~066133
pOrtée 7.
La présente invention a pour but de compenser cette
insuffisance en permettant aux moyeux d'arrêt en rotation de la
bague 8 par rappor~ au carter 1 de s'adapter aux différentes
valeurs d'excentration de la portée 7 comprises à l'intérieur
dlune plage déterminée de variation.
Le principe de l'invention est schématisé sur la fi-
gure 1 sur laquelle on reconnait la bague 8 engagée sur la por-
- tée excentrée 7 de l~arbre 2 dans une représentation suivant
une vue en bout.
Le point 0 schématise l'axe de l'arbre 2 et le point I
celui de sa portée excentrée 7.
- En différents points de la bague, sur le schéma en 5
points. mais le nombre peut être différent, on a accroché au res-
sort 80 qui par son autre extrémité est solidaire d'un point fixe
:
par rapport au carter, chacun des ressorts est repéré par une
lettre, de a à e.
Pour simplifier le raisonnement on peut supposer, comme
cela est représenté sur la figure 1, que les 5 ressorts sont
; 20 identiques et que, d'une part les 5 points d~accrochage sur la
` bague 8 sont situés sur un même cercle centré sur l'axe de cette
bague, et équidistants, et d'autre part les points d'accrochage
sur le carter 1, ou sur une pi~ce solidaire de ce carter, sont
situés sur un meme cercle centré sur l~axe de l'arbre 2 et équi-
distants.
On a par ailleurs représenté le ressort 80a dans l'ali-
gnement des centres 0 et I ce qui correspond pour ce ressort à
un état d~élongation minimum ou maximum selon la position rela-
tive des centres 0 et I. Sur la figure 1 le ressort 800 est en
position d'élongation minimum.
Enfin, sur cette même figure 1, on a représenté des
ressorts de traction, chacun étant articulé, à ses extrémités,
-- 3
106~133
au moyen de boucles engagées respectivement sur un axe 43 soli-
daire de la bague 8 et sur un axe 45 solidaire du carter 1 ou
d 'une pièce elle-meme solidaire du carter.
On a aussi dé~ini sur le schéma de la figure l une
position dléquilibre angulaire statique de la bague 8, étant
donnée la symétrie des efforts appliqués à cette bague par les
ressorts, par rapport à la ligne droite des axes O et I.
A noter que llon retrouve une autre position dléqui-
libre angulaire statique lorsque l'arbre 2 a effectué une demi-
rotation par rapport au carter 1, c'est-à-dire que le centre I
de la portée excentrée 7 se trouve au dessous du point 0, dans
la position de-symétrie par rapport au point O, de celle qulil
`. occupe sur la figure 1.
Ceci étant valable pour les autres ressorts 80b à 80e,
on en déduit que la bague 8, en l'absence de sollicitation autre
` de celle des ressorts, se trouve être dans un état d'équilibre
angulaire (statique) chaque fois qu'un couple de points d'encrage
43/45 vient dans l'alignement de la droite des centres OI lors
de la rotation relative de l'arbre 2 et du carter I. Un système
du type de celui qui vient d'être décrit et comprenant n ressorts
se trouve donc être en état d'équilibre angulaire statique 2n
fois par tour de rotation de l'arbre 2.
Bien évidemment ce raisonnement reste valable si l'on
remplace les ressorts de traction de la figure 1 par des ressorts
de compression, moyennant un ancrage adéquat.
Par ailleurs, le système conserve ses caractéristiques
quelle que soit la valeur de l'excentration de la portée 7 de
l'arbre 2, à condition bien s~r que la flèche admissible par les
ressorts soit compatible avec l'excentration maximum choisie de
la portée 7.
Si maintenant on applique ce système ~ une machine du
type de celle qui est décrite dans le brevet principal, dans
; - 4 -
133
laquelle la bague 8, soit fait office de bague de distribution,
réalisant ainsi avec la portée excentrée 7 un distributeur, cy-
lindrique central, ou soit est associée à un distributeur plan
du type à mouvement de translation circulaire, on disposera les
ressorts de rappel de la bague 8 de telle sorte que cette bague
8 soit en état dléquilibre angulaire statique chaque fois qu'un
des pistons de la machine passe par une position de point mort
haut ou bas, position devant obligatoirement correspondre à la
phase de commutation de la distribution pour le piston, et le
cylindre concernés.
,. .
Il en résulte que, pour que la phase de commutation
de la distribution d'une machine à n cylindres soit assurée cor-
rectement pour chacun des cylindres, il sera souhaitable, d'une
part de disposer autour de la bague 8 un nombre de ressorts égal
à celui des cylindres de la machine, ou à un multiple de ce
nombre, et d'autre part de synchroniser la course de chaque
ressort avec celle du piston qui lui correspond.
