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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510670A1
Family ID 2960378
Probable Assignee Voegele Ag J
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title MOTEUR HYDRAULIQUE A BARILLET
Abstract
_________________________________________________________________
CE MOTEUR HYDRAULIQUE A BARILLET, CONCU POUR FOURNIR UN COUPLE DE
ROTATION ELEVE A VITESSE REDUITE, COMPORTE ENTRE L'ARBRE DE SORTIE 8
ET LE DISQUE INCLINE 6 QUI EST ANIME D'UN MOUVEMENT DE NUTATION, DES
MOYENS D'ENTRAINEMENT SERVANT EN MEME TEMPS DE REDUCTEUR 13, 14 QUI
TRANSFORMENT LA FREQUENCE DE CE MOUVEMENT DE NUTATION EN UNE VITESSE
DE ROTATION PLUS LENTE DE L'ARBRE DE SORTIE 8. CE REDUCTEUR DE VITESSE
SE COMPOSE D'UNE DENTURE DROITE 13 SUR LA FACE DU DISQUE INCLINE 6
TOURNEE VERS L'ARBRE DE SORTIE 8 ET, SUR L'EXTREMITE DE CET ARBRE
TOURNEE VERS LE DISQUE INCLINE 6, D'UNE CONTRE-DENTURE 14 AYANT UN
NOMBRE DE DENTS DIFFERENT DE CELUI DE LA DENTURE DROITE 13 DU DISQUE
INCLINE.
Description
_________________________________________________________________
-21 - La presente invention concerne un moteur hydraulique comportant
a)
des pistons disposes dans un barillet txe
en etant repartis autour d'un axe central de celui-
ci, ces pistons pouvant etre deplaces en etant sol-
licites par un fluide sous pression commande cycli- quement, b) un
disque incline prenant appui en son
centre et attaque par fes extremites libres des pis-
tons pour engendrer un mouvement de mutation, c) un arbre de sortie
situe dans le prolongement de l'axe du barilet et accouple, par
l'intermediaire de moyens d'entrainement, au disque incline, de telle
sorte
que le mouvement de mutation de ce disque se trans-
forme en un mouvement de rotation de l'arbre de sor-
tie, et d) un mecanisme reducteur de vitesse.
Le probleme auquel l'invention a apporte une solu-
tion consistait a creer un moteur hydraulique a piston axial tournant
lentement, qui soit peu encombrant, de structure simple et qui, vec un
bon coefficient de
rendement, assure un couple de rotation eleve.
Dans les moteurs hydrauliques a piston axial con-
nus du genre decrit ci-dessus, les moyens d'entraine-
ment entre le disque incline et l'arbre de sortie sont
concus de telle sorte que ce dernier tourne a une vites-
se qui correspond a la frequence du mouvement de nuta-
tion du disque incline.
Etant donne que la puissance du moteur hydraulique depend finalement
du debit de fluide sous pression qui le
traverse, on ne peut, avec un moteur de faible encombre-
ment, obtenir une puissance elevee que si la frequence
de nutaticn du disque incline est elle-meme elevee.
En d'autres termes, l'arbre de sortie doit tourner rapi-
dement et ne peut fournir qu'un faible couple de rota-
tion, Lorsque l'arbre de sortie d'un tel moteur hydrau-
lic doit tourner a vitesse lente, il faut donc l'ac-
coupler a un reducteur de itesse Il est par consequent connu
d'associer a un moteur hydraulique a piston axial ayant un arbre de
sortie tournant a vitesse elevee un reducteur de vitesse formant un
dispositif separe, pour
-2 2510670
transformer un tel moteur en un moteur a vitesse lente et a couile de
rotation eleve L'adjonction
d'un reducteur de vitesse complementaire separe cons-
titue une complication.
On connait egalement des moteurs hydrauliques a engrenages, a vitesse
lente,dont le volume avale est eleve Dans ces moteurs, l'arbre de
sortie peut
tourner lentement sans interposition d'un reducteur.
