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"MOTEUR HYDRAULIQUE REVERSIBLE SYMETRIQUE A
PISTONS TANGENTIELS"
La présente invention se rapporte aux moteurs hydrauliques dans lesquels des pistons, placés dans des cylindres disposés régulièrement à la périphérie d'un stator, exercent successivement des poussées, par l'inter- médairie de têtes de forme appropriée, sur des butées constituées de galets cylindriques mobiles autour d'axes solidaires d'une couronne rotorique concentrique au
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stator. Plus particulièrement, l'invention concerne un moteur dont les axes des cylindres sont tangents à une circonférence idéale, dite circonférence de base, concentrique à l'axe du moteur et dont le plan est perpendiculaire à celui-ci. Un moteur de ce type est décrit dans le brevet français déposé par la demanderesse le 23 mars 1962 pour "Moteur hydraulique à pistons tangentiels".
Bien que ce moteur puisse, en principe, tourner dans les deux sens, il possède des caractéristiques nettement différentes dans chacun de ceux-ci ce qui fait que, pratiquement, il n'est utilisé normalement que dans le sens de rotation qui correspond au meilleur rendement.
L'objet de la présente invention est un moteur du type décrit ci-deseus dont les caractéristiques sont identiques dans les deux sens de marche. Le moteur sui- ' vant l'invention est caractérisé en ce que son stator est équipé de deux séries d'un même nombre de cylindres disposées côte à côte dans le sens axial du moteur, les axes des cylindres de chacune de ces séries étant tangents à une circonférence idéale, de même diamètre, concen- trique à l'axe du moteur et dont le plan est perpendi- culaire à celui-ci les axes des cylindres des deux séries se croisant, chacune de ces séries correspondant à un sens de rotation du moteur, les têtes de leurs pistons respectifs agissant sur les butées de la couronne
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rotorique et un distributeur,
entraîné par tout moyen approprié et tournant dans un alésage du stator, mettant successivement chacun des cylindres de la série, correspondant au sens de rotation choisi, dont le piston est au début de sa course motrice, en communica- tion aveo la ligne à haute pression d'alimentation et ce, jusqu'à la fin de sa course motrice puis, à partir de ce moment, mettant successivement chacun de ces cylindres en communication aveo l'ensemble des cylin- dres de l'autre série dont les pistons sont suscepti- bles de se déplacer de la fin de course basse vers la de course haute de façon que, sous la poussée des butées en mouvement, l'huile des cylindres de la premi- ère série soit transférée dans ceux de la deuxième série, ces derniers étant ensuite, à partir de la fin de course haute de leurs pistons,
mis en communication avec la ligne 4 basse pression où leur huile est évacuée.
D'autres caractéristiques ressortiront de la description oi-après, se rapportant à des exemples non limitatifs de réalisation, avec référence aux dessine annexés dans lesquels! la figure 1 est une vue schématique*, noue forme développée, d'un moteur suivant l'invention la figure 2 est une vue d'une forme de réalisa- tion d'un moteur suivant l'invention en deux demi- coupes respectivement suivant les axes AA et BB de la figure 3 et
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la.figure 3 est une vue en ooupelongitudinale du même moteur suivant l'axe brisé CC de la figure 2.
Le moteur schématisé à la figure 1 possède un stator équipé de deux séries de cylindres disposées côte à côte dans le sens axial du moteur et dont les axes sont, dans chaque série, tangents à une oiroon- férence idéale, de même diamètre, concentrique à l'axe du moteur et dont le plan est perpendiculaire à cet axe.Les axes des cylindres des deux séries se croisent. Ces cylindres actionnent des pistons désignés par 11, 12,....., 18 pour la première série et par 21, 22,......28 pour la deuxième et qui agissent sur des butées constituées de galets cylindriques pouvant tourner librement autour d'axes solidaires d'une couronne rotorique et parallèles à l'axe du moteur.
De préférence, il n'y a qu'une seule série de butées, de longueur suffisante pour que les têtes des deux séries de pistons puissent s'y appuyer mais rien n'empêche, évidemment, de concevoir deux couronnes roto- riques ayant leurs propres butées et solidaires l'une de l'autre. Sur la fig. 1, on a représenté les butées par deux séries de cercles; ceux qui se font vis-à-vis sont désignés par les mêmes repères et on supposera qu'ils figurent les extrémités de butées uniques 101, 102......
115.
Les pistons 11, 12,........18 sont destinés à faire tourner le moteur dans le sens des flèches 1, les
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pistons 21, 22, ....28 dans le sens inverse. Les faoes des têtes de pistons sont des surfaces parallè- les à l'axe des butées et sont profilées de façon convenable. Ce qui a été dit à ce sujet dans le cas du moteur à pistons tangentiels à une seule série de cylindres décrit dans le brevet français du 23 mars 1962 est évidemment applicable dans le cas présent.
