CH628708A5

CH628708A5 - Machine a fluide sous pression a cloisons escamotables et a cylindree variable.

Info

Publication number: CH628708A5
Application number: CH1260978A
Authority: CH
Inventors: Antoine Berger; Francois Gibert
Original assignee: Stephanois Rech Mec
Priority date: 1977-12-13
Filing date: 1978-12-11
Publication date: 1982-03-15
Also published as: ES475934A1; BR7808255A; FR2411983A1; DE2853663A1; IT7830793A0; GB2009853B; CA1172905A; GB2009853A; IT1101556B; US4487559A; JPS5490427A; FR2411983B1

Description

La présente invention a pour objet une machine à fluide sous pression à cloisons escamotables et à cylindrée variable.

On connaît des machines à fluide sous pression, notamment des machines hydrauliques, pompes ou moteurs, du type dit à cloisons escamotables; elles comportent une veine obstruée par des éléments solidaires les uns d'un rotor et les autres d'un stator. Certains de ces éléments, constituant des cloisons escamotables, s'effacent en passant au niveau des autres, qui constituent des organes de réaction. Un fluide sous pression pénètre dans la veine en aval des organes de réaction, et des orifices reliés au réservoir de fluide sont prévus en amont des organes de réaction.

L'invention a pour but de réaliser la cylindrée variable sur ces machines.

A cet effet, la machine suivant l'invention, qui comporte au moins une veine et, dans chaque veine, d'une part, au moins un organe de réaction solidaire du stator de la machine et, d'autre part, des cloisons escamotables solidaires du rotor de la machine, des moyens étant prévus pour effacer les cloisons escamotables au fur er à mesure qu'elles se présentent devant un organe de réaction, pour introduire un fluide sous pression dans la veine en aval de ces organes de réaction et pour laisser le fluide ressortir de la veine en amont de ces mêmes organes, présente les caractéristiques spécifiées dans la revendication 1.

Suivant une forme spéciale d'exécution de l'invention, la veine est délimitée dans le sens de la largeur entre, d'une part, la surface d'un flasque fixe solidaire du stator et, d'autre part, la surface d'un manchon mobile axialement, ce manchon tournant avec le rotor et comportant des éviements à l'intérieur desquels les cloisons escamotables peuvent se déplacer, les organes de réaction disposant d'un mouvement de translation parallèle à l'axe dans des lumières du flasque fixe en occupant complètement la section de ces lumières et en restant constamment en contact, par leur face avant, contre la surface dudit manchon mobile.

Suivant une autre forme spéciale d'exécution de l'invention, la surface mobile de la veine portée par le manchon mobile logé dans une rainure circulaire du rotor, ce manchon tournant avec le rotor et pouvant coulisser axialement dans le rotor, est en permanence maintenue en butée contre les organes de réaction au moyen d'un système de rappel agissant soit sur ce manchon, soit sur les organes de réaction.

Suivant une variante de l'invention, la veine est délimitée par le fond d'une rainure circulaire réalisée dans une face axiale du rotor et par le bord d'ime lèvre d'une deuxième partie du stator, ce stator comportant une première partie portant des organes de réaction qui traversent la première partie au travers des encoches ménagées à cet effet, l'extrémité avant des organes de réaction restant toujours en contact de frottement contre le fond de ladite rainure, tandis que la deuxième partie du stator précédemment citée peut coulisser axialement par rapport à la première et par rapport au rotor.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

628708

Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention:

la fig. 1 est une section axiale d'une machine hydraulique suivant l'invention,

la fig. 2 est une section II-II (fig. 1),

la fig. 3 est une section II-II, sans rotor ni cloisons,

les fig. 4 et 5 sont des portions de la fig. 1, illustrant les diverses positions de fonctionnement,

les fig. 6 et 7 sont des vues en perspective de deux organes de cette machine hydraulique,

la fig. 8 est une section axiale d'une machine hydraulique suivant une variante de l'invention,

la fig. 8A est une vue identique à celle de la fig. 8, suivant une autre variante,

les fig. 9 et 10 sont des vues en perspective de deux organes de la machine de la fig. 8,

la fig. 11 est une section axiale d'une machine hydraulique suivant une autre variante de l'invention,

la fig. 12 est une section XII-XII (fig. 11),

la fig. 13 est une vue partielle de la fig. 12, à un autre stade du fonctionnement,

la fig. 14 est une vue en section transversale d'une machine suivant une autre variante de l'invention,

la fig. 15 est une section XV-XV (fig. 14),

la fig. 16 est une vue partielle de la fig. 15, à un autre stade du fonctionnement,

la fig. 17 est une vue de côté d'un élément de cette machine,

la fig. 18 est une vue en perspective d'un élément de la même machine,

la fig. 19 est une vue en section transversale d'une machine suivant une autre variante de l'invention,

la fig. 20 est une coupe XX-XX (fig. 19),

la fig. 21 est une coupe XXI-XXI (fig. 19),

la fig. 22 est une vue partielle de la fig. 20, à un autre stade du fonctionnement,

la fig. 23 est une section XXIII-XXIII (fig. 24) d'une machine suivant une autre variante de l'invention,

la fig. 24 est une section XXIV-XXIV (fig. 23),

la fig. 25 est une section XXV-XXV (fig. 23),

les fig. 26 et 27 sont des vues en perspective de deux organes de cette machine.

On a représenté sur les fig. 1 à 3 un moteur selon l'invention, comprenant un stator 1, un rotor 2, quatre cloisons escamotables 3, un manchon mobile 4 et un organe de réaction 5.

Les cloisons 3 peuvent coulisser dans des rainures radiales du rotor 2, et chacune d'entre elles est solidaire d'un doigt de guidage 6 formant galet suiveur, les doigts 6 étant prisonniers d'une rainure 7 formant came, prévue dans une face du stator 1. Le manchon mobile 4, qui est visible sur la fig. 6, est logé à l'intérieur d'une rainure circulaire 8 du rotor 2, et ce manchon comporte lui aussi les rainures radiales 9 nécessaires elles aussi au coulissement des cloisons 3. Des moyens de commande non représentés permettent de faire coulisser le manchon 4 parallèlement à l'axe à l'intérieur du rotor 2. L'organe de réaction 5, visible sur la fig. 7, traverse une lumière 10 du stator 1. Il remplit la section de cette lumière de façon étanche, tout en pouvant y coulisser parallèlement à l'axe. La portion de l'organe 5 qui dépasse hors du stator 1 du côté du rotor 2 est engagée dans la rainure circulaire 8 de celui-ci. Le stator 1 comporte enfin des lumières en arc de cercle 11 pour l'arrivée et le départ du fluide d'alimentation.

Le fonctionnement est le suivant:

L'huile qui a cheminé à travers le stator débouche par une des lumières 11 dans une portion X de la veine 12. Cette veine 12 est limitée, dans la rainure 8, entre la surface fixe la du stator et la surface mobile 4a du manchon 4 (voir fig. 1 et 6). La portion X de la veine 12 est le secteur compris entre l'organe de réaction 5 et la cloison 3 la plus proche qui obture la veine 12. En admettant que sur la fig. 3 la lumière d'admission d'huile soit celle de droite, le sens de rotation du rotor est indiqué par la flèche 13 et le fluide repart par l'autre lumière 11 située à gauche.

Le tracé de la rainure 7 est tel qu'au cours de la rotation du rotor 2, chaque cloison 3 s'efface de la veine 12 au niveau de l'organe de réaction 5, en coulissant pour cela vers l'extérieur dans la rainure radiale correspondante du rotor. Comme dans toutes les machines hydrauliques à cloisons escamotables, la mise en rotation du rotor est obtenue sous l'effet des forces de pression qui s'exercent, dans la veine 12, entre la face aval 5a de l'organe de réaction 5 et la face amont 3a des cloisons 3 (fig. 2). La nouveauté de la machine suivant l'invention réside en ce qu'on peut faire varier la cylindrée, donc la puissance, en déplaçant conjointement l'organe de réaction 5 et le manchon 4 parallèlement à l'axe. La fig. 1 représente la machine dans la position selon laquelle la cylindrée est maximale, le manchon 4 étant en butée dans le fond de la rainure circulaire 8 du rotor 2. La fig. 4 illustre une position intermédiaire, et la fig. 5 illustre la position de cylindrée nulle où les surfaces la et 4a sont adjacentes. On comprend que le déplacement longitudinal de l'organe de réaction 5 et du manchon 4 n'affecte en rien le mouvement cyclique des cloisons 4 qui est défini par la forme de la rainure 7.

On a représenté en variante, sur les fig. 8 et 10, une machine dans laquelle le stator 13 comporte deux cames concentriques 14 et 15 contre lesquelles les deux extrémités de chaque cloison escamotable 16 sont respectivement en appui, les cloisons 16 coulissant comme précédemment dans les rainures radiales ménagées dans le rotor 2 et dans le manchon 4 logé dans une rainure 7 du rotor 2. Comme on peut le voir sur la fig. 9, chaque cloison 16 est différente des cloisons 3 en ce qu'elle comporte une encoche 17. Ainsi, contrairement à ce qui était prévu dans le cas précédent, le mouvement alternatif radial des cloisons escamotables ne conduit pas ces dernières à coulisser entièrement hors de la gorge 12 au niveau de l'organe de réaction 5: les cames 14 et 15 sont disposées de façon que l'organe de réaction 5 traverse successivement toutes les encoches 17 des cloisons 16.

On a représenté ici le plateau 18 dont est solidaire l'extrémité arrière de l'organe de réaction 5 (fig. 8 et 10). Ce plateau est soumis en permanence à l'action d'un ressort de rappel 19 qui rappelle l'organe de réaction 5 en butée contre le manchon 4. Pour faire varier la cylindrée, on déplace parallèlement à l'axe le manchon 4 grâce à un moyen de réglage quelconque, hydraulique ou mécanique par exemple.

Suivant une autre variante, on a représenté sur les fig. 11 et 12 une machine dans laquelle les cloisons escamotables 20 s'effacent en coulissant parallèlement à l'axe de la machine, de manière à passer au-delà du bord avant de l'organe de réaction 5. Le bord interne des cloisons 20 glisse autour d'un noyau cylindrique 21a du stator 21. Chaque cloison porte un doigt 22 engagé dans une rainure-came 23 du noyau 21a, et c'est cette rainure-came 23 qui régit le mouvement de coulissement axial des cloisons 20. Dans l'ensemble, le fonctionnement reste le même que précédemment, grâce au déplacement axial simultané de l'organe de réaction 5 et du manchon 4 logé dans une rainure 7 du rotor 2. Les rainures radiales 9 du manchon 4 doivent simplement être plus profondes, compte tenu du déplacement axial des cloisons. La fig. 12 montre la machine dans la position de cylindrée maximale, le manchon 4 étant en butée dans le fond de la rainure 7. La fig. 13 montre la machine dans la position de cylindrée intermédiaire, la section transversale de la veine 12 étant réduite de moitié par rapport à la position de la fig. 12.

Suivant une autre variante illustrée sur les fig. 14 à 18, les cloisons escamotables sont constituées par des broches entaillées 24 montées pour tourner autour de leur axe, parallèle à celui de la machine. Chaque broche 24 est logée, dans le rotor 25, dans un alésage situé au niveau d'un manchon 26 jouant le même rôle que le manchon 4, mais légèrement différent puisque comportant des rainures axiales dotées de surfaces en portion de cylindre pour recevoir les broches 24. On remarquera que la partie entaillée de chaque broche 24 reste délimitée entre deux plans méridiens formant entre eux un angle qui sera déterminé de façon à laisser passer l'organe de réaction malgré la

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

628708

4

rotation simultanée des broches 24. A l'arrière, chaque broche est solidaire d'un pignon 27 engrenant avec une roue dentée 28 solidaire du stator 29. Sans modifier le principe de la machine, la roue dentée 28 peut être à denture intérieure ou extérieure. Cette machine comporte deux organes de réaction 30 situés en des emplacements diamétralement opposés, et constitués chacun par une broche entaillée, pour une plus grande facilité de réalisation. Chaque organe de réaction 30 est solidaire d'un talon cylindrique 30a logé dans un alésage 31 du stator, tandis que sa partie active passe entre deux bagues concentriques 32 et 33 qui font corps avec le stator. Le manchon 4 et les organes de réaction 30 coulissent conjointement parallèlement à l'axe de la machine, en restant constamment en contact de glissement par leurs surfaces de regard. La veine 12 est toujours délimitée entre une surface fixe 29a du stator 29 et une surface mobile 26a du manchon 26 dans une rainure circulaire 34 du rotor 25 (fig. 15 et 16).

Le fonctionnement reste le même dans son principe. L'effacement des cloisons se produit par le fait qu'à chaque passage d'une broche 24 au niveau de l'un des deux organes de réaction 30, c'est l'entaille de ladite broche qui est située au niveau de la rainure 34. Cela découle du rapport de l'engrenage formé par chaque pignon 27 engrenant avec la roue dentée 28. L'huile pénètre dans la gorge 12 par deux orifices 35 situés en aval des organes de réaction 30, et s'en échappe par deux orifices 36 situés en amont desdits organes.

Suivant une autre variante illustrée sur les fig. 19 à 22, une machine comprend un rotor central 37 associé à deux demi-stators 38-39. Chaque demi-stator est associé à 12 cloisons escamotables 40 et à 3 organes de réaction 41. Les cloisons escamotables 40 comportent chacune une encoche tout à fait identique à l'encoche 17 de la cloison 16 représentée sur la fig. 9, et coulissent radialement de façon cyclique en fonction de la forme de deux cames concentriques 42 et 43 prévues dans chaque demi-stator, suivant un fonctionnement qui reste le même, dans son principe, que pour la machine des fig. 8 et 9. Chaque organe de réaction 41 est sensiblement identique aux organes de réaction 30 décrits ci-dessus, étant constamment en contact de glissement contre un manchon 44,

chaque manchon 44 et les trois organes de réaction 41 correspondants coulissant conjointement. On trouve de part et d'autre de chaque organe de réaction 41 un orifice aval d'admission d'huile 45 et un orifice amont d'évacuation d'huile 46.

Le fonctionnement reste le même que précédemment. La cylindrée du moteur est variable, comme déjà exposé plus haut. Les fig. 20 et 21 montrent la position de cylindrée maximale. La fig. 22 montre la position de cylindrée nulle.

Suivant une autre variante illustrée sur les fig. 23 à 27, une machine comporte un stator comprenant deux parties 47 et 48. La partie 47, ou première partie, porte des organes de réaction 49 diamétralement opposés qui sont engagés jusqu'au fond dans une rainure circulaire 50 du rotor 51. Cette première partie du stator 47 et le rotor 51 ne se déplacent jamais parallèlement à l'axe de la machine. La deuxième partie du stator comprend d'une part, une lèvre annulaire 52 et, d'autre part, un noyau central 53 coaxial avec la lèvre 52. La lèvre 52 s'étend à travers une ramure discontinue circulaire 47a de la partie 47 du stator, cette lèvre comportant elle-même deux encoches diamétralement opposées qui reçoivent les organes de réaction 49. La veine 12 de la machine se trouve ici délimitée entre le bord libre 52a de la lèvre 52 et le fond 50a de la s rainure circulaire 50 creusée dans le rotor 51, la lèvre 52 pouvant s'engager à l'intérieur de la rainure 50. La machine comporte six cloisons escamotables 55 qui coulissent parallèlement à l'axe dans des rainures radiales 56 du rotor 51, et qui portent chacune un doigt de guidage 57 engagé dans une rainure-came 58 du noyau 53. Ici, pour io modifier la largeur de la veine 12, on se reportera à la description du fonctionnement faite plus haut au sujet de la machine des fig. 11 et 12.

Les cas concrets décrits ci-dessus sont donnés à titre d'exemples non restrictifs; bien d'autres dispositions peuvent être envisagées 15 dans le cadre de l'invention et elles seront effectivement conformes à l'invention pourvu qu'elles comportent une veine d'épaisseur variable, délimitée en secteurs par une succession d'organes de réaction et de cloisons escamotables.

Voici d'autres familles de machines conformes à l'invention et 20 autres que les exemples non restrictifs cités ci-dessus:

— les organes de réaction peuvent appartenir à l'ensemble des pièces rotoriques et les cloisons escamotables à l'ensemble des parties statoriques, à l'inverse de ce qui a été représenté dans les exemples non restrictifs ci-dessus;

25 — on peut également inverser, par rapport aux exemples non restrictifs donnés ci-dessus, la partie rotor et la partie stator, comme illustré sur la fig. 8A, où la pièce 2 devient fixe alors que la pièce 13 tourne. Le raccordement sur le circuit hydraulique s'effectue par l'intermédiaire d'un joint tournant 59 de type 30 classique: les canalisations d'alimentation 60 et de retour d'huile 61 sont reliées à la partie fixe 59a du joint tournant, alors que la partie mobile 59b dudit joint est solidaire de la pièce 13. En outre, dans tous les cas décrits, le déplacement axial des pièces délimitant la veine 12 peut être obtenu:

35 — soit par tout système mécanique connu, comme came vis-écrou, levier ou autre,

— soit par tout système à fluide sous pression connu, comme un vérin actionné grâce à un circuit sous pression, ou par asservissement à la pression du fluide entrant dans le moteur,

40 — soit par une combinaison de ces moyens connus, par exemple un système mécanique assité par vérin avec valve d'asservissement ou autre.

De toute façon, le déplacement axial peut être effectué suivant n'importe quelle loi de mouvement choisie ou prédéterminée. 45 Le principal avantage des machines décrites réside en ce qu'on peut faire varier à volonté leur cylindrée, donc leur puissance ou leur couple ou leur vitesse, au cours du fonctionnement, la cylindrée pouvant varier entre la valeur maximale et la valeur nulle.

