FR3148630A1 - Adaptateur de pression amélioré pour système hydraulique - Google Patents

Abstract

Adaptateur (100) de pression comprenant dans lequel la came (20) présente un premier ensemble de portions de lobes (20A) et un second ensemble de portions de lobes (20B), chaque ensemble de portions de lobes ensemble étant relié à un distributeur caractérisé en ce que les portions de lobes associées au premier ensemble (20A) définissent une première course pour les pistons, les portions de lobes associées au second ensemble (20B) définissent une seconde course pour les pistons, la première course étant distincte de la seconde course, dans lequel les pistons parcourant le premier ensemble (20A) de lobes réalisent une fonction de moteur hydraulique, de manière à réaliser une mise en rotation relative du premier ensemble et du second ensemble, les pistons parcourant le second ensemble (20B) de lobes réalisent une fonction de pompe hydraulique, de manière à délivrer une pression. Figure pour l’abrégé : Fig. 2.

Description

Adaptateur de pression amélioré pour système hydraulique

La présente invention concerne un adaptateur de pression pour un système hydraulique, pouvant notamment remplir une fonction d’amplificateur de pression.

Les systèmes hydrauliques sont communément employés dans de nombreuses applications. Dans de tels systèmes, une volonté récurrente est de réduire l’encombrement pour des raisons évidentes de réduction de masse et de volume de l’ensemble, et également pour en faciliter l’intégration.

Dans le cas de machines hydrauliques, il est ainsi connu de chercher à amplifier adapter la pression et le débit d’un organe hydraulique en vue d’optimiser le système. Notamment, il est connu d’utiliser un amplificateur de pression plutôt que de sur-dimensionner les composants hydrauliques, ce qui permet non seulement d’utiliser des éléments standardisés pour différentes applications, mais également d’en réduire l’encombrement.

Les adaptateurs de pression connus sont cependant complexes à réaliser. La présente invention vise ainsi à répondre au moins partiellement à ces différentes problématiques.

La présente invention concerne ainsi un adaptateur de pression comprenant :
un premier ensemble et un second ensemble, mobiles en rotation l’un par rapport à l’autre selon un axe principal,
le premier ensemble comprenant une came comprenant au moins un lobe,
le second ensemble comprenant un bloc cylindres présentant une pluralité de logements dans lesquels coulissent des pistons,
dans lequel
la came présente un premier ensemble de portions de lobes comprenant au moins une portion de lobe et un second ensemble de portions de lobes comprenant au moins une portion de lobe, chaque ensemble de portions de lobes ensemble étant relié à un distributeur
caractérisé en ce que
les portions de lobes associées au premier ensemble définissent une première course pour les pistons,
les portions de lobes associées au second ensemble définissent une seconde course pour les pistons,
la première course étant distincte de la seconde course,
dans lequel
les pistons parcourant le premier ensemble de portions de lobes réalisent une fonction de moteur hydraulique, de manière à réaliser une mise en rotation relative du premier ensemble et du second ensemble,
les pistons parcourant le second ensemble de portions de lobes réalisent une fonction de pompe hydraulique, de manière à délivrer une pression,.

Selon un exemple, l’adaptateur peut comprendre un carter solidaire en rotation de la came, ou solidaire en rotation du bloc cylindres.

Selon un exemple, la came est une came multilobes, comprenant typiquement une pluralité de lobes.

Selon un exemple, la première course est strictement supérieure à la seconde course.

Selon un exemple, l’ensemble des pistons parcourant le premier ensemble de lobes et réalisant une fonction de moteur hydraulique présente une admission primaire et un refoulement primaire, l’ensemble des pistons parcourant le second ensemble de lobes et réalisant une fonction de pompe hydraulique présente une admission secondaire et un refoulement secondaire, le refoulement primaire alimente l’admission secondaire.

Selon un exemple, chaque lobe de la came est subdivisé en :
- une portion d’admission appartenant au premier ensemble,
- une première portion de refoulement, appartenant au second ensemble,
- une seconde portion de refoulement,
telles que la course d’un piston se déplaçant selon la première portion de refoulement est strictement inférieure à la course d’un piston se déplaçant selon la portion d’admission.

Selon un exemple, chaque lobe du premier ensemble comprend une portion d’admission et une portion de refoulement, et chaque lobe du second ensemble comprend une portion d’admission et une portion de refoulement.

Selon un exemple, la portion d’admission, la première portion de refoulement et la seconde portion de refoulement s’étendent chacune selon un même secteur angulaire de la came.

Selon un exemple, l’adaptateur comprend un distributeur adapté pour réaliser une alimentation et un refoulement de fluide de l’ensemble des pistons parcourant le premier ensemble de lobes et réalisant une fonction de moteur hydraulique et de l’ensemble des pistons réalisant une fonction de pompe hydraulique, ledit distributeur comprenant un unique bloc de distribution à gorges.

Selon un exemple, l’adaptateur comprend un premier distributeur et un second distributeur adaptés pour réaliser une alimentation et un refoulement de fluide des pistons parcourant le premier ensemble de lobes et réalisant une fonction de moteur hydraulique et de l’ensemble des pistons parcourant le second ensemble de lobes et réalisant une fonction de pompe hydraulique, dans lequel le premier distributeur et le second distributeur sont des distributeurs à gorges, ou en variante des distributeurs à plots.

Selon un exemple, l’adaptateur comprend un premier distributeur et un second distributeur adaptés pour réaliser une alimentation et un refoulement de fluide des pistons parcourant le premier ensemble de lobes et réalisant une fonction de moteur hydraulique et de l’ensemble des pistons parcourant le second ensemble de lobes et réalisant une fonction de pompe hydraulique, dans lequel le premier distributeur et le second distributeur sont disposés de part et d’autre du bloc cylindres selon l’axe principal.