Dans un alésage pratiqué dans la partie centrale du stator, suivant l'axe de celui-ci; et où débouchent des orifices communiquant avec les différente cylindres de deux séries, un distributeur tourne dans le sens de la flèche 2, entraîné par un moyen approprié. Ce distributeur est constitué d'un tiroir rotatif 3 qui ménage, par rapport à l'alésage du stator 4 dans lequel il tourne, deux chambres 5 et 6 ainsi qu'un conduit 7 destiné à faire communiquer, entre eux un certain nombre de cylindres correspondants des deux séries suivant un processus qui sera expliqué plus loin.
Les chambres 5 et 6 sont destinées à être raccordées respectivement à la ligne à haute pression et à la ligne à basse pression ou inversement suivant le sens de rotation désiré du moteur. On supposera que la chambre 5 est reliée à la ligne à haute pression et la chambre 6 à la ligne à basse pression, ce qui correspond au sens de rotation du moteur indiqué par
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la flèche 1. Dans l'exemple choisi, le nombre Nb de butées est égal à 15 et le nombre Np de piétons de chacune des séries est égal à 8. Conformément à oe qui a été dit au sujet du moteur à pistons tangentiels à une seule série de cylindrée, ces nombres satisfont à la relation Nb = ANp¯ 1.
Il est évident que la relation liant lea grandeurs et les sens relatifs des mitesses de rotation du moteur et du distributeur reste également la même. Si on considère la situation des éléments représentés à la figure 1, on voit que les pistons 12, 13, 14 et 15 sont sous pression et exercent sur les butées des efforts tendant à les faire avancer dans le sens des flèches 1; les cylindres des pistons 2?, 23, 24 et 25 de l'autre série sont à la basse pression et les cylindres des pistons 17 et 18 de la première série sont mis en communication avec les cylindres des pistons 27 et 28 de l'autre série, à travers le conduit 7 du distributeur.
Si on imagine que le tiroir 3 du distributeur se déplace dans le sens de la flèche 2, on voit que, sous l'effort de poussée des pistons sous pression 12, 13, 14 et 15 auquel vient s'ajouter celui du piston 16, le rotor avance d'abord d'un certain angle qui correspond la position de fin de course haute du piston 12.
Pendant ce temps, le piston 11 a été repoussé par la butée 102 et, de ce fait, a transmis une partie de son huile dans le conduit 7. Comme le piéton 21
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passe de la fin de course basse à la fin de course haute pandant que le piston 11 fait l'inverse et que, d'autre part, les faces des têtes de ces pistons en contact avec les butées intéressées ont des profils identiques, on conçoit que lorsque, au cours de la continuation du mouvement, le piston 11 sera entiè- rement passé à fin de oourse basse, l'huile chassée de son cylindre aura un volume exactement égal à celui dont s'est rempli le cylindre du piston 21. Le même échange d'huile s'effectue entre les cylindres des pistons 17 et 27 et entre ceux des pistons 18 et 28.
Il faut toutefois remarquer que, pour que l'échange d'huile entre les cylindres des deux séries se fasse pratiquement sans pression, il est nécessaire qu'à un recul d'un piston corresponde une avance égale du piston correspondant et cela, à tout moment de leur course, ce qui exige que la face intéressée de la tête des pistons ait un profil tel que leur course soit proportionnelle à l'angle de rotation du rotor.
Cependant, ai de petites irrégularités existent, une certaine compensation se produit par le fait que le conduit 7 met en communication simultanée plusieurs paires de cylindres correspondants dont les pistons sont à des stades de course différents. Si une telle compensation n'était pas suffisante, il en résulterait des efforts parasites des têtes de pistons sur leurs butées pendant le transfert d'huile. On pourrait y
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remédier, par exemple, en reliant le canal 7 à un cylindre auxiliaire d'expansion muni d'un piston retenu par un ressort taré, ou bien envisager, pour les deux séries de pistons, des butées distinotes fixées sur deux couronnes rotoriques reliées élasti- quement entre elles.
D'autre part, le cylindre du piston 26 de la deuxième série, qui était à fin de course haute, a été mis en communication, par le distributeur, avec la chambre 6 et son huile, comme celle des cylindres des pistons 25, 24, 23 et 22, qui sont également repoussés vers leur fin de course basse par les butées en mouvement, est évacuée progressive- ment vers la ligne à basse pression.
Il résulte de oe qui précède que l'huile est admise successivement sous haute pression dans les cylindres de la série qui correspond au sens de rotation choisi puis, quand les pistons de ces cylindres ont atteint leur fin de course haute, est tranférée, de préférence sans pression, dans les cylindres de l'autre série qui passent de leur fin de course basse à leur fin de course haute puis, quand ces derniers cylindres sont remplis, est évacuée vers la ligne à basse pression. A tout moment, les cylindres des deux séries sont remplis d'huile et on voit aisément qu'en inversant les rôles des chambres 5 et 6 du distributeur, le moteur sera prêt à tourner dans l'autre sens avec les mêmes caractéristiques.
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Il est évident que tout ce qui a été dit propos du profil de la face motrioe des têtes de pistons dans le cas du moteur à pistons tangentiels à une seule série de cylindres, déorit dans le brevet français du 23 mars 1962 est également applicable au moteur suivant la présente invention.
Quant à l'autre face, on a vu qu'il convenait de lui donner un profil tel qu'il en résulte une course de piston proportion- nelle à l'angle de rotation de la butée avec laquelle elle est en contact mais on peut lui donner en outre une inclinaison par rapport à l'axe du piston telle qu'elle puisse se comporter comme un coin et qu'en admettant la haute pression dans le conduit de trans- fert d'huile 7 on réalise le blocage mécanique du rotor à l'arrêt par l'action simultanée sur les butées des faces en question dans les deux séries de pistons.
Le moteur peut ainsi être retenu à l'arrêt contre un couple d'entraînement extérieur dans un sens ou dans l'autre.
Le moteur décrit ci-dessus est le plus simple, son distributeur n'effectue qu'un seul cycle de distribu- tion par tour mais, comme dans le cas du moteur à une seule série de pistons, on peut réaliser deux ou plusieurs cycles de distribution par tour du distributeur. Il va de soi que, dans tous les cas, la relation liant le nombre de butées et le nombre de pistons dans une série est la même que pour le moteur à une seule série de pistons et
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que le rapport et les sens relatifs des vitesses de rotation du moteur et du distributeur sont également maintenus. A titre d'exemple, on a représenté aux fig. 2 et 3 une forme de réalisation d'un moteur suivant l'invention dans lequel le distributeur effec- tue deux cycles de distribution par tour.
Le moteur représenté sur ces figures oomprend un stator 30 fixé à un bâti, non représenté, par tout moyen convenable, portant une première série de cylindres tels que 31, dont les axes sont tangents à une oircon- férence de base, et une deuxième série de cylindres tels que 32, dont les axes sont tangents une circonférence de base de même diamètre mais croisent ceux des cylindres de la première série, tous ces cylindres étant munis de pistons tels que 33 ayant des têtes identiques, de profil adéquat, et une couronne rotorique formée, par exemple, de deux parties 34 et 35 assemblées par des tiges 36 et des écrous 37. Les tiges 36 servent d'axes de rotation à des butées constituées de galets cylindriques 38 sur lesquels viennent s'appuyer les têtes des pistons des deux séries de cylindres .
Les cylindres débouchent dans un alésage 39 du stator'par des orifices tels que 40, pour la première série, et 41 pour la deuxième. Dans cet alésage tourne un distributeur 42 entraîné, par l'intermédiaire d'un arbre 43, par tout moyen convenable et dans le sens correspondant au sens de rotation désiré du moteur.
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Ce distributeur détermine, par rapport à l'alésage 39, deux chambres 44 et 45 qui communiquent respective- ment par l'intermédiaire de gorges annulaires 47 et 46 avec des canaux 49 et 48 débouchant à l'extérieur du stator et destinés à être reliés respectivement à la ligne à haute pression et à la ligne à basse pression ou inversement suivant le sens de rotation du moteur.
Le distributeur détermine également, par rapport à l'alésage 39, des oanaux de transfert d'huile 50 et 51 mettant en communication entre eux des cylindres correspondants des deux séries suivant le processus expliqué plus haut.
Les canaux de transfert 50 et 51 communiquent, par une gorge annulaire 52, avec un conduit 53 débou- chant à l'extérieur du stator et destiné à être raccordé à la ligne à haute pression dans le but de bloquer le moteur à l'arrêt suivant le processus expliqué précédem- ment.
La couronne rotorique communique son oouple à l'utilisation par tout moyen convenable non repré- senté; par exemple, la partie 34 peut être munie, , sa périphérie, d'une denture d'engrenage ou bien , elle peut constituer un plateau d'accouplement.
Le moteur décrit ci-dessus fonctionne de la façon expliquée à l'aide de la figure 3 mais non distri- buteur effectue deux cycles de distribution par tour.
Il comprend, par série, 9 pistons et 20 butées qui
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satisfont à la relation 20 = 2x9 + 2, le signe + impliquant une rotation du rotor dans le même cens que le distributeur et la vitesse de ce dernier est 10 foie plus grande que celle du rotor. Tout ce qui a été dit sur la commande du distributeur à propos du moteur à une seule série de cylindres s'applique évidemment au moteur suivant l'invention.
L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites; on peut, par exemple, imaginer un moteur en forme de secteur circulaire, dans le cas iù il doit n'exécuter, dans un sens ou dans l'autre, qu'un angle de rotation limité; ou bien lui donner la forme d'une crémaillère reotiligne.
D'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention.