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WO2021198572A1 - Piston hydraulique à gorge dépressurisée - Google Patents

Piston hydraulique à gorge dépressurisée Download PDF

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Publication number
WO2021198572A1
WO2021198572A1 PCT/FR2021/000028 FR2021000028W WO2021198572A1 WO 2021198572 A1 WO2021198572 A1 WO 2021198572A1 FR 2021000028 W FR2021000028 W FR 2021000028W WO 2021198572 A1 WO2021198572 A1 WO 2021198572A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
skirt
axial
groove
depressurized
piston
Prior art date
Application number
PCT/FR2021/000028
Other languages
English (en)
Inventor
Vianney Rabhi
Original Assignee
Vianney Rabhi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vianney Rabhi filed Critical Vianney Rabhi
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Priority to JP2022559340A priority patent/JP2023519595A/ja
Priority to CN202180023447.9A priority patent/CN115315576A/zh
Priority to CA3171713A priority patent/CA3171713A1/fr
Priority to EP21718637.8A priority patent/EP4127452A1/fr
Priority to AU2021249497A priority patent/AU2021249497A1/en
Publication of WO2021198572A1 publication Critical patent/WO2021198572A1/fr

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    • F04B53/18—Lubricating

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic piston with a depressurized groove in particular intended to receive the sealing device for a piston described in patent No. FR 3 009 037 published on January 29, 2016 and belonging to the applicant.
  • the depressurized groove hydraulic piston according to the invention applies primarily to axial piston hydraulic pumps and motors, regardless of their maximum operating pressure. However, this does not exclude the application of said invention to any other type of pump or hydraulic motor comprising one or more pistons.
  • the piston which receives the sealing device has a piston head which comprises a fixed skirt. Said piston also comprises on the one hand, a piston bearing face to exert a force on the transmission means and on the other hand, a compression face which opens into the fluid chamber to receive the pressure of a fluid. .
  • the sealing device according to patent FR 3 009 037 comprises in particular a sliding skirt of cylindrical shape which is housed with low clearance in the cylinder and which is placed in the extension of the piston head, on the side of the face. compression of said piston, and in the axis of said head.
  • the sliding skirt is connected to the piston head by a mechanical inter-skirt connection which allows said sliding skirt to move in longitudinal translation relative to said head.
  • the sealing device according to patent FR 3 009 037 also comprises a pressure transmission channel arranged inside the sliding skirt and passing through the latter right through in the axial direction.
  • the sealing device according to patent FR 3 009 037 also comprises an extendable continuous segment of continuous annular shape, interposed between the fixed skirt and the sliding skirt, and comprising an internal cylindrical face of the segment subjected to the pressure of the fluid via the pressure transmission channel, an external cylindrical face of the segment able to come into contact with the cylinder, an axial face of the segment on the fixed skirt side maintained in sealed contact with the fixed skirt, and an axial face of a segment on the sliding skirt side maintained in sealed contact with the sliding skirt.
  • the sealing device according to patent FR 3009037 comprises a sliding skirt spring which tends to bring the sliding skirt closer to the fixed skirt, and to axially compress the continuous extensible segment.
  • the continuous extensible segment must be subjected to a sufficient radial pressure difference between its internal cylindrical face of the segment subjected to the pressure of fluid via the pressure transmission channel, and its segment outer cylindrical face which can come into contact with the cylinder.
  • said difference arises from the gap in sealing between that produced by the sliding skirt, which must be high, and that produced by the fixed skirt, which must be low.
  • pistons are most often housed in a rotating barrel and are terminated by an articulated shoe which slides on an inclined or tilting plate depending on whether said pump or said motor is fixed or variable displacement.
  • each piston is subjected to high radial forces. Indeed, when the tilting plate is strongly inclined and a high pressure prevails in the fluid chamber, the articulated shoe that each said piston has exerts a high radial force on said plate. Said force in return produces equally high radial forces which are exerted by each said piston on the cylinder in which it moves.
  • a first radial force appears between said piston and said cylinder at the end of said piston which is positioned opposite the articulated shoe, while a second radial force appears at the end of the cylinder which emerges in the direction of the inclined plateau.
  • the fixed skirt of the hydraulic piston must firstly be sufficiently elusive to allow the extendable continuous segment to operate, and secondly, capable of ensuring contact. little energy dissipative between the piston and its cylinder despite the high radial forces produced between these two members, and more particularly, despite the high radial forces occurring at the outlet of the cylinder oriented towards the inclined plate.
  • said piston according to the invention makes it possible to implement the sealing device according to patent FR 3 009 037 on the hydraulic pistons of any axial piston pump or motor on the one hand, by bringing together all the conditions necessary for the proper functioning of the extendable continuous segment, and on the other hand, by bringing back to a normal level the energy losses by friction of said pumps or motors when the latter operate at high displacement and high power.
  • hydraulic piston with a depressurized groove according to the invention also allows, according to a particular embodiment:
  • hydraulic piston with a depressurized groove can be applied, in addition to hydraulic pumps and motors with axial or radial pistons, to any piston of any hydraulic or pneumatic device which can advantageously receive the device.
  • 'sealing according to patent FR 3009037 or which can receive, as an alternative to said device, one or more cutting segments or any other sealing means which only works correctly on the condition of being mounted on a piston whose skirt fixed is sufficiently elusive.
  • the depressurized groove hydraulic piston according to the present invention can translate in a cylinder, the external cylindrical surface of said piston constituting a fixed skirt while one of the ends of said piston has an axial compression face which forms with the cylinder a fluid chamber of variable volume filled with a working fluid, while the other end of said piston has an axial working face which cooperates with transmission means, said piston comprising:
  • Sealing means positioned in the vicinity of the axial compression face, on the fixed skirt or at the end of the latter, said means being able to come into contact with the cylinder;
  • At least one axial decompression duct arranged inside the fixed skirt and opening out in the vicinity of the axial working face
  • At least one radial decompression duct which places the depressurized radial groove in communication with the axial decompression duct.
  • the hydraulic piston with depressurized groove comprises at least one axial decompression groove which opens onto the surface of the fixed skirt and which places the sealing means in communication with the depressurized radial groove, said axial groove possibly being continuous or non-continuous.
  • the hydraulic piston with depressurized groove according to the present invention comprises an axial decompression groove which is helical.
  • the depressurized groove hydraulic piston comprises a fixed skirt which is hollow and which permanently and tightly accommodates a decompression sleeve, a radial space left between the interior of said skirt and the exterior of said skirt. sleeve forming at least part of the axial decompression duct.
  • the depressurized groove hydraulic piston comprises a decompression sleeve which accommodates an internal sleeve lubrication duct which cooperates with an internal piston lubrication duct, the latter opening at the level of the axial working face or in the vicinity of the latter, this to convey part of the working fluid from the fluid chamber to the transmission means.
  • the hydraulic piston with depressurized groove comprises sealing means which consist of: • At least one sliding skirt of cylindrical shape, housed with low clearance in the cylinder and placed in the extension and in the axis of the fixed skirt on the side of the axial compression face, said sliding skirt being connected to the fixed skirt by a mechanical inter-skirt connection which allows a displacement in longitudinal translation of said sliding skirt relative to the fixed skirt, the amplitude of said displacement being limited by a sliding skirt stop which is directly or indirectly secured to the mechanical inter-skirt connection ;
  • At least one pressure transmission channel arranged inside the sliding skirt and passing right through the latter in the axial direction;
  • At least one extensible continuous segment of continuous annular shape interposed between the fixed skirt and the sliding skirt, and having an internal cylindrical face of the segment subjected to the pressure of the working fluid via the pressure transmission channel, an external cylindrical face of segment that can come into contact with the cylinder, an axial face of a segment on the fixed skirt side maintained directly or indirectly in sealed contact with the fixed skirt and an axial face of a segment on the sliding skirt side maintained directly or indirectly in sealed contact with the sliding skirt.
  • the depressurized groove hydraulic piston according to the present invention comprises at least one sliding skirt spring which tends to bring the sliding skirt closer to the fixed skirt, and to axially compress the continuous extensible segment.
  • the hydraulic piston with depressurized groove comprises a mechanical inter-skirt connection which consists of a double-threaded screw which has a first thread which is screwed into an internal thread made inside the fixed skirt. and which axially plates the decompression sleeve in said skirt by means of a screw shoulder, and a second thread onto which the sliding skirt stopper is screwed.
  • the depressurized groove hydraulic piston comprises a sliding skirt spring which is housed in a spring basket which passes through all or part of the sliding skirt, the radial thickness of the latter being provided sufficiently small so that said skirt can accommodate said basket in its center, said basket having, on the one hand, an outer basket flap which bears on the sliding skirt, and on the other hand, an inner basket flap on which rests on one of the ends of the sliding skirt spring, the other end of the latter resting on a spring bearing shoulder arranged or attached to the mechanical inter-skirt connection.
  • the depressurized groove hydraulic piston according to the present invention comprises an outer surface of the spring basket which has centering means which radially center said basket in the sliding skirt, while the axial orientation of said basket with respect to said skirt is ensured by the contact between the outer basket flap and said skirt.
  • the depressurized groove hydraulic piston according to the present invention comprises a sliding skirt stop which can be supported either on the outer basket flap or on the inner basket flap.
  • the hydraulic piston with depressurized groove comprises a mechanical inter-skirt connection which accommodates an internal lubricating connection duct which cooperates with an internal piston lubrication duct, the latter opening at the level of the axial face of the piston. work or in the vicinity of the latter, this to convey a part of the working fluid from the fluid chamber to the transmission means.
  • the depressurized groove hydraulic piston according to the present invention comprises an axial length of the depressurized radial groove which is greater than the diameter of the radial decompression duct, so that said groove constitutes a reservoir of working fluid.
  • FIG. 1 is Figure 1 is a schematic sectional view of a variable displacement hydraulic pump equipped with depressurized groove hydraulic pistons according to the invention, said pistons being oriented axially.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the hydraulic piston with a depressurized groove according to the invention, the sealing means of which consist of a segment with a section.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the hydraulic piston with depressurized groove according to the invention, a decompression sleeve being screwed directly into the fixed skirt to form with the latter part of the axial decompression duct, while the sealing means consist of a cut segment.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of the hydraulic piston with depressurized groove according to the invention, a decompression sleeve being fixed in the fixed skirt by means of a screw to form with said skirt part of the axial decompression duct, while the sealing means consist of a sectional segment.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of the hydraulic piston with depressurized groove according to the invention, a decompression sleeve being fixed in the fixed skirt by means of a double-threaded screw to form part of the axial duct with said skirt. decompression, while the sealing means consist of a continuous extensible segment held clamped between a sliding skirt and the fixed skirt by a sliding skirt spring.
  • FIG. 6 is a close schematic sectional view of the depressurized groove hydraulic piston according to the invention and according to its variant shown in Figure 5, which illustrates the operation of said piston when the working fluid is admitted into the fluid chamber.
  • FIG. 7 is a close schematic sectional view of the hydraulic piston with depressurized groove according to the invention and according to its variant shown in Figure 5, which illustrates the operation of said piston when the working fluid is forced out of the fluid chamber.
  • FIG. 8 is a three-dimensional view of the depressurized groove hydraulic piston according to the invention, the sealing means of which consist of an expandable continuous segment held clamped between a sliding skirt and the fixed skirt by a sliding skirt spring.
  • FIG. 9 is a cut-away three-dimensional view of the hydraulic piston with depressurized groove according to the invention and according to its variant shown in FIG. 8, which makes it possible in particular to distinguish a decompression sleeve fixed in the fixed skirt by means of a double screw net.
  • FIG. 10 is an exploded three-dimensional view of the hydraulic piston with depressurized groove according to the invention and according to the variant shown in Figures 8 and 9, the different components which form said variant can be clearly distinguished.
  • Figures 1 to 10 show the depressurized groove hydraulic piston 1 according to the invention, various details of its components, its variants, and its accessories.
  • the hydraulic piston with depressurized groove 1 comprises sealing means 8 positioned in the vicinity of the axial compression face 4.
  • Said means 8 are arranged or housed either on the fixed skirt 3, or at the end of the latter.
  • the sealing means 8 can come into contact with the cylinder 2 and be, for example and as shown in Figures 2 to 4, consist of a segment 38 housed in a throat known per se.
  • Said means 8 can also consist of any other sealing device whose operation requires that the fixed skirt 3 is preferably leaky and non-sealed.
  • the hydraulic piston with depressurized groove 1 comprises at least one radial depressurized groove 9 opening out at the surface of the fixed skirt 3, said groove 9 being able to be continuous or non-continuous.
  • the depressurized radial groove 9 is positioned axially on the fixed skirt 3 so as to never be able to exit from the cylinder 2 whatever the axial position of said skirt 3 with respect to said cylinder 2.
  • the hydraulic piston with depressurized groove 1 comprises at least one axial decompression duct 11 arranged inside the fixed skirt 3 and emerging in the vicinity of the axial working face 6.
  • the axial decompression duct 11 can open out inside the pump casing 49 of a variable-displacement axial piston hydraulic pump 37, the pressure prevailing in said casing 49 being low compared to that reached inside the fluid chamber 5.
  • the hydraulic piston with depressurized groove 1 comprises at least one radial decompression duct 12 which places the radial depressurized groove 9 in communication with the axial duct of decompression 11.
  • the hydraulic piston with depressurized groove 1 can comprise at least one axial decompression groove 10 which opens onto the surface of the fixed skirt 3 and which places the means in communication. sealing 8 with the depressurized radial groove 9, said axial groove 10 possibly being continuous or non-continuous.
  • the axial decompression groove 10 can be helical to prevent the local lift defect that it produces does not remain oriented on a only angular position with respect to the hydraulic piston with depressurized groove 1 during the displacement stroke of the latter in the cylinder 2.
  • the fixed skirt 3 can be hollow and can accommodate in a fixed and sealed manner a decompression sleeve 13, a radial space left between the inside of said skirt 3 and the outside of said sleeve 13 forming at least part of the axial decompression duct 11.
  • the decompression sleeve 13 can be held in place inside the skirt 3 by means of at least one sleeve screw 51 as shown in Figure 4, by a clip or by a rivet, or more directly by screwing as shown in Figure 3, by welding, by crimping, or by any fixing means known to those skilled in the art.
  • the end of the decompression sleeve 13 which is closest to the axial working face 6 can be planar, conical, spherical, or of any geometry whatsoever, this to form a sealed contact with a additional span fitted inside the fixed skirt 3.
  • the decompression sleeve 13 can accommodate an internal sleeve lubrication duct 14 which cooperates with an internal lubrication duct of piston 15, the latter opening at the level of the axial working face 6 or in the vicinity of the latter.
  • the sealing means 8 may consist of at least one sliding skirt. 18 of cylindrical shape, housed with small clearance in the cylinder 2 and placed in the extension and in the axis of the fixed skirt 3 on the side of the axial compression face 4.
  • the sliding skirt 18 is connected to the fixed skirt 3 by a mechanical inter-skirt connection 19 which allows displacement in longitudinal translation of said sliding skirt 18 relative to the skirt. fixed 3, the amplitude of said displacement being limited by a stop sliding skirt 29 which is directly or indirectly integral with the mechanical inter-skirt connection 19.
  • sliding skirt stop 29 can be attached to the inter-skirt mechanical connection 19 by screwing with locking by a lock nut 40 or not, by welding, by crimping, or by any other means of fixing known to those skilled in the art.
  • Figure 1 and Figures 5 to 10 further show that according to said particular configuration of the sealing means 8 of the hydraulic piston with depressurized groove 1 according to the invention, at least one extendable continuous segment 21 of continuous annular shape is interposed between the fixed skirt 3 and the sliding skirt 18, and has an internal cylindrical face of segment 22 subjected to the pressure of the working fluid 23 via the pressure transmission channel 20, an external cylindrical face of segment 24 being able to come into contact with the cylinder 2, an axial face of a segment on the fixed skirt side 25 maintained directly or indirectly in sealed contact with the fixed skirt 3 and an axial face of a segment on the sliding skirt side 26 maintained directly or indirectly in sealed contact with the sliding skirt 18.
  • the sliding skirt spring 27 can be for example helical, or else consist of a multi-turn wave spring as shown in Figure 1, Figures 5 to 7 and Figures 9 and 10, the latter type of spring having the advantage of an angularly uniform support. These examples being given only by way of nonlimiting, the sliding skirt spring 27 can also be of any type known to those skilled in the art.
  • the sealing means 8 consist in particular of an extendable continuous segment 21 interposed between a sliding skirt 18 and the fixed skirt 3 as has just been described, it is noted that the mechanical connection between skirts 19 may consist of a double-threaded screw 30 shown in figure 1, in figures 5 to 7 and in figures 9 and 10.
  • the double-threaded screw 30 has a first thread which is screwed into an internal thread formed inside the fixed skirt 3 and which axially plates the decompression sleeve 13 in said skirt 3 via a screw shoulder 31, and a second thread onto which the sliding skirt stop 29 is screwed.
  • the screw shoulder 31 can provide a shoulder key socket 41 allowing the tightening of the double screw. thread 30 in the fixed skirt 3.
  • a wrench or screwdriver socket can be fitted at the end of the second thread.
  • the double-thread screw 30 may have a narrowing of diameter 42 over part of its length as shown in Figures 9 and 10, this to locally reduce the section and give it more elasticity, and in order to prevent any loosening of said screw 30.
  • a stop key socket 43 can be provided on the sliding skirt stop 29 which makes it possible to immobilize the latter when it is locked in position by a lock nut 40.
  • the sliding skirt spring 27 can be housed in a spring basket 32 which passes through all or part of the sliding skirt 18, the radial thickness of the latter being provided sufficiently small so that said skirt 18 can accommodate said basket 32 at its center.
  • the spring basket 32 may have, on the one hand, an outer basket flap 33 which bears on the sliding skirt 18, and on the other hand, an inner basket flap 34 on which rests one of the ends of the sliding skirt spring 27, the other end of the latter resting on a spring bearing shoulder 44 fitted or attached to the inter-skirt mechanical connection 19.
  • the spring bearing shoulder 44 can be arranged on the sliding skirt stop 29, the latter being screwed onto the second thread with a screw. double thread 30.
  • the spring basket 32 can advantageously be perforated to allow the working fluid 23 to circulate.
  • the centering means 39 may for example consist of an elastic ring 28 which encloses a groove arranged on the periphery of the body of the spring basket 32, or else consist of a boss arranged on the periphery of said body.
  • sliding skirt stop 29 can be supported either on the outer basket flap 33 or on the inner basket flap as illustrated in Figures 6 and 7.
  • the mechanical inter-skirt connection 19 can accommodate an internal lubrication duct 35 which cooperates with an internal lubrication duct of piston 15, the latter opening at the level of the axial working face 6 or in the vicinity of the latter, in order to convey a part of the working fluid 23 from the fluid chamber 5 to the transmission means 7 in order to lubricate the latter.
  • the transmission means 7 may for example consist of an articulated shoe 16 sliding on a tilting plate 17 or not.
  • the internal lubrication link 35 may be formed of an axial duct and one or more radial ducts.
  • the depressurized radial groove 9 constitutes a working fluid reservoir 36 which never empties entirely via the radial decompression duct 12 during the movement of the depressurized groove hydraulic piston 1 according to the invention in the cylinder 2, and under the effect of the acceleration which results from said displacement.
  • Figure 1 shows the depressurized groove hydraulic piston 1 according to the invention applied to a variable displacement axial piston hydraulic pump 37 known per se, said pump 37 having a pump casing 49 in which its main components are housed .
  • the sealing means 8 can advantageously consist of an extendable continuous segment 21 held clamped between a sliding skirt 18 and the fixed skirt 3 by a spring. sliding skirt 27. It can therefore be seen that said means 8 are here and by way of non-limiting example those provided by the sealing device for a piston described in patent No. FR 3009037 belonging to the applicant.
  • the inlet duct 47 is supplied with working fluid 23 at a pressure of ten bars, while the interior of the pump housing 49 is subjected to atmospheric pressure.
  • This pressure difference makes it possible in particular to always maintain the hydraulic pistons with depressurized groove 1 pressed against the tilting plate 17, by means of an articulated shoe 16
  • any groove made on the surface of the fixed skirt 3 and passing at the level of the said outlet of the cylinder 2 significantly increases the energy loss by friction generated at the interface of the said skirt 3 and of the said cylinder 2, at the level of the said cylinder. outlet.
  • the hydraulic piston with depressurized groove 1 also avoids having to resort to an increased clearance between the fixed skirt 3 and the cylinder 2 to depressurize said skirt 3.
  • a normal clearance between the fixed skirt 3 and the cylinder 2 can thus be preserved, so that the bearing surface of said skirt 3 on said cylinder 2 remains normally extended and that the pressure exerted on the film of working fluid 23 interposed between said skirt 3 and said cylinder 2 remains sufficiently low.
  • the depressurized groove hydraulic piston 1 comprises a depressurized radial groove 9 which opens onto the surface of the fixed skirt 3. This is clearly visible in Figures 1 to 10,
  • the depressurized radial groove 9 is axially positioned on the fixed skirt 3 so as to never be able to exit from the cylinder 2 whatever the axial position of said skirt 3 with respect to said cylinder 2. As positioned, the depressurized radial groove 9 does not occupy the place of any bearing surface whatsoever.
  • the pressure distribution chamfer 50 allows the working fluid 23 coming from the fluid chamber 5 and passing between the extendable continuous segment 21 and the cylinder 2 to lubricate the outer surface of the fixed skirt 3 lying between said chamfer 50 and the depressurized radial groove 9. This occurs in particular during the phase of suction of the working fluid 23 in the fluid chamber 5 by the hydraulic piston with depressurized groove 1.
  • FIG. 6 shows said suction phase. Note in said Figure 6 that the continuous extendable segment 21 is parked during said phase, as illustrated by the dotted arrows. Indeed, the pressure prevailing in the fluid chamber 5 is insufficient for the pressure difference between the internal cylindrical face of segment 22 and the external cylindrical face of segment 24 to significantly inflate said continuous segment 21.
  • the spring basket 32 is perforated to better allow the working fluid 23 to circulate not only to communicate the pressure of the fluid chamber 5 to the internal cylindrical face of the segment. 22, but also to ensure the lubrication of the transmission means 7 which we have seen in Figure 1 that they are constituted, according to the non-limiting example of implementation of the hydraulic piston with depressurized groove 1 according to the invention taken here to illustrate its operation, articulated pads 16 cooperating with a tilting plate 17.
  • FIG. 5 which gives an overview of the hydraulic piston with depressurized groove 1 according to the invention
  • the working fluid 23 passes through the internal piston lubrication duct 15 to reach the articulated shoe 16 and lubricate the contact interface formed by the latter with the tilting plate 17.
  • the hydraulic piston with depressurized groove 1 makes it possible, on the one hand, to ensure the correct operation of the sealing device for a piston which is the subject of patent FR 3 009 037 and on the other hand, to avoid any arrangement or arrangement of the fixed skirt 3 which is likely to increase the friction losses generated by said skirt 3 at the level of its contact with the outlet of the cylinder 2.
  • the sealing means 8 from patent FR 3 009 037 have been given here only by way of example.
  • the hydraulic piston with depressurized groove 1 according to the invention can produce its advantages for the benefit of other said means 8, the operation of which requires that the fixed skirt 3 is preferably leaky and non-sealed, while said skirt 3 remains subjected to forces. important radials.
  • the depressurized groove hydraulic piston 1 can deliver all of its advantages if the sealing means 8 are cut segments 38 such as those shown in Figures 2 to 4.

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Abstract

Le piston hydraulique à gorge dépressurisée (1) peut translater dans un cylindre (2) et comprend une jupe fixe (3), une face axiale de compression (4) qui forme avec le cylindre (2) une chambre à fluide (5), et une face axiale de travail (6) qui coopère avec des moyens de transmission (7), ledit piston (1) comprend aussi des moyens d'étanchéité (8), une gorge radiale dépressurisée (9) débouchant en surface de la jupe fixe (3), un conduit axial de décompression (11 ) aménagé à l'intérieur de ladite jupe (3) et qui débouche au voisinage de la face axiale de travail (6), et un conduit radial de décompression (12) qui met la gorge radiale dépressurisée (9) en communication avec le conduit axial de décompression (11 ).

Description

Description
Titre de l'invention : piston hydraulique à gorge dépressurisée
[1] La présente invention a pour objet un piston hydraulique à gorge dépressurisée notamment prévu pour recevoir le dispositif d’étanchéité pour piston décrit dans le brevet N° FR 3 009 037 publié le 29 janvier 2016 et appartenant au demandeur.
[2] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention s’applique en priorité aux pompes et moteurs hydrauliques à pistons axiaux, quelle que soit leur pression maximale de fonctionnement. Ceci n’exclut toutefois pas l’application de ladite invention à tout autre type de pompe ou moteur hydraulique comportant un ou plusieurs pistons.
[3] On sait que le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3 009 037 est prévu pour un piston qui évolue dans un cylindre dont l’une des extrémités est fermée par une chambre à fluide.
[4] Dans le brevet FR 3 009 037, on note que le piston qui reçoit le dispositif d’étanchéité présente une tête de piston qui comprend une jupe fixe. Ledit piston comprend aussi d’une part, une face d’appui de piston pour exercer un effort sur des moyens de transmission et d’autre part, une face de compression qui débouche dans la chambre à fluide pour recevoir la pression d’un fluide.
[5] Le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3 009 037 comprend notamment une jupe glissante de forme cylindrique qui est logée à faible jeu dans le cylindre et qui est placée dans le prolongement de la tête de piston, du coté de la face de compression dudit piston, et dans l’axe de ladite tête.
[6] Toujours selon le brevet FR 3 009 037, la jupe glissante est reliée à la tête de piston par une liaison mécanique inter-jupes qui permet à ladite jupe glissante de se déplacer en translation longitudinale par rapport à ladite tête.
[7] On constate que le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3 009 037 comprend également un canal de transmission de pression aménagé à l’intérieur de la jupe glissante et traversant cette dernière de part en part dans le sens axial.
[8] Le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3 009 037 comprend aussi un segment continu extensible de forme annulaire continue, intercalé entre la jupe fixe et la jupe glissante, et comprenant une face cylindrique interne de segment soumise à la pression du fluide via le canal de transmission de pression, une face cylindrique externe de segment pouvant entrer en contact avec le cylindre, une face axiale de segment coté jupe fixe maintenue en contact étanche avec la jupe fixe, et une face axiale de segment coté jupe glissante maintenue en contact étanche avec la jupe glissante.
[9] Enfin, le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3009037 comprend un ressort de jupe glissante qui tend à rapprocher la jupe glissante de la jupe fixe, et à comprimer axialement le segment continu extensible.
[10] Le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3009037 permet d’assurer durablement une étanchéité poussée entre le piston et le cylindre avec lequel il coopère. En effet, en gonflant sous l’effet de la pression, le segment continu extensible vient au contact du cylindre et empêche le fluide hydraulique contenu dans la chambre à fluide de s’échapper de cette dernière, ceci sans que ledit segment n’exerce une pression excessive sur ledit cylindre.
[11] Il résulte de cette configuration particulière une excellente étanchéité du piston hydraulique qui reçoit ledit dispositif sans pertes par frottement excessives et ceci, même si la pompe hydraulique qui reçoit ledit piston opère sous des pressions élevées de plusieurs centaines voire de plusieurs milliers de bars.
[12] En pratique, le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3 009 037 s’avère d’une grande efficacité, surtout lorsqu’il est mis en œuvre sur des pistons hydrauliques guidés tels que ceux que comprend le moteur-pompe hydraulique à cylindrée fixe ou variable objet du brevet WO2014/118477 publié le 04 août 2015 et appartenant au demandeur.
[13] Toutefois, pour que le segment continu extensible du dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3 009 037 fonctionne correctement il faut que, d’une part, la jupe glissante forme une étanchéité suffisante avec le cylindre dans laquelle elle est logée et que, d’autre part, la jupe fixe du piston hydraulique qui reçoit ledit dispositif soit suffisamment fuyante.
[14] Car en effet, pour gonfler et réaliser avec le cylindre l’étanchéité recherchée, le segment continu extensible doit être soumis à une différence de pression radiale suffisante entre sa face cylindrique interne de segment soumise à la pression du fluide via le canal de transmission de pression, et sa face cylindrique externe de segment qui peut venir au contact du cylindre. Or, ladite différence provient de l’écart d’étanchéité entre celle que produit la jupe glissante, qui doit être élevée, et celle produite par la jupe fixe, qui doit être faible.
[15] Si le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3009037 est mis en œuvre sur les pistons axiaux d’une pompe ou d’un moteur hydrauliques conventionnels, contrairement au moteur-pompe hydraulique à cylindrée fixe ou variable objet du brevet WO2014/118477 qui prévoit un poussoir guidé de piston hydraulique, la jupe fixe desdits pistons axiaux est chargée d’orienter ces derniers dans leur cylindre cependant que ladite jupe est soumise à des efforts radiaux importants.
[16] En effet, dans une pompe ou un moteur à pistons axiaux conventionnels, les pistons sont le plus souvent logés dans un barillet tournant et sont terminés par un patin articulé qui glisse sur un plateau incliné ou inclinable selon que ladite pompe ou ledit moteur est à cylindrée fixe ou variable.
[17] Il résulte de cette configuration particulière que chaque piston est soumis à des efforts radiaux élevés. En effet, lorsque le plateau inclinable est fortement incliné et qu’une pression élevée règne dans la chambre à fluide, le patin articulé que possède chaque dit piston exerce un effort radial élevé sur ledit plateau. Ledit effort produit en retour des efforts radiaux également élevés qui sont exercés par chaque dit piston sur le cylindre dans lequel il se déplace.
[18] Un premier effort radial apparaît entre ledit piston et ledit cylindre au niveau de l’extrémité dudit piston qui est positionnée à l’opposé du patin articulé, tandis qu’un deuxième effort radial apparaît au niveau de l’extrémité du cylindre qui débouche en direction du plateau incliné.
[19] Pour une même pression régnant dans la chambre à fluide, plus le plateau est incliné et plus le piston est sorti du barillet tournant, et plus les deux efforts radiaux qui viennent d’être décrits sont élevés.
[20] On note que l’effort radial qu’exerce le piston sur le débouché du cylindre est égal à l’effort radial qu’exerce le patin articulé sur le plateau incliné majoré de l’effort radial qu’exerce sur le cylindre l’extrémité du piston opposée audit patin. [21 ] Les efforts qui viennent d’être décrits sont à la source de difficultés rencontrées lors de la mise en œuvre du dispositif d’étanchéité selon le brevet N° FR 3009037 sur des pompes et moteurs à pistons axiaux conventionnels.
[22] En effet, dans ce contexte particulier d’application dudit dispositif, la jupe fixe du piston hydraulique doit être de première part, suffisamment fuyante pour permettre au segment continu extensible de fonctionner, et de deuxième part, capable d’assurer un contact peu dissipatif en énergie entre le piston et son cylindre malgré des efforts radiaux élevés produits entre ces deux organes, et tout particulièrement, malgré les efforts radiaux élevés survenant au niveau du débouché du cylindre orienté vers le plateau incliné.
[23] Car en effet, pour rendre la jupe fixe suffisamment fuyante, il est possible soit, de prévoir un jeu important entre ladite jupe et le cylindre, soit, d’aménager des gorges axiale de décompression en surface de ladite jupe pour en annuler l’étanchéité comme le prévoit le brevet WO2017109329 intitulé « système de refroidissement et lubrification pour dispositif d’étanchéité pour piston », dont la demande a été publiée le 29 juin 2017.
[24] Mais les dispositions qui viennent d’être décrites ne sont pas satisfaisantes, car qu’il s’agisse de l’une ou de l’autre, ces deux solutions augmentent les pertes par frottement générées à l’interface de la jupe fixe et du cylindre.
[25] En effet, un jeu augmenté entre la jupe fixe et le cylindre réduit la surface portante de ladite jupe sur ledit cylindre. Le contact entre ces pièces étant plus ponctuel, une plus grande pression est exercée sur le film d’huile qui devient moins portant, moins épais, et plus visqueux. Le coefficient de frottement entre la jupe fixe est le cylindre s’en trouve accru, de même que les pertes énergétiques qui en résultent.
[26] Si, en alternative, des gorges axiale de décompression sont aménagées en surface de la jupe fixe, lesdites gorges rompent localement la portance du film d’huile. Ceci tend également à augmenter les pertes frottement générées à l’interface de ladite jupe fixe et du cylindre.
[27] Les deux stratégies qui viennent d’être décrites augmentent donc les pertes par frottement et réduisent d’autant le rendement total de toute pompe hydraulique conventionnelle qui reçoit le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3009037. Ceci est particulièrement évident lorsque ladite pompe opère à forte puissance, c’est à dire sous pression et cylindrée élevées.
[28] On constate en effet qu’à faible cylindrée, c’est à dire lorsque le plateau de ladite pompe est faiblement incliné et que les efforts radiaux entre le piston et le cylindre sont faibles, le rendement énergétique total d’une pompe hydraulique conventionnelle équipée du dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3 009 037 est très supérieur à celui de la même dite pompe non-équipée dudit dispositif.
[29] Toutefois, si la cylindrée de ladite pompe est proche de son maximum ce qui implique que son plateau est également incliné proche du maximum, les pertes par frottement de ladite pompe sont augmentées à tel point que le bénéfice énergétique apporté par le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3009037 se retrouve fortement réduit, voire anéanti au point de laisser place à une perte.
[30] Il ressort donc des essais et du retour d’expérience que lorsque le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3 009 037 équipe les pistons axiaux des pompes et moteurs hydrauliques conventionnels, les pertes énergétiques par frottement additionnelles qu’il induit au niveau du contact entre lesdits pistons et leur cylindre sont élevées à forte cylindrée au point de pouvoir anéantir les gains en rendement importants procurés à basse cylindrée par ledit dispositif.
[31 ] C’est pour éliminer les inconvénients qui viennent d’être décrits qu’est prévu le piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention.
[32] En effet, ledit piston selon l’invention permet de mettre en œuvre le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3 009 037 sur les pistons hydrauliques de toute pompe ou moteur à pistons axiaux d’une part, en réunissant toutes les conditions nécessaires au bon fonctionnement du segment continu extensible, et d’autre part, en ramenant à un niveau normal les pertes énergétiques par frottement desdites pompes ou moteurs lorsque ces derniers opèrent à hautes cylindrées et à fortes puissances.
[33] Ainsi, le piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention permet notamment :
• De produire des pompes et moteurs hydrauliques dont les pistons axiaux ou radiaux reçoivent le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3009037 et dont le rendement reste toujours au moins supérieur ou égal à celui des mêmes dits pompes et moteurs non-équipés dudit dispositif ;
• D’ouvrir le marché du dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3 009 037 aux pompes et moteurs hydrauliques à pistons axiaux ou radiaux qui sinon resterait cantonné aux appareils dont les pistons ne sont pas soumis à des efforts radiaux.
[34] En outre, le piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention permet également, selon un mode particulier de réalisation :
• De simplifier la fabrication, le montage, et le réglage du dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3009037 lorsque ce dernier s’applique aux pompes et moteurs hydrauliques à pistons axiaux ou radiaux conventionnels ;
• De réduire le prix de revient en fabrication du dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3009037 lorsque ce dernier s’applique aux pompes et moteurs hydrauliques à pistons axiaux ou radiaux conventionnel.
[35] le piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention suivant l’invention est prévu peu coûteux à fabriquer en grande série, ceci pour rester compatible avec les contraintes économiques de la plupart des applications auxquelles il se destine.
[36] Il est entendu que le piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention peut s’appliquer, outre aux pompes et moteurs hydrauliques à pistons axiaux ou radiaux, à tout piston de tout appareil hydraulique ou pneumatique qui peut avantageusement recevoir le dispositif d’étanchéité selon le brevet FR 3009037, ou qui peut recevoir, en alternative audit dispositif, un ou plusieurs segments à coupe ou tout autre moyen d’étanchéité qui ne fonctionne correctement qu’à la condition d’être monté sur un piston dont la jupe fixe est suffisamment fuyante.
[37] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention peut translater dans un cylindre, la surface cylindrique externe dudit piston constituant une jupe fixe tandis que l’une des extrémités dudit piston présente une face axiale de compression qui forme avec le cylindre une chambre à fluide de volume variable emplie d’un fluide de travail, cependant que l’autre extrémité dudit piston présente une face axiale de travail qui coopère avec des moyens de transmission, ledit piston comprenant :
• Des moyens d'étanchéité positionnés au voisinage de la face axiale de compression, sur la jupe fixe ou à l’extrémité de cette dernière, lesdits moyens pouvant entrer en contact avec le cylindre ;
• Au moins une gorge radiale dépressurisée débouchant en surface de la jupe fixe, ladite gorge pouvant être continue ou non-continue ;
• Au moins un conduit axial de décompression aménagé à l’intérieur de la jupe fixe et débouchant au voisinage de la face axiale de travail ;
• Au moins un conduit radial de décompression qui met la gorge radiale dépressurisée en communication avec le conduit axial de décompression.
[38] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend au moins une gorge axiale de décompression qui débouche en surface de la jupe fixe et qui met en communication les moyens d'étanchéité avec la gorge radiale dépressurisée, ladite gorge axiale pouvant être continue ou non-continue.
[39] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend une gorge axiale de décompression qui est hélicoïdale.
[40] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend une jupe fixe qui est creuse et qui loge de façon fixe et étanche une douille de décompression, un espace radial laissé entre l’intérieur de ladite jupe et l’extérieur de ladite douille formant une partie au moins du conduit axial de décompression.
[41] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend une douille de décompression qui héberge un conduit de lubrification interne de douille qui coopère avec un conduit de lubrification interne de piston, ce dernier débouchant au niveau de la face axiale de travail ou au voisinage de cette dernière, ceci pour acheminer une partie du fluide de travail depuis la chambre à fluide jusqu’aux moyens de transmission.
[42] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend des moyens d'étanchéité qui sont constitués de : • Au moins une jupe glissante de forme cylindrique, logée à faible jeu dans le cylindre et placée dans le prolongement et dans l’axe de la jupe fixe du coté de la face axiale de compression, ladite jupe glissante étant reliée à la jupe fixe par une liaison mécanique inter-jupes qui autorise un déplacement en translation longitudinale de ladite jupe glissante par rapport à la jupe fixe, l’amplitude dudit déplacement étant limitée par une butée de jupe glissante qui est directement ou indirectement solidaire de la liaison mécanique inter-jupes ;
• Au moins un canal de transmission de pression aménagé à l’intérieur de la jupe glissante et traversant cette dernière de part en part dans le sens axial ;
• Au moins un segment continu extensible de forme annulaire continue, intercalé entre la jupe fixe et la jupe glissante, et présentant une face cylindrique interne de segment soumise à la pression du fluide de travail via le canal de transmission de pression, une face cylindrique externe de segment pouvant entrer en contact avec le cylindre, une face axiale de segment coté jupe fixe maintenue directement ou indirectement en contact étanche avec la jupe fixe et une face axiale de segment coté jupe glissante maintenue directement ou indirectement en contact étanche avec la jupe glissante.