Selon un exemple, l’adaptateur comprend un premier distributeur et un second distributeur adaptés pour réaliser une alimentation et un refoulement de fluide des pistons parcourant le premier ensemble de lobes et réalisant une fonction de moteur hydraulique et de l’ensemble des pistons parcourant le second ensemble de lobes et réalisant une fonction de pompe hydraulique, dans lequel au moins un desdits premier et second distributeur est positionné au moins partiellement à l’intérieur du bloc cylindres.

Selon un exemple, les pistons parcourant le premier ensemble de lobes définissent un moteur homocinétique, et les pistons parcourant le second ensemble de lobes définissent une pompe homocinétique.

Pour un moteur hydraulique, la caractéristique homocinétique signifie que, lorsque le débit d'alimentation en fluide est constant, la vitesse de rotation de la partie tournante du moteur, typiquement le bloc-cylindres ou la came, est sensiblement constante. En d'autres termes, la rotation s'opère sans à-coup. Dans un moteur homocinétique, le bilan de fluide est sensiblement nul, c'est-à-dire qu'à chaque instant, la quantité de fluide entrant dans les cylindres est sensiblement égale à la quantité de fluide sortant des cylindres.

Pour une pompe hydraulique, la caractéristique homocinétique signifie que lorsque la vitesse de rotation de la partie tournante est constante le débit de fluide refoulé par la pompe est constant. En d’autres termes, le débit délivré ne présente pas d’à-coups.

Selon un exemple, chaque portion de lobe définit une admission ou un refoulement, et dans lequel la came définit un plat de came entre chaque portion de lobe.

L’adaptateur tel que proposé peut notamment être intégré dans une machine hydraulique, par exemple dans un moteur hydraulique ou dans un vérin hydraulique.

L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples non limitatifs.

La est une représentation schématique d’un adaptateur de pression.

La est une représentation schématique d’un adaptateur de pression selon un exemple de réalisation.

La est une représentation schématique d’un exemple de distributeur pour un adaptateur de pression selon un autre exemple de réalisation.

La est une vue en coupe de la .

La est une vue en coupe de la .

La est un graphe schématisant le fonctionnement d’un adaptateur de pression selon un aspect de l’invention.

La est un graphe schématisant le fonctionnement d’un autre exemple d’adaptateur de pression selon un aspect de l’invention.

La est une représentation schématique d’un adaptateur de pression selon un autre exemple de réalisation.

La est une représentation schématique d’un adaptateur de pression selon un autre exemple de réalisation.

La est une vue en coupe de la .

La est une vue en coupe de la .

La est une vue en coupe de la .

La est une représentation schématique d’un adaptateur de pression selon un autre exemple de réalisation.

La est un graphe schématisant le fonctionnement d’un autre exemple d’adaptateur de pression selon un aspect de l’invention.

La est un graphe schématisant le fonctionnement d’un autre exemple d’adaptateur de pression selon un aspect de l’invention.

La est une représentation schématique d’un organe hydraulique intégrant un adaptateur selon un aspect de l’invention.

Sur l’ensemble des figures, les éléments en commun sont repérés par des références numériques identiques.

La est une représentation schématique d’un adaptateur 100 de pression.

L’adaptateur 100 de pression tel que schématisé présente deux organes hydrauliques couplés en rotation, l’un étant adapté pour présenter un fonctionnement de moteur, et l’autre étant adapté pour présenter un fonctionnement de pompe. On désignera ici par la référence 110 le moteur hydraulique, et par la référence 120 la pompe hydraulique.

Le moteur hydraulique 110 présente une admission primaire 112 et un refoulement primaire 114. La pompe hydraulique 120 présente une admission secondaire 122 et un refoulement secondaire 124. Le moteur hydraulique 110 adapté pour être relié à une alimentation fournissant un premier débit Q1 à une première pression P1, et refoule un débit Qm (dans les modes de réalisation présentés Qm =Q1 s’il n’y a pas de fuites) à une pression Pm. Le moteur hydraulique 110 réalise une mise en rotation de la pompe hydraulique 120. La pompe hydraulique 120 est alimentée par un débit Qp (dans les modes de réalisation présentés Qp =Q2 s’il n’y a pas de fuites) à une pression Pp, et est adaptée pour délivrer un deuxième débit Q2 à une deuxième pression P2 telle que P2 est différent de P1. Il est connu de l’homme du métier que pour un fonctionnement de la pompe sans cavitation, la pression Pp à l’admission de la pompe doit être supérieure à une pression minimale de gavage de la pompe.

En fonction de l’adaptation de pression souhaitée, P2 peut être supérieur à P1 ou inférieur à P1, réalisant ainsi un élévateur de pression ou un abaisseur de pression.

Un tel adaptateur 100 comprend une ou plusieurs machines hydrauliques comprenant chacune un premier ensemble et un second ensemble, mobiles en rotation l’un par rapport à l’autre selon un axe principal Z-Z.

Le premier ensemble comprend un carter 10 et une came 20.

Le second ensemble comprenant un bloc cylindres 30 présentant une pluralité de logements 40 dans lesquels coulissent des pistons 50, chaque piston 50 étant positionné dans un logement 40. L’adaptateur 100 est configuré de manière à ce qu’en fonctionnement, les pistons suivent la came. Ainsi, les pistons effectuent des mouvements de va et vient dans leurs logements respectifs en fonction de la géométrie de la came, tout en restant au contact de la came.

Le moteur hydraulique 110 entraine en rotation la pompe hydraulique 110. Cependant, l’adaptateur n’a pas pour fonction de délivrer un couple. Ainsi, l’adaptateur 100 ne présente typiquement pas d’arbre d’entrée ou de sortie de couple mécanique.

La présente une vue schématique illustrant une vue en coupe selon un plan perpendiculaire à l’axe de rotation d’un adaptateur de pression selon un aspect de l’invention.

On schématise sur cette figure une came 20 multilobes et un axe principal Z-Z. A des fins d’illustration, la came 20 illustrée est une came pour un système radial ; le mouvement relatif des pistons 50 dans leurs logements est donc selon une direction radiale par rapport à l’axe principal Z-Z. On comprend cependant que ce mode de réalisation n’est pas limitatif, et que l’invention s’applique également pour un système axial. La came 20 peut par exemple comprendre un lobe, ou être une came multilobes comprenant une pluralité de lobes.

Dans l’exemple illustré, la came entoure le bloc cylindres. En variante, l’adaptateur 100 peut présenter une architecture radiale à came intérieure montée mobile en rotation par rapport au bloc-cylindre 30 et à un carter 10, le bloc cylindres 30 étant alors typiquement solidaire en rotation avec le carter 10.

L’invention telle que proposée se base notamment sur une subdivision de la came de manière à définir plusieurs sous-ensembles disjoints, typiquement un premier sous ensemble et un second sous ensemble. Ces sous-ensembles sont associés à un distributeur adapté pour réaliser une alimentation et/ou un refoulement de fluide distinct pour chacun de ces deux sous-ensembles.

On désigne ici un premier sous ensemble et un second sous ensemble.

Chaque sous ensemble est associé à une pluralité de portions de lobes de la came 20. Les portions de lobes associées au premier sous ensemble définissent une première course pour les pistons. Les portions de lobes associées au second sous ensemble définissent une seconde course pour les pistons. Dans le présent exposé, on fait référence à la course unitaire par piston. On peut également définir la course totale pour chaque sous ensemble, correspondant à la somme des courses pour chacun des sous ensembles.

L’adaptateur 100 est configuré de manière à ce que la première course soit distincte de la seconde course. Ainsi, la première course est strictement supérieure ou strictement inférieure à la seconde course.

Parmi les deux sous-ensembles, l’un réalise une fonction de moteur hydraulique, et l’autre réalise une fonction de pompe hydraulique.

A titre d’exemple, on considère ici que le premier sous ensemble réalise une fonction de moteur hydraulique, est relié à une alimentation en pression, et est adapté pour réaliser une mise en rotation relative du premier ensemble et du second ensemble. On considère alors que le second sous ensemble réalise une fonction de pompe hydraulique, et est configuré de manière à délivrer une pression. On désignera dans la suite du texte par l’appellation de moteur hydraulique 110 le sous ensemble réalisant une fonction de moteur hydraulique, et par pompe hydraulique 120 le sous ensemble réalisant une fonction de pompe hydraulique.

Du fait des courses distinctes, on comprend donc que le moteur hydraulique 110 et la pompe hydraulique 120 ont des cylindrées distinctes. La cylindrée est définie comme étant le produit de section efficace d’une chambre considérée par la course du piston, la section efficace d’un piston étant la surface totale du piston qui participe à créer une force tendant à déplacer le piston dans la direction souhaitée. On distingue la cylindrée pour un piston donné et la cylindrée pour un moteur ou une pompe, qui est égale à la somme de la cylindrée des pistons pour le moteur ou la pompe considérée.

La structure proposée permet ainsi de réaliser un adaptateur de pression au moyen d’un ensemble comprenant un unique bloc cylindres et une unique came 20, par segmentation des portions de lobes de la came 20 en différents sous-ensembles de portions de lobes réalisant des fonctions distinctes.

On présente ci-après un exemple de fonctionnement.

Dans cet exemple, on désigne respectivement par 20A et 20B une partie du premier sous ensemble et du second sous ensemble sur la , le premier sous ensemble 20A et le second sous ensemble 20B comprenant chacun au moins une portion de lobe. on considère que le premier sous ensemble réalise une fonction de moteur hydraulique adapté pour réaliser une mise en rotation du bloc cylindres 30 et forme le moteur hydraulique de cylindrée C1 = N * S * Co1, avec S la section efficace du piston 50, Co1 désignant la course du piston 50 lorsqu’il parcourt un lobe 20A du premier sous-ensemble, et N le nombre de pistons (N=8 dans l’exemple illustré), et que le second ensemble réalise une fonction de pompe hydraulique et forme la pompe hydraulique de cylindrée C2 = N * S * Co2, avec S la section efficace du piston 50, Co2 désignant la course du piston 50 lorsqu’il parcours un lobe 20B du second sous-ensemble, et N le nombre de pistons (N=8 dans l’exemple illustré),de manière à délivrer un débit et une pression.

Sur la , on désigne deux pistons par les lettres A et B et on considère (arbitrairement) un sens de rotation du bloc-cylindres 30 horaire indiqué par une flèche. Le piston A parcourant un demi-lobe 210 du premier sous ensemble 20A est en phase de sortie de son logement, tandis que le piston B parcourant un demi-lobe 240 du second sous-ensemble 20B est en phase où il rentre dans son logement. Sur le demi-lobe 210, le piston A est alimenté par un débit Q1 à une pression P1 que l’on qualifie de haute pression et qui génère une force tendant à sortir le piston de son logement pour entrainer la rotation relative du bloc cylindre 30 par rapport à la came 20. Au refoulement sur le demi-lobe 220, le piston A refoulera un débit Qm (dans cet exemple particulier Qm=Q1) à une pression Pm que l’on qualifie de basse pression, telle que Pm < P1.

Le piston B parcourant un demi-lobe 240 du second sous-ensemble 20B est en phase de refoulement. Lors de sa phase d’aspiration préalable, lorsqu’il parcourait le demi-lobe 230 du second sous-ensemble 20B il était alimenté par un débit Qp à une pression d’alimentation Pp que l’on qualifie de basse pression. Lors de son refoulement en parcourant un demi-lobe 240, il délivre un débit Q2 (dans cet exemple particulier Qp=Q2) à une pression P2 tel que P2 > Pp.

L’adaptateur 100 de pression est typiquement homocinétique ; pour une vitesse de rotation constante du bloc cylindres 30 par rapport à la came 20, il délivre un débit constant ou sensiblement constant, par opposition notamment à un actionneur linéaire oscillant qui délivre une pression par pulsations.

L’effet de l’adaptateur 100 de pression va alors dépendre notamment du rapport entre courses du premier sous ensemble et du second sous ensemble, et donc des cylindrées C1 et C2, ainsi que du rapport entre les pressions et débits d’admission du premier sous ensemble et du second sous ensemble. En fonction de la configuration de l’adaptateur 100, ce dernier pourra notamment réaliser une fonction d’élévateur de pression ou d’abaisseur de pression (ce qui correspond à un élévateur de débit).

Selon un premier exemple, si on considère que C1 > C2, et que Pp = Pm, la pompe hydraulique 120 délivre une pression P2 telle que P2 > P1, du fait du rapport des cylindrées C1 et C2. L’adaptateur 100 réalise alors une fonction d’amplificateur de pression.

A l’inverse, si on considère que C1 < C2, et que Pp = Pm alors la pompe hydraulique 120 délivre une pression P2 telle que P2 < P1, du fait du rapport des cylindrées C1 et C2. L’adaptateur 100 réalise alors une fonction d’abaisseur de pression et le débit Q2 sera tel que Q2>Q1 (on amplifie alors le débit).

Selon un exemple, dans le cas où C1 > C2, l’admission de la pompe hydraulique 120 peut être reliée au refoulement du moteur hydraulique 110. Le refoulement du moteur hydraulique 110 alimente ainsi au moins en partie l’admission de la pompe hydraulique 120. Ainsi, la pression à l’admission de la pompe hydraulique 120 est égale à la pression au refoulement du moteur hydraulique 110. Une ligne s’étend typiquement depuis le volume interne du carter 10 pour réaliser le gavage de la pompe 120, afin que la pression Pp à l’admission 122 de la pompe 120 soit supérieure à une pression minimum de gavage requise pour la pompe 120. En variante, le gavage n’est pas nécessaire, mais le système comprend des moyens permettant d’assurer que la pression à l’admission 122 de la pompe 120 est supérieur à la pression minimum de gavage de pompe, par exemple une restriction réalisée sur un drain du volume interne du carter 10 qui retourne au réservoir.

Les figures 3, 4 et 5 présentent différentes vues d’un bloc de distribution permettant de réaliser un premier distributeur 160 réalisant l’admission et le refoulement en fluide du premier sous ensemble et un second distributeur 170 réalisant l’admission et le refoulement en fluide du second sous ensemble. Les figures 4 et 5 sont des vues selon les plans C-C et D-D repérés sur la .

Dans le mode de réalisation présenté, le bloc de distribution 165 prend la forme d’un distributeur à gorges à l’interface entre le carter 10 et le bloc-cylindres 30, le bloc de distribution étant lié en rotation avec le carter 10 et la came 20. Ce bloc de distribution 165 comprend des gorges annulaires 167, 168 et 169 adaptées pour coopérer avec des gorges annulaires réalisées dans le carter 10 (non représenté) pour réaliser des chambres d’alimentation et de refoulement du moteur hydraulique et des chambres d’alimentation et de refoulement de la pompe hydraulique. Dans ce mode de réalisation particulier le refoulement du moteur et l’alimentation de la pompe sont réalisés par la même chambre dont la gorge du bloc de distribution 165 est référencée 167. On comprend cependant que ce mode de réalisation n’est pas limitatif, et que le refoulement du moteur et l’alimentation de la pompe peuvent être réalisés par des chambres distinctes. L’alimentation du moteur hydraulique est réalisée par une chambre dont la gorge correspondante du bloc de distribution 165 est référencée 168, et la gorge permettant la réalisation d’une chambre permettant de recueillir le refoulement de la pompe hydraulique est référencée 169. Chacune de ces gorges annulaires est mise en relation avec des conduits internes du bloc de distribution 165 pour permettre le passage de fluide de ces gorges jusqu’à l’interface de distribution du bloc-cylindres 30. Ces conduits du bloc de distribution 167 débouchent à l’interface avec le bloc-cylindres 30 à des positions angulaires correspondant aux différents demi-lobes de la came. Ainsi dans l’exemple, les conduits qui sont liés à la gorge annulaire d’admission 168 du moteur hydraulique débouchent à une position 161 correspondant à un demi-lobe 210 de la came. Les conduits qui sont liés à la gorge de refoulement du moteur hydraulique en relation avec la gorge 167 du bloc de distribution 165 débouchent à une position angulaire 162 correspondant à un demi-lobe 220 de la came. Les conduits qui sont liés à l’admission de la pompe hydraulique (aussi lié dans ce mode de réalisation à la gorge 167) débouchent à une position angulaire 163 correspondant à un demi-lobe 230 de la came 20. Les conduits qui sont liés au refoulement de la pompe hydraulique lié à la gorge 169 débouchent à une position angulaire 164 correspondant à un demi-lobe 240 de la came 20.

La structure proposée permet ainsi de former un adaptateur de pression au moyen d’une machine hydraulique avec un bloc cylindres unique et une seule rangée de pistons positionnés en regard d’une même came, en dédoublant la fonction de la came 20 pour définir deux sous-ensembles, l’un des sous-ensembles réalisant une fonction de moteur hydraulique et assurant l’entrainement en rotation, tandis que l’autre sous-ensemble réalise une fonction de pompe hydraulique 120 pour délivrer une pression P2 modulée par rapport à la pression d’admission P1 du sous ensemble réalisant la fonction de moteur hydraulique. L’adaptateur 100 de pression tel que proposé peut notamment être intégré dans une machine hydraulique, par exemple un moteur hydraulique, ou dans un organe hydraulique tel qu’un vérin. Une telle structure diffère donc d’une structure dans laquelle le bloc cylindres comprend plusieurs rangées de pistons décalées axialement selon l’axe principal Z-Z, et pouvant être au contact de cames distinctes. La structure proposée est notamment avantageuse en termes de compacité par rapport à de telles structures.

La est un graphe symbolisant le fonctionnement d’un adaptateur 100 comprenant un distributeur tel que par exemple présenté en référence aux figures 3, 4 et 5.

Dans l’exemple schématisé sur la , la came 20 définit un premier ensemble de portions de lobes 20A qui définissent une première course Co1 pour les pistons parcourant ces portions de lobes et un deuxième ensemble de portions de lobes 20B qui définissent une seconde course Co2 pour les pistons parcourant ces portions de lobes. On retrouve sur cette figure les différentes portions de lobes telles que désignées notamment sur la . Cette figure présente un exemple de positionnement des trous de distribution des distributeurs 160 et 170 en interface avec le bloc-cylindres 30. Dans cet exemple, l’adaptateur de pression 100 est de type « 3 lignes », avec un bloc de distribution 165 réunissant dans un même objet physique un premier distributeur 160 réalisant l’admission et le refoulement en fluide du premier sous ensemble et un second distributeur 170 réalisant l’admission et le refoulement en fluide du second sous ensemble. Une ligne est commune entre 160 et 170.

La présente une variante de la , dans laquelle l’adaptateur 100 est du type « 4 lignes » où l'admission de distributeurs 160 et le refoulement du distributeur 160 sont bien distincts de l'admission du distributeur 170 et du refoulement du distributeur 170.

La présente un exemple de réalisation d’un adaptateur 100 de pression selon l’invention ayant une structure radiale. Par structure radiale, on entend que les pistons 50 et les logements 40 sont disposés de manière à définir un mouvement des pistons 50 selon une direction radiale par rapport à l’axe principal Z-Z. L’adaptateur 100 de pression présente alors une structure que l’on qualifie de radiale.

On représente sur cette figure une came 20 et un carter 10. La came est positionnée de manière à entourer le bloc cylindres 30 par rapport à l’axe principal Z-Z. Le carter 10 et la came 20 définissent un volume interne dans lequel est logé le bloc cylindres 30, qui est monté mobile en rotation par rapport à l’ensemble formé par la came 20 et le carter 10 au moyen d’un axe 32 définissant l’axe principal Z-Z. L’axe 32 est optionnel, le bloc cylindres 30 peut être monté mobile en rotation par rapport à la came 20 par tout autre moyen.

L’adaptateur 100 comprend un premier distributeur 160 et un second distributeur 170. Le premier distributeur 160 adapté pour réaliser une admission et un refoulement de fluide dans les demi-lobes 210 et 220 du premier sous ensemble 20A. Le second distributeur 170 adapté pour réaliser une admission et un refoulement de fluide dans les demi-lobes 230 et 240 du second sous-ensemble 20B.

Le premier distributeur 160 et /ou le second distributeur 170 sont typiquement des distributeurs à plot. Un distributeur à plots comprend typiquement une pièce interposée entre le bloc cylindres 30 et le carter 10, comprenant des orifices de distribution adaptés pour mettre en communication des conduits d’alimentation et de refoulement formés dans le carter 10, et des conduits formés dans le bloc cylindres 30. La pièce interposée peut par exemple prendre la forme d’un anneau ou d’un disque centré par rapport à l’axe principal Z-Z. En variante, le premier distributeur 160 et /ou le second distributeur 170 peuvent être des distributeurs à gorges.

Le premier distributeur 160 et le second distributeur 170 sont typiquement logés dans le carter 10.

Dans la structure proposée, le premier distributeur 160 et le second distributeur 170 sont disposés de part et d’autre du bloc cylindres 30 selon la direction définie par l’axe principal Z-Z.

Le bloc cylindres 30 comprend ainsi des conduits débouchant en regard de chacun du premier distributeur 160 et du second distributeur 170, permettant de relier les demi-lobes 210 et 220 du premier sous ensemble 20A et les demi-lobes 230 et 240 du second sous ensemble 20B respectivement au premier distributeur 160 et au second distributeur 170. Les conduits débouchent typiquement à une interface entre le bloc cylindres 30 et le premier distributeur 160 ou le second distributeur 170, l’interface étant typiquement entre deux surfaces s’étendant radialement par rapport à l’axe principal Z-Z.

Une telle structure avec un distributeur de part et d’autre du bloc cylindres 30 est avantageuse dans la mesure où elle permet d’équilibrer les efforts s’appliquant sur le distributeur, et donc de diminuer la charge sur les éléments de roulement par rapport à une structure comprenant un unique distributeur d’un côté du bloc cylindres 30. Ainsi, en équilibrant les efforts s’appliquant de part et d’autre du bloc cylindres 30, la charge s’appliquant sur les éléments de roulements est minimisée.

De manière optionnelle, le premier distributeur 160 et le second distributeur 170 sont configuré de manière à ce qu’en fonctionnement, l’effort résultant de l’alimentation et du refoulement en pression des demi-lobes 210 et 220 du premier sous ensemble 20A et des demi-lobes 230 et 240 du second sous ensemble 20B tende à déplacer le bloc cylindres vers l’un parmi le premier distributeur 160 et le second distributeur 170, par exemple vers le premier distributeur 160, ou de manière alternative vers le second distributeur 170.

Une telle configuration permet ainsi de déterminer en amont quel élément de roulement devra supporter une charge axiale du fait de la poussée du bloc cylindres 30 sur l’un des distributeurs, et permet ainsi de dimensionner les éléments de roulement de manière appropriée. Une butée du type butée à aiguille, butée à rouleau ou un épaulement peut notamment être intégrée dans l’adaptateur 100. En variante, une telle butée peut être prévue de chaque côté du bloc-cylindres (de part et d’autre du bloc cylindres par rapport à l’axe de rotation).

Les figures 9, 10, 11 et 12 présentent un exemple de réalisation d’un adaptateur 100 de pression selon l’invention ayant une structure axiale. Par structure axiale, on entend que les pistons 50 et les logements 40 sont disposés de manière à définir un mouvement des pistons 50 selon une direction parallèle à l’axe principal Z-Z. L’adaptateur 100 de pression présente alors une structure que l’on qualifie d’axiale.

On représente sur la une came 20 et un carter 10. La came 20 est positionnée en regard du bloc cylindres 30 par rapport à l’axe principal Z-Z, de manière à ce que les pistons 50 coulissant dans les logements 40 puissent venir au contact de lobes de la came 20. Le carter 10 et la came 20 définissent un volume interne dans lequel est logé le bloc cylindres 30, qui est monté mobile en rotation par rapport à l’ensemble formé par la came 20 et le carter 10 au moyen d’un axe 32 définissant l’axe principal Z-Z. La est une vue dans un plan perpendiculaire à l’axe principal Z-Z, et les figures 10, 11 et 12 sont plusieurs vues en coupe selon l’axe principal Z-Z,

L’adaptateur 100 tel que schématisé comprend un premier distributeur 160 et un second distributeur 170.

Le premier distributeur 160 est adapté pour réaliser une admission et un refoulement de fluide pour les logements 40 et pistons 30 parcourant les portions de lobe du premier sous ensemble. Le second distributeur 170 est adapté pour réaliser une admission et un refoulement de fluide pour les logements 40 et pistons 30 parcourant les portions de lobe du second sous ensemble.

Le premier distributeur 160 et /ou le second distributeur 170 sont typiquement des distributeurs à plot ou des distributeurs à gorges.

Un distributeur à plots comprend typiquement une pièce interposée entre le bloc cylindres 30 et le carter 10, comprenant des orifices de distribution adaptés pour mettre en communication des conduits d’alimentation et de refoulement formés dans le carter 10, et des conduits formés dans le bloc cylindres 30. La pièce interposée peut par exemple prendre la forme d’un anneau ou d’un disque centré par rapport à l’axe principal Z-Z. Un distributeur à gorges comprend une pluralité de gorges formées dans le distributeur, communiquant avec des conduits formées dans le carter ou dans un couvercle de distribution, et une valve permettant de piloter les liaisons entre ces différentes gorges et conduits.

Dans le mode de réalisation illustré, le premier distributeur 160 est formé au moins partiellement dans l’axe 32. En d’autres termes, le premier distributeur 160 est formé au moins partiellement dans un volume radialement à l’intérieur du bloc cylindres 30. En effet, dans la mesure où l’adaptateur 100 ne présente pas d’arbre de transmission de couple, l’axe 32 peut être employé pour réaliser au moins partiellement une fonction de distributeur. Le bloc cylindres 30 comprend ainsi des conduits s’étendant depuis les chambres 60 et débouchant à l’interface entre le bloc cylindres 30 et l’axe 32. Ces conduits se prolongent dans l’axe 32 jusqu’au premier distributeur 160.

Le second distributeur 170 tel que représenté est formé dans le carter 10. Le bloc cylindres 30 comprend ainsi des conduits s’étendant depuis les chambres 60 et débouchant à l’interface entre le bloc cylindres 30 et le carter 10. Ces conduits se prolongent dans le carter 10 jusqu’au second distributeur 170.

Dans cette configuration, le second distributeur 170 est ainsi positionné autour du premier distributeur 160. Une telle configuration permet d’exploiter l’axe 32 pour la formation des conduits de circulation de fluide, et est ainsi avantageuse en ce qu’elle facilite la formation des différents conduits.

Ce mode de réalisation n’est pas limitatif. Le premier distributeur 160 et le second distributeur 170 peuvent chacun s’étendre en tout ou partie dans l’axe 32 et/ou dans le carter 10.

On décrit ci-après un exemple de réalisation en référence notamment aux vues en coupe schématisées sur les figures 10, 11 et 20 selon les plans de coupe respectifs X-X, XI-XI et XII-XII indiqués sur la . Le sens de rotation considéré pour cet exemple est représenté par une flèche sur la .

Comme indiqué précédemment, la came 20 de l’adaptateur 100 présente deux ensembles 20A et 20B, l’un réalisant une fonction de pompe et l’autre une fonction de moteur.

Dans la configuration représentée sur la , les pistons illustrés sont au contact du premier sous ensemble 20A, et ont en phase de sortie de leurs logements respectifs. Les chambres 60 sont reliées au second distributeur 170 qui réalise une alimentation à une pression P1 et un débit Q1, la pression P1 étant qualifiée de haute pression.

Dans la configuration représentée sur la , les pistons illustrés sont au contact du premier sous ensemble 20A, et sont en phase de retour dans les logements. Les chambres 60 sont reliées au volume interne du carter 10 via des conduits aménagés dans le carter 10 entourant le bloc cylindres 30. Les chambres 60 refoulent un débit Qm à une pression Pm que l’on qualifie de basse pression, telle que Pm < P1.

On comprend que ce mode de réalisation est uniquement illustratif. En variante de cette configuration présentée sur la , les chambres 60 peuvent être reliées à un refoulement du second distributeur 170.

Une fois un point mort bas atteint, les pistons 50 sortent à nouveau de leurs logements 40 respectifs, sur une portion de came du second sous ensemble 20B. La configuration est alors similaire à celle déjà décrite en référence à la , mais avec une admission ou aspiration de fluide vers les chambres 60. Les chambres 60 sont alimentées par un débit Qp à une pression d’alimentation Pp que l’on qualifie de basse pression.

On comprend que ce mode de réalisation est uniquement illustratif. En variante de cette configuration présentée sur la , les chambres 60 peuvent être reliées à une admission du premier distributeur 160.

Une fois un point mort haut atteint, les pistons 50 se rétractent à nouveau dans leurs logements 40. Cette configuration est illustrée sur la . Dans cette configuration, les chambres 60 sont reliées au premier distributeur 160 via des conduits débouchant à l’interface entre l’axe 32 et le bloc cylindres 30. Les chambres 60 délivrent un débit Q2 à une pression P2 tel que P2 > Pp.

On comprend que cette structure peut également s’appliquer pour une structure radiale. Par structure radiale, on entend que les pistons 50 et les logements 40 sont disposés de manière à définir un mouvement des pistons 50 selon une direction radiale par rapport à l’axe principal Z-Z. L’adaptateur 100 de pression présente alors une structure que l’on qualifie de radiale.

Dans la configuration proposée, chaque chambre 40 présente ainsi des conduits permettant une liaison avec le premier distributeur 160 ou avec le second distributeur 170. Chaque chambre 40 formée dans le bloc cylindres 30 présente ainsi des conduits débouchant à une interface entre le bloc cylindres 30 et le carter 10 ou à une interface entre le bloc cylindres 30 et l’axe 32.

Le premier distributeur 160 et le second distributeur 170 présentent ainsi des conduits formés dans le carter 10 et/ou dans l’axe 32 permettant de relier le premier distributeur 160 et le second distributeur 170 à une interface entre le bloc cylindres 30 et le carter 10 ou à une interface entre le bloc cylindres 30 et l’axe 32.

En fonction du secteur angulaire et donc dans la portion de lobe de came concerné, une chambre 60 du bloc cylindres 30 peut donc être reliée au premier distributeur 160, au second distributeur 170, ou le cas échéant au volume interne du carter 10.

Les figures 13 et 14 illustrent schématiquement un autre mode de réalisation d’un adaptateur 100 selon un aspect de l’invention.

On schématise sur ces figures une came multilobes 20 entourant un bloc cylindres, pour lequel on représente schématiquement des pistons 50 et des conduits d’alimentation des chambres formées entre le bloc cylindres et les pistons 50.

La came 20 est subdivisée en plusieurs portions de lobes. On distingue ici trois groupes de portions de lobes, que l’on décrit ci-après en considérant une rotation du bloc-cylindres dans le sens horaire, comme schématisé par une flèche sur la .

Un premier groupe de portions de lobes est désigné par la référence 201. Les pistons 50 parcourant ce premier groupe de portions de lobes 201 réalisent une sortie de leurs logements, et une aspiration de fluide à une première pression P1 et à un premier débit Q1. La première pression P1 est qualifiée de haute pression.

Un deuxième groupe de portions de lobes est désigné par la référence 202. Les pistons 50 parcourant ce deuxième groupe de portions de lobes 202 réalisent un retrait de faible amplitude dans leurs logements. Par faible amplitude, on désigne un retrait dont l’amplitude est strictement inférieur à l’amplitude de la sortie des pistons réalisée en parcourant le premier groupe de portions de lobes 201, typiquement inférieure à la moitié de l’amplitude de la sortie des pistons réalisée en parcourant le premier groupe de portions de lobes 201. Ce retrait des pistons dans leurs logements délivre une pression P2 à un débit Q2, telle que P2 > P1. La pression P2 est qualifiée de très haute pression.

Un troisième groupe de portions de lobes est désigné par la référence 203. Les pistons 50 parcourant ce troisième groupe de portions de lobes 203 réalisent un retrait de forte amplitude dans leurs logements, l’amplitude du retrait des pistons parcourant le troisième groupe de portions de lobes 203 étant strictement supérieure à l’amplitude du retrait des pistons parcourant le deuxième groupe de portions de lobes 202. Ce retrait des pistons dans leurs logements délivre une pression P3 à un débit Q3, telle que P3 < P1. La pression P3 est qualifiée de basse pression.

Dans ce mode de réalisation, le refoulement du moteur hydraulique et l’admission de la pompe hydraulique sont confondus.

La schématise l’évolution de la position radiale du piston 50 par rapport à l’axe principal ZZ en fonction de la rotation et la subdivision des différentes portions de lobes. On voit sur cette que la came 20 a un profil où les portions de lobes 20A et 20B sont imbriqués les uns dans les autres. C’est-à-dire qu’à la partie croissante d’une portion de lobe 20A de course Co1 succède une partie croissante d’une portion de lobe 20B de course Co2 et à une partie décroissante d’une portion de lobe 20B de course Co2 succède une partie décroissante d’une portion de lobe 20A de course Co1.

La structure proposée permet ainsi de minimiser le nombre de lobes requis pour la came 20 et ainsi d’améliorer la compacité de l’adaptateur 100. En effet, cette structure exploite ici trois portions de lobes :
- une portion montante de forte pente,
- une portion descendante de faible pente, et
- une portion descendante de forte pente.

Ces portions de lobes s’étendent typiquement selon des secteurs angulaires de même amplitude, ou d’amplitudes distinctes.

La illustre schématiquement un autre mode de réalisation, dans lequel la came 20 a un profil où les parties croissantes des portions de lobes 20A et 20B sont confondus dans une même partie croissante de portion de lobe de course Co1+Co2, à laquelle succède une portion de lobe 20B décroissante de course Co2, puis une portion de lobe décroissante 20A de course Co1.

Dans les différents modes de réalisation, la came 20 peut présenter des plats de came entre les différentes portions, c’est-à-dire pour les transitions entre les différents conduits de distribution, un plat de came étant une portion de came pour laquelle le piston au contact de la came ne coulisse pas dans son logement. La présence de plats de came entre les différentes portions permet notamment d’éviter les pics de pression.

L’adaptateur 100 tel que proposé peut notamment être intégré dans une machine hydraulique telle qu’un moteur ou une pompe hydraulique, ou dans un organe hydraulique tel qu’un vérin.

La est un schéma hydraulique illustrant un exemple d’intégration de l’adaptateur 100 pour un organe hydraulique tel qu’un vérin.

On schématise sur cette figure un vérin 200 alimenté par une source de pression, ici une pompe hydraulique 210 prélevant un fluide dans un réservoir R, et entrainée par un moteur primaire M, typiquement un moteur électrique ou thermique. La pompe hydraulique 210 est reliée en parallèle à l’adaptateur 100 et à une valve de pilotage 220. Le vérin 200 présente deux chambres, reliées à un sélecteur 230. La valve de pilotage 220 est reliée au refoulement de l’adaptateur 100 et au sélecteur 230. Le sélecteur 230 permet de piloter le sens de déplacement du vérin 200, en reliant l’une des chambres à une source de pression, et l’autre au réservoir R. La valve de pilotage 220 permet de relier le sélecteur 230 et donc d’alimenter une chambre du vérin 200 via le sélecteur 230 soit directement avec la pompe hydraulique 210, soit via l’adaptateur 100. La structure proposée permet ainsi d’actionner le vérin 200 avec ou sans l’adaptateur 100, dans les deux sens d’actionnement.

Cette intégration de l’adaptateur de pression selon l’invention dans une structure 300 commune au vérin permet notamment de limiter la très haute pression dans un environnement physique fermé (qui est la structure par exemple métallique du vérin) permettant de localiser la très haute pression dans un environnement proche de l’actionneur appelé à utiliser celle-ci et d’éviter de faire circuler de la très haute pression dans des conduits externes à cette structure avec tous les inconvénients que cela comporte.

Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.

Claims (11)

1. Adaptateur (100) de pression comprenant :
   un premier ensemble et un second ensemble, mobiles en rotation l’un par rapport à l’autre selon un axe principal,
   le premier ensemble comprenant un carter (10) et une came (20) comprenant au moins un lobe,
   le second ensemble comprenant un bloc cylindres (30) présentant une pluralité de logements (40) dans lesquels coulissent des pistons (50),
   dans lequel
   la came (20) présente un premier ensemble de portions de lobes (20A) comprenant au moins une portion de lobe et un second ensemble de portions de lobes (20B) comprenant au moins une portion de lobe, chaque ensemble de portions de lobes étant relié à un distributeur
   caractérisé en ce que
   les portions de lobes associées au premier ensemble (20A) définissent une première course pour les pistons,
   les portions de lobes associées au second ensemble (20B) définissent une seconde course pour les pistons,
   la première course étant distincte de la seconde course
   dans lequel
   les pistons parcourant le premier ensemble (20A) de lobes réalisent une fonction de moteur hydraulique, de manière à réaliser une mise en rotation relative du premier ensemble et du second ensemble,
   les pistons parcourant le second ensemble (20B) de lobes réalisent une fonction de pompe hydraulique, de manière à délivrer une pression.
2. Adaptateur (100) selon la revendication 1, dans lequel la première course est strictement supérieure à la seconde course.
3. Adaptateur (100) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel la came (20) est une came multilobes.
4. Adaptateur (100) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel
   l’ensemble des pistons parcourant le premier ensemble (20A) de lobes et réalisant une fonction de moteur hydraulique présente une admission primaire et un refoulement primaire,
   l’ensemble des pistons parcourant le second ensemble (20B) de lobes et réalisant une fonction de pompe hydraulique présente une admission secondaire et un refoulement secondaire,
   le refoulement primaire alimente l’admission secondaire.
5. Adaptateur (100) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel chaque lobe de la came (20) est subdivisé en :
   - une portion d’admission (201) appartenant au premier ensemble (20A),
   - une première portion de refoulement (202), appartenant au second ensemble (20B),
   - une seconde portion de refoulement (203),
   telles que la course d’un piston se déplaçant selon la première portion de refoulement est strictement inférieure à la course d’un piston se déplaçant selon la portion d’admission.
6. Adaptateur (100) selon la revendication 5, dans lequel la portion d’admission (201), la première portion de refoulement (202) et la seconde portion de refoulement (203) s’étendent chacune selon un même secteur angulaire de la came (20).
7. Adaptateur (100) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un distributeur (165) adapté pour réaliser une alimentation et un refoulement de fluide de l’ensemble des pistons parcourant le premier ensemble (20A) de lobes et réalisant une fonction de moteur hydraulique et de l’ensemble des pistons parcourant le second ensemble (20B) de lobes et réalisant une fonction de pompe hydraulique, ledit distributeur (165) comprenant un unique bloc de distribution à gorges.
8. Adaptateur (100) selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant un premier distributeur (160) et un second distributeur (170) adaptés pour réaliser une alimentation et un refoulement de fluide de l’ensemble des pistons parcourant le premier ensemble (20A) de lobes et réalisant une fonction de moteur hydraulique et de l’ensemble des pistons parcourant le second ensemble (20B) de lobes et réalisant une fonction de pompe hydraulique, dans lequel le premier distributeur (160) et le second distributeur (170) sont des distributeurs à gorges.
9. Adaptateur (100) selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant un premier distributeur (160) et un second distributeur (170) adaptés pour réaliser une alimentation et un refoulement de fluide de l’ensemble des pistons parcourant le premier ensemble (20A) de lobes et réalisant une fonction de moteur hydraulique et de l’ensemble des pistons parcourant le second ensemble (20B) de lobes et réalisant une fonction de pompe hydraulique, dans lequel le premier distributeur (160) et le second distributeur (170) sont disposés de part et d’autre du bloc cylindres (30) selon l’axe principal (Z-Z).
10. Adaptateur (100) selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant un premier distributeur (160) et un second distributeur (170) adaptés pour réaliser une alimentation et un refoulement de fluide de l’ensemble des pistons parcourant le premier ensemble (20A) de lobes et réalisant une fonction de moteur hydraulique et de l’ensemble des pistons parcourant le second ensemble (20B) de lobes et réalisant une fonction de pompe hydraulique, dans lequel au moins un desdits premier et second distributeur est positionné au moins partiellement à l’intérieur du bloc cylindres (30).
11. Adaptateur (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque portion de lobe définit une admission ou un refoulement, et dans lequel la came (20) définit un plat de came entre chaque portion de lobe.