En dehors des phases de commutation de la distribution,
qui correspondent à l'état d'équilibre angulaire statique de la
bague 8, cette bague, sollicitée en rappel par les ressorts 80a
à 80e, pourra prendre une position angulaire différente de celle
- que lui imposeraient des organes rotatifs rigides du type de ceux
qui ont été décrits dans le brevet principal, sans que cela nuise
au bon fonctionnement de la machine. En d~autres termes, le
mouvement de la bague 8 pourra être différent de la translation
circulaire évoquée dans le brevet principal sans que cela nuise
au bon fonctionnement de la machine, à condition que ce mouvement
rejoigne la translation circulaire initiale à chaque instant de
commutation de la distribution pour l'un quelconque des cylindres.
La description de l'invention ne saurait toutefois être
complète si l~on n'examinait dans le détail l'effet des charges
appliquées sur la bague 8 par les ressorts de rappel lors de la
1066~33
rotation relative de l'arbre ~ ~t du carter l. Pour cela on se
- reportera ~ la figure l sur laquelle on a décomposé l~effort
appliqué par chacun des ressorts en un effort N normal à l'axe
de la bague 8 et un effort T tangentiel à cette bague. L'effort
appliqué par le ressort 80a étant normal à la bague, la compo-
sante tangentielle est nulle.
Lors de la rotation de l'arbre 2 par rapport au carter
l, représentée sur la figure l par la rotation du point I autour
du point O dans le sens de la flèche, la portée excentrée 7 de
l'arbre 2 a tendance à entrainer la bague 8 du fait du frottement
qui se développe entre ces deux pièces.
S'agissant de ressorts de rappel du type ressort de
traction, cette tendance à l'entra~nement en rotation de la bague
8 provoque d'une part une augmentation de l1élongation des res-
sorts 80a, 80d et 80e, donc une augmentation de l'effort tangen-
tiel de rappel qu'ils appliquent à la bague 8, et d'autre part
une diminution de l'élongation des ressorts 80b et 80c donc une
diminution de l'effort tangentiel tendant à entraSner la bague
8 en rotation dans le sens de la rotation de l'arbre.
On voit donc que la totalité des ressorts accrochés
à la bague 8 s'oppose à l'entrainement en rotation de cette
bague par la portée excentrée 7 de l'arbre 2.
Il est évident que le comportement du système reste le
meme si l'on inverse le sens de rotation de l~arbre 2 par rapport
au carter l.
En conclusion il suffit alors de rechercher la meilleure
position possible du point d'ancrage des ressorts de rappel par
rapport au carter, associée à une flexibilité et une raideur con-
~enables de ces ressorts, pour que la distribution du fluide. et
en particulier la phase de communication de la distribution soient
assurées correctement dans tous les cas d'utilisation de la ma-
chine.
-
1066133
En d~autres termes, l~optimisation du système élastique
de rappel de la bague 8 consistera en la recherche d'un compromis
entre la raideur tan~entielle de ce système s'opposant à l'en-
trainement en rotation de la bague 8 par la portée excentrée 7
de llarbre 2 dans les conditions de fonctionnement de la machine,
qui définissent en particulier des conditions de frottement rela-
tives de la bague 8 et de la portée 7, et sa flexibilité, lui
permettant de s~adapter à la valeur maximum de l'excentration
de la portée 7.
. .
-- 10 Il est bien évident que tout ceci reste valable si l'on
remplace par exemple les ressorts de traction 80 par des ressorts
. de compression que seul ce sens des efforts est inversé et que
:- comme précédemment tous les ressorts interviennent dans la rai-
. deur tangentielle du système de rappel de la bague 8.
- Sur la figure 2 on a schématisé une disposition parti-
culiere de l~invention selon laquelle on a cherché à augmenter
.~ les composantes tangentielles de l'effort appliqué par chaque
:~ ressort à la bague 8 et doublé le nombre de ressorts pour que,
selon cette disposition, la rotation de l~arbre 2 par rapport
. 20 au carter 1 puisse se faire indistinctement dans l'un ou l'autre
` sens.
Cette disposition a l'avantage, par rapport à celle de
la figure 1, de permettre une réduction de la raideur des ressorts
.. et, conjointement, une réduction des contraintes dans le fil de
ces ressorts.
Sur les figures 3 et 4 on a donc proposé des variantes
de réalisation de llinvention destinées à palier à cette insuf-
fisance et dont l~originalité par rapport aux systèmes décrits
précédemment réside dans le fait que les organes de maintien en
position et de rappel de la bague 8 ne sont plus sollicités que
pour une fraction de la valeur de l'excentration de la portée 7
. de l'arbre 2.
:~
-- 7 --
l~: t~`t33
Selon la représentation de la figure 3 on a disposé
entre la bague 8 et chaque organe de maintien en position de cette
.; bague, en l~occurance le ressort 80 identique à ceux de la figure
1, un levier 85 articulé autour d'un axe 86 fixe par rapport au
carter 1 de la machine et comportant, à son extrémité la plus
proche de l~axe 86, un taton 87 servant dlancrage au ressort 80e,
l~autre ancrage du ressort 80 étant l'axe 45 fixe par rapport
au carter, et à son autre extrémité au ajour oblong 88 dans
lequel vient s'engager l~axe 43 solidaire de la bague 8, la lon- -
: 10 gueur de cet ajour 88 étant adaptée à la variation éventuelle
d'excentration de la portée 7 de l'arbre 2.
Lors de la rotation de l'arbre 2 de la machine par
rapport au carter 1., llélongation du ressort 80 est ainsi ré-
duite dans le rapport des bras du levier 85 et l'on retrouve
par ailleurs les caractéristiques des systèmes décrits précé-
demment.
La figure 4 représente un autre système destiné à
limiter le débattement des organes de maintien et rappel de la
bague 8 à une fraction de la valeur de l'excentration de la por-
tée 7 de l'arbre 2.
Selon cette forme de réalisation, chaque axe 43, soli-
daire de la bague 8, re~coit une biellette 89 engag~e ~ l~inté-
rieur du piston creux 11 qui lui correspond et montée articulée,
à son autre extrémité, dans une noix ~0 pouvant coulisser dans
l~alésage central du piston 11.
Dans sa partie haute, la noix 90 comprime un ressort
91 qui prend appui sur un épaulement de l~alésage central du pis-
ton 11, provoquant ainsi ].~appui du pied 16 du piston 11 sur
l~extérieur de la bague 8.
Par ailleurs, conformément à la description faite dans
le brevet principal, le piston 11 est monté coulissant à l'inté-
rieur dlun cylindre 10 lui-même monté oscillant à l'intérieur du
1066~33
carter 1 de la machine.
Comme sur le schéma de la figure 1 on a représenté
llun des ensembles biellette 89 noix 90, piston 11, ressort
91, dans l'alignement des centres 0 et I représentant respec-
tivement l'axe de l'arbxe 2 de la machine et l'axe de la portée
excentrée 7 de cet arbre. Cette position particulière corres-
- pond à la position de point mort haut du piston 11 et à la
phase de commutation de la distribution pour le cylindre cor-
respondant.
Simultanément. les autres ensembles cylindrés 10 -
piston 11 ont pris une certaine inclinaison par rapport au
carter 1 de la machine et par ailleurs chaque biellette 89 a
pris une inclinaison propre par rapport au piston 11 qui lui
correspond, comprimant ainsi le ressort 91 par suite du cou-
lissement de la noix 90 à l'intérieur du piston 11.
Il en résulte un certain état de charge de la bague
8 par les ressorts 91. possédant par construction une symétrie.
comme dans le cas de la figure 1, par rapport à la ligne droite
des axes 0 et I, tous les ressorts 91 étant identiques. On en
~ 20 déduit que dans cette configuration, et en l'absence de charge
autre que celle des ressorts, la bague 8 se trouve 8tre dans un
état d'équilibre angulaire stable qui garantit la synchronisa-
tion de la commutation de la distribution avec le point mort
haut du piston.
Cet état d'équilibre en rotation de la bague se re-
trouve également lorsque le piston est à son point mort bas, et
ceci est valable pour chaque piston de la machine.
Quant à la course de compression du ressort 91, elle
est égale à la flèche de l'arc décrit par l'articulation de la
biellette ~39 avec la noix 90 dans sa rotation partielle centrée
sur l'axe 43. Cette course est fonction de la géométrie des
différentes pièces du système et en particulier de la longueur
_ g _
~066133
dlentraxe de la biellette 89, et pratiquement très faible en
comparaison de l'excentration maximum de la port~e excentr~e
7 de l'arbre 2.
Lorsque la machine est en fonctionnement, donc que
son arbre 2 tourne par rapport au carter 1 et que la portée
excentrée 7 tend à entrainer la bague 8, comme dans le cas de
la figure 1, une dissymétrie des charges appliquées par les
ressorts 91 à la bague 8 apparait, qui tend à rappeler la bague
8 dans sa position initiale.
; 10 Selon cette forme de réalisation les ressorts 91 ne
sont plus ancrés au carter 1 ou à une pièce fixe par rapport à
ce carter. mais aux pistons 11 et de ce fait, la composante
tangentielle à la bague de l'effort de traction dans la biel-
lette 89 est reprise au contact du piston 11 avec le cylindre
10. Mais dans la pratique, il s~agit d~un effort de faible
intensité, sans conséquence fâcheuse sur le comportement des
pièces en contact.
Par ailleurs, le ressort 91 sert également à garantir
le contact du piston 11 sur llextérieur de la bague 8 et de ce
fait à assurer l'étanchéité entre ces pièces. La charge de
contact qu'il impose aux deux pièces peut toutefois être sans
conséquence facheuse pour leur comportement car il suffit de
la compenser par une augmentation du champ d0 pression sous le
pied 16 du piston 11.
.
-- 10 --
:
