WO1987005975A1 - Generateur-recepteur hydraulique a haute pression pour la transmission de puissance - Google Patents

Generateur-recepteur hydraulique a haute pression pour la transmission de puissance Download PDF

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    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/086—Carter

Definitions

  • the present invention relates to improvements made to a hydraulic generator-receiver according to French patent number 2,564,931.
  • zone 34 a device for supplying zone 34 "hydraulic bearings" and intervals between sectors, by preferential valve ensuring supply and decompression for all operating cases, direction of rotation, generator or receiver, direction of pressure drop in the zone 34;
  • each of the gears 9 and 10 has the same number of teeth, same toothing module, same helical angle oc, such that tg Mt apparent module 5, H tooth width 4, giving a half-step offset between the toothing profiles on the faces;
  • FIG. 9 defined a sector-by-sector balancing (page 13, line 30, to page 14, line 20) and FIGS. 18 and 19, the different possibilities of making rotor and stator conduits ; these two provisions are included in the present invention.
  • Sector-by-sector balancing consists in dividing the circumference of the pinion reduced by the value necessary for zone 34 at 6 and 3, for example an angular step at 6, and zero angular step at 3, or an angular step at 6, and an angular pitch in 3, in an even number 2 N of equal opposite sectors: - opposite to ⁇ if the number of teeth Z is even; - opposite ⁇ ⁇ an angular half step of teeth, if the number of teeth Z is odd, these equal opposite sectors being at the same pressure potential and in the same angular position on the two flanges 21 and 22 and on the casing 36 . Opposite sectors are equal, but two consecutive sectors can be unequal.
  • Figure 1 is a perspective representation of the invention.
  • the pinions 9 and 10 are balanced by the stator conduits formed by the cells 30 on the pitch circle, the conduits 23, the cells 100 on the switching circuit 20, and by the rotor conduits formed by the conduits 102 parallel to the axis of the pinion (or inclined to the value of the helix angle ⁇ ), opposite to ⁇ and the conduits 101 of diametrical connection between the conduits 102, the assembly ensuring an equipotential connection between sectors opposite to ⁇ if Z even, and at ⁇ ⁇ half an angular step of teeth if odd Z.
  • the number of connections D is greater than N so as to provide, by the overlaps between the conduits 102 and the cells 100, a permanent connection between opposite sectors while ensuring sufficient sealing between successive sectors. This permanent connection is broken at points 6 and 3, zone 34 of permanent total pressure to ensure the creation at points 6 of "hydraulic bearings"
  • FIG. 1 also shows the arrangement of the orifices 40 HP - BP, represented parallel to the axes of the pinions and of cylindrical shape. They can also adopt a shape derived from the shape of the fluidd vein generated or received and possibly inclined to the helix angle ⁇ .
  • FIG. 2 is a sectional elevation II - II (FIG. 3), still in the case of taking up the clearances by compression of the envelope 36. It shows zone 34 and the arrangement of conduits 101 and 102 in the gables
  • FIG. 20 shows the arrangement of the hydrostatic compensation sectors 60 on flanges 21 and 22 in the case of a symmetrical construction, that is to say with symmetry, with respect to the median plane perpendicular to the axes of the pinions 9 and 10.
  • FIG. 3 shows a possibility of balancing by a conduit 103 constituted by bores, either through the body 49, or through the covers 54 or 55, or by a steel piping external to the apparatus and connecting two sectors opposite to ⁇ or to It also presents a realization of the conduits 101 from a bore produced by piercing a tooth recess with closure by a brazed plug 105.
  • Figure 4 shows the arrangement of the hydrostatic compensation sectors 60 on flanges 21 and 22 in the case of an asymmetrical construction. This arrangement corresponds exactly to the pressures to be balanced in the sense that it takes account of the offset introduced by the helix angle ⁇ , that is to say an angular half pitch of toothing
  • the flanges 21 and 22 are however always identical, but in position in the generator-receiver, they only have central symmetry with respect to the point 3 of meshing at mid-height of the pinions 9 and 10.
  • Figures 3 and 4 show the hydrostatic compensation sectors 60 on flanges 21 and 22 located near point 3 cut by a certain value for the creation of zone 34 in 3 (mainly cipe an angular pitch of teeth); this in the case where the number of teeth Z is odd. In the case of even Z, these sectors close to point 3 will have a normal value if the zone 34 in 3 is equal to the zone 34 in 6, that is to say an angular pitch of toothing and will be increased if zone 34 adopted in 3 is weaker.
  • FIG. 5 section V - V (FIG. 4) shows the conduits 101 and 102 in the pinions 9 and 10, with the conduits 101 being closed by the plug 105.
  • This figure shows various possible construction variants:
  • the seal housings 45 and 58 are molded in the flange 22.
  • the envelope 36 is plastic, the hydrostatic compensation sectors on the envelope 36 are materialized by the clearance 38, the seal 37, the supply orifice 43 and the anti-extrusion device 107.
  • the balancing between two opposite tooth recesses is clearly shown by the cells 30, the conduits 23, the stator cells 100 and the rotor conduits 101 and 102.
  • FIG. 6 is an external developed view of the casing 36 which shows the hydrostatic balancing sectors 38 on the casing 36 and their supply via the orifice 43. On axis 3 corresponding to the point of engagement of pinions 9 and 10, the non-return
  • zone 34 has been replaced by an orifice 43, zone 34 at 3 being eliminated and replaced by a sector of 'hydrostatic compensation at this point, because it is important to have the same pressure on the axis 3 inside and outside of the envelope 36.
  • the role of the non-return 39 supplying the zone 34 will be fulfilled by a preferential valve device.
  • section VII - VII ( Figure 2) is a section of the casing 36 which shows the detail of the hydrostatic compensation sectors 38 on veloppe 36 with anti-extrusion device 107 and supply via orifice 43.
  • FIG. 8 is a panoramic representation of the stator circuits alveoli 30, conduits 23, alveoli 100, and rotor circuits conduits 101 and 102 in the case of an even number of teeth Z and symmetrical construction of the hydrostatic compensation sectors 60 on flanges 21 and 22.
  • the upper representation shows the arrangement on the envelope 36, with the zone 34, the seals 37, the orifices 43.
  • the form 108 is a form which extends the cells 30 towards the point 6, for hydrostatic balancing of the hollows of teeth at 6 and the creation of "hydraulic bearings" to replace the orifice 33. This arrangement makes it possible to better control the hydrostatic balancing at 6 according to the priority operations in generator or or receiver by varying the length of this shape 108.
  • FIG. 9 is a panoramic representation of the stator and rotor circuits in the case of an odd number of teeth Z and symmetrical construction of the hydrostatic compensation sectors 60 on flanges
  • FIG. 10 is a panoramic representation of the stator and rotor circuits in the case of an odd number of teeth Z and asymmetrical construction of the hydrostatic compensation sectors 60 on flanges 21 and 22. It requires an offset of half an angular step dd toothing of the alveoli 100 and an inclination conduits 102 at the helix angle ⁇ . It allows a more maintained balancing of the tooth hollows, the alveoli 30 being able to be angularly larger. The channels are tilted.
  • FIG. 11 is a panoramic representation of the stator and rotor circuits in the case of an odd number of teeth Z, and asymmetrical construction of the hydrostatic compensation sectors 60 on flanges 21 and 22.
  • This construction avoids the offset of an angular half step of toothing of the alveoli 100 between the flanges 21 and 22, and thereby preserving the conduits 102 parallel to the axis of the pinions 9 and 10.
  • the shift of is then achieved by a spiral shape of a quarter angular pitch of the link conduit 23 between the cells 30 and the cells 100.
  • Intermediate variants are possible depending on the construction facilities they provide.
  • FIGS. 12, 13, 14 and 15, according to section II - II show various alternative embodiments of the flange clearance take-up assembly 21 and 22, envelope 36.
  • Figure 12 according to section II - II: Plastic flanges 21 and 22 and hard cover 36 with plastic lining 48.
  • Seal housings by molding in the covers 54 and 55 or in the flanges 21 and 22, and in the plastic trim 48 or in the body 9.
  • Figure 13 according to section II - II: Plastic flanges 21 and 22 and hard or plastic envelope 36.
  • Hard flanges 21 and 22, with plastic trim 109, and plastic cover 36 are Hard flanges 21 and 22, with plastic trim 109, and plastic cover 36.
  • Seal housings by molding in the covers 54 and 55 or in the plastic lining 109 and in the body 49 or in the casing 36.
  • Figure 15 according to section II - II: Flanges 21 and 22 hard or plastic, and envelope 36 plastic
  • FIG. 4 shows the return of leakage towards the low sector pressure produced from the bore of the flanges 21 and. 22 by a conduit 110 fitted with a non-return 111 and opening out through a conduit 112 in a hydrostatic compensation sector 60 BP - HP, the assembly being closed by a stopper plug 113.
  • Each flange 21 and 22 will be equipped with four of these non-return devices for all operating cases, direction of rotation, generator and receiver, ie two devices per bore. These devices can be considerably simplified, in particular in the plastic flanges 21 and 22, the non-return 111 being able to be produced by a metal washer located on the inlet of the discharge duct in the hydrostatic compensation sector 60.
  • FIG. 17, section XVII - XVII shows the new device for pressurizing and decompressing zone 34, replacing the non-return valve 39 in 3 and the orifice 33 in 6 removed, zone 34 being the area of total permanent pressure generated.
  • the supply and decompression of the zone 34 is made either by the conduit 114 or by the conduits 117 and 118 the selection being made by a preferential valve 116 opening into the conduit 115 leading to the zone 34.
  • This device is closed by the plug 119.
  • This figure shows the orifice 40 HP-BP inclined at the helix angle ⁇ ,
  • the angle of inclination ⁇ , 120 may for units rotating at high speed of rotation (take values of the order of 45 °, in particular when using chevron teeth. Under these conditions, the HP conduits - BP are brought back perpendicular to the pinion axes, and positioned as on generators and receivers with gears with straight teeth.
  • Figures 18 half-section II - II and 19 (partial section through a conduit 101) show an embodiment of the pinions 9 and 10 in two parts:
  • a central core 121 produced with the half-conduits 102 on the switching circle 20, and the conduits 101 drilled through this core;
  • a ring gear 122 produced with the other part of the conduits 102 on the switching circle 20.
  • This ring will either be machined and assembled by brazing 106 on the core 121, or produced by sintering with anchors on the core 121 at the level of the switching circle 20.
  • FIG. 20, section II - II is a variant of the protection of the pinion driving 9 against the external stresses transmitted by the power take-off: shocks, parasitic or internal forces resulting from possible imbalances of the hydrostatic compensations.
  • the pinion 9 is supported at the covers 54 and 55 by two needle bearings 123 which position this pinion 9 relative to the body 49, to the covers 54 and 55, the other components of the generator-receiver coigur, pinion 10, flanges 21 and 22, envelope 36 balancing normally with respect to this positioning of the pinion 9 in the same way as in the preceding situations.
  • This device is a variant of the power take-off protective gear 52 of the pinion 9. It will also allow, in association with hydrostatic compensation devices, a correction of certain minor imbalances resulting from the operation and from other imbalances such as those resulting from the compressibility of the hydraulic fluid in the case of an even number of teeth Z.
  • General rules of construction will also allow, in association with hydrostatic compensation devices, a correction of certain minor imbalances resulting from the operation
  • Pressure adopted the higher the higher the power to be transmitted. Choose the highest possible pressure, compatible towards low powers, with the sizing requirements of dry tors N, and towards high powers with the admissible mechanical stresses in the gears which are of the order of three, four times the hydraulic pressure. These pressure values can vary from 100 to 800 bars.
  • Fluid flow speed hydraulic is the axial component of the speed of movement in the hollow of the tooth: only, this axial overlap is to be taken into account, the tangential component is canceled by the speed of rotation of the pinion. Everything happens as if the generation (or reception) were ensured by a tooth-piston moving at constant speed in a hollow tooth cylinder, this speed being Z times the width of teeth H for a time corresponding to one revolution of pinion, the direction being axial.
  • Choice of the apparent modulus Mt, 5 Calculation of Mt for the power transmission as a function of the pressure adopted, the speed of rotation w, the number of teeth Z, and the width H, 4 of teeth.
  • Choice of the propeller tilt angle ⁇ Calculation from tg
  • Choice of the diameter of the output shaft d Calculation from the maximum torque to be transmitted, and the maximum stress allowed.
  • the step in value 3 with an angular toothing pitch, zone 34, is distinct from the sectors located near point 3.
  • the bearing in 3 has an angular toothing pitch, zone 34, amputated by half an angular toothing pitch, the sectors located on either side of point 3.
  • Sectors N on either side of zone 34 in 3 will therefore have a value:
  • the values underlined solid lines are those which make it possible to obtain the same pressure inside and outside of the envelope 36 on the axis 3
  • the values underlined lines dotted lines lead to possible constructions as a receiver, but with a lower pressure value outside than inside the envelope 36 on axis 3
  • Body 49 obtained by molding, aluminum-based alloy, cast iron or steel. Possible molding of the seal housings.
  • Lids 54 and 55 obtained by molding, aluminum-based alloy, cast iron or steel. Possible molding of the seal housings.
  • Flanges 21 and 22 are
  • plastic or composite materials produced by molding with seal housings. - made of hard materials, lead aluminum alloy, with good friction characteristics

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Abstract

Construction particulière d'un générateur récepteur hydraulique avec paliers à aiguilles (123) sur le pignon menant (9) et permettant un rattrapage des jeux entre les flasques (21, 22) et l'enveloppe (36), un retour de fuite et une meilleure alimentation de la zone de pression (34).

Description

GENERATEUR RECEPTEUR HYDRAULIQUE A HAUTE PRESSION POUR LA TRANSMISSION DE PUISSANCE -
La présente invention est relative à des perfectionnements apportés à un générateur-récepteur hydraulique suivant le brevet français numéro 2 564 931.
Elle a pour objet :
- le développement plus particulier d'une des différentes formes de "bobinage hydraulique" qui conduit à une construction plus équilibrée sur le plan de la création des paliers fluides entre les faces des pignons 9 et 10 et les faces des flasques 21 et 22, et plus facile à réaliser sur les plans construction et industrialisation
- différentes possibilités de construction de l'ensemble de rattrapage de jeux, flasques 21 et 22 - enveloppe 36 ;
- un dispositif de retour de fuite pour tous les cas de fonctionnement, sens de rotation, générateur ou récepteur ;
- un dispositif d'alimentation de la zone 34 "paliers hydrauliques" et intervalles inter secteurs, par clapet préférentiel assurant l'alimentation et la décompression pour tous les cas de fonctionnement, sens de rotation, générateur ou récepteur, sens perte de charge dans la zone 34 ;
- une forme particulière des orifices 40 ;
- un nouveau mode de réalisation des pignons 9 et 10 ; - une construction particulière avec paliers à aiguilles sur pignon menant 9 ;
- des considérations générales de conception et de construction.
Les désignations et les repères utilisés dans le brevet français numéro 2 564 931 sont repris, ainsi que sont conservées les caractéristiques principales de l'invention générateur-récepteur hydraulique à engrenages hélicoïdaux, caractérisé :
- en ce que chacun des engrenages 9 et 10 a un même nombre de dents, même module de denture, même angle oc d'hélice, tel que tg Mt module apparent 5, H largeur de denture 4, donnant un
Figure imgf000003_0001
décalage de un demi -pas entre les profils de denture sur les faces ;
- en ce que l'équilibrage des pignons 9 et 10 est assuré par un système de "bobinages hydrauliques " permettant la suppression des paliers classiques et la création de " paliers hydrauliques " assurant un engrènement sans jeu des pignons 9 et 10 ;
- en ce que l'étanchéité interne est assurée par un système de flasques 21 et 22 - enveloppe 36 avec compensation hydrostatique sur les faces et sur les sommets de dents des engrenages 9 et 10 , qui permet un rattrapage des jeux dans les deux directions.
Ces conditions assurent un débit Q constant , et non plus puisé , ainsi qu'un vecteur vitesse de déplacement des particules fluides à la génération et à la réception parallèles à l'axe des pignons 9 et 10 , les composantes de vitesse résultant de la rotation et de l'inclinaison d'hélice se neutralisant.
Dans le brevet français n º 2 564 931, la figure 9 définissait un équilibrage secteur par secteur (page 13 , ligne 30 , à page 14 , ligne 20) et les figures 18 et 19 , les différentes possibilités de réalisation des conduits rotoriques et statoriques ; ces deux dispositions sont reprises dans la présente invention.
L'équilibrage secteur par secteur consiste à diviser la circonférence du pignon diminuée de la valeur nécessaire à la zone 34 en 6 et 3 , soit par exemple un pas angulaire en 6 , et zéro pas angulaire en 3 , ou un pas angulaire en 6 , et un pas angulaire en 3 , en un nombre 2 N pair de secteurs opposés égaux : - opposés à π si le nombre de dents Z est pair ; - opposés à π ± un demi-pas angulaire de denture , si le nombre de dents Z est impair , ces secteurs opposés égaux étant au même potentiel de pression et en même position angulaire sur les deux flasques 21 et 22 et sur l'enveloppe 36 . Les secteurs opposés sont égaux , mais deux secteurs consécutifs peuvent être inégaux.
La réalisation des conduits rotoriques est celle définie par la forme 76 des figures 18 et 19 du brevet français numéro 2 564 931 , mais avec une disposition supplémentaire , c'est-à-dire que le circuit rotorique est constitué par des perçages diamétraux à travers les pignons
9 et 10 , perçages débouchant dans deux conduits parallèles à l'axe des pignons ( ou inclinés jusqu'à valeur de l'angle d'hélice α ) , et opposés à π , ces deux conduits desservant quatre points de commutation symétriques sur le cercle de commutation 20 , ceux-ci alimentant de façon symétrique les paliers fluides entre les faces des flasques 21 et 22 et les faces des pignons 9 et 10 . Cette symétrie de création des paliers fluides n'est obtenue que dans le cadre de la forme 76 des conduits rotoriques et statoriques.
L'ensemble de la construction , des perçages , des conduits rotoriques et statoriques est défini de telle sorte que : - la liaison entre les secteurs équipotentiels est permanente ;
- les creux de dents passent d'un secteur à une certaine valeur de pression à un autre secteur à une autre valeur de pression , sans risque de court -circuit occasionnant des fuites d'un secteur au suivant .
- les creux de dents opposés à π ou à π ± un demi-pas angulaire de denture sont au même potentiel de pression sauf lors du passage d'un secteur à un autre secteur et sauf aux points de création des " paliers hydrauliques " ;
- les pignons 9 et 10 sont en conséquence :
* équilibrés dans le cas d'un nombre de dents Z pair ;
* équilibrés avec un avantage côté opposé au côté orifice 40 haute Pression correspondant à un demi-pas angulaire de denture en pression dans le cas d'un nombre dents Z impair ;
- la symétrie est totale ;
- la liaison entre creux de dents opposés est totalement rompue en 6 et en 3 , pour permettre l'équilibrage hydrostatique aux points 6 de création des " paliers hydrauliques ".
Le dessin annexé , donné à titre d'exempie non limitatif , permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Figure 1 est une représentation perspective de l'invention . Le nombre de dents Z impair = 15 , les 2 N secteurs = 6 ,les pignons hélicoïdaux 9 et 10 engrènent au point 3 , tourillonnent dans l'enveloppe plastique
36 et sont insérés entre les flasques 21 et 22 . Le rattrapage de jeux entre les flasques 21 et 22 , et les pignons 9 et 10 se fait par l'action des 2 N secteurs de compensation hydrostatique 60 sur flasques 21 et 22 , et est permis par la possibilité de compression axiale de l'enveloppe 36 .
L'équilibrage des pignons 9 et 10 est réalisé par les conduits statoriques constitués par les alvéoles 30 sur le cercle primitif , les conduits 23 , les alvéoles 100 sur le circuit de commutation 20 , et par les conduits rotoriques constitués par les conduits 102 parallèles à l'axe du pignon ( ou inclinés jusqu'à valeur de l' angle d'hélice α ) , opposés à π et les conduits 101 de liaison diamétrale entre les conduits 102 , l'ensemble assurant une liaison équipotentielle entre secteurs opposés à π si Z pair , et à π ± un demi-pas angulaire de denture si Z impair . Le nombre de liaisons D est supérieur à N de façon à assurer par les recouvrements entre les conduits 102 et les alvéoles 100 , une liaison permanente entre secteurs opposés tout en assurant une étanchéité suffisante entre secteurs successifs . Cette liaison permanente est rompue aux poins 6 et 3 , zone 34 de pression totale permanente pour assurer la création aux points 6 des " paliers hydrauliques "
Cette figure 1 montre également la disposition des orifices 40 HP - BP , représentés parallèles aux axes des pignons et de forme cylindrique . Ils peuvent également adopter une forme dérivée de la forme de la veine fluidd générée ou reçue et éventuellement inclinés à l'angl d ' hélice α . La figure 2 est une élévation coupe II - II ( figure 3) , toujours dans le cas de rattrapage des jeux par compression de l'enveloppe 36 . Elle montre la zone 34 et la disposition des conduits 101 et 102 dans les pignons
9 et 10. La figure 3 , demi-coupe III - III , demi coupe XI - XI ( figure 20) montre la disposition des secteurs de compensation hydrostatique 60 sur flasques 21 et 22 dans le cas d'une construction symétrique , c'est-à-dire avec symétrie , par rapport au plan médian perpendiculaire aux axes des pignons 9 et 10 . Cette disposition ne correspond pas exactement aux pressions à équilibrer , en ce sens qu'elle ne tient pas compte du décalage introduit par l'angle d'hélice , soit un demi-pas angulaire Les secteurs
Figure imgf000007_0002
de compensation hydrostatique 60 sont matérialisés par les points 45 , les dispositifs anti-extrusion 104 et sont équil ib ré s à π ou à pa r l e s a l v éo l es 30 , l e s c on
Figure imgf000007_0001
duits 23 , les alvéoles 100 statoriques et les conduits 101 et 102 rotoriques . Cette figure 3 montre une possibilité d' équilibrage par un conduit 103 constitué par des perçages , soit au travers du corps 49 , soit au travers des couvercles 54 ou 55 , soit par une tuyauterie acier extérieure à l'appareil et reliant deux secteurs opposés à π ou à
Figure imgf000007_0003
Elle présente également une réaliqation des conduits 101 à partir d'un perçage réalisé en perçant d'un creux de dent avec obturation par un bouchon 105 brasé.
La figure 4 , demi-coupe III - III, demi-coupe XI - XI ( figure 20) , montre la disposition des secteurs de compensation hydrostatique 60 sur flasques 21 et 22 dans le cas d'une construction asymétrique . Cette disposition correspond exactement aux pressions à équilibrer en ce sens qu'elle tient compte du décalage introduit par 1 ' angle d'hélice α , soit un demi-pas angulaire de denture
Figure imgf000007_0004
De ce fait , les flasques 21 et 22 sont cependant toujours identiques , mais en position dans le générateur-récepteur, ils présentent seulement une symétrie centrale par rapport au point 3 d'engrènement à mi-hauteur des pignons 9 et 10 .
Elle présente également une possibilité d'équilibrage par un conduit 103 et un autre mode de réalisation des pignons 9 et 10 en deux pièces assemblées par une liaison 106 , brasure ou frittage.
Il est à noter que les figures 3 et 4 présentent les secteurs de compensation hydrostatique 60 sur flasques 21 et 22 situés à proximité du point 3 amputés d'une certaine valeur pour la création de la zone 34 en 3 ( en prin cipe un pas angulaire de denture) ; ceci dans le cas où le nombre de dents Z est impair . Dans les cas de Z pair , ces secteurs à proximité du point 3 auront une valeur normale si la zone 34 en 3 est égale à la zone 34 en 6 , soit un pas angulaire de denture et seront augumentés si
Figure imgf000008_0001
la zone 34 adoptée en 3 est plus faible .
La figure 5 , coupe V - V ( figure 4) montre les conduits 101 et 102 dans les pignons 9 et 10 , avec obturation des conduits 101 par le bouchon 105 . Cette figure présente diverses variantes de construction possibles :
- flasque 21 en matériau dur , donc pas de dispositif anti-extrusion 104 . les joints 45 et 58 sont logés dans le couvercle 54 ;
- flasque 22 en matériau plastique , et comporte un dispositif anti-extrusion 104 . Les logements de joints 45 et 58 sont moulés dans le flasque 22.
L'enveloppe 36 est plastique , les secteurs de compensation hydrostatique sur enveloppe 36 sont matérialisés par le dégagement 38 , le joint 37 , l'orifice d'alimentation 43 et le disposiotif anti-extrusion 107 . L' équilibrage entre deux creux de dents opposés est bien montré par les alvéoles 30 , les conduits 23 , les alvéoles 100 statoriques et les conduits rotoriques 101 et 102.
La figure 6 est une vue développée extérieure de l'enveloppe 36 qui montre les secteurs d' équilibrage hydrostatique 38 sur enveloppe 36 et leur alimentation par l'orifice 43 . Sur l'axe 3 correspondant au point d ' engrènement des pignons 9 et 10 , l'anti-retour
39 d'alimentation de la zone 34 a été remplacé par un orifice 43 , la zone 34 en 3 étant supprimée et remplacée par un secteur de' compensation hydrostatique en ce point , car il est important d'avoir la même pression sur l'axe 3 à l'intérieur et à l'extérieur de l'enveloppe 36 . Le rôle de l'anti-retour 39 d'alimentation de la zone 34 sera rempli par un dispositif à clapet préférentiel.
La figure 7 , coupe VII - VII (figure 2) est une coupe de l'enveloppe 36 qui montre le détail des secteurs de compensation hydrostatique 38 sur en veloppe 36 avec dispositif anti-extrusion 107 et alimentatation par l'orifice 43.
La figure 8 est une représentation panoramique des circuits statoriques alvéoles 30 , conduits 23, alvéoles 100 , et des circuits rotoriques conduits 101 et 102 dans le cas d'un nombre de dents Z pair et construction symétrique des secteurs de compensation hydrostatique 60 sur flasques 21 et 22 . La représentation supérieure montre la disposition sur l'enveloppe 36 , avec la zone 34 , les joints 37 , les orifices 43 . La forme 108 est une forme qui prolonge les alvéoles 30 vers le point 6 , pour l'équilibrage hydrostatique des creux de dents en 6 et la création des "paliers hydrauliques " en remplacement de l'orifice 33 . Cette disposition permet de mieux contrôler l'équilibrage hydrostatique en 6 selon les fonctionnements prioritaires en générateur ou ou récepteur en jouant sur la longueur de cette forme 108.
La figure 9 est une représentation panoramique des circuits statoriques et rotoriques dans le cas d'un nombre de dents Z impair et construction symétrique des secteurs de compensation hydrostatique 60 sur flasques
21 et 22.
La figure 10 est une représentation panoramique des circuits statoriques et rotoriques dans le cas d'un nombre de dents Z impair et construction asymétrique des secteurs de compensation hydrostatique 60 sur flasques 21 et 22 . Elle nécessite un décalage de un demi-pas angulaire dd denture des alvéoles 100 et une inclinaison
Figure imgf000009_0001
des conduits 102 à l'angle d'hélice α . Elle permet un équilibrage plus maintenu des creux de dents , les alvéoles 30 pouvant être plus importants angulairement . Les canaux sont inclinés.
La figure 11 est une représentation panoramique des circuits statoriques et rotoriques dans le cas d'un nombre de dents Z impair , et construction asymétrique des secteurs de compensation hydrostatique 60 sur flasques 21 et 22 . Cette construction évite le décalage de un demipas angulaire de denture des alvéoles 100 entre les flasques 21 et 22 , et de ce fait de conserver les conduits 102 parallèles à l'axe des pignons 9 et 10 . Le décalage de est alors réalisé par une forme spirale de un quart
Figure imgf000010_0001
de pas angulaire de denture du conduit de liaison 23 entre les alvéoles 30 et les alvéoles 100 . Des variantes intermédiaires sont possibles en fonction des facilités de construction qu'elles procurent.
Les figures 12 , 13 , 14 et 15 , selon coupe II - II représentent diverses variantes de réalisation de l'ensemble de rattrapage de jeux flasques 21 et 22, enveloppe 36.
Le rattrapage des jeux sur les faces et sur les sommets de denture des pignons 9 et 10 , c'est à-dire selon deux directions concourantes , nécessite que , sur l'une au moins de ces deux directions , l a plasticité des matériaux permette ces rattrapages de jeux dans l'autre direction , ce qui conduit à trois schémas possibles dans le choix des matériaux utilisés :
- enveloppe 36 dure et non déformable , flasques 21 et 22 plastiques ;
- flasques 21 et 22 durs et non déformables ; enveloppe
36 plastique ;
- flasques 21 et 22 , enveloppe 36 plastiques .
La réalisation des logements de joints des secteurs de compensation hydrostatique devant se faire de préférence par moulage , conduit aux différentes constructions suivantes :
Figure 12 selon coupe II - II : Flasques 21 et22 plastiques et enveloppe 36 dure avec garniture plastique 48.
Logements des joints par moulage dans les couvercles 54 et 55 ou dans les flasques 21 et 22 , et dans la garniture plastique 48 ou dans le corps 9.
Figure 13 selon coupe II - II : Flasques 21 et 22 plastiques et enveloppe 36 dure ou plastique .
Logements des joints par moulage dans les couvercles 54 et 55 ou dans les flasques 21 et 22 et dans le corps 49 ou dans l' enveloppe 36. A noter sur cette figure 13 , le plan. de joint à 45° entre l'enveloppe 36 et les flasques 21 et
22 , angle qui permet une meilleure étanchéité entre les faces en contact , enveloppe 36 - flasques 21 et 22 , par suite d'une application des pressions de la zone 34 pour assurer un contact sans jeu , en particulier sur les secteurs Basse
Pression.
Figure 14 , selon coupe II - II :
Flasques 21 et 22 durs , avec garniture plastique 109 , et enveloppe 36 plastique.
Logements des joints par moulage dans les couvercles 54 et 55 ou dans la garniture plastique 109 et dans le corps 49 ou dans l'enveloppe 36.
Figure 15 , selon coupe II - II : Flasqués 21 et 22 durs ou plastiques , et enveloppe 36 plastique
Logements des joints par moulage dans les couvercles 54 et 55 ou dans les flasques 21 et 22 et dans le corps 49 ou dans l'enveloppe 36. Figure 16 , coupe XVI - XVI ( figure 4) montre le retour de fuite vers le secteur basse pression réalisé à partir à partir de l'alésage des flasques 21 et . 22 par un conduit 110 équipé d'un anti-retour 111 et débouchant par un conduit 112 dans un secteur de compensation hydrostatique 60 BP - HP , l'ensemble étant obturé par un bouchon butée 113.
Chaque flasque 21 et 22 sera équipé de quatre de ces dispositifs anti-retour pour tous les cas de fonctionnement , sens de rotation , générateur et récepteur , soit deux dispositifs par alésage . Ces dispositifs peuvent être considérablement simplifiés , en particulier dans le cas flasques 21 et 22 plastiques , l'anti-retour 111 pouvant être réalisé par une rondelle métallique située sur l'arrivée du conduit d'évacuation dans le secteur de compensation hydrostatique 60.
La figure 17 , coupe XVII - XVII (figure 3) montre le nouveau dispositif de mise en pression et de décompression de la zone 34 , en remplacement de l'antiretour 39 en 3 et de l'orifice 33 en 6 supprimés , la zone 34 étant la zone de pression totale permanente générée. L' alimentation et la décompression de la zone 34 , e s t faite soit par le conduit 114 , soit par les conduits 117 et 118 la sélection étant opérée par un clapet préférentiel 116 débouchant dans le conduit 115 menant à la zone 34 . C e dispositif est obturé par par le bouchon 119 . Cette figure présente l'orifice 40 HP-BP incliné à l'angle d'hélice α ,
120 tel que tg , Mt module apparent 5 , H lar
Figure imgf000012_0001
geur de denture 4 . L'angle d'inclinaison α , 120 , pourra pour les unités tournant à grande vitesse de rotation (prendre des valeurs de l'ordre de 45° , en particulier lors de l'utilisation de denture chevrons . Dans ces conditions , les conduits HP - BP sont ramenés perpendiculaires aux axes des pignons , et positionnés comme sur les générateurs et récepteurs à engrenages à denture droite.
Les figures 18 ( demi-coupe II - II ) et 19 ( coupe partielle par un conduit 101) montrent une réalisation des pignons 9 et 10 en deux parties :
- un noyau central 121 réalisé avec les demi-conduits 102 sur le cercle de commutation 20 , et les conduits 101 percés à travers ce noyau ;
- une couronne dentée 122 réalisée avec l'autre partie des conduits 102 sur le cercle de commutation 20 . Cette couronne sera , soit usinée et assemblée par brasure 106 sur le noyau 121 , soit réalisée par frittage avec ancrages sur le noyau 121 au niveau du cercle de commutation 20.
La figure 20 , coupe II - II , est une variante de la protection du pignon menant 9 contre les contraintes extérieures transmises par la prise de mouvement : chocs , efforts parasites , ou intérieures résultant des déséquilibres possibles des compensations hydrostatiques . Le pignon 9 est supporté au niveau des couvercles 54 et 55 par deux roulements à aiguilles 123 qui positionnent ce pignon 9 par rapport au corps 49 , aux couvercles 54 et 55 , les autres pièces constitutives du coigur du générateur-récepteur , pignon 10 , flasques 21 et 22 , enveloppe 36 s'équilibrant normalement par rapport à ce positionnement du pignon 9 de la même façon que dans les situations précédenttes . Ce dispositif est une variante de la prise de mouve vement 52 de protection du pignon 9 . Il permettra aussi , en association avec les dispositifs de compensation hydrostatique , une correction de certains déséquilibres mineurs résultant du fonctionnement et d'autres déséquilibres tels que ceux résultant de la compressibilité du fluide hydraulique dans le cas d'un nombre de dents Z pair. Règles générales de construction
L'étude théorique s'attachera à déterminer la pression maximum d'utilisation , le nombre de dents Z , la largeur de denture H , 4 , le module apparent Mt , 5 , ou réel Mn de denture , l'angle d'inclinaison α d'hélice , le diamètre de l'arbre de sortie d , le nombre de secteurs 2N , le nombre de liaisons D à travers les pignons 9 et 10 dans la largeur H de denture 4 , en fonction des caractéristiques du générateur-récepteur , puissance , couple , vitesse de rotation maximum w , vitesse maximum d'écoulement V mètres par seconde admise pour le fluide hydraulique , sens de rotation prioritaire en générateur ou en récepteur , rendement, prix ...
Un générateur-récepteur de petite cylindrée , prioritaire en générateur , tournant à grande vitesse de rotation , 3000 , 4000 tours par minute , aura un petit nombre de secteurs N , soit N = 2 , un petit nombre de liaisons D , soit D = 3 , ou D = 4 , et une faible largeur de denture H , 4 , ou une denture chevron , pour limiter au maximum la vitesse d'écoulement du fluide hydraulique à la vitesse maximale admise.
Par contre , un générateur-récepteur de forte cylindrée , tournant à petite vitesse , 100 , 200 ou 300 tours par minute , prioritaire en récepteur , aura un grand nombre de secteurs , soit N = 4 , 5 , 6 ...et un grand nombre de liaisons , soit D = 5 ,6 , 7 ...et une forte largeur de denture H , 4 , permise par la vitesse d'écoulement du fluide hydraulique.
Choix de la pression
Pression adoptée d'autant plus forte que la puissance à transmettre est plus élevée . Choisir la pression la plus élevée possible , compatible vers les basses puissances , avec les impératifs de dimensionnement des sec teurs N , et vers les hautes puissances avec les contraintes mécaniques admissibles dans les engrenages qui sont de l'ordre de trois , quatre fois la pression hydraulique . Ces valeurs de pression pourront varier de 100 à 800 bars.
Choix du nombre de dents Z :
Z impair , soit Z = 9 , 11 , 13 , 15 , 17 ,
19 , 21 ...
Grandes vitesses de rotation w : Z le plus faible possible , avec éventuellement engrenages à denture chevrons pour les trèis grandes vitesses de rotation w .
Petites vitesses de rotation w : Z augmente et cette augmentation est liée en partie aux caractéristiques mécaniques de l'enveloppe 36 . Le rendement et le prix augmentent si Z augmente pour les mêmes caractéristiques du générateur-récepteu Le nombre de dents Z est associé à la largeur de denture H , 4 ,pour sa détermination , en fonction de la vitesse de rotation w maximum , de la vitesse maximum V mètres par seconde d'écoulement du fluide hydraulique. Choix de la largeur de denture H , 4 :
Si V est la vitesse maximale d'écoulement du fluide hydraulique en mètres par seconde , w la vitesse de rotation maximale en tours par minute , H sera donnée en mètres , par . La vitesse d'écoulement du fluide
Figure imgf000014_0001
hydraulique est la composante axiale de la vitesse de déplacement dans le creux de la dent : seule , cette somposante axiale est à prendre en compte , la composante tangentielle est annulée par la vitesse de rotation du pignon. Tout se passe comme si la génération ( ou la réception) était assurée par un piston-dent se déplaçant à vitesse constante dans un cylindre creux de dent , cette vitesse étant de Z fois la largeur de denture H pour un temps correspondant à un tour de pignon , la direction étant axiale.
Choix du module apparent Mt , 5 : Calcul de Mt pour la transmission de la puissance en fonction de la pression adoptée , de la vitesse de rotation w , du nombre de dents Z , et de la largeur H , 4 de denture.
Choix de l 'angle d'inclinaison d'hélice α: Calcul à partir de tg Choix du diamètre de l'arbre de sortie d : Calcul à partir du couple maximum à transmettre , et de la contrainte maximum admise. Choix du nombre de secteurs 2 N :
Détermination de la valeur angulaire d'un secteur : Z pair :
Figure imgf000015_0001
Le palier en 3 de valeur un pas angulaire de denture , zone 34 , est distinct des secteurs situés à proximité du point 3 .
Z impair :
Figure imgf000015_0002
Le palier en 3 de valeur un pas angulaire de denture , zone 34 , ampute de un demi-pas angulaire de denture , les secteurs situés de part et d'autre du point 3 .
Les secteurs N de part et d'autre de la zone 34 en 3 auront donc une valeur :
- amputée de la moitié de la zone 34 , si Z est impair ; - normale , si Z est pair .
L'adoption pour les secteurs de compensation hydrostatique sur flasques 21 et 22 , d'une disposition symétrique par rapport au plan médian perpendiculaire aux axes des pignons 9 et 10 et à mi-hauteur de ceux-ci , ou d'une disposition asymétrique , c'est-à-dire avec un décalage de un demi-pas angulaire de denture , pour mieux correspondre aux pressions à équilibrer , sera fonction des matériaux utilisés , mais la seconde solution doit satisfaire à toutes les conditions. Le tableau donne les choix possibles pour les secteurs : les valeurs soulignées traits pleins , sont celles qui permettent d'obtenir la même pression à l'intérieur et à l'extérieur de l'enveloppe 36 sur l'axe 3 , les valeurs soulignées traits pointillés conduisent à des constructions possibles en récepteur , mais avec une valeur de pression plus faible à l'extérieur qu'à l'intérieur de l' enveloppe 36 sur l'axe 3 SECTEURS D'EQUILIBRAGE EN FONCTION DU NOMBRE DE DEHTS Z
Z IMPAIR
Nombre de Nombre de Valeur Angulaire Secteur Valeur Dents Secteurs Angula
2N 2N = 4 2N = 6 2N = 8 2N =I0 2 Pas
Z = 9 80° 53°33 80º
Z = II 4 - -6 8Iº82 54º54 65°45
Z = I3 4 -6 83° 55º40 4I°53 55°38
Z = I5 4 -6 - -8 84° 56 º 42 º 48º
Z = I7 4-6-8 84°70 56º47 42°35 33°88 42°35
Z = I9 4-6-8- -I0 85°275 56º85 42°64 34°II 37°90
Z = 2I 4-6-8-I0 85°72 57ºI4 42°86 34°29 34°29
Z PAIR
Nombre de Nombre de Valeur Angulaire Secteur Valeur Dents Secteurs angulaire
2N 2N = 4 2N =6 2N = 8 2N =I0 2 Pas
Z = I4 4-6 77°I4 5I°43 38°57 5I°43
Z = I6 4-6- -8 78°75 52°50 39°375 45 º Le choix du nombre de secteurs 2N sera fonction des caractéristiques recherchées ; si N augmente , le rendement et le prix augmentent . Elus la cylindrée par tour augmente , plus Z et N augmenteront pour résoudre les problèmes de résistance et de dimensionnement de l'enveloppe 36 . Cependant , l'étude devra toujours chercher à réaliser la construction avec Z et N les plus faibles possibles. Réalisation pratique des pièces :
Corps 49 : obtenu par moulage , alliage à base d'aluminium, fonte ou acier . Moulage éventuel des logements des joints. Couvercles 54 et 55 : obtenus par moulage , alliage à base d'aluminium , fonte ou acier. Moulage éventuel des logements des joints. Flasques 21 et 22 :
- en matériaux plastiques ou composites , réalisation par moulage avec logements de joints. - en matériaux durs , alliage aluminium plomb , à bonnes caractéristiques de frottement
- en matériaux durs , plus garniture plastique 109 , réalisation par moulage avec logements de joints. Enveloppe 36 :
- en matériaux plastiques ou composites , réalisation par moulage avec logements des joints
- en matériaux durs , acier nitruré
- en matériaux durs , plus garniture plastique 48 acier nitruré et garniture plastique adhérisée par moulage avec logements des joints. Pignons 9 et 10 : matériaux durs , acier de cémentation ou de nitruration . Réalisation : - par usinage complet en une seule partie ou en deux parties assemblées; par brasure ;
- par frittage d'une couronne dentée sur un noyau central préalablement usiné ;
- par frittage complet. Précisions nécessaires : appairage des lar geurs de denture H , 4 , des pignons 9 et 10 , états de surface de l'ordre de 0.20 à 0.40 sur les sommets de dents et sur les faces , faces perpendiculaires aux profils de denture.

Claims

REVENDICATIONS
1 -Générateur récepteur hydraulique suivant le brevet français numéro 2 564 931 , Caractérisé en ce que les circuits rotoriques et statoriques sont de la définition (76), avec plus particulièrement des circuits rotoriques dans les pignons (9) et (10) constitués par des groupes de conduits (102) diamétralement opposés sur le cercle de commutation (20) et parallèles ( ou inclinés à la valeur de l' angle d'hélice α ) à l'axe des pignons , et (101) réunissant les conduits (102) opposés à π , alimentant les a lvéo l e s (100) sur faces des flasques (21) et (22) sur cercle de commutation (20) et assurant un équilibrage de pression par les conduits (23) entre secteurs opposés à π , dans le cas Z pair , et à , dans le cas où Z est impair , avec
Figure imgf000019_0002
dans ce cas , avantage de la résultante des forces de pression côté opposé à l'orifice haute pression (40) et permettant la rupture de la liaison aux points (6) , pour la création de l'équilibrage hydrostatique des " paliers hydrauliques " en ces points.
2 - Générateur récepteur hydraulique suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que les secteurs de compensation hydrostatique (60) sur flasques (21) et (22) sont , soit symétriques par rapport à un plan médian perpendiculaire aux axes de pignons (9) et (10) , soit décalés de un demi-pas angulaire de denture , de façon à correspon
Figure imgf000019_0001
dre dans ce cas aux pressions à équilibrer et qu'en conséquence , les liaison entre secteurs (60) opposés sont obtenues par différentes dispositions des conduits (102) , des alvéoles (100) , des conduits (23) , et toutes dispositions intermédiaires entre celles-ci.
3 - Générateur récepteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que l'équilibrage des secteurs est réalisé par un bobinage statorique de conduits (103) reliant les secteurs au même potentiel de pression , ces conduits (103) étant réalisés dans le corps (49) ou dans les couvercles (54) et (55) par une série de perçages , ou par des tuyauteries acier extérieures au générateur-récepteur. 4 - Générateur récepteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que les secteurs de compensation hydrostatique devront être définis , en nombre et en importance , de façon que la pression hydraulique soit identique à l'intérieur et à l'extérieur de l'enveloppe (36) au point (3) correspondant au point d'engrènement , cette disposition permettant aussi la combinaison des conduits (103) externes et des conduits (101) et (102) internes pour l'équilibrage des secteurs en particulier pour les unités de faible cylindrée et grande vitesse de rotation.
5 - Générateur récepteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en co que la mise en pression du creux de dent aux points (6) pour obtenir la compensation hydrostatique des " paliers hydrauliques " est réalisée par une forme particulière (108) de la lumière (30) dont la valeur sera fonction des conditions de frottement et d'étanchéité en ces points et des fonctionnements prioritaires en générateur et sens de rotation.
6 - Générateur récepteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que l'alimentation Haute Pression de la zone (34) zone de pression totale permanente , se fait par un système à clapet préférentiel (116) permettant l'alimentation en pression et la décompression de cette zone (34).
7 - Génarateur récepteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précécentes , caractérisé en ce que les pignons (9) et (10) seront réalisés en une partie ou en deux parties , et , dans ce cas , seront cons¬titués par :
- un noyau central (121) percé avec les conduits radiaux (101) et les demi-conduits axiaux (102) ;
- une couronne dentée (122) brasée ou frittée sur le noyau central (121).
8 - Générateur récepteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caracté risé en ce que les dentures des pignons (9) et (10) seront, soit des dentures normales , soit des dentures dites STUB , ou toute forme de la dent se rapprochant au maximum d'un de mi-cercle.
9 - Générateur récepteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que les secteurs de compensation hydrostatique (60) sur flasques (21) et (22) plastiques , et (38) sur enveloppe (36) plastique , sont équipés d'emboutis métalliques anti-extrusion (104) et (107).
10 - Générateur récep teur hydraul i que suivant l ' une que l c onque des revendications précédentes , caractérisé en ce que l'ensemble , flasques (21) et (22) -enveloppe (36) , permettant le rattrapage des jeux suivant deux directoons concourantes :
- axiale sur les faces des pignons (9) et (10) ; - radiale sur les sommets de dents des pignons (9) et (10) sera réalisé en matériau plastique selon au moins l'une des deux directions :
- enveloppe (36) dure , flasques (21) et (22) plastique ;
- flasques (21) et (22) durs , enveloppe (36) plastique; - flasques (21) et (22) , enveloppe (36) plastique .
11 - Générateur récepteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que les pignons (9) et (10) peuvent être réalisés avec une denture chevron hélicoïdale symétrique . 12 - Générateur récepteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que le pignon (9) peut être supporté , au niveau des couvercles (54) et (55) par deux roulements à aiguilles (123) , qui positionnent ce pignon (9) autour duquel les autres pièces , pignon (10) , flasques (21) et (22) enveloppe (36) s'équilibrent normalement par rapport à ce positionnement , comme dans les constructions précédentes.
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