[43] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend au moins un ressort de jupe glissante qui tend à rapprocher la jupe glissante de la jupe fixe, et à comprimer axialement le segment continu extensible.
[44] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend une liaison mécanique inter-jupes qui est constituée d’une vis à double filet qui présente un premier filet qui est vissé dans un taraudage réalisé à l’intérieur de la jupe fixe et qui plaque axialement la douille de décompression dans ladite jupe par l’intermédiaire d’un épaulement de vis, et un deuxième filet sur lequel est vissée la butée de jupe glissante.
[45] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend un ressort de jupe glissante qui est logé dans un panier de ressort qui traverse en tout ou partie la jupe glissante, l’épaisseur radiale de cette dernière étant prévue suffisamment faible pour que ladite jupe puisse accueillir ledit panier en son centre, ledit panier présentant d’une part, un rabat extérieur de panier qui prend appui sur la jupe glissante, et d’autre part, un rabat intérieur de panier sur lequel prend appui l’une des extrémités du ressort de jupe glissante, l’autre extrémité de ce dernier prenant appui sur un épaulement d’appui de ressort aménagé ou rapporté sur la liaison mécanique inter-jupes.
[46] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend une surface extérieure du panier de ressort qui présente des moyens de centrage qui centrent radialement ledit panier dans la jupe glissante, tandis que l’orientation axiale dudit panier par rapport à ladite jupe est assurée par le contact entre le rabat extérieur de panier et ladite jupe.
[47] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend une butée de jupe glissante qui peut prendre appui soit, sur le rabat extérieur de panier, soit, sur le rabat intérieur de panier.
[48] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend une liaison mécanique inter-jupes qui héberge un conduit de lubrification interne de liaison qui coopère avec un conduit de lubrification interne de piston, ce dernier débouchant au niveau de la face axiale de travail ou au voisinage de cette dernière, ceci pour acheminer une partie du fluide de travail depuis la chambre à fluide jusqu’aux moyens de transmission.
[49] Le piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la présente invention comprend une longueur axiale de la gorge radiale dépressurisée qui est plus grande que le diamètre du conduit radial de décompression, de sorte que ladite gorge constitue un réservoir de fluide de travail.
[50] La description qui va suivre en regard des dessins annexés et donnés à titre d’exemples non limitatifs permettra de mieux comprendre l’invention, les caractéristiques qu’elle présente, et les avantages qu’elle est susceptible de procurer :
[51] [Fig. 1] est Figure 1 est une vue en coupe schématique d’une pompe hydraulique à cylindrée variable équipée de pistons hydrauliques à gorge dépressurisée selon l’invention, lesdits pistons étant orientés axialement.
[52] [Fig. 2] est une vue en coupe schématique du piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention dont les moyens d'étanchéité sont constitués d’un segment à coupe. [53] [Fig. 3] est une vue en coupe schématique du piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention, une douille de décompression étant vissée directement dans la jupe fixe pour former avec cette dernière une partie du conduit axial de décompression, tandis que les moyens d'étanchéité sont constitués d’un segment à coupe.
[54] [Fig. 4] est une vue en coupe schématique du piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention, une douille de décompression étant fixée dans la jupe fixe par l’intermédiaire d’une vis pour former avec ladite jupe une partie du conduit axial de décompression, tandis que les moyens d'étanchéité sont constitués d’un segment à coupe.
[55] [Fig. 5] est une vue en coupe schématique du piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention, une douille de décompression étant fixée dans la jupe fixe par l’intermédiaire d’une vis à double filet pour former avec ladite jupe une partie du conduit axial de décompression, cependant que les moyens d'étanchéité sont constitués d’un segment continu extensible maintenu enserré entre une jupe glissante et la jupe fixe par un ressort de jupe glissante.
[56] [Fig. 6] est une vue en coupe schématique rapprochée du piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention et suivant sa variante représentée en figure 5, qui illustre le fonctionnement dudit piston lorsqu’est admis le fluide de travail dans la chambre à fluide.
[57] [Fig. 7] est une vue en coupe schématique rapprochée du piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention et suivant sa variante représentée en figure 5, qui illustre le fonctionnement dudit piston lorsqu’est refoulé le fluide de travail hors de la chambre à fluide.
[58] [Fig. 8] est une vue tridimensionnelle du piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention dont les moyens d'étanchéité sont constitués d’un segment continu extensible maintenu enserré entre une jupe glissante et la jupe fixe par un ressort de jupe glissante.
[59] [Fig. 9] est une vue tridimensionnelle écorchée du piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention et suivant sa variante représentée en figure 8, qui permet notamment de distinguer une douille de décompression fixée dans la jupe fixe par l’intermédiaire d’une vis à double filet. [60] [Fig. 10] est une vue tridimensionnelle éclatée du piston hydraulique à gorge dépressurisée selon l’invention et suivant la variante représentée en figures 8 et 9, les différents composants qui forment ladite variante pouvant être clairement distingués.
[61] DESCRIPTION DE L’INVENTION :
[62] On a montré en figures 1 à 10 le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention, divers détails de ses composants, ses variantes, et ses accessoires.
[63] On voit, particulièrement en figures 1 à 5, que le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention peut translater dans un cylindre 2, la surface cylindrique externe dudit piston 1 constituant une jupe fixe 3 tandis que l’une des extrémités dudit piston 1 présente une face axiale de compression 4 qui forme avec le cylindre 2 une chambre à fluide 5 de volume variable emplie d’un fluide de travail 23, cependant que l’autre extrémité dudit piston 1 présente une face axiale de travail 6 qui coopère avec des moyens de transmission 7.
[64] On remarque en figures 1 à 10 que le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention comprend des moyens d'étanchéité 8 positionnés au voisinage de la face axiale de compression 4. Lesdits moyens 8 sont aménagés ou logés soit sur la jupe fixe 3, soit à l’extrémité de cette dernière.
[65] On notera en figures 1 à 7 que les moyens d'étanchéité 8 peuvent entrer en contact avec le cylindre 2 et être, par exemple et comme le montrent les figures 2 à 4, constitués d’un segment à coupe 38 logé dans une gorge connu en soi.
[66] Lesdits moyens 8 peuvent aussi être constitués de tout autre dispositif d’étanchéité dont le fonctionnement requiert que la jupe fixe 3 soit de préférence fuyante et non-étanche.
[67] On notera en figures 1 à 10 que le en figures 1 à 10 que le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention comprend au moins une gorge radiale dépressurisée 9 débouchant en surface de la jupe fixe 3, ladite gorge 9 pouvant être continue ou non-continue. [68] On notera également que la gorge radiale dépressurisée 9 est positionnée axialement sur la jupe fixe 3 de sorte à ne jamais pouvoir sortir du cylindre 2 quelle que soit la position axiale de ladite jupe 3 par rapport audit cylindre 2.
[69] De façon particulièrement visible en figures 1 à 7 et en figure 9, on a montré que le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention comprend au moins un conduit axial de décompression 11 aménagé à l’intérieur de la jupe fixe 3 et débouchant au voisinage de la face axiale de travail 6.
[70] A titre d’exemple montré en figure 1 , le conduit axial de décompression 11 peut déboucher à l’intérieur du carter de pompe 49 d’une pompe hydraulique à pistons axiaux à cylindrée variable 37, la pression régnant dans ledit carter 49 étant faible comparativement à celle atteinte à l’intérieur de la chambre à fluide 5.
[71] Enfin et comme on le voit clairement en figures 2 à 10, le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention comprend au moins un conduit radial de décompression 12 qui met la gorge radiale dépressurisée 9 en communication avec le conduit axial de décompression 11.
[72] En figures 5 à 10, on a montré que le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention peut comprendre au moins une gorge axiale de décompression 10 qui débouche en surface de la jupe fixe 3 et qui met en communication les moyens d'étanchéité 8 avec la gorge radiale dépressurisée 9, ladite gorge axiale 10 pouvant être continue ou non-continue.
[73] On notera d’ailleurs que selon cette variante du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention, la gorge axiale de décompression 10 peut être hélicoïdale pour éviter que le défaut de portance local qu’elle produit ne reste orienté sur une seule position angulaire par rapport au piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 lors de la course de déplacement de ce dernier dans le cylindre 2.
[74] On remarque que selon une autre variante de réalisation du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention montrée en figure 1 , en figures 3 à 7 et en figures 9 et 10, la jupe fixe 3 peut être creuse et peut loger de façon fixe et étanche une douille de décompression 13, un espace radial laissé entre l’intérieur de ladite jupe 3 et l’extérieur de ladite douille 13 formant une partie au moins du conduit axial de décompression 11. [75] On note que la douille de décompression 13 peut être maintenue en place à l’intérieur de la jupe 3 par l’intermédiaire d’au moins une vis de douille 51 comme le montre la figure 4, par un clip ou par un rivet, ou plus directement par vissage comme le montre la figure 3, par soudage, par sertissage, ou par tout moyen de fixation connu de l’homme de l’art.
[76] On note aussi qu’un ou plusieurs joints en élastomère, en cuivre recuit ou en quelque matériau que ce soit peut s’intercaler entre l’intérieur de la jupe fixe 3 et la douille de décompression 13 pour parfaire l’étanchéité entres ces deux organes 3, 13.
[77] Avantageusement, l’extrémité de la douille de décompression 13 qui est la plus proche de la face axiale de travail 6 peut être plane, conique, sphérique, ou de quelque géométrie que ce soit, ceci pour former un contact étanche avec une portée complémentaire aménagée à l’intérieur de la jupe fixe 3.
[78] On remarque en figure 3 qu’avantageusement, la douille de décompression 13 peut héberger un conduit de lubrification interne de douille 14 qui coopère avec un conduit de lubrification interne de piston 15, ce dernier débouchant au niveau de la face axiale de travail 6 ou au voisinage de cette dernière.
[79] Cette configuration particulière permet d’acheminer une partie du fluide de travail 23 depuis la chambre à fluide 5 jusqu’aux moyens de transmission 7 pour lubrifier ces derniers qui peuvent par exemple prendre la forme d’un patin articulé 16 glissant sur un plateau 17 inclinable ou non.
[80] En figure 1 puis en figures 5 à 10, on a montré que selon un mode particulier de réalisation du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention les moyens d'étanchéité 8 peuvent être constitués d’au moins une jupe glissante 18 de forme cylindrique, logée à faible jeu dans le cylindre 2 et placée dans le prolongement et dans l’axe de la jupe fixe 3 du coté de la face axiale de compression 4.
[81] Selon cette configuration particulière des moyens d'étanchéité 8, la jupe glissante 18 est reliée à la jupe fixe 3 par une liaison mécanique inter-jupes 19 qui autorise un déplacement en translation longitudinale de ladite jupe glissante 18 par rapport à la jupe fixe 3, l’amplitude dudit déplacement étant limitée par une butée de jupe glissante 29 qui est directement ou indirectement solidaire de la liaison mécanique inter-jupes 19.
[82] On note d’ailleurs que la butée de jupe glissante 29 peut être rapportée sur la liaison mécanique inter-jupes 19 par vissage avec blocage par contre-écrou 40 ou non, par soudage, par sertissage, ou par tout autre moyen de fixation connu de l’homme de l’art.
[83] Toujours selon ladite configuration particulière des moyens d'étanchéité 8, on remarque, particulièrement en figures 6 et 7, qu’au moins un canal de transmission de pression 20 est aménagé à l’intérieur de la jupe glissante 18 et traverse cette dernière de part en part dans le sens axial.
[84] La figure 1 et les figures 5 à 10 montrent en outre que selon ladite configuration particulière des moyens d'étanchéité 8 du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention, au moins un segment continu extensible 21 de forme annulaire continue est intercalé entre la jupe fixe 3 et la jupe glissante 18, et présente une face cylindrique interne de segment 22 soumise à la pression du fluide de travail 23 via le canal de transmission de pression 20, une face cylindrique externe de segment 24 pouvant entrer en contact avec le cylindre 2, une face axiale de segment coté jupe fixe 25 maintenue directement ou indirectement en contact étanche avec la jupe fixe 3 et une face axiale de segment coté jupe glissante 26 maintenue directement ou indirectement en contact étanche avec la jupe glissante 18.
[85] A titre de variante de ladite configuration particulière des moyens d'étanchéité 8 du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention, on a montré de façon évidente en figures 5 à 7 et en figures 9 et 10 qu’au moins un ressort de jupe glissante 27 peut être prévu qui tend à rapprocher la jupe glissante 18 de la jupe fixe 3, et à comprimer axialement le segment continu extensible 21.
[86] On note que le ressort de jupe glissante 27 peut être par exemple hélicoïdal, ou bien constitué d’un ressort ondulé multi-tours comme le montrent la figure 1 , les figures 5 à 7 et les figures 9 et 10, ce dernier type de ressort présentant l’avantage d’un appui angulairement uniforme. Ces exemples n’étant donnés qu’à titre non limitatif, le ressort de jupe glissante 27 peut aussi être de tout type connu de l’homme de l’art. [87] Dans la mesure où les moyens d'étanchéité 8 sont notamment constitués d’un segment continu extensible 21 intercalé entre une jupe glissante 18 et la jupe fixe 3 comme il vient d’être décrit, on note que la liaison mécanique inter-jupes 19 peut être constituée d’une vis à double filet 30 montrée en figure 1 , en figures 5 à 7 et en figures 9 et 10.
[88] En ce cas, la vis à double filet 30 présente un premier filet qui est vissé dans un taraudage réalisé à l’intérieur de la jupe fixe 3 et qui plaque axialement la douille de décompression 13 dans ladite jupe 3 par l’intermédiaire d’un épaulement de vis 31 , et un deuxième filet sur lequel est vissée la butée de jupe glissante 29.
[89] On note qu’à titre de mode particulier de réalisation du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention, l’épaulement de vis 31 peut offrir une prise de clé d’épaulement 41 permettant le serrage de la vis à double filet 30 dans la jupe fixe 3. A titre d’alternative et dans le même objectif, une prise de clé ou de tournevis peut être aménagée à l’extrémité du deuxième filet.
[90] On note également que la vis à double filet 30 peut présenter un rétrécissement de diamètre 42 sur une partie de sa longueur comme montré en figures 9 et 10, ceci pour en diminuer localement la section et lui donner plus d’élasticité, et afin de prévenir tout desserrage de ladite vis 30.
[91 ] Comme montré en figures 5 à 10, une prise de clé de butée 43 peut être prévue sur la butée de jupe glissante 29 qui permet d’immobiliser cette dernière lors de son blocage en position par un contre-écrou 40.
[92] Selon une variante du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention montrée en figures 5 à 10, le ressort de jupe glissante 27 peut être logé dans un panier de ressort 32 qui traverse en tout ou partie la jupe glissante 18, l’épaisseur radiale de cette dernière étant prévue suffisamment faible pour que ladite jupe 18 puisse accueillir ledit panier 32 en son centre.
[93] En ce cas, le panier de ressort 32 peut présenter d’une part, un rabat extérieur de panier 33 qui prend appui sur la jupe glissante 18, et d’autre part, un rabat intérieur de panier 34 sur lequel prend appui l’une des extrémités du ressort de jupe glissante 27, l’autre extrémité de ce dernier prenant appui sur un épaulement d’appui de ressort 44 aménagé ou rapporté sur la liaison mécanique inter-jupes 19. [94] On voit en figures 5 à 7 et en figures 9 et 10 que l’épaulement d’appui de ressort 44 peut être aménagé sur la butée de jupe glissante 29, cette dernière étant vissée sur le deuxième filet d’une vis à double filet 30.
[95] Comme on le voit clairement en figure 10, le panier de ressort 32 peut avantageusement être ajouré pour laisser circuler le fluide de travail 23.
[96] En figures 6, 7 et 10, on remarque que la surface extérieure du panier de ressort 32 peut présenter des moyens de centrage 39 qui centrent radialement ledit panier
32 dans la jupe glissante 18, tandis que l’orientation axiale dudit panier 32 par rapport à ladite jupe 18 est assurée par le contact entre le rabat extérieur de panier
33 et ladite jupe 18.
[97] Comme l’illustrent de façon particulièrement visible les figures 6, 7 et 10, les moyens de centrage 39 peuvent par exemple consister en une bague élastique 28 qui enserre une gorge aménagée en périphérie du corps du panier de ressort 32, ou bien consister en un bossage aménagé en périphérie dudit corps.
[98] On notera que la butée de jupe glissante 29 peut prendre appui soit, sur le rabat extérieur de panier 33, soit, sur le rabat intérieur de panier comme l’illustrent les figures 6 et 7.
[99] Comme le montrent les figures 5 à 7 et les figures 9 et 10, la liaison mécanique inter-jupes 19 peut héberger un conduit de lubrification interne de liaison 35 qui coopère avec un conduit de lubrification interne de piston 15, ce dernier débouchant au niveau de la face axiale de travail 6 ou au voisinage de cette dernière, ceci pour acheminer une partie du fluide de travail 23 depuis la chambre à fluide 5 jusqu’aux moyens de transmission 7 pour lubrifier ces derniers.
[100] A l’instar de ce qui a été précédemment présenté, on note que les moyens de transmission 7 peuvent être par exemple constitués d’un patin articulé 16 glissant sur un plateau 17 inclinable ou non.
[101] On note que, comme le montrent clairement les figures 5 à 7, le conduit de lubrification interne de liaison 35 peut être formé d’un conduit axial et d’un ou plusieurs conduits radiaux.
[102] En figures 5 à 10, on a montré un mode particulier de réalisation du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention selon lequel la longueur axiale de la gorge radiale dépressurisée 9 peut être plus grande que le diamètre du conduit radial de décompression 12.
[103] Selon cette variante avantageuse, la gorge radiale dépressurisée 9 constitue un réservoir de fluide de travail 36 qui ne se vide jamais entièrement via le conduit radial de décompression 12 lors du déplacement du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention dans le cylindre 2, et sous l’effet de l’accélération qui résulte dudit déplacement.
[104] Cette configuration particulière du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention force le fluide de travail 23 à s’immiscer entre la jupe fixe 3 et le cylindre 2, pour en assurer la lubrification lors dudit déplacement.
[105] FONCTIONNEMENT DE L’INVENTION :
[106] Le fonctionnement du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention se comprend aisément au vu des figures 1 à 10 qui exposent des exemples de réalisation non-limitatifs de ladite invention.
[107] La figure 1 montre le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention appliqué à une pompe hydraulique à pistons axiaux à cylindrée variable 37 connue en soi, ladite pompe 37 présentant un carter de pompe 49 dans lequel sont logés ses principaux composants.
[108] En figure 1 et en figures 5 à 10, on a montré que les moyens d'étanchéité 8 peuvent avantageusement être constitués d’un segment continu extensible 21 maintenu enserré entre une jupe glissante 18 et la jupe fixe 3 par un ressort de jupe glissante 27. On constate donc que lesdits moyens 8 sont ici et à titre d’exemple non-limitatif ceux prévus par le dispositif d’étanchéité pour piston que décrit le brevet N° FR 3009037 appartenant au demandeur.
[109] Lorsque l’arbre de transmission 45 de la pompe hydraulique à pistons axiaux à cylindrée variable 37 est mis en rotation par une source motrice non-représentée, il entraîne à son tour en rotation un barillet 46 dont il est solidaire.
[110] Lorsque le plateau 17 inclinable que comporte ladite pompe 37 est incliné, les pistons hydrauliques à gorge dépressurisée 1 qu’héberge ladite pompe 37 effectuent des allers et retours dans le cylindre 2 avec lequel ils coopèrent. [111] Ce faisant, dans un premier temps et comme illustré en figure 6, lesdits pistons 1 aspirent du fluide de travail 23 dans un conduit d’admission 47 que comprend la pompe hydraulique à pistons axiaux à cylindrée variable 37 représentée en figure 1.
[112] A titre d’exemple, le conduit d’admission 47 est alimenté en fluide de travail 23 sous une pression de dix bars, cependant que l’intérieur du carter de pompe 49 est soumis à la pression atmosphérique. Cet écart de pression permet notamment de toujours maintenir les pistons hydrauliques à gorge dépressurisée 1 plaqués sur le plateau 17 inclinable, par l’intermédiaire d’un patin articulé 16
[113] Dans un deuxième temps et comme le montre la figure 7, les pistons hydrauliques à gorge dépressurisée 1 qui équipent la pompe hydraulique à pistons axiaux à cylindrée variable 37 montrée en figure 1 expulsent dans un conduit de refoulement 48 que comprend ladite pompe 37 le fluide de travail 23 qu’ils ont précédemment admis, ceci sous une pression de par exemple quatre cents bars.
[114] Le fonctionnement usuel de la pompe hydraulique à pistons axiaux à cylindrée variable 37 ayant été rappelé, nous porterons ici notre attention sur le fonctionnement du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 lorsque les moyens d'étanchéité 8 qu’il comprend sont formés du dispositif d’étanchéité pour piston objet du brevet FR 3009037.
[115] Nous avons rappelé en préambule de la présente demande de brevet que pour fonctionner efficacement, le dispositif du brevet FR 3 009 037 doit coopérer avec une jupe fixe 3 suffisamment fuyante pour permettre au segment continu extensible 21 que comprend ledit dispositif de gonfler sous l’effet de la pression régnant dans la chambre à fluide 5.
[116] Outre cette première condition nécessaire au bon fonctionnement du dispositif du brevet FR 3 009 037, nous avons également rappelé que si ce dernier équipe une pompe hydraulique à pistons axiaux à cylindrée variable 37 comme celle montrée en figure 1 , la jupe fixe 3 doit rester convenablement portée par le film lubrifiant de fluide de travail 23 grâce auquel elle glisse à faible frottement sur le cylindre 2. Ceci est particulièrement vrai au niveau du débouché du cylindre 2 qui donne sur l’intérieur du carter de pompe 49 et sur lequel la jupe fixe 3 exerce des efforts radiaux importants. [117] A ce titre, toute gorge aménagée en surface de la jupe fixe 3 et passant au niveau dudit débouché du cylindre 2 augmente significativement la perte énergétique par frottement générée à l’interface de ladite jupe 3 et dudit cylindre 2, au niveau dudit débouché.
[118] Cette perte est particulièrement élevée lorsque la cylindrée de la pompe hydraulique à pistons axiaux à cylindrée variable 37 est proche de son maximum, c’est à dire lorsque l’inclinaison du plateau 17 inclinable de ladite pompe 37 est également proche de son maximum.
[119] Car en effet, à pleine cylindrée de ladite pompe 37, les pistons de cette dernière s’arc boutent dans les cylindres 2 avec lesquels ils coopèrent. Ceci génère une charge radiale importante entre lesdits pistons et lesdits cylindres 2, particulièrement au niveau du débouché desdits cylindres 2 dans le carter de pompe 49.
[120] C’est la raison pour laquelle le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention permet à la portion axiale de la jupe fixe 3 qui glisse au contact du débouché du cylindre 2 d’exposer une surface lisse et exempte de toute gorge de décompression, ceci tout en permettant au segment continu extensible 21 de fonctionner correctement grâce à une jupe fixe 3 suffisamment fuyante.
[121] Outre éviter le recours à quelque gorge de décompression que ce soit pour rendre suffisamment fuyante la jupe fixe 3, le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 évite également de recourir à un jeu augmenté entre la jupe fixe 3 et le cylindre 2 pour dépressuriser ladite jupe 3. Un jeu normal entre la jupe fixe 3 et le cylindre 2 peut ainsi être préservé, de sorte que la surface portante de ladite jupe 3 sur ledit cylindre 2 reste normalement étendue et que la pression exercée sur le film de fluide de travail 23 interposé entre ladite jupe 3 et ledit cylindre 2 reste suffisamment basse.
[122] En effet, plus ladite pression est élevée, plus l’épaisseur du film de fluide de travail 23 est faible, plus la viscosité dudit film est élevée, et plus les pertes énergétiques par frottement générées au niveau de la surface portante de la jupe fixe 3 sur le cylindre 2 sont élevées.
[123] Pour éviter toute gorge de décompression et toute augmentation de jeu comme il vient d’être décrit, le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention comporte une gorge radiale dépressurisée 9 qui débouche en surface de la jupe fixe 3. Ceci est clairement visible en figures 1 à 10,
[124] La gorge radiale dépressurisée 9 est axialement positionnée sur la jupe fixe 3 de sorte à ne jamais pouvoir sortir du cylindre 2 quelle que soit la position axiale de ladite jupe 3 par rapport audit cylindre 2. Telle que positionnée, la gorge radiale dépressurisée 9 n’occupe nullement la place de quelque surface portante que ce soit.
[125] Comme on le remarque sur les figures 1 à 10, la gorge radiale dépressurisée 9 réduit considérablement la longueur de fuite comprise entre les moyens d'étanchéité 8 et le débouché du cylindre 2 dans le carter de pompe 49.
[126] En effet, la dépressurisation qui devait selon l’état de l’art être réalisée depuis les moyens d'étanchéité 8 jusqu’au débouché du cylindre 2 dans le carter de pompe 49, c’est à dire sur toute la longueur externe de la jupe fixe, ne doit plus être prévue qu’entre lesdits moyens 8 et la gorge radiale dépressurisée 9.
[127] Cette configuration particulière, propre au piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention, permet bien de laisser exempte de toute gorge de décompression et de toute augmentation anormale de jeu la portion axiale de la jupe fixe 3 qui glisse au contact du débouché du cylindre 2.
[128] Il n’en reste pas moins que la portion restante de la jupe fixe 3 qui est comprise entre les moyens d'étanchéité 8 et la gorge radiale dépressurisée 9 doit être dépressurisée, soit par un jeu suffisant laissé entre ladite jupe 3 et le cylindre 2, soit, comme le montrent les figures 5 à 10, en prévoyant des gorges axiales de décompression 10 qui peuvent avantageusement être hélicoïdales et qui débouchent en surface de la jupe fixe 3 pour mettre en communication les moyens d'étanchéité 8 avec la gorge radiale dépressurisée 9.
[129] La portion de la jupe fixe 3 pourvue de gorges axiales de décompression 10 étant peu chargée radialement, la réduction du rendement total de la pompe hydraulique à pistons axiaux à cylindrée variable 37 qui résulte d’une moindre portance du film de fluide de travail 23 au niveau desdites gorges 10 est faible, voire nulle. [130] On remarquera en figures 6 à 10 qu’avantageusement, la jonction entre la jupe fixe 3 et la face axiale de compression 4 du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention forme un chanfrein de répartition de pression 50 qui permet au segment continu extensible 21 d’opérer de façon optimale sur toute sa circonférence.
[131] Accessoirement, le chanfrein de répartition de pression 50 permet au fluide de travail 23 provenant de la chambre à fluide 5 et passant entre le segment continu extensible 21 et le cylindre 2 de lubrifier la surface externe de la jupe fixe 3 comprise entre ledit chanfrein 50 et la gorge radiale dépressurisée 9. Ceci survient notamment lors de la phase d’aspiration de fluide de travail 23 dans la chambre à fluide 5 par le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1.
[132] La figure 6 montre ladite phase d’aspiration. On remarque sur ladite figure 6 que le segment continu extensible 21 est parqué durant ladite phase, ce qu’illustrent les flèches en pointillé. En effet, la pression régnant dans la chambre à fluide 5 est insuffisante pour que la différence de pression entre la face cylindrique interne de segment 22 et la face cylindrique externe de segment 24 fasse significativement gonfler ledit segment continu 21.
[133] Durant ladite phase d’aspiration, du fluide de travail 23 provenant de la chambre à fluide 5 peut donc passer entre le segment continu extensible 21 et le cylindre 2. Ceci fait, ledit fluide de travail 23 continue son trajet depuis le chanfrein de répartition de pression 50 jusqu’à la gorge radiale dépressurisée 9 en passant pour partie via le jeu laissé entre la surface externe de la jupe fixe 3 et le cylindre 2, et pour autre partie via les gorges axiales de décompression 10 qui débouchent en surface de la jupe fixe 3. Le trajet du fluide de travail 23 qui vient d’être décrit est symbolisé en figure 6 par des flèches ondulées.
[134] Sur son trajet, le fluide de travail 23 lubrifie la surface externe de la jupe fixe 3 comprise entre le chanfrein de répartition de pression 50 et la gorge radiale dépressurisée 9. Puis, ledit fluide 23 remplit la gorge radiale dépressurisée 9 par exemple à moitié, et possiblement jusqu’à déborder par le conduit radial de décompression 12 pour s’échapper successivement via ledit conduit radial 12 puis via le conduit axial de décompression 11 , et pour finalement déboucher dans le carter de pompe 39 au niveau de la face axiale de travail 6. [135] La figure 7 montre quant à elle la phase de refoulement durant laquelle une pression de quatre cents bars règne dans la chambre à fluide 5.