Toutefois, avec ce type de moteur la pression maximale admissible du
fluide ne peut, par construction, etre que faibe, d'o forcement un
couple de rotation maximal
reduit En outre, ces moteurs ont un coefficient de ren-
dement relativement faible.
I Le probleme auquel l'invention a apporte une solu-
tion consistait donc a realiser un moteur hydraulique a piston axial
d*enre decrit en preambule de telle
sorte qu'il soit en mesure de fournir un couple de rota-
tion eleve bien que ce moteur soit peu encombrant et
de structure simple.
La solution a ce probleme est caracterisee par le fait que les moyens
d'entrainement sont cnncus en tant que reducteur de vitesse qui
transforme la frequence du mouvement de nutation du disque incline en
une vitesse de rotation plus faible de l'arbre de sortie et qui est
constitue par une denture droite sur la face du disque incline tournee
vers l'arbre de sortie, disque qui est supporte de maniere a pouvoir
basculer de tous cotes et par une contre-denture a nombre de dents,
different prevue a l'extremite de l'arbre de sortie situee cote
disque incline, cette contre-denture etant en prise nu-
tante avec la dite denture du disque incline Ainsi, dans le moteur
hydraulique a barillet selon l'inventimn,
le reducteur de vitesse fait partie integrante du mo-
teur Les moyens d'entratnement entre le disque incline
et l'arbre de sortie sont eux-memes concus pour consti-
tuer ce reducteur, de sorte qu'un reducteur separe de-
vient superflu Le moteur peut tourner a une frequence
de nutation elevee de son disque incline, avec une gran-
-3 2510670
3 -2 670
de puissance motrice et par consequent aussi un faible encombrement,
et pourtant il fournit a l'arbre de sortie, tournant lentement en
fonction du rapport de reduction choisi, un couple de rotation Eleve
rendu possible par un pression de service beaucoup plus forte que
celle de moteurs a engrenages En meme temps est obtenu un bon
Eoefficient de rendement et, par suite de la frequence de nutation
elevee, l'arbre
de sortie tourne regulierement, pratiquement sans pul-
sations.
Il est avantageux qu'entre le disque incline et le barillet operent
des moyens d'appui qui transforment la frequence du mouvement de
nutation du disque incline en me rotation plus lente, voire nulle, de
ce disque
dans le barillet En choisdsant convenablement le nom-
bre de dents# de maniere analogue au calcul du nombre de dents des
engrenages planetaires, on peut obtenir une demultiplication de la
valeur souhaitee Le disque incline peut ne pas tourner dams le
barillet, ou tourner dans celui-ci a une vitesse differente de la
frequence de nutation et dans une direction dependant du rapport
des nomb itde dents.
Les/moyens d'appui peuvent etre constitues par une denture sur le
disque incline avec laquelle une denture
d'appui solidaire du barilet est en prise nutante.
Dans cette disposition, la denture du disque incline qui forme une
partie des moyens d'appui est en-Meme
temps la denture droite qui forme une partie du reduc-
teur de ibesse De tels moyens d'appui sont d'une con-
ception simple et faciles a realiser.
Pour faire varier la vitesse de rotation a la sor-
tie on peut faire en sorte que la contre-denture soit
formee sur une piece interchangeable solidaire en rota-
tion de l'arbre de sortie mais pouvant etre detachee d ce dernier Il
suffit alors de prevoir plusieurs pieces interchangeables de ce genre
ayant des nombres de dents differents On peut aussi transformer le
moteur hydraulique selon l'invention enun moteur a Vitesse de sortie
rapide, egale a la frequence de nutation, ceci -4- au moyen d'une
piece interchangeable solidaire de l'arbre de sortie et appliquee par
une surface contre le disque incline Ainsi, par simple echange d'une
seule piece, le champ d'utilisation du moteur hydrau-
lic selon 1 ' invention peut etre fortement elargi. Suivant une
disposition particulierement simple pour transformer le moteur selon
l'invention en un appareil a vitesse rapide, une piece interchangeable
est prevue, qui comporte une surface d'entralnement inclinee
s'appliquant contre les aretes frontales de
la denture droite du disque incling.
Lorsque le moteur hydraulique selon l'invention comporte un arbre de
commande central qui est muni de
parties distributrices de fluide sous pression aux pis-
tons du moteur et qui tourne dans le barillet a la fre-
quence de nutation du disque incline avec lequelcet arbre est en
prise, il est possible d'associer a cet
arbre de commaride clentral un arbre de sortie secondaire.
Grace a ce dernier, un seul et meme moteur peut fournir d'un oete un
couple de rotation eleve a faible vitesse et, de l'autre cote, un
couple de rotation faible a
vitesse elevee.
Un exemple d'execution de l'invention est d 6 crit ci-apres en se r 6
f 6 rant au dessin annexe I sur ce dernier la figure 1 est une vue en
coupe longitudinale dun moteur hydraulique a barillet selon
l'inventicn, la figure 2 illustre un detail de l'arbre de commande du
moteur hydraulique selon la fig 1 i, dans une position angulaire
differente de celle sur la fig i, et lesfig 3 et 4 sont des vues en
coupe de l'arbre de commande selon la fig 2, suivant les lignes de
coupe
III-III et IV-IV respectivement, trac 6 es sur la fig 2.
Le moteur hydraulique represente au dessin comporte
un barillet 1 auquel est fix 6 de maniere 6 etanche un cou-
vercle la Autour de l'axe geometrique longitudinal A du barillet sont
reparties des chambres cylindriques 2 paralleles a cet axe et a -egale
distance angulaire
les unes des autres.
_ 5 _ Le dessin en montre dux 5 en pratique, au moins trois, de
preference cinq ou davantage, sont disposees dans le barillet, ui
nombre impair etant avantageux Dans chacune de ces chambres cycliques
2 un piston 3 peut coulisser et legerement basculer Chaque piston 3
prend appui par son extremite arriere contre un res-
sort de compression 4 symbolise par des lignes en trait mixte L'autre
extremite de chaque piston est engagee dans un logement d'appui
hemispherique 5 menage dans un
disque incline 6 Ce disque est dispc O dans un evide-
ment 7 du barillet en formant un angle aigu avec l'axe
geometrique A Cet evidement 7 est ferme vers l'exte-
rieur par le couvercle la.
Dans le couvercle la est monte a rotation, coa-
1 _ xialement a l'axe geometrique A, un arbre de sortie 8
str roulements a aiguilles 9 Une piece interchan-
geable 10 qui, a son extremite tournee vers le disque
inlin 6 6, forme une tete l Oa constituee par une colle-
rette, est fixee de maniere amovible sur l'arbre de sor-
tie 8 et de facon a tourner avec lui Sur la tete 10 a est prevu, sur
la face de cette tete tournee vers le disque incline 6, un mamelon
d'appui arrondi lo O b qui penetre dans un evidement d'appui arrondi
Il menage dans le disque incline 6 et grace auqul ce dernier est
soutenu avec possibilite de basculement, Entre la face de la tete l Oa
tournee vers l'arbre de sortie 8 et le couverle la du barillet est
interposee
une but 6 e axiale 12.
Sur la face du disque incline 6 tournee vers l'ar-
bre de sortie 8, est formee une denture droite 13 dont
les dents cuneiformes vont en s'agrandissant vers l'ex-.
terieur Avec cette denture 13 coopere une contre-
denture cuneiforme correspondante 14 sur la face d:ex -
tremite de la tto O 10 a tournee vers le disque irline 6
entourant le mamelon d'appui arrondi lob.
Sur la surface interieure du couvercle de barillet la, donc solidaire
de celui-ci, est formee une dnture d'appui 15 qui coopere avec la
partie de la denture droite 6 - 13 qui s'6 tend radialement vers
l'exterieur au-dela
de la contre-denture 14.
Pour amener au moteur hydraulique le fluide sous pression, notmment de
l'huile hydraulique, et pour evacuer celui-ci, des raccords 16 et 17
sont menages dans le barillet Un arbre de commande 18 est monte a
rotation dans le barillet 1, dans l'axe geometrique A Comme on le voit
notamment aux fig 2 a 4, cet arbre 18 est muni de canaux et rainures
de commande par lesquels, en liaison avec des rainures et canaux
menages dans le barillet, le fluide sous pression est cycliquement
amene aux chambres cylindriques 2 et evacue de celles-ci A son
extremite tournee vers le disque incline 6 l'arbre de commande 18
portein disque
d'entra/nement 19 qui, par une face inclinee correspon-
dant a l'inclinaison du disque incline 6, est en contact par friction
avec la face de ce disque tournee vers l'arbre de commande 18 Le
disque d'entra 1 nement 19 prend appui, par sa face arriere, sur une
butee axiale
20 montee au fond de l'evidement 7 du barillet.
Le moteur hydraulique a barillet decrit ci-dessus fonctionne comme
suit, Par l'intermediaire de l'arbre de commande 18, du fluide sous
pression est cycliquement envoye dans les
chambres cylindriques 2 et evacue de celles-ci, conti-
nuellement De ce fait les pistons 3 sont,au rythme de l'arrivee du
fluide, repousses hors de ces chambres en contraignant le disque
ircline 6 a decrire un mouvement basculant autour du mamelon d'appui
central lob Etant donne que ce mouvement basculant se produit
cycliquemnent,
le disque incline 6 decrit donc une nutation dans l'evi-
dement 7 du barillet.
Lorsque le nombre de dents de la denture d'appui est egal a celui des
dents de la denture droite 13, l'engrenement nutant entre les dentures
13 et 15 fait que toute rotation du disque incline 6 dans le barillet
1 est exclue Ceci est souhaite pour obtenir:nne vitesse de rotation
aussi faible que possible a la sortie; c'est
2510670
pourquoi le nombre de dents en 13 est le meme que celui
en 15 dans la forme d'execution preferee I 1 est tou-
tefois possible de concevoir des nombres de dents differents lorsque
l'on veut que le disqueincline tourne dans le barillet 1 Dans ce cas
cependant les pistons 3 devraient attaquer le disque incline 6
par des patins de glissement.
Les pistons 3 peuvent suivre le mouvement de nutation parce que, comme
on peut le voir a la fig le, ils sont maintenus avec une certaine
possibilite de basculement et penetrent par des tetes bombees dans les
logements d'appui 5 Les ressorts de compression 4 garantissent un
contact permanent entre les pistons 3 et les logements 5 Les pistons 3
sont traverses par un alesage, de sorte que leur appui sur le disque
incline 6 se trouve soulage hydrauliquement dans une
grande mesure.
Le mouvement de nutation du disque incline 6 est,
par l'intermediaire du disque d'entra-nement 19 en con-
tact avec sa face arriere, transforme en un mouvement de rotation de
l'arbre de commande 18 qui orrespond a la frequence du cycle d'amende
de fluide sous pression, de sorte que l'arrivee et l'evacuation dece
fluide se trouvetainsi commandees de la maniere desiree.
La denture droite 13 du disque imline 6 est, dans sa partie
radialement interieure, en prise nutante avec la contre-denture 14 de
la piece interchangeable La vitesse de rotation de l'arbre de sortie 8
depend du nombre de dents relatif de ces deux dentures 3 et du rapport
entre le nombre de dents de la denture 13 et celui de la denture 15 A
nombre de dents egal le rapport de transmission est s Noembre de dents
de la contredenture 14
Nombre de dents de la denture "roite 3 ire' dents de la conre-
denture, 4 Si par exemae la denture droite 13 comporte 22
dents alors que la contre-denture 14 en a 21, la demul-
tiplication est egale a 21, 1 On peut donc, en nchoi-
sissant une petite difference entre les nombres de dents, 7 - obtenir
une forte demultiplication et ainsi une faible vitesse de rotation a
l'arbre de sortie, d'o un couple
de rotation elev 6.
Les dentures 13 et 14 forment ainsi un reducteur de vitesse integre au
moteur hydraulique qui permet, a frequence de nutation elevee du
disque incline 6 et donc a fort debit de fluide, de faire tourner
l'arbre de sortie 8 a faible vitesse sans reducteur separe et de
disposer a cet arbre dmun couple de rotation eleve,
tout cela avecuin encombrement reduit.
En prdvoyant des pieces interchangeables 10 ayant differents nombres
de dents dans la contre-denture 14
il est possible d 4 assurer differents rapports de demul-
tiplication Il faut en tout cas tenir compte de la g 4 o-
m 6 trie de la denture Lorsque la denture droite 13 a da-
vantage de dents que la contre-denture 14, il se produit une inversion
du sens de rotation On peut egalement prevoir un*iece interchangeable
O 10 dans laquelle la denture droite 14 est remplacee par
une face inclinee, analogue a celle du disque d'entra"-
nement 19, qui repose par sa surface sur les aretes fron.
tales de la denture droite 13 ou sur un Misque de nuta-
tion non &ntde Dans ce cas, le disque incline 6 entrai-
ne l'arbre de sortie a la frequence de son mouvement de nutation, de
sorte qu'il en resulte une commande directe. A l'arbre de commande 18
peut etre relie un arbre de sorte secondaire 21 sortant du barillet 2
du cote oppose a l'arbre de sortie primaire 8 Ainsi il est possible de
disposer, sur le meme moteur hydraulique,
d'un cote d'une faible vitesse de rotation avec un cou-
ple de rotation eleve, de l'autre cote d'une vitesse de rotation qui
correspond alaafequence de nutatim du disque incline 6, avec un couie
de rotation faiblea La prise de force secondaire peut servir par
exemple pour la vitesse rapide d'une machine, tandis que la prise de
force primaire la fait fonctionner en regime normal On peut aussi
installer un tachymetre sur l'arbre de sortie secondaire 21, et/ou un
frein Cet 8 - -9 _ arbre pourrait aussi entrainer une pompe
auxiliaire, etc.
L'invention n'est pas limitee a l'exemple d'exe-
cution decrit ci-dessus En particulier, le sys-
teme d'appui qui, dans le barillet 1, verrouille le
disque incline 6 en rotation, peut etre concu diffe-
remment Il serait par exemple possible d'utiliser
pour cela une disposition de retenue mobile La den-
ture d'appui 15 pourrait aussi etre prevue sur la paroi interieure de
l'evidement 7 et cooperer avec
une denture droite du disque incline 6 Une disposi-
tion sur la face axiale interieure de l'evidement 7 est egalement
concevable 5 dans ce cas, il faudrait prevoir une contre-denture
correspondante au dos du disque incline Ces deux dernieres
dispositions aurp'ient pour avantage que le diametre de la
contre-denture 14 sur la piece interchangeable 10 pourrait etre prevu
plus grand, permettant ainsi la transmission d'efforts
plus grands entre les dentures 13 et 14.
Les ressortsde compression 4 peuvent etre supprimes et les chambres
cylindriques 2 prevues plus courtes d'autant si l'on fait en sorte que
les pistons 3 soientr par leurs tetes engagees dans les logements
d'appui 5 ? prisonniers de facon mobile sur le disque incline 6, par
exemple au moyen de rondelles de retenue annulaires disposees a
l'arriere de leurs tetes Ceci permettrait
de raccourcir davantage le moteur hydraulique.
Il est evident que l'arbre de sortie 8 et la piece interchangeable 10
pourraient etre monobloc, a condition de renoncer a la possibilite de
pouvoir changer de
contre-denture 14.
-
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Moteur hydraulique comportant a) des pistons disposes dans un
barillet fixe en etant repartis autour d'un axe central de celui-ci,
ces pistons pouvant Ltre deplaces en etant sollicites par un fluide
sous pression commande cycliquement, b) un disque incline prenant
appui en son centre et attaque par les extremites libres
des pistons pour engendrer un mouvement de nuta-
tion, c) un arbre de sortie situe dans le prolon-
gement de l'axe du barillet et accouple, par l'in-
termediaire de moyens d'entrainement, au disque
incline, de telle sorte que le mouvement de nuta-
tion de ce disque se transforme en un mouvement
de rotation de l'arbre de sortie, et d) un meca-
nisme reducteur de vitesse, ce moteur hydraulique
etant remarquable en ce que les moyens d'entrat-
nement sont concus en tant que reducteur de vi-
tesse ( 13,14) qui transforme la frequence du mou-
vement de nutation du disque incline ( 6) en une
vitesse de rotation plus faible de l'arbre de sor-
tie ( 8) et qui est constitue par une denture droite ( 13) sur la face
du disque incline ( 6) tournee vers l'arbre de sortie ( 8), disque qui
est supporte de maniere a pouvoir basculer de
tous c 8 tes, et par une contre-denture ( 14) a nom-
bre de dents different prevue a l'extremite de l'arbre de sortie ( 8)
situee c 8 te disque incline, cette contre-denture etant en prise
nutante avec
la dite denture ( 13) du disque incline ( 6).
2 Moteur hydraulique selon la revendication 1, remarquable en ce
qu'entre le disque incline ( 6) et le barillet ( 1) operent des moyens
d'appui
( 13,15) qui transforment la frequence du mouve-
ment de nutation du disque incline ( 6) en une rota-
tion de ce disque plus lente dans le barillet ( 1),
pouvant etre nulle.
-11 -
3 Moteur hydraulique selon la revendica-
tion 2, remarquable en ce que les moyens d'appui ( 13,15) sont
constitues par une denture ( 13)
sur le disque incline ( 6) avec laquelle une den-
ture d'appui ( 15) solidaire du barillet ( 1) est
en prise nutante.
4 Moteur hydraulique selon l'une quelcon-
que des revendications precedentes, remarquable
en ce que la denture ( 13) du disque incline ( 6) qui forme une partie
des moyens d'appui ( 13,15)
est en meme temps la denture ( 13) qui forme une par-
tie du reducteur de vitesse ( 13,14).
Moteur hydraulique selon l'une quelcon-
que des revendications precedentes, remarquable
en ce que la contre-denture ( 14) est formee sur
une piece interchangeable ( 10) solidaire en rota-
tion de l'arbre de sortie ( 8) mais pouvant 9 tre detachee de ce
dernier, et en ce que plusieurs
pieces interchangeables de ce genre ayant des nom-
bres de dents differents sont prevues.
6 Moteur hydraulique selon la revendication, remarquable en ce qu'il
est muni d'une piece
interchangeable qui comporte une surface d'entrat-
nement inclinee s'appliquant contre les aretes fron-
tales de la denture droite ( 13) du disque incline ( 6)
7 Moteur hydraulique selon l'une quelcon-
que des revendications precedentes, dans lcquel
est dispose un arbre de commande central qui est
muni de parties distributrices de fluide sous presz-.
sion aux pistons du moteur et qui tourne dans le
barillet a la frequence de nutation du disque incli-
ne avec lequel cet arbre est en prise, ce moteur etant remarquable en
de qu'a l'arbre de comnmande
( 18) est relie un arbre de sortie secondaire ( 21).
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