La présente invention concerne un moteur hydraulique comprenant :
- un carter fixe,
- un organe de réaction solidaire du carter,
- un bloc-cylindres, qui est monté à rotation relative autour d'un axe de rotation
par rapport audit organe de réaction et qui comporte une pluralité d'ensembles
de cylindres et de pistons, disposés radialement par rapport à l'axe de rotation
et susceptibles d'être alimentés en fluide sous pression,
- un distributeur interne de fluide, solidaire du carter vis-à-vis de la rotation
autour de l'axe de rotation et comportant des conduits de distribution susceptibles
de mettre les cylindres en communication avec des conduits d'alimentation et d'échappement
de fluide,
- un dispositif de freinage comprenant un crabot ayant une première et une deuxième
séries de dents, respectivement solidaires en rotation du carter et du bloc-cylindres,
ainsi qu'un piston de commande de l'engagement et du désengagement des dents de
ce crabot,
le moteur ayant au moins deux cylindrées distinctes de fonctionnement et comprenant
un tiroir de sélection de cylindrée situé à l'intérieur du carter.
Il s'agit par exemple d'un moteur lent, à basse vitesse et à fort
couple, un tel moteur entraînant classiquement l'arbre de sortie à des vitesses
de rotation en régime normal de l'ordre de 75 à 200 tr/min et étant capable de
générer des cylindrées allant jusqu'à 6 l/tr, voire une dizaine de litres par
tour.
Un tel moteur sert en particulier à l'entraînement d'un arbre de
réducteur planétaire destiné à la translation d'engins chenillés.
On sait que le fait d'utiliser un moteur lent pour l'entraînement
d'un arbre de réducteur planétaire plutôt qu'un moteur rapide permet de réduire
le nombre d'étages du réducteur (par exemple ramené à un seul étage) pour obtenir
une même vitesse à la sortie du réducteur, de l'ordre de 30 à 70 tr/min.
Ainsi, l'utilisation d'un moteur lent associé à un réducteur permet
de réduire l'encombrement axial de l'ensemble constitué par le moteur et le réducteur.
L'invention vise à diminuer encore cet encombrement axial en s'attachant
à réduire l'encombrement axial du moteur ou, tout au moins, en proposant un ensemble
moteur extrêmement compact.
Ce but est atteint grâce au fait qu'un espace annulaire est ménagé
dans le carter, autour du distributeur, du côté de la face radiale du bloc-cylindres
adjacente au distributeur, au fait que la première série de dents du crabot et
le piston de commande sont disposés dans cet espace annulaire et au fait que la
deuxième série de dents est solidaire de ladite face radiale du bloc-cylindres,
au voisinage de l'extrémité radiale externe de cette face radiale, de sorte que
les dents du crabot s'étendent dans une région du moteur éloignée de l'axe de rotation.
Cette disposition présente plusieurs avantages. Tout d'abord, le crabot
de freinage n'est pas disposé dans le prolongement axial du distributeur, mais
autour de celui-ci, de sorte que le dispositif de freinage est logé dans l'encombrement
axial du distributeur, ce qui réduit en conséquence la longueur du carter du moteur.
La deuxième série de dents du crabot est solidaire de la face radiale du bloc-cylindres,
ce qui simplifie l'assemblage des différents éléments du moteur et permet un passage
direct du couple de freinage par le bloc-cylindres. De plus, les dents du crabot
par lesquelles passe le couple de freinage sont situées dans une région de grand
diamètre du moteur, ce qui permet de limiter considérablement les risques d'usure
prématurée ou de rupture des pièces du moteur puisque, pour un même couple de
freinage, les efforts exercés sur les pièces par lesquelles passe ce couple sont
inversement proportionnels à la distance de ces pièces par rapport à l'axe de rotation
du moteur.
Avantageusement, le tiroir de sélection de cylindrée est disposé dans
un alésage axial situé à l'intérieur du distributeur et est mobile entre au moins
une première et une deuxième position à l'intérieur de cet alésage, ce tiroir présentant
une gorge de sélection qui est située sur sa périphérie axiale. De plus, les conduits
de distribution comprennent une première série de conduits de distribution qui
sont raccordés en permanence à une première enceinte de distribution qui est elle-même
raccordée en permanence à un premier des deux conduits d'alimentation et d'échappement,
une deuxième série de conduits de distribution qui sont raccordés en permanence
à une deuxième enceinte de distribution qui est elle-même raccordée en permanence
au deuxième des deux conduits d'alimentation et d'échappement, ainsi qu'une troisième
série de conduits de distribution qui, dans la première position du tiroir de sélection,
sont raccordés aux conduits de la première série de conduits de distribution par
la gorge de sélection en étant isolés des conduits de la deuxième série et qui,
dans la deuxième position du tiroir de sélection, sont raccordés aux conduits de
la deuxième série de conduits de distribution par la gorge de sélection en étant
isolés des conduits de la première série, chacune des première, deuxième et troisième
séries de conduits de distribution comprenant au moins un conduit qui s'ouvre
dans l'alésage axial.
Cette disposition permet de limiter encore l'encombrement axial du
moteur par rapport à un moteur classique à deux cylindrées. En effet, pour ces
moteurs classiques, les conduits de distribution des première, deuxième et troisième
séries sont mis en communication avec les conduits principaux d'alimentation et
d'échappement du moteur par trois gorges, une pour chaque série, qui sont disposées
successivement sur la périphérie axiale du distributeur. Dans la configuration
avantageuse de l'invention, la première enceinte de distribution à laquelle sont
raccordés les conduits de la première série peut comprendre une première gorge
située sur la périphérie axiale externe du distributeur et reliée au premier des
conduits d'alimentation et d'échappement, tandis que la deuxième enceinte de distribution
peut être reliée au deuxième de ces conduits par une deuxième gorge située sur
la périphérie axiale externe du distributeur. En revanche, il n'est pas nécessaire
de prévoir une troisième gorge pour relier les conduits de la troisième série à
l'un ou l'autre des conduits d'alimentation et d'échappement, puisque la gorge
de sélection du tiroir, dans la mesure où ce dernier est disposé sur l'axe du moteur,
met directement les conduits de la troisième série en communication avec ceux de
la première ou ceux de la deuxième série, selon la position du tiroir. Il suffit
à cet effet qu'au moins un conduit de chacune des première, deuxième et troisième
séries débouche dans l'alésage axial dans lequel le tiroir est monté mobile, et
que les conduits de chaque série puissent être reliés entre eux.
Avantageusement, le bloc-cylindres présente une face radiale plane
de communication, tandis que le distributeur présente une face radiale plane de
distribution qui est maintenue en appui contre ladite face de communication par
des moyens de poussée axiale et le moteur comporte un palier unique de reprise
des efforts radiaux et de reprise des efforts exercés axialement dans le sens de
poussée desdits moyens de poussée axiale.
Ainsi, on met à profit l'existence de la poussée du distributeur sur
le bloc-cylindres pour n'utiliser qu'un seul palier de roulement (le palier axial
et le palier orthogonal sont réunis en un palier unique). Le palier unique peut
comprendre des roulements coniques, ou des roulements à billes à deux points de
contact. Ainsi, l'encombrement axial du moteur est diminué par rapport à celui
de moteurs plus classiques, comprenant deux paliers à roulements coniques disposés
l'un à la suite de l'autre.
Avantageusement, le palier unique présente un centre de poussée qui
est situé, sur l'axe de rotation du moteur, au voisinage de l'intersection de cet
axe avec le plan radial défini par les axes radiaux des pistons du bloc-cylindres.
En effet, lors du fonctionnement du moteur, du fait de la coopération
successive des différents pistons avec la came, le bloc-cylindres est soumis à
des efforts parasites qui tendent à le faire basculer par rapport à l'axe de rotation.
Le palier de roulement et l'effort exercé axialement le distributeur sur le bloc-cylindres
doivent permettre de compenser ces efforts parasites. Lorsque le centre de poussée
du palier est situé au voisinage de l'intersection de l'axe de rotation avec le
plan radial défini par les axes radiaux des pistons du bloc-cylindres, ces efforts
peuvent être plus aisément compensés, sans qu'il soit nécessaire que le distributeur
exerce un effort axial de poussée très important sur le bloc-cylindres.
Il est avantageux que des valves de gestion du fonctionnement du
moteur soient disposées dans des alésages pratiqués dans le carter du moteur.
Dans ce cas, on prévoit avantageusement que certaines, au moins,
desdites valves s'étendent transversalement par rapport à l'axe de rotation du
moteur et soient situées de l'autre côté du distributeur par rapport au bloc-cylindres.
Ces valves sont par exemple des valves qui assurent l'alimentation
en fluide d'une conduite de désactivation du piston de commande (engagement et
désengagement des dents du crabot de freinage), une valve de limitation de la vitesse
du moteur (permettant un freinage hydraulique), des clapets-navettes permettant
le raccordement sélectif de certaines conduites secondaires du moteur avec les
conduites principales ou encore des clapets anti-retour voire, de façon générale,
tout type de vanne permettant de gérer divers paramètres de fonctionnement du moteur.
En disposant ces valves dans le carter du moteur, on assure l'homogénéité
et la compacité de l'ensemble constitué par le moteur et les valves de gestion
de son fonctionnement. En disposant ces valves transversalement, on évite qu'elles
ne soient l'occasion d'une trop grande augmentation de l'encombrement axial total
du moteur. En particulier, dans la mesure où, conformément à l'invention, les éléments
du crabot de freinage sont disposés autour du distributeur, l'espace axial qui
était auparavant utilisé par le dispositif de freinage peut être mis à profit pour
disposer les valves de gestion du fonctionnement, de sorte que, pour un même encombrement
axial total du moteur, on peut, par rapport à l'art antérieur, disposer également
les valves dans le moteur.
Par ailleurs, en disposant ces valves de l'autre côté du distributeur
par rapport au bloc-cylindres, on permet que les conduits sur lesquels elles sont
disposées soient aisément accessibles et on n'augmente pas l'encombrement radial
du moteur. On obtient donc un moteur doté de valves de gestion de son fonctionnement,
dans un encombrement réduit aussi bien axialement que radialement.
Selon une disposition avantageuse, le tiroir de sélection de cylindrée
est disposé dans un alésage axial ménagé dans le distributeur et est mobile dans
cet alésage entre au moins une première et une deuxième position, le tiroir de
sélection étant constamment rappelé vers l'une de ses positions dite position de
repos par des moyens élastiques de rappel ; l'alésage axial présente, du côté du
bloc-cylindres, un premier élément de paroi radiale solidaire du distributeur tandis
que, du côté du distributeur opposé au bloc-cylindres, il débouche sur un deuxième
élément de paroi radiale solidaire du carter de sorte que, dans la position de
repos du tiroir, l'ensemble formé par le tiroir et les moyens élastiques de rappel
coopère avec les premier et deuxième éléments de paroi radiales pour solliciter
le distributeur en appui contre le bloc-cylindres.
Cette disposition est extrêmement avantageuse. En effet, lors du
fonctionnement du moteur, le distributeur est généralement maintenu hydrauliquement
en appui sur le bloc-cylindres, du fait de la conformation étagée de la face cylindrique
externe de la distribution dans laquelle sont ménagées les gorges de raccordement
des conduits de distribution aux conduits principaux, et de la pression de fluide
régnant dans ces conduits.
Toutefois, il est nécessaire d'assurer un appui de la face de distribution
sur la face de communication même à l'arrêt du moteur, pour éviter des fuites importantes
entre ces deux faces lors du démarrage du moteur, fuites qui pourraient même empêcher
la mise en rotation du bloc-cylindres. Ainsi, il est classique de prévoir un ou
plusieurs ressorts spécifiquement dédiés à cette mise en appui du distributeur
sur le bloc-cylindres à l'arrêt du moteur.
Dans cette disposition de l'invention, cette mise en appui est directement
réalisée grâce à la conformation originale du tiroir et des moyens élastiques de
rappel de ce dernier. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir un ou plusieurs ressorts
supplémentaires en plus des moyens élastiques de rappel du tiroir. Le nombre de
pièces du moteur est ainsi limité leur assemblage est extrêmement simplifié.
L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux
à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté
à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur
lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un moteur conforme à
l'invention,
- la figure 2 est une vue agrandie de la partie II de la figure 1, et
- la figure 3 est une section selon la ligne III-III de la figure 1.
Pour faciliter la compréhension de la constitution et du fonctionnement
du moteur, on a représenté sur la figure 1 certains éléments qui ne se trouvent
pas dans le même plan de coupe axial. C'est par exemple le cas des conduits de
distribution des différentes séries de conduits. C'est pourquoi les hachures sont
interrompues dans certaines zones.
La figure 1 montre un moteur hydraulique comprenant un carter fixe
en trois parties 2A, 2B et 2C qui sont assemblées par des vis 3. Le moteur comprend
un organe de réaction constitué par une came de réaction ondulée 4 ménagée sur
la partie 2A du carter.
Le moteur comprend encore un bloc-cylindres 6 qui est monté à rotation
relative autour d'un axe de rotation 10 par rapport à la came 4 et qui comporte
une pluralité de cylindres radiaux 12, susceptibles d'être alimentés en fluide
sous pression et à l'intérieur desquels sont montés coulissants des pistons radiaux
14 (non représentés sur la figure 1, mais sur la figure 3).
Le moteur comprend encore un distributeur interne de fluide 16, solidaire
du carter vis-à-vis de la rotation autour de l'axe 10 et comprenant des conduits
de distribution susceptibles de communiquer avec les cylindres 12 pour mettre ces
derniers en communication avec des conduits principaux du moteur qui servent à
l'alimentation et à l'échappement de fluide.
Le moteur comporte un dispositif de freinage qui comprend un crabot
ayant une première série de dents 18 solidaires en rotation du carter et une deuxième
série de dents 20 solidaires en rotation du bloc-cylindres. Ce dispositif de freinage
comprend également un piston 22 qui sert à la commande de l'engagement et du désengagement
des dents de ce crabot. On voit que le piston de commande 22 est disposé dans un
espace annulaire 24 qui est ménagé dans le carter, autour du distributeur 16, du
côté de la face radiale 6A du bloc-cylindres 6 adjacente à ce distributeur. En
d'autres termes, l'espace annulaire 24 est situé à proximité de la face radiale
6A du bloc-cylindres, dans le carter et autour du distributeur.
La partie 2C du carter, couramment dénommée "couvercle de distribution",
se trouve autour du distributeur et présente une face axiale interne 2'C qui s'étend
en regard de la face axiale externe 16A du distributeur. Comme on le verra dans
la suite, les conduits principaux du moteur sont ménagés dans ce couvercle de distribution
2C et la mise en communication des conduits de distribution avec ces conduits principaux
se fait par l'intermédiaire de gorges ménagées entre les faces axiales 2'C et 16A
en regard.
L'espace annulaire 24 comprend une partie qui est réalisée dans un
évidement annulaire 25 réalisé sur la face radiale du couvercle de distribution
2C qui est tournée vers le bloc-cylindres.
L'espace annulaire 24 est disposé dans une région du moteur qui est
relativement éloignée de l'axe de rotation 10. La deuxième série de dents est
solidaire de la face radiale 6A du bloc-cylindres et disposée au voisinage de l'extrémité
radiale externe 6'A de cette face radiale. Evidemment, les dents de la première
série de dents se trouvent axialement en regard de celles de la deuxième série.
Ainsi, les dents du crabot sont situées dans une région du moteur qui est éloignée
de l'axe de rotation de ce dernier.
Les dents de la deuxième série de dents peuvent être réalisées monobloc
dans la face radiale 6A du bloc-cylindres ou être directement fixées sur cette
face radiale à l'aide de tout moyen de fixation approprié. Les dents de la première
série de dents 18 sont quant à elles solidaires en rotation du carter fixe du moteur.
Avantageusement, comme on le voit mieux sur la figure 2, la première
série de dents est solidaire du piston de commande 22 et c'est ce dernier qui est
rendu solidaire en rotation du carter. Dans l'exemple avantageux représenté, le
piston 22 coopère avec une couronne qui constitue l'une des pièces du carter et
est fixée à l'organe de réaction par des moyens d'assemblage du carter. Plus précisément,
cette couronne est constituée par la partie 2B du carter qui est disposée entre
la partie 2A qui porte la came 4 et le couvercle de distribution 2C.
Les différentes pièces du carter sont, comme on l'a vu précédemment,
fixées à l'aide des vis 3. Ainsi, la pièce avec laquelle coopère le piston pour
le caler en rotation avec le carter constitue directement une partie de ce carter
qui est fixée aux autres parties dudit carter par les vis qui sont dimensionnées
pour supporter les contraintes élevées auxquelles sont soumises les pièces du carter
lors du fonctionnement du moteur. Ainsi, lors du freinage, le couple de freinage
passe par les vis 3 qui, constituant des moyens d'assemblage du carter, sont d'emblée
dimensionnées pour supporter des couples élevés.
La couronne 2B et le piston de commande 22 présentent, sur des faces
axiales en contact, respectivement une face axiale intérieure de la couronne et
une face axiale extérieure du piston, des formes adaptées à solidariser le piston
en rotation avec la couronne 2B.
Pour ce faire, les faces qui permettent la solidarisation en rotation
du piston avec la couronne peuvent être ondulées et s'emboîter l'une dans l'autre.
Par exemple, les faces 2'B et 22' peuvent être ondulées, tandis que les faces 2"B
et 22" seraient cylindriques, ou vice versa.
En réalisant la solidarisation en rotation par des ondulations, on
peut faire en sorte qu'un joint d'étanchéité de géométrie simple (ondulé et d'épaisseur
constante) soit disposé entre les faces de la couronne et du piston pourvues de
ces ondulations pour délimiter la chambre 26 de désactivation du frein décrite
dans la suite.
Ces ondulations peuvent correspondre avantageusement à certaines,
au moins, des ondulations de la came 4. Elles peuvent être différentes, un même
ensemble de freinage, comprenant la couronne de couplage et la piston de commande
peut en effet équiper des moteurs dont les cames sont différentes.
Le moteur comporte des moyens pour commander le déplacement du piston
22 entre ses positions d'engagement et de désengagement du crabot. Ainsi, une chambre
26 de désactivation du dispositif de freinage est ménagée entre le piston 22 et
la couronne 2B. Cette chambre comprend des parois radiales constituées par une
face radiale 22A du piston tournée vers le bloc-cylindres et par une face radiale
2"B de la couronne 2B qui lui fait face.
Pour solliciter le piston dans sa position de désengagement représentée
sur la figure 1, la chambre 26 peut être alimentée en fluide par une conduite 28
de désactivation. Le raccordement sélectif de cette conduite à une source de fluide
sous pression et à des moyens d'évacuation du fluide peut être assuré à l'aide
d'une valve 30 de gestion du dispositif de freinage qui est située dans la partie
2C du carter. La conduite de désactivation 28 comprend un tronçon ménagé dans cette
partie 2C et un tronçon ménagé dans la partie 2B. Des joints d'étanchéité délimitent
de façon étanche la chambre de désactivation 26. Cette chambre est située radialement
vers l'extérieur par rapport à la partie du piston qui porte les dents 18.
Le piston de commande 22 est sollicité en permanence dans le sens
de l'engagement des dents du crabot par des moyens de rappel élastique, comprenant
par exemple un ressort tel qu'une rondelle belleville ou plusieurs ressorts hélicoïdaux
23 régulièrement répartis angulairement (par exemple trois ressorts espacés de
120°). On voit que la chambre 26 est située globalement "vers l'extérieur" par
rapport aux dents du crabot.
En d'autres termes, cette chambre est ménagée de telle sorte que la
distance D à l'axe 10 de la paroi 26A de la chambre 26 qui est la plus proche
de cet axe est supérieure ou égale à la distance minimale D' entre les dents du
crabot (dans leurs zones d'engagement) et l'axe du moteur. Bien entendu, lorsque,
comme dans l'exemple représenté, la paroi 26A de la chambre se situe en prolongement
de la paroi axiale 22' du piston qui coopère en engagement en rotation avec la
paroi 2'B de la couronne 2B, et lorsque les moyens de solidarisation en rotation
sont formés par des ondulations, la distance D est mesurée dans les "creux" de
ces ondulations.
On voit également que les moyens de rappel élastique, par exemple
les ressorts 23, coopèrent avec le piston de commande 22 dans une région de ce
piston qui est situé sensiblement axialement en regard de la chambre de désactivation
26.
Ainsi, la chambre de désactivation est relativement éloignée de l'axe
du moteur, de même que les moyens de rappel du piston vers sa position d'engagement.
Ainsi, que le piston soit sollicité vers sa position d'engagement ou sa position
de désengagement, les moments de basculement générés par les frottements parasites
du piston du dispositif de freinage sur les faces axiales sur lesquelles ils coulissent
sont aisément surmontés et compensés par les moyens (chambre 26 ou ressort 23)
qui sollicitent ce piston vers l'une ou l'autre de ces positions.
Les conduits de distribution du distributeur 16 comprennent plusieurs
séries de conduits. Il s'agit tout d'abord d'une première série de conduits 32
qui sont raccordés en permanence à une première enceinte de distribution constituée,
dans l'exemple représenté, par une première gorge 34 ménagée entre les faces axiales
2'C et 16A en regard, cette première enceinte étant raccordée en permanence à un
premier des deux conduits principaux d'alimentation et d'échappement.
Il s'agit ensuite d'une deuxième série de conduits de distribution
36 qui sont raccordés en permanence à une deuxième enceinte constituée, dans l'exemple
représenté, par une deuxième gorge 38 ménagée entre les faces axiales 2'C et 16A,
cette enceinte étant raccordée en permanence au deuxième conduit principal d'alimentation
ou d'échappement. Il s'agit enfin d'une troisième série de conduits de distribution
40 qui, en fonction de la position du tiroir de sélection de la cylindrée 42, sont
susceptibles d'être raccordés aux conduits de la première série ou à ceux de la
deuxième.
Le tiroir 42 est disposé dans un alésage axial 44 qui est situé au
centre du distributeur 16 (il est centré sur l'axe 10). Le tiroir 42 présente une
gorge de sélection 46 ménagée sur sa périphérie axiale externe.
Chacune des première, deuxième et troisième séries de conduits de
distribution comprend au moins un conduit qui s'ouvre dans l'alésage axial 44.
Dans l'exemple représenté, tous les conduits de chacune des séries s'ouvrent dans
l'alésage 44, les ouvertures 33 des conduits 32 dans l'alésage 44 étant toutes
situées dans un même premier tronçon axial de l'alésage. De même, les ouvertures
37 des conduits 36 dans l'alésage sont situées dans un même deuxième tronçon axial
de cet alésage, tandis que les ouvertures 41 des troisièmes conduits 40 sont situées
dans un même troisième tronçon axiale de l'alésage.
Ces premier, deuxième et troisième tronçons sont distincts les uns
des autres, le troisième tronçon étant situé entre les deux premiers.
Ainsi, dans la première position du tiroir 42 représenté sur la moitié
inférieure de la figure 1, la gorge 46 s'étend entre les premier et troisième
tronçons axiaux, de sorte qu'elle fait communiquer les conduits des séries 32 et
40, tandis que la périphérie cylindrique 47 du tiroir 42 exempte de la gorge ferme
les ouvertures 37. En revanche, dans la deuxième position du tiroir 42 représentée
sur la partie supérieure de la figure 1, la gorge 46 relie les deuxième et troisième
tronçons axiaux de l'alésage, tandis que la périphérie du tiroir exempte de la
gorge ferme les ouvertures 33.
Des portions de parois sensiblement radiales de la périphérie axiale
16A du distributeur qui se trouvent dans les gorges 34 et 38 permettent, en raison
de la pression de fluide régnant dans l'une ou l'autre de ces gorges, de mettre
le distributeur en appui hydraulique sur le bloc-cylindres. On voit sur la figure
1 que les conduits de la troisième série 40 débouchent également sur la périphérie
axiale 16A du distributeur, dans un étagement situé entre les gorges 34 et 38.
En raison de la portion de paroi sensiblement radiale du distributeur qui se trouve
dans cet étagement, cette disposition permet de faire en sorte que les conduits
de la troisième série contribuent également à la mise en appui hydraulique du distributeur
sur le bloc-cylindres.
Le distributeur 16 comporte une face de distribution 16B dans laquelle
débouchent tous les conduits de distribution en formant des orifices de distribution.
Cette face de distribution 16B est en appui contre la face de communication 6A
du bloc-cylindres dans laquelle débouchent des conduits de cylindre 12A pour former
des orifices de conduit de cylindre qui se trouvent tout à tour placés en regard
des orifices de distribution au cours de la rotation du bloc-cylindres par rapport
au distributeur.
Dans la coupe transversale de la figure 3, on a représenté les cylindres
12 dans lesquels sont disposés les pistons 14, qui coopèrent avec les lobes 4A
de la came 4 par l'intermédiaire de rouleaux 15. On a également représenté les
conduits de cylindre 12A qui sont situés, sur un même cercle, dans la région des
cylindres voisine de l'axe 10. L'ensemble représenté sur la figure 3 comporte neuf
ensembles d'un cylindre 12 et d'un piston 14 disposé dans ce cylindre, qui sont
régulièrement répartis angulairement. La came 4 comporte quant à elle six lobes
de came 4A analogues les uns aux autres.
Comme on le verra dans la suite, cette disposition est avantageuse,
en particulier lorsque l'on souhaite obtenir certains rapports entre la première
et la deuxième cylindrée du moteur. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à
cette disposition et l'on pourra par exemple prévoir six lobes de came 4A pour
onze, voir treize ou quinze ensembles d'un cylindre et d'un piston.
Le distributeur comporte quant à lui douze conduits de distribution,
disposés de telle sorte que, en pleine cylindrée du moteur, un conduit de distribution
raccordé à l'alimentation et un conduit de distribution raccordé à l'échappement
soit disponible pour chaque lobe de came.
Avantageusement, le rapport entre la première et la deuxième cylindrée
de fonctionnement du moteur, exprimées en volume, est sensiblement égal à 1,5.
En effet, on a indiqué précédemment que le moteur de l'invention pouvait en particulier
servir à l'entraînement de l'arbre d'un réducteur planétaire qui sert à l'entraînement
en translation d'un engin de chantier tel qu'un engin chenillé. La fonction de
ces engins est assurée par des outils, par exemple des pelles, qui sont commandés
hydrauliquement. De préférence, on prévoit une seule pompe hydraulique pour assurer
à la fois l'alimentation de ces outils et celle du moteur hydraulique.
Cette pompe est en général dimensionnée de manière à assurer de manière
optimale l'entraînement des vérins ou analogues qui actionnent hydrauliquement
les outils. Classiquement, le moteur fonctionne en petite cylindrée pour des déplacements
rapides, dans lesquels les outils ne sont pas sollicités, tandis qu'il fonctionne
en grande cylindrée lorsque l'engin est utilisé sur un chantier, pour assurer sa
fonction (par exemple creusement) et pour permettre de petits déplacements de l'engin.
Il importe que le couple délivré en petite cylindrée pour le moteur
soit suffisant pour permettre certains déplacements "difficiles", en particulier
pour vaincre les efforts de frottement des chenilles sur le sol lorsque l'engin
doit tourner sur lui-même. On a constaté qu'en fonction du dimensionnement classique
des pompes de ces engins de chantier, un rapport de la grande cylindrée sur la
petite cylindrée sensiblement égal à 1,5 convient parfaitement.
La configuration comprenant neuf ensembles d'un cylindre et d'un
piston et six lobes de came constitue une solution particulièrement intéressante
pour assurer ce rapport de 1,5 entre la grande et la petite cylindrée, dans un
faible encombrement radial (plus le nombre de cylindres est élevé, plus l'encombrement
radial risque d'être important).
En effet, dans ce cas, il suffit de faire en sorte que la première
série de conduits de distribution 32 comporte quatre conduits, tandis que la troisième
série de conduits de distribution comporte deux conduits et que la deuxième série
de conduits comporte six conduits. Deux conduits de distribution correspondent
à chacun des six lobes de came. Ainsi, les quatre conduits de la première série
sont respectivement disposés en correspondance avec quatre des six lobes de came,
tandis que les deux conduits de la troisième série sont disposés en correspondance
avec les deux lobes de came restants, et que chacun des six conduits de la deuxième
série est disposé en correspondance avec chacun des six lobes de came.
Dans ce cas, en grande cylindrée, c'est-à-dire dans la position du
tiroir 42 dans laquelle les conduits de la première série et ceux de la troisième
série sont reliés entre eux, six conduits de distribution au total pourront être
reliés à un premier des deux conduits principaux du moteur, tandis que les six
autres conduits (ceux de la deuxième série) seront reliés à l'autre conduit principal.
En d'autres termes, pour chaque lobe de came 4A, on dispose d'un conduit de distribution
(de la première ou de la troisième série) qui sert à l'alimentation ou à l'échappement,
et d'un autre conduit de distribution (de la deuxième série) qui sert à l'échappement
ou à l'alimentation.
En revanche, pour le fonctionnement en petite cylindrée, lorsque le
tiroir 42 occupe sa deuxième position, les deux conduits de la troisième série
sont reliés aux six conduits de la deuxième série. Ainsi, pour seulement quatre
des six lobes de came, on dispose d'un conduit de distribution raccordé au premier
conduit principal (un conduit de la première série) et d'un conduit raccordé au
deuxième conduit principal (quatre des six conduits de la deuxième série). En revanche,
les deux conduits de distribution correspondant à chacun des deux lobes de came
restants (un conduit de la troisième série et un conduit de la deuxième série pour
chacun) seront mis à la même pression. Par conséquent, ces deux lobes de came seront
inactifs.
En d'autres termes, en grande cylindrée, les six lobes de came sont
actifs, tandis que seuls quatre des six lobes de came sont actifs en petite cylindrée.
Le rapport entre la grande et la petite cylindrée est donc bien égal à 1,5. Le
choix du nombre de pistons (9, 11, 13, 15) permet d'obtenir un moteur dont le comportement,
même en petite cylindrée, est homocinétique c'est-à-dire que, pour un débit d'alimentation
constant, la vitesse de sortie de l'arbre est constante quelle que soit la position
angulaire du bloc-cylindres.
Lorsque les quatre conduits de la première série sont raccordés à
l'alimentation alors que les conduits des deuxième et troisième séries sont raccordés
à l'échappement, le moteur fonctionne selon son sens préférentiel de rotation.
Dans l'autre sens de rotation, les pistons situés en regard des lobes de came inactif
sont alimentés en haute pression même dans la partie descendante du lobe de came,
et le sens de rotation est le sens non préférentiel.
Le fait de prévoir neuf ensembles d'un cylindre et d'un piston régulièrement
répartis angulairement permet de faire en sorte que, même en petite cylindrée,
les pistons soient correctement positionnés par rapport aux lobes de came actifs
pour assurer la rotation du moteur.
Pour certains types d'engins, on peut avoir plutôt intérêt à faire
en sorte que le rapport entre la grande et la petite cylindrée soit sensiblement
égal à 3. C'est en particulier le cas lorsque le moteur est relié à l'arbre du
réducteur planétaire servant à l'entraînement en translation d'une machine agricole
ayant des roues ou d'un engin de travaux publics ayant des roues ou des rouleaux,
par exemple des compacteurs, ces engins disposant d'outils, qui servent à assurer
leur fonction et sont commandés hydrauliquement.
Comme dans le cas évoqué précédemment, on a intérêt à ne prévoir
qu'une seule pompe pour assurer à la fois l'alimentation du moteur et l'alimentation
du circuit de commande des outils. Pour ces engins, en situation de travail, les
forces de frottement à vaincre sont moins grandes pour les entraîner sur le sol,
même pour les faire tourner sur eux-mêmes, que pour des engins chenillés. On s'est
aperçu qu'un rapport sensiblement égal à 3 entre la grande et la petite cylindrée
convient parfaitement.
Dans le cas où le moteur de l'invention comporte neuf ensembles d'un
cylindre et d'un piston et six lobes de came, ce rapport de cylindrée sensiblement
égal à 3 est également très facile à obtenir. En effet, il suffit de choisir que
la première série de conduits de distribution comporte deux conduits, tandis que
la troisième série comporte quatre conduits, la deuxième série comportant toujours
six conduits. Dans ce cas, en grande cylindrée, les six conduits comprenant les
deux conduits de la première série et les quatre conduits de la troisième série
sont raccordés à un premier conduit principal, tandis que les six conduits de la
deuxième série sont raccordés à l'autre conduit principal. En revanche, en fonctionnement
en petite cylindrée, seuls les deux conduits de la première série sont raccordés
au premier conduit principal, tandis que les quatre conduits de la troisième série
et les six conduits de la deuxième série sont raccordés au deuxième conduit principal.
Avec la disposition indiquée précédemment, on comprend que, en petite cylindrée,
seuls deux des six lobes de came sont actifs. On obtient donc effectivement un
rapport de 3 entre la grande et la petite cylindrée.
Il faut noter que les rapports de cylindrée sensiblement égaux à 3
et à 1,5 peuvent être avantageux pour certaines applications, mais que l'invention
s'applique bien évidemment également à des moteurs pour lesquels les rapports de
cylindrée sont différents, par exemple sensiblement égaux à 2 (auquel cas, pour
un moteur à six lobes de cames, on prévoit trois conduits de distribution dans
les première et troisième séries de conduits de distribution, et six conduits dans
la deuxième série).
On constate sur les figures 1 et 2 que les cylindres 12 et les pistons
14 sont étagés. Plus précisément, chaque piston comprend une première partie 14A,
proche de l'axe de rotation 10, ainsi qu'une deuxième partie 14B, éloignée de cet
axe de rotation et séparée de la première partie par un étagement 14C. La section
(définie transversalement à l'axe 14D de chaque piston) de la deuxième partie 14B
de chaque piston est supérieure à la section de la première partie 14A. De même,
chaque cylindre 12 comprend une première partie 13A, adaptée à la première partie
14A de chaque piston et une deuxième partie 13B, adaptée à la deuxième partie 14B
de chaque piston. On comprend sur la figure 3 que cette disposition permet d'obtenir
une cylindrée du moteur relativement importante (volume total des cylindres) tout
en permettant de disposer les pistons relativement proches les uns des autres.
Ceci permet, pour une cylindrée donnée, d'obtenir un moteur de moindre encombrement
radial que dans le cas où les cylindres et les pistons sont non étagés.
On a indiqué précédemment que le tiroir 42 de sélection de la cylindre
est mobile entre au moins deux positions à l'intérieur de l'alésage axial 44 dans
lequel il est disposé.
Plus précisément, le tiroir 42 est constamment rappelé vers l'une
de ses positions (en l'espèce la deuxième) par des moyens élastiques de rappel
qui, dans l'exemple représenté, comprennent un ressort hélicoïdal 64. Du côté
du bloc-cylindres, l'alésage 44 dans lequel est disposé le tiroir 42 comprend un
premier élément de paroi radiale 66 qui est solidaire du distributeur 16, par exemple
par l'intermédiaire de vis de fixation 68. Du côté du distributeur opposé au bloc-cylindres
6, cet alésage débouche sur un deuxième élément de paroi radiale 70 qui est solidaire
du carter. Par exemple, comme dans l'exemple représenté, cet élément 70 est constitué
par une face radiale du couvercle de distribution 2C. Dans l'exemple représenté,
le ressort 64 prend directement appui sur le premier élément de paroi radiale
66 tandis que, du côté opposé, il prend appui contre le fond 72 (qui s'étend radialement)
du perçage 74 du tiroir 42 dans lequel il est disposé.
On pourrait également envisager une disposition inverse, dans laquelle
le ressort 64 prendrait directement appui sur le deuxième élément de paroi radiale
70, tandis que le perçage 74 serait réalisé de manière inversée par rapport à la
situation représentée sur la figure 1, le fond 72 étant disposé du côté du bloc-cylindres.
Dans l'un ou l'autre cas, on constate que l'ensemble formé par le
tiroir 42 et le ressort 64 coopère en appui élastique avec les premier et deuxième
éléments de paroi radiale 66 et 70, de manière à solliciter le distributeur 16
en appui contre le bloc-cylindres 6.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le tiroir 42 est sollicité
vers sa première position par des moyens de commande hydraulique comprenant une
conduite 76 qui sert à alimenter en fluide une chambre 78 ménagée entre l'extrémité
du tiroir 42 opposée au bloc-cylindres, l'élément de paroi 70, et un tronçon de
la paroi cylindrique de l'alésage 44. Pour solliciter le tiroir vers sa première
position ou, au contraire, permettre son rappel dans sa deuxième position, le conduit
76 peut être raccordé à une source de fluide hydraulique ou à un échappement de
fluide.
On voit sur la figure 1 que le moteur comprend un palier unique 80
qui sert à la fois à la reprise des efforts radiaux et à la reprise des efforts
exercés axialement dans le sens de poussée du distributeur sur le bloc-cylindres.
Ce palier unique comprend des roulements coniques 82. On a indiqué par le repère
P le centre de poussée du palier unique 80. On constate qu'il est situé sur l'axe
de rotation 10 du moteur et qu'il est disposé au voisinage de l'intersection I
de cet axe avec le plan radial défini par les axes radiaux 14D des pistons 14 du
bloc-cylindres.
La face radiale 6B du bloc-cylindres 6 qui est opposée au distributeur
présente un renfoncement 6'B qui s'étend dans une région correspondant aux premières
parties 13A des cylindres 12. Ce renfoncement est en effet permis du fait de la
moindre section de ces premières parties, par rapport aux deuxièmes parties 13B
des cylindres. Cette disposition permet de disposer le palier unique 80 au moins
partiellement dans le renfoncement 6'B, en diminuant encore l'encombrement axial
du moteur.
Sur la figure 1, on a schématisé les positions de diverses valves
de gestion du fonctionnement du moteur. On a déjà parlé de la valve 30 qui commande
l'alimentation de la conduite 28.
Ces valves de gestion peuvent également comprendre un limiteur de
vitesse formé par l'alésage 50 et le tiroir 52 disposé dans cet alésage. A partir
de l'alésage 50 partent deux conduits, respectivement 54 et 58, qui sont des dérivations
prises sur les conduites principales et qui débouchent respectivement dans les
gorges 34 et 38. Le tiroir 50 gère le raccordement sélectif des conduits 54 et
58 avec la sortie du limiteur de vitesse.
Les valves de gestion comprennent également deux clapets anti-retour
84 (un seul de ces clapets est visible sur la figure 1) qui sont placés à la sortie
du limiteur de vitesse et qui servent, par des conduits 86, à raccorder cette sortie
avec celle des conduites principales qui est à la basse pression.
Les valves de gestion comprennent encore des clapets anti-retour.
Ainsi, un organe mobile 62 disposé dans l'alésage 60 peut être placé sur la première
conduite principale (un clapet analogue est placé sur la deuxième conduite principale).
Ces valves s'étendent transversalement par rapport à l'axe 10 et sont
situées de l'autre côté du distributeur 16 par rapport au bloc-cylindres 6.
Sur la figure 1, on a schématisé en trait interrompu mixte la position
d'un carter 90 qui peut être fixé au carter du moteur et qui contient par exemple
un réducteur planétaire, avec un arbre 92, qui peut servir à l'entraînement en
translation d'engins agricoles ou d'engins de chantiers, par exemple des engins
chenillés ou un compacteur.
L'invention s'applique à des moteurs ayant au moins deux cylindrées
distinctes de fonctionnement. Bien que l'on ait seulement précisément décrit la
réalisation avantageuse à deux cylindrées distinctes de fonctionnement, il doit
être entendu que l'on peut également appliquer l'invention à un moteur comprenant
trois cylindrées distinctes de fonctionnement, en prévoyant de manière appropriée
des moyens de commande de la sélection de la cylindrée.