[136] Durant ladite phase, la différence de pression entre la face cylindrique interne de segment 22 et la face cylindrique externe de segment 24 est suffisante pour faire gonfler le segment continu extensible 21 au point que ce dernier vienne au contact du cylindre 2 et forme avec ce dernier une étanchéité. Le gonflement dudit segment 21 est symbolisé par des flèches en pointillé.
[137] Les flèches en trait plein de la figure 7 symbolisent quant à elles la communication de la pression du fluide de travail 23 contenu dans la chambre à fluide 5 à la face cylindrique interne de segment 22 du segment continu extensible 21 via le canal de transmission de pression 20.
[138] On remarque d’ailleurs en figure 7 qu’avantageusement, le panier de ressort 32 est ajouré pour mieux laisser circuler le fluide de travail 23 non seulement pour communiquer la pression de la chambre à fluide 5 à la face cylindrique interne de segment 22, mais aussi pour assurer la lubrification des moyens de transmission 7 dont on a vu en figure 1 qu’ils sont constitués, selon l’exemple non-limitatif de mise en œuvre du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 suivant l’invention pris ici pour en illustrer le fonctionnement, de patins articulés 16 coopérant avec un plateau 17 inclinable.
[139] En effet, après être passée par le canal de transmission de pression 20 puis au travers du panier de ressort 32, une partie majoritaire du fluide de travail 23 pénètre dans le conduit de lubrification interne de liaison 35 formé d’un conduit axial et de trois conduits radiaux qu’héberge la liaison mécanique inter-jupes 19 ici constituée d’une vis à double filet 30.
[140] Ensuite et comme on le comprend aisément à la vue de la figure 5 qui donne une vue d’ensemble du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention, le fluide de travail 23 passe par le conduit de lubrification interne de piston 15 pour atteindre le patin articulé 16 et lubrifier l’interface de contact que forme ce dernier avec le plateau 17 inclinable.
[141] Comme il vient d’être démontré, le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention permet bien d’une part, d’assurer le bon fonctionnement du dispositif d’étanchéité pour piston objet du brevet FR 3 009 037 et d’autre part, d’éviter toute disposition ou aménagement de la jupe fixe 3 qui soit de nature à augmenter les pertes par frottement que génère ladite jupe 3 au niveau de son contact avec le débouché du cylindre 2.
[142] Toutefois, les moyens d'étanchéité 8 issus du brevet FR 3 009 037 n’ont été donnés ici qu’à titre d’exemple. Le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention peut produire ses avantages au bénéfice d’autres dits moyens 8 dont le fonctionnement requiert que la jupe fixe 3 soit de préférence fuyante et non- étanche cependant que ladite jupe 3 reste soumise à des efforts radiaux importants. Par exemple, le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 peut délivrer tous ses avantages si les moyens d'étanchéité 8 sont des segments à coupe 38 tels que ceux montrés en figures 2 à 4.
[143] On comprend aussi au vu des figures 1 à 10 que le piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention est simple à réaliser et à monter, et ne fait appel à aucun procédé de fabrication cher ou complexe à mettre en œuvre.
[144] On notera que l’exemple de réalisation du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention qui vient d’être décrit est non limitatif. A ce titre, ledit piston 1 peut avantageusement s’appliquer à toute machine hydraulique ou pneumatique munie de pistons, quel que soit le domaine d’application de ladite machine.
[145] Les possibilités du piston hydraulique à gorge dépressurisée 1 selon l’invention ne s’en limitent pas aux applications qui viennent d’être décrites et il doit d’ailleurs être entendu que la description qui précède n’a été donnée qu’à titre d’exemple et qu’elle ne limite nullement le domaine de ladite invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d’exécution décrits par tout autre équivalent.!

Claims

Revendications
[Revendication 1] jPiston hydraulique à gorge dépressurisée (1) pouvant translater dans un cylindre (2), la surface cylindrique externe dudit piston (1) constituant une jupe fixe (3) tandis que l’une des extrémités dudit piston (1) présente une face axiale de compression (4) qui forme avec le cylindre (2) une chambre à fluide (5) de volume variable emplie d’un fluide de travail (23), cependant que l’autre extrémité dudit piston (1) présente une face axiale de travail (6) qui coopère avec des moyens de transmission (7) caractérisé en ce qu’il comprend :
Des moyens d'étanchéité (8) positionnés au voisinage de la face axiale de compression (4), sur la jupe fixe (3) ou à l’extrémité de cette dernière, lesdits moyens (8) pouvant entrer en contact avec le cylindre (2) ;
Au moins une gorge radiale dépressurisée (9) débouchant en surface de la jupe fixe (3), ladite gorge (9) pouvant être continue ou non-continue ;
Au moins un conduit axial de décompression (11) aménagé à l’intérieur de la jupe fixe (3) et débouchant au voisinage de la face axiale de travail (6) ; Au moins un conduit radial de décompression (12) qui met la gorge radiale dépressurisée (9) en communication avec le conduit axial de décompression (11).
[Revendication 2] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il comprend au moins une gorge axiale de décompression (10) qui débouche en surface de la jupe fixe (3) et qui met en communication les moyens d'étanchéité (8) avec la gorge radiale dépressurisée (9), ladite gorge axiale (10) pouvant être continue ou non- continue.
[Revendication 3] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la gorge axiale de décompression (10) est hélicoïdale.
[Revendication 4] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que la jupe fixe (3) est creuse et loge de façon fixe et étanche une douille de décompression (13), un espace radial laissé entre l’intérieur de ladite jupe (3) et l’extérieur de ladite douille (13) formant une partie au moins du conduit axial de décompression (11 ). [Revendication 5] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la douille de décompression (13) héberge un conduit de lubrification interne de douille (14) qui coopère avec un conduit de lubrification interne de piston (15), ce dernier débouchant au niveau de la face axiale de travail (6) ou au voisinage de cette dernière, ceci pour acheminer une partie du fluide de travail (23) depuis la chambre à fluide
(5) jusqu’aux moyens de transmission (7).
[Revendication 6] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité (8) sont constitués de :
• Au moins une jupe glissante (18) de forme cylindrique, logée à faible jeu dans le cylindre (2) et placée dans le prolongement et dans l’axe de la jupe fixe (3) du coté de la face axiale de compression (4), ladite jupe glissante (18) étant reliée à la jupe fixe (3) par une liaison mécanique inter-jupes (19) qui autorise un déplacement en translation longitudinale de ladite jupe glissante (18) par rapport à la jupe fixe (3), l’amplitude dudit déplacement étant limitée par une butée de jupe glissante (29) qui est directement ou indirectement solidaire de la liaison mécanique inter-jupes (19) ;
• Au moins un canal de transmission de pression (20) aménagé à l’intérieur de la jupe glissante (18) et traversant cette dernière de part en part dans le sens axial ;
• Au moins un segment continu extensible (21) de forme annulaire continue, intercalé entre la jupe fixe (3) et la jupe glissante (18), et présentant une face cylindrique interne de segment (22) soumise à la pression du fluide de travail (23) via le canal de transmission de pression (20), une face cylindrique externe de segment (24) pouvant entrer en contact avec le cylindre (2), une face axiale de segment coté jupe fixe (25) maintenue directement ou indirectement en contact étanche avec la jupe fixe (3) et une face axiale de segment coté jupe glissante (26) maintenue directement ou indirectement en contact étanche avec la jupe glissante (18).
[Revendication 7] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu’au moins un ressort de jupe glissante (27) tend à rapprocher la jupe glissante (18) de la jupe fixe (3), et à comprimer axialement le segment continu extensible (21).
[Revendication 8] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que la liaison mécanique inter-jupes (19) est constituée d’une vis à double filet (30) qui présente un premier filet qui est vissé dans un taraudage réalisé à l’intérieur de la jupe fixe (3) et qui plaque axialement la douille de décompression (13) dans ladite jupe (3) par l’intermédiaire d’un épaulement de vis (31), et un deuxième filet sur lequel est vissée la butée de jupe glissante (29).
[Revendication 9] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le ressort de jupe glissante (27) est logé dans un panier de ressort (32) qui traverse en tout ou partie la jupe glissante (18), l’épaisseur radiale de cette dernière étant prévue suffisamment faible pour que ladite jupe (18) puisse accueillir ledit panier (32) en son centre, ledit panier (32) présentant d’une part, un rabat extérieur de panier (33) qui prend appui sur la jupe glissante (18), et d’autre part, un rabat intérieur de panier (34) sur lequel prend appui l’une des extrémités du ressort de jupe glissante (27), l’autre extrémité de ce dernier prenant appui sur un épaulement d’appui de ressort (44) aménagé ou rapporté sur la liaison mécanique inter jupes (19).
[Revendication 10] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la surface extérieure du panier de ressort (32) présente des moyens de centrage (39) qui centrent radialement ledit panier (32) dans la jupe glissante (18), tandis que l’orientation axiale dudit panier (32) par rapport à ladite jupe (18) est assurée par le contact entre le rabat extérieur de panier (33) et ladite jupe (18).
[Revendication 11] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la butée de jupe glissante (29) peut prendre appui soit, sur le rabat extérieur de panier (33), soit, sur le rabat intérieur de panier.
[Revendication 12] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la liaison mécanique inter-jupes (19) héberge un conduit de lubrification interne de liaison (35) qui coopère avec un conduit de lubrification interne de piston (15), ce dernier débouchant au niveau de la face axiale de travail (6) ou au voisinage de cette dernière, ceci pour acheminer une partie du fluide de travail (23) depuis la chambre à fluide (5) jusqu’aux moyens de transmission (7).
[Revendication 13] Piston hydraulique à gorge dépressurisée suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que la longueur axiale de la gorge radiale dépressurisée (9) est plus grande que le diamètre du conduit radial de décompression (12), de sorte que ladite gorge (9) constitue un réservoir de fluide de travail (36). |
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