Il est bien entendu que la présente invention englobe non 50 seulement les machines à liquide incompressible (machines hydrauliques), mais également les machines à fluide compressible, notamment les machines pneumatiques, les compresseurs ou les moteurs à air comprimé.

6 feuilles dessins

Claims

628708

1. Machine à fluide sous pression comportant au moins une veine et, dans chaque veine, d'une part au moins un organe de réaction solidaire du stator de la machine, et d'autre part des cloisons escamotables solidaires du rotor de la machine, des moyens étant prévus pour effacer les cloisons escamotables au fur et à mesure qu'elles se présentent devant un organe de réaction, pour introduire un fluide sous pression dans la veine en aval de ces organes de réaction et pour laisser le fluide ressortir de la veine en amont de ces mêmes organes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de réglage permettant de faire varier la largeur de la veine mesurée parallèlement à l'axe de la machine, ce qui permet de faire varier la cylindrée de la machine d'une façon continue entre zéro et la valeur correspondant à la pleine charge.

2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la veine est délimitée dans le sens de la largeur entre, d'une part, la surface d'un flasque fixe solidaire du stator et, d'autre part, la surface d'un manchon mobile axialement, ce manchon tournant avec le rotor et comportant des évidements à l'intérieur desquels les cloisons escamotables peuvent se déplacer, les organes de réaction disposant d'un mouvement de translation parallèle à l'axe dans des lumières du flasque fixe en occupant complètement la section de ces lumières et en restant constamment en contact, par leur face avant, contre la surface dudit manchon mobile.

2

REVENDICATIONS

3. Machine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la surface mobile de la veine portée par le manchon mobile logé dans une rainure circulaire du rotor, ce manchon tournant avec le rotor, et pouvant coulisser axialement dans le rotor, est en permanence maintenue en butée contre les organes de réaction au moyen d'un système de rappel agissant soit sur les organes de réaction, soit sur ledit manchon.

4. Machine suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les cloisons sont montées pour coulisser radialement dans des rainures radiales prévues, d'une part, dans le rotor et, d'autre part, dans le manchon portant la surface mobile de la veine circulaire, chaque cloison escamotable étant solidaire d'un doigt engagé dans une rainure-came creusée dans une face transversale plane du stator.

5. Machine suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les cloisons sont montées pour coulisser radialement dans des rainures radiales prévues, d'une part, dans le rotor et, d'autre part, dans le manchon portant la surface mobile de la veine circulaire, chaque cloison escamotable étant encadrée par deux surfaces de came concentriques solidaires du stator et en contact respectivement avec les extrémités radiales interne et externe de ladite cloison escamotable.

6. Machine suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les cloisons sont montées pour coulisser parallèlement à l'axe du moteur dans des rainures radiales prévues, d'une part, dans le rotor et, d'autre part, dans le manchon portant la surface mobile de la veine circulaire, chaque cloison escamotable étant solidaire d'un doigt engagé dans une rainure-came creusée dans un noyau cylindrique du stator.

7. Machine suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que chaque cloison escamotable est constituée par une broche à entaille montée pour tourner parallèlement à l'axe du moteur dans un alésage du rotor situé au niveau de la veine circulaire, ladite broche étant solidaire, à l'arrière, d'un pignon qui engrène avec une roue dentée du stator de façon qu'à chaque fois qu'une broche passe à la hauteur d'un organe de réaction, l'entaille de ladite broche coïncide avec la gorge circulaire à l'emplacement considéré.

8. Machine suivant l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que chaque organe de réaction comprend, d'une part, une partie active située dans la gorge circulaire et, d'autre part, un talon cylindrique qui coulisse à l'intérieur d'un alésage creusé dans le stator, parallèlement à l'axe du moteur.

9. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la veine est délimitée par le fond d'une rainure circulaire, réalisée dans une face axiale du rotor, et par le bord d'une lèvre d'une deuxième partie du stator, ce stator comportant une première partie portant des organes de réaction qui traversent la première partie à travers des encoches ménagées à cet effet, l'extrémité avant des organes de réaction restant toujours en contact de frottement contre le fond de ladite rainure, tandis que la deuxième partie du stator précédemment citée peut coulisser axialement par rapport à la première et par rapport au rotor.

10. Machine suivant la revendication 9, caractérisée en ce que la deuxième partie du stator, qui traverse la première partie en son centre, est constituée par un noyau cylindrique portant une rainure-came dans laquelle est engagé un doigt de guidage de chaque cloison escamotable, ces cloisons escamotables étant logées dans des rainures radiales du rotor pour y coulisser parallèlement à l'axe du moteur.