<Desc/Clms Page number 1>
"Système de transformation d'énergie à appareil volumétriaue"
La présente invention est relative à un système de transformation d'énergie comprenant a) une première enceinte qui contient un fluide sous haute pression, b) une deuxième enceinte qui contient un fluide sous basse pression, et c) un appareil volumétrique qui comporte - deux corps, un stator et un rotor capable d'effectuer par rapport au stator un mouvement de rotation, autour d'un axe de rotation, - au moins une cavité cylindrique en communication avec un conduit haute pression provenant de la première enceinte et avec un conduit basse pression provenant de la deuxième enceinte, - dans chacune desdites au moins une cavité cylindrique, un piston capable d'effectuer un premier mouvement de va-et-vient de type sinusoïdal, pendant une rotation de 360 du rotor,
- des moyens de transmission de force permettant une transformation de mouvement entre le mouvement de rotation du rotor et ledit premier mouvement de va-et-vient, - des moyens de distribution capables de mettre en et hors communication chaque cavité cylindrique et ses conduits haute pression et basse pression, et - des moyens de commande des moyens de distribution.
On connaît des moteurs à piston et à distribution par va-etvient comme ceux équipant les premières machines à vapeur qui sont capables de transformer l'énergie de la vapeur sous pression en énergie mécanique mais qui ne sont pas réversibles en ce sens qu'ils sont
<Desc/Clms Page number 2>
incapables de remettre la vapeur dans son état initial par le seul apport d'énergie mécanique extérieur.
On connaît des moteurs hydrauliques à pistons qui sont réversibles et qui sont capables de fonctionner aussi bien en pompe qu'en moteur. Ces moteurs sont complexes et comportent toujours une glace de distribution pour réaliser la communication entre la cavité dans laquelle se déplace le piston et alternativement l'alimentation à haute pression et le retour à basse pression. Du fait de la présence de la glace de distribution ces moteurs ne sont pas compatibles, sans un surcoût important, avec l'utilisation d'un fluide non lubrifiant comme l'eau.
On connaît par ailleurs des pompes hydrauliques à pistons plus simples, sans glace de distribution, dans lesquelles les pistons se déplacent directement dans une cavité du corps de la pompe, par exemple les pompes à plateau biais comme celles équipant les nettoyeurs à haute pression, qui sont capables de fonctionner avec un fluide non lubrifiant comme l'eau. Ces pompes sont incapables de fonctionner en moteur à cause de la présence de deux clapets antiretour toujours présents sur les conduits haute et basse pression.
On connaît enfin des pompes hydrauliques à pistons et à clapets d'aspiration commandés, comme décrit dans le brevet FR 2 481 757 A, qui utilisent une came solidaire du rotor pour améliorer les performances- du clapet anti-retour d'aspiration, mais ne lui permettent pas la fonction motrice principalement du fait de l'absence de maîtrise du clapet anti-retour de refoulement.
La présente invention a pour objet de mettre au point un système de transformation d'énergie à appareil volumétrique, notamment hydraulique ou pneumatique, qui soit réversible et puisse travailler aussi bien en moteur qu'en pompe et qui soit compatible avec un fluide non lubrifiant. Avantageusement cet appareil doit rester simple et être d'un coût abordable.
<Desc/Clms Page number 3>
Pour résoudre ces problèmes, on a prévu suivant l'invention un appareil tel que décrit au début, dans lequel - les moyens de distribution sont capables d'effectuer un deuxième mouvement de va-et-vient de type sinusoïdal, pendant une rotation de
360 du rotor, ledit au moins un piston et lesdits moyens de distribution étant supportés par un premier desdits deux corps, - lesdits moyens de commande agissent sur lesdits moyens de distribution en permettant une transformation du mouvement de rotation du rotor en ledit deuxième mouvement de va-et-vient de type sinusoïdal, lesdits moyens de commande et lesdits moyens de transmission de force étant supportés par un deuxième desdits deux corps, - pendant une rotation de 360 du rotor,
chaque piston présente pendant son premier mouvement de va-et-vient susdit une première course déphasée de 90 par rapport à une deuxième course présentée par les moyens de distribution correspondant à sa cavité cylindrique, pendant leur deuxième mouvement de va-et-vient susdit, et - le fluide contenu dans les deux enceintes est de même nature, l'appareil réalisant un transfert du fluide entre les deux enceintes, de manière réversible.
Cet appareil est donc de type moteur et/ou pompe volumétrique dont les pistons sont équipés d'éléments d'obturation d'alimentation et de refoulement, qui sont commandés mécaniquement.
Ainsi, sans clapets anti-retour d'aspiration et de refoulement, l'appareil est capable, par un dispositif commandé mécaniquement par le rotor, de mettre en communication la cavité, dans laquelle se déplace le piston, avec cycliquement le conduit haute pression et le conduit basse pression.
Le fonctionnement de l'appareil est réversible, c'est-à-dire qu'il peut travailler aussi bien en pompe qu'en moteur. Si le rotor est
<Desc/Clms Page number 4>
agencé comme arbre moteur, l'appareil fonctionne comme une pompe. Si du fluide est alimenté sous haute pression dans le conduit haute pression, l'appareil fonctionne en moteur.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, les moyens de commande comprennent un élément rotatif solidaire en rotation du rotor, qui présente un axe pivotant qui tourne autour de l'axe de rotation du rotor.
Suivant diverses formes de réalisation, l'axe pivotant de l'élément rotatif est un axe incliné par rapport à l'axe de rotation du rotor ou il est décentré par rapport à lui.
Suivant certaines formes de réalisation de l'invention, le mouvement de va-et-vient des moyens de distribution est parallèle ou perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor.
Suivant une forme de réalisation perfectionnée de réalisation de l'invention, les moyens de distribution comprennent un tiroir de distribution sur lequel les moyens de commande agissent à l'encontre d'un élément de rappel. Cette forme de réalisation de fabrication est particulièrement simple et son fonctionnement est aussi spécialement sûr.
Suivant une forme de réalisation perfectionnée de l'invention, chaque piston est ledit tiroir de distribution pour un piston voisin décalé de 90 .
D'autres formes de réalisation sont indiquées dans les revendications annexées.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés.
Les figures 1 à 4 représentent une vue schématique en coupe longitudinale d'une forme de réalisation d'appareil suivant l'invention, dans différentes positions de fonctionnement.
<Desc/Clms Page number 5>
La figure 5 représente la même vue que la figure 1 d'une variante de réalisation d'appareil suivant l'invention.
La figure 6 représente une vue en coupe suivant la ligne 1-1 de la figure 5.
Les figures 7 et 8 représentent des vues semblables à la figure 5, dans d'autres positions de cylindrée.
Les figures 9 et 10 représentent deux autres variantes de réalisation d'appareil suivant l'invention.
Les figures 11,13, 15 et 17 représentent les différentes positions d'une autre variante de réalisation de l'invention.
Les figures 12,14, 16 et 18 sont des vues en coupe suivant les lignes II-II, III-III, IV-IV et respectivement V-V, des figures 11,13, 15 et respectivement 17.
La figure 19 représente une forme de réalisation de l'invention destinée à la commande d'un vérin hydraulique.
La figure 20 représente une vue suivant la ligne VI-VI de la figure 19.
La figure 21 représente une variante de construction qui génère une haute pression à l'intérieur du rotor.
La figure 22 représente une variante de construction qui commande la rotation d'une roue.
La figure 23 montre graphiquement la coordination entre le déplacement d'un piston et le déplacement du moyen de distribution qui lui est associé.
L'appareil faisant l'objet de l'invention est capable de fonctionner aussi bien en moteur qu'en pompe et peut par conséquent être appelé soit moteur, soit pompe. Pour une meilleure compréhension du fonctionnement, le dispositif sera appelé simplement pompe dans la description de son fonctionnement en pompe, et moteur dans la description de son fonctionnement en moteur.
<Desc/Clms Page number 6>
La figure 1 représente une pompe hydraulique à pistons axiaux à cylindrée fixe et à plateau biais monté en barillet. Cette pompe est constituée d'un corps 12 servant de stator et d'un rotor 71 qui présente un arbre d'entraînement 1, libre en rotation autour de son axe 72. Cet arbre comprend une portée cylindrique 2 dont l'axe d'oscillation 73 est incliné par rapport à l'axe de rotation 72 de l'arbre 1. Un barillet 3 est monté libre en rotation autour de la portée cylindrique 2 de l'arbre 1.
Le barillet 3 est en liaison avec des pistons 4 via des rotules sphériques 5 et il est ainsi empêché de tourner à cause de cette connexion. La rotation de l'arbre 1 provoque donc une oscillation du barillet autour de son centre, c'est-à-dire l'intersection entre l'axe du barillet, qui coïncide avec celui 73 de la portée cylindrique inclinée 2, et l'axe 72 de l'arbre 1, l'axe du barillet décrivant un cône autour de l'axe 72 du rotor 71. Ce mouvement d'oscillation commande le va-et-vient d'une pluralité de pistons 4. Opposé à chaque piston, une rotule sphérique creuse 5, libre de pivoter dans une cavité 6 du barillet 3, accueille l'extrémité 7 du piston.
Le point de contact entre l'extrémité 7 du piston 4 et la face intérieure de la rotule sphérique creuse 5 se situe au-delà du centre de la surface extérieure de la rotule sphérique 5 pour autoriser un basculement naturel de la rotule autour de son point de contact avec l'extrémité 7 du piston. Le basculement de la rotule sphérique 5 autour de son point de contact avec l'extrémité 7 du piston 4 est nécessaire pour tenir compte du mouvement relatif entre l'extrémité 7 du piston 4 et le centre de la cavité 6 du barillet 3 qui accueille la rotule sphérique 5.
Chaque piston 4 est maintenu en appui contre le fond d'une rotule sphérique creuse 5 par un ressort 8 et il se déplace dans une cavité cylindrique 9. Une extrémité de chaque cavité cylindrique 9 est obturée par un double clapet constitué par l'ensemble d'un clapet menant 10 et d'un clapet mené 11 qui coulissent librement dans le corps 12 de la pompe. Un ressort 13 maintient le clapet mené 11 en contact avec un siège 14 pratiqué dans le corps 12 de la pompe. La face
<Desc/Clms Page number 7>
extérieure de chaque clapet mené 11 délimite une cavité 15 qui communique avec le réservoir 16 via un conduit basse pression 17. Le clapet mené 11 cylindrique et concentrique au clapet menant 10 forme avec lui une cavité 18 formant un passage qui communique avec le conduit haute pression 19.
La pression dans la cavité 18 exerce une force sur la surface annulaire du clapet mené 11 pour le repousser contre le siège 14 du corps 12 et une force sur la surface annulaire du clapet menant 10 pour le repousser contre son moyen de commande et fermer simultanément le passage 18 en prenant appui sur le clapet mené 11. Le diamètre extérieur du clapet menant 10 et sa surface annulaire en contact avec la haute pression sont supérieurs au diamètre extérieur du clapet mené 11 et sa surface en contact avec la haute pression pour que, lorsque les deux clapets sont en contact, la pression dans la cavité 18 génère une force résultante orientée vers le moyen de commande du clapet menant 10.
L'arbre 1 entraîne en rotation un disque de commande 20 qui possède une face 21 perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre 1, cette face prenant appui, via un roulement à billes, sur un couvercle 22 solidaire du corps 12 de la pompe, et une face de commande inclinée 23. Cette face inclinée présente en son centre un axe 77 qui lui est perpendiculaire, en étant donc incliné par rapport à l'axe de rotation 72.
Pendant la rotation du rotor, cet axe 77 tourne autour de l'axe de rotation 72. La face de commande 23 est divisée en deux par une ligne de plus grand angle 74 passant par l'axe 77 et elle est capable de repousser, via un roulement à billes et le disque 24, dont les deux faces sont parallèles et qui est libre en rotation, les clapets menants 10 suivant une direction parallèle à l'axe de rotation 72. Le plan formé par l'intersection de l'axe de rotation 72 du rotor 71 avec l'axe incliné 77, donc avec la ligne de plus grand angle 74 de la face inclinée 23, est perpendiculaire au plan formé par l'intersection de l'axe d'oscillation 73 de la portée cylindrique 2 de l'arbre 1 avec l'axe de rotation 72 de l'arbre 1. Le premier plan susdit
<Desc/Clms Page number 8>
correspond donc au plan de coupe du disque 20 dans le cas des figures 2 et 4.
La rotation du disque 20 provoque un mouvement alternatif des clapets menants 10 qui mettent les cavités cylindriques 9 en communication alternativement avec le réservoir via le conduit basse pression 17 et avec la haute pression via le conduit 19.
La figure 1 montre un piston 4 se trouvant au point mort haut de sa course. Le contact du clapet mené 11 avec le siège 14 du corps 12 de la pompe et le contact du siège 25 du clapet menant 10 avec le siège interne 26 du clapet mené 11 obturent complètement la cavité cylindrique 9.
La figure 2 montre un piston 4 au milieu de sa course vers le point mort bas. La rotation du disque 20 autorise, sous l'effet de la poussée du ressort 8 et de la pression qui règne dans la cavité 18, le clapet menant 10 à se déplacer vers le disque 20 en entraînant le clapet mené 11, ce qui a pour effet de mettre en communication la cavité cylindrique 9 avec le réservoir via le passage entre le clapet mené 11et le corps 12 de la pompe et via le conduit basse pression 17. Le clapet mené 11 reste en contact avec le clapet menant 10 sous l'effet du ressort 13 et de la pression qui règne dans la cavité 18.
La figure 3 montre un piston 4 se trouvant au point mort bas de sa course. Le contact du clapet mené 11avec le siège 14 du corps 12 et le contact du siège 25 du clapet menant 10 avec le siège interne 26 du clapet mené 11obturent complètement la cavité cylindrique 9.
La figure 4 montre un piston 4 au milieu de sa course vers le point mort haut. En continuant à tourner, le disque de commande 20 repousse le clapet menant 10 dans la direction du piston 4 pour mettre en communication la cavité cylindrique 9 avec la haute pression via le passage entre le clapet menant 10 et le clapet mené 11, la cavité 18 et le conduit 19. Le clapet mené 11 est limité dans son mouvement par son contact avec le corps 12 et est maintenu en contact avec le corps 12
<Desc/Clms Page number 9>
sous l'effet du ressort 13 et de la pression qui règne dans la cavité 18. Le conduit basse pression reste fermé.
On comprend que le fonctionnement de la pompe est réversible. Si un fluide à haute pression provenant par exemple d'une pompe ou d'un accumulateur hydraulique est dirigé vers la cavité 18 via le conduit haute pression 19, alors l'appareil fonctionne en moteur. Dans ce cas, c'est la haute pression qui, en pénétrant dans la cavité 9, repousse le piston 4 vers son point mort bas comme montré sur la figure 4, provoquant le basculement du barillet 3 pour générer la rotation de l'arbre 1. Après son passage par le point mort bas, le piston 4 devient libre de se déplacer vers le clapet menant 10 comme montré sur la figure 2, en refoulant vers le réservoir le fluide contenu dans la cavité 9.
La figure 5 montre un exemple de moteur à pistons axiaux et à cylindrée variable caractérisé en ce que l'ajustement de la cylindrée est commandé mécaniquement par un régulateur centrifuge. Dans la position représentée le piston est au point mort haut et le double clapet ferme les conduits haute pression et basse pression.
Dans cet exemple de réalisation, c'est une légère inclinaison de l'axe 75 du palier 27 par rapport à l'axe 72 de l'arbre central 28 qui génère une oscillation du disque de commande 29, qui est libre en rotation autour du palier 27 et est capable de contrôler le mouvement des clapets menants 10. Le plan formé par l'intersection de l'axe 75 du palier 27 avec l'axe 72 de rotation de l'arbre 28 est perpendiculaire au plan formé par l'intersection de l'axe du cylindre inclinable 31 avec l'axe de rotation de l'arbre 28.
On comprend que, le disque 29 étant empêché de tourner à cause de son contact avec les clapets menant 10, la rotation de l'arbre 1 provoque une oscillation du disque 29 autour de son centre, l'intersection entre l'axe 75 du disque 29, qui coïncide avec celui de la portée cylindrique inclinée 27, et l'axe de l'arbre 1, l'axe 75 du disque de commande 29 décrivant un cône autour
<Desc/Clms Page number 10>
de l'axe du rotor. Ce mouvement d'oscillation commande le va-et-vient des clapets menant 10.
Dans cet exemple de réalisation, un axe 30 traverse perpendiculairement l'arbre central 28. L'axe 30 supporte et entraîne en rotation un cylindre inclinable 31 qui supporte un barillet 32, libre en rotation autour du cylindre inclinable 31. Le mouvement du cylindre inclinable 31, résultant de la rotation de l'arbre central 28, provoque l'oscillation du barillet 32 qui commande le mouvement alternatif des pistons 4, via les rotules sphériques creuses 33. Le sens et la valeur de l'inclinaison de l'axe du cylindre inclinable 31 conditionnent le signe et la valeur de la cylindrée. L'inclinaison du cylindre 31, qui tourne avec l'arbre central 28, est commandée par un régulateur centrifuge 79 fixé lui aussi sur l'arbre central 28.
Le régulateur centrifuge peut contrôler l'inclinaison du cylindre 31, soit directement via deux secteurs dentés comme représenté sur la figure 5, soit via une vis sans fin pour éviter la réversibilité de la commande.
Ce type de moteur à cylindrée variable convient particulièrement bien pour récupérer l'énergie négative ou de freinage, dans un accumulateur hydraulique 34 par exemple.
La rotation de l'arbre central 28, du cylindre inclinable 31 et du régulateur centrifuge 79 provoque un écartement des masselottes 35 et 36 et fait glisser la bague coulissante 37 sur l'arbre 28 dans la direction de l'axe 30, entraînant dans la même direction l'extrémité 38 du levier 39 jusqu'à ce que l'effort antagoniste du ressort 40 stabilise la vitesse de rotation. La vitesse de rotation de l'arbre central 28 peut être ajustée en agissant sur la tige de commande de vitesse 41 et est volontairement sensible à la charge.
Pour une position donnée de la tige de commande de vitesse 41, la figure 5 montre le dispositif dans sa position de cylindrée positive maximum, fonctionnant en moteur et générant le couple maximum à l'arbre central 28 en tournant par exemple à 1500 tr/min. Si
<Desc/Clms Page number 11>
la charge appliquée à l'arbre 28 diminue, la vitesse de rotation augmente, les masselottes 35 et 36 s'écartent de l'axe du rotor en provoquant une diminution de la cylindrée et par conséquent du couple moteur jusqu'à ce qu'une nouvelle vitesse de stabilisation plus élevée soit atteinte.
La figure 6 montre l'appareil en coupe suivant la ligne 1-1 de la figure 5.
La figure 7 montre le moteur de la figure 5 dans sa position de cylindrée nulle, générant un couple moteur nul à l'arbre central 28, en tournant par exemple à 2000 tr/min sans consommer d'autre énergie que celle destinée à compenser les rendements imparfaits.
La figure 8 montre ce moteur dans une position de cylindrée négative. Si la charge appliquée à l'arbre 28 devient négative, la vitesse de rotation augmente encore, les masselottes 35 et 36 continuent de s'écarter de l'axe du rotor et rendent la cylindrée négative, l'appareil se comporte alors comme une pompe, générant un effet frein moteur comme celui bien connu dans le fonctionnement des moteurs thermiques. L'énergie mécanique de freinage de la charge est convertie par l'appareil en énergie hydraulique dirigée vers l'accumulateur hydraulique 34 et devient disponible pour un usage ultérieur. La figure 8 montre le moteur dans sa position de cylindrée négative maximum, fonctionnant en pompe et générant un couple de freinage maximum à l'arbre central 28, en tournant par exemple à 2500 tr/min.
L'effet de freinage peut être contrôlé, par exemple en agissant sur la position du levier 39.
La figure 9 montre un exemple de réalisation de double clapet permettant l'inversion du sens de rotation de l'arbre 1 par une simple inversion des conduits haute et basse pression. Dans le cas où la haute pression est connectée au conduit 19 et la basse pression au conduit 17, le fonctionnement correspond à la description des figures 1 à 4. Dans le cas où la haute pression est connectée au conduit 17 et la
<Desc/Clms Page number 12>
basse pression au conduit 19 comme montré sur la figure 9, la haute pression qui règne dans la cavité 15 a pour effet, par son action sur la surface annulaire 42 du clapet mené 43, de repousser le clapet mené 43 contre le siège 14 du corps 12 et, par son action sur la surface annulaire 44 du clapet menant 45, de repousser le clapet menant 45 vers le disque 24.
La surface annulaire 44 est plus grande que la surface annulaire 42 pour que le clapet menant 45 soit capable d'entraîner le clapet mené 43 dans son mouvement vers le disque 24.
La figure 10 montre une variante de construction de l'exemple de réalisation montré sur la figure 9. Dans cet exemple, le double clapet est localisé dans une cavité perpendiculaire à l'axe de rotation 72 de l'arbre 1. Le contact entre le clapet menant 46 et son moyen de commande est assuré par le ressort 47. Le mouvement de vaet-vient du clapet menant 46 est généré par le déplacement de la cage extérieure d'un roulement à billes ou à rouleaux 48 monté sur une portée cylindrique 49 de l'arbre central 1. L'axe de la portée 49 est parallèle à l'axe de rotation 72 de l'arbre central 1 et se situe dans le plan qui passe par l'axe de rotation de l'arbre 1 et qui est perpendiculaire au plan formé par l'intersection de l'axe 73 de la portée inclinée 2 avec l'axe de rotation de l'arbre 1.
Lors de la rotation de l'arbre 1, l'axe de la portée 49 décrit autour de l'axe de l'arbre 1 un cercle dont le diamètre correspond au déplacement maximum du clapet menant 46.
La figure 11 montre une variante de réalisation de l'invention plus simple et préférée. Dans ce cas le clapet menant 46 de la figure 10 est remplacé par un tiroir de distribution 50 qui est repoussé vers l'axe de l'arbre 1 par un ressort 51. Le va-et-vient du tiroir 50 est provoqué par le mouvement de la cage extérieure du roulement 48. Les caractéristiques de la portée cylindrique 49 sont telles que décrites dans le cas de la figure 10. On comprend que le dispositif fonctionne aussi bien en pompe qu'en moteur et que l'inversion des conduits extérieurs 52 et 53 provoque l'inversion du sens de rotation de l'arbre 1. La figure 11
<Desc/Clms Page number 13>
montre un piston 4 au point mort haut de sa course, le tiroir de distribution 50 se trouve en position de fermeture des conduits 52 et 53.
La figure 12 est une vue partielle en coupe suivant le plan II-II de la figure 11. On voit que l'axe 76 du roulement 48 qui correspond à l'axe le la portée cylindrique 49 est parallèle à l'axe de rotation de l'arbre 1 et est situé dans le plan qui passe par l'axe de rotation 72 de l'arbre 1 qui est perpendiculaire au plan formé par l'intersection de l'axe 73 de la portée inclinée 2 avec l'axe de rotation 72 de l'arbre 1.
La figure 13 est une vue partielle de la figure 11qui montre un piston 4 au milieu de sa course vers le point mort bas et le tiroir 50 dans sa position d'ouverture du conduit 53 avec la cavité 9, le conduit 52 restant fermé.
La figure 14 est une vue partielle en coupe suivant le plan III-III de la figure 13 qui montre la position du roulement 48 dans le cas décrit dans la figure 13.
La figure 15 est identique à la figure 13 mais montre le piston 4 au point mort bas de sa course et le tiroir 50 en position de fermeture des conduits 52 et 53.
La figure 16 est une vue partielle en coupe suivant le plan IV-IV de la figure 15 qui montre la position du roulement 48 dans le cas décrit dans la figure 15.
La figure 17 est identique à la figure 13 mais montre le piston 4 au milieu de sa course vers le point mort haut et le tiroir 50 dans sa position d'ouverture du conduit 52 avec la cavité 9, le conduit 53 restant fermé.
La figure 18 est une vue partielle en coupe suivant le plan V-V de la figure 17 qui montre la position du roulement 48 dans le cas décrit dans la figure 17.
La figure 19 montre une combinaison de deux dispositifs selon l'invention, destinée à la commande d'un vérin hydraulique 60 et capable de récupérer l'énergie négative dans un accumulateur
<Desc/Clms Page number 14>
hydraulique. Le moteur 54 génère la rotation du rotor 55 solidaire en rotation avec le rotor 56 de la pompe 57. Le fonctionnement du moteur 54 correspond aux explications données dans la description des figures 5 à 8. Du fait que chaque piston possède son propre dispositif de distribution 50, la pluralité des pistons peut être divisée en plusieurs groupes distincts, chaque groupe étant indépendant et pouvant se comporter soit en moteur, soit en pompe suivant la charge appliquée aux conduits externes, ou encore être rendu inactif par la mise en communication entre eux des conduits externes.
La pompe 57 comporte un premier groupe de trois pistons 58 et un second groupe de trois pistons 59 de plus petit diamètre, le rapport des sections étant égal au rapport des sections actives du vérin commandé 60. Le levier 61 commande le signe et la valeur de la cylindrée. Quand le levier 61 commande le premier groupe de pistons 58 en pompe, refoulant le fluide du réservoir vers le fond du vérin 60, le second groupe de pistons 59 se comporte en moteur, capable de retourner vers le moteur 54 l'énergie négative de la charge quand elle est disponible.
Quand le levier 61 commande le second groupe de pistons 59 en pompe, refoulant le fluide du réservoir vers le côté tige du vérin 60, le premier groupe de pistons 58 se comporte en moteur, capable de retourner vers l'accumulateur et via le moteur 54, l'énergie négative de la charge appliquée au vérin quand elle est disponible. On comprend que la variation de la cylindrée commandée par le levier 61 affecte de la même manière les deux groupes de pistons.
La figure 20 est une vue suivant le plan VI-VI de la figure 19 qui montre la disposition des deux groupes de pistons 58 et 59 et la connexion entre les orifices externes de la pompe 57 et le vérin 60. La connexion des autres orifices de la pompe 57 au réservoir n'est pas montrée.
La figure 21 montre une variante de construction de l'appareil selon l'invention caractérisée par la mise en #uvre de deux
<Desc/Clms Page number 15>
pistons 4 placés à 180 degrés et logés dans un rotor cylindrique 80. La cage extérieure d'un roulement à billes 85 est solidaire du corps 81 de l'appareil et l'axe du roulement est distant et parallèle à l'axe de rotation du rotor. La commande de distribution, dans ce cas particulier formée d'un tiroir unique 82 pour les deux pistons, est disposée perpendiculairement aux pistons et ferme tous les passages lorsque les pistons se trouvent au points morts de leur course. En dehors de cette condition, un premier piston est cycliquement connecté à la basse pression, puis à la haute pression pendant que le second piston est connecté respectivement à la haute pression, puis à la basse pression.
On comprend que la rotation de l'élément central provoque le va-et-vient des deux pistons et le va-et-vient du tiroir de distribution avec un déphasage de 90 degrés par rapport au va-et-vient des pistons. L'appareil est destiné à générer une haute pression dans un conduit interne 83 du rotor, l'aspiration étant directement connectée au carter 84, c'est-à-dire l'espace entre le rotor et le roulement à bille 85.
La figure 22 montre un autre dispositif préféré selon l'invention destiné, par exemple, à commander la rotation d'une roue 86 de véhicule. Dans ce cas quatre pistons 4 décalés de 90 degrés sont utilisés et chaque premier piston est pourvu de gorges qui lui permettent de régler la distribution de fluide de chaque second piston décalé de 90 degrés. Chaque piston réalise, en plus de sa fonction motrice ou réceptrice, la fonction de distribution pour un autre piston décalé de 90 degrés. La partie centrale 87 dans laquelle coulissent les quatre pistons est solidaire du châssis du véhicule et supporte dans son prolongement et dans son axe la roue 86, libre en rotation autour de son axe.
La cage extérieure du roulement à billes 85 est solidaire de la roue et l'axe du roulement est distant et parallèle à l'axe qui est commun à la roue et à la partie centrale dans laquelle coulissent les pistons. L'appareil fonctionne aussi bien en moteur qu'en pompe selon que la charge appliquée à la
<Desc/Clms Page number 16>
roue est menée ou menante. Il est évident que plusieurs dispositifs similaires, placés l'un derrière l'autre sur le même axe et décalés angulairement, peuvent être mis en #uvre pour améliorer la régularité du mouvement.
Il est également évident que des rotules sphériques creuses 5 telles que décrites pour la figure 3, ou semi-cylindriques, peuvent être intercalées entre l'extrémité des pistons et la bague interne du roulement à billes, logées dans une cavité 6 pratiquée par exemple dans la bague du roulement à billes, pour améliorer le rendement de l'appareil en évitant le petit glissement relatif au contact du piston avec le roulement à billes.
La figure 23 montre graphiquement la coordination entre le déplacement d'un piston et le déplacement des moyens de distribution qui lui sont associés pour une rotation de 1 tour entre le rotor et le stator.
La forme de la courbe A qui représente le va-et-vient du piston 4 est une sinusoïde qui peut être légèrement déformée et qui part d'une ordonnée 0 à l'abscisse 0 degrés, passe par une ordonnée positive maximum qui représente le point mort haut du piston 4 à l'abscisse 90 degrés, revient à une ordonnée 0 à l'abscisse 180 degrés, passe par l'ordonnée négative maximum qui représente le point mort bas du piston 4 à l'abscisse 270 degrés et revient à l'ordonnée 0 à l'abscisse 360 degrés.
La forme de la courbe B qui représente le va-et-vient du moyen de distribution 10,46, 50 est une sinusoïde décalée de 90 degrés par rapport à la sinusoïde qui représente le va-et-vient du piston 4. Elle part d'une ordonnée positive maximum qui représente le déplacement maximum du moyen de distribution vers son moyen de commande à l'abscisse 0 degré, passe par une ordonnée 0 à l'abscisse 90 degrés qui correspond à la fermeture des deux passages et qui est synchronisée avec le passage du piston 4 à son point mort haut, passe par une ordonnée négative maximum qui représente le déplacement maximum du moyen de distribution dans la direction opposée à son moyen de commande à l'abscisse 180 degrés, passe par une ordonnée 0 à
<Desc/Clms Page number 17>
et qui est synchronisée avec le passage du piston 4 à son point mort bas,
et revient à l'ordonnée maximum positive à l'abscisse 360 degrés.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.
On peut utiliser dans l'appareil volumétrique suivant l'invention non seulement un liquide lubrifiant, mais aussi, étant donné l'absence de glace de distribution, un liquide non-lubrifiant, tel que par exemple de l'eau. Il est même possible d'envisager que le fluide soit un gaz.
<Desc / Clms Page number 1>
"Volumetric apparatus energy transformation system"
The present invention relates to an energy conversion system comprising a) a first chamber which contains a fluid under high pressure, b) a second chamber which contains a fluid under low pressure, and c) a volumetric apparatus which comprises - two body, a stator and a rotor capable of rotating relative to the stator about an axis of rotation, at least one cylindrical cavity in communication with a high pressure conduit from the first chamber and with a conduit low pressure coming from the second enclosure, - in each of said at least one cylindrical cavity, a piston capable of performing a first sinusoidal reciprocating movement, during 360 rotation of the rotor,
- Force transmission means for a transformation of movement between the rotational movement of the rotor and said first movement back and forth, - distribution means capable of putting in and out of communication each cylindrical cavity and its high pressure conduits and low pressure, and - control means of the dispensing means.
Reciprocating piston and distribution engines are known, such as those used in the first steam engines, which are capable of converting the energy of pressurized steam into mechanical energy but which are not reversible in the sense that they are
<Desc / Clms Page number 2>
unable to restore the vapor to its original state by the only contribution of external mechanical energy.
Hydraulic piston engines are known which are reversible and which are able to operate both in pump and motor. These engines are complex and always include a dispensing window to achieve communication between the cavity in which the piston moves and alternatively the high pressure supply and the low pressure return. Because of the presence of the ice distribution these engines are not compatible, without significant additional cost, with the use of a non-lubricating fluid such as water.
Also known are simpler piston hydraulic pumps, without dispensing glass, in which the pistons move directly into a cavity of the pump body, for example bias plate pumps such as those fitted to high pressure cleaners, which are able to work with a non-lubricating fluid such as water. These pumps are unable to operate as engines due to the presence of two non-return valves always present on the high and low pressure pipes.
Finally, there are known hydraulic pumps with pistons and controlled suction valves, as described in patent FR 2 481 757 A, which use a fixed cam of the rotor to improve the performance of the suction check valve, but do not not allow the motor function mainly because of the lack of control of the check valve backflow.
The object of the present invention is to develop a volumetric, in particular hydraulic or pneumatic, energy transforming system which is reversible and can work both in motor and pump and which is compatible with a non-lubricating fluid. Advantageously, this device must remain simple and be affordable.
<Desc / Clms Page number 3>
To solve these problems, there is provided according to the invention an apparatus as described at the beginning, in which - the distribution means are capable of performing a second reciprocating movement of the sinusoidal type, during a rotation of
360 of the rotor, said at least one piston and said dispensing means being supported by a first of said two bodies, - said control means act on said dispensing means allowing a transformation of the rotational movement of the rotor in said second movement of va sinusoidal type, said control means and said force transmission means being supported by a second of said two bodies, during a 360 rotation of the rotor,
each piston exhibits, during its first reciprocating movement aforesaid, a first phase-shifted stroke of 90 with respect to a second stroke presented by the distribution means corresponding to its cylindrical cavity, during their second said back-and-forth movement, and the fluid contained in the two enclosures is of the same type, the apparatus transferring the fluid between the two chambers in a reversible manner.
This device is therefore of the motor type and / or positive displacement pump whose pistons are equipped with supply and discharge shut-off elements, which are mechanically controlled.
Thus, without suction and discharge check valves, the apparatus is capable, by means of a device mechanically controlled by the rotor, of placing in communication the cavity in which the piston moves with cyclically the high pressure conduit and the low pressure conduit.
The operation of the device is reversible, that is to say that it can work both in pump and motor. If the rotor is
<Desc / Clms Page number 4>
arranged as a motor shaft, the apparatus functions as a pump. If fluid is fed under high pressure into the high-pressure conduit, the device operates as a motor.
According to one embodiment of the invention, the control means comprise a rotating element integral in rotation with the rotor, which has a pivoting axis which rotates about the axis of rotation of the rotor.
According to various embodiments, the pivoting axis of the rotary member is an axis inclined relative to the axis of rotation of the rotor or it is off-center with respect thereto.
According to some embodiments of the invention, the reciprocating movement of the dispensing means is parallel or perpendicular to the axis of rotation of the rotor.
According to an improved embodiment of the invention, the dispensing means comprise a dispensing spool on which the control means act against a return element. This embodiment of manufacture is particularly simple and its operation is also especially safe.
According to an improved embodiment of the invention, each piston is said dispensing spool for a neighboring piston offset by 90.
Other embodiments are indicated in the appended claims.
Other details and features of the invention will become apparent from the description given below, without limitation and with reference to the accompanying drawings.
Figures 1 to 4 show a schematic longitudinal sectional view of an embodiment of apparatus according to the invention in different operating positions.
<Desc / Clms Page number 5>
FIG. 5 represents the same view as FIG. 1 of an alternative embodiment of apparatus according to the invention.
FIG. 6 represents a sectional view along the line 1-1 of FIG. 5.
Figures 7 and 8 show views similar to Figure 5, in other positions of displacement.
Figures 9 and 10 show two other embodiments of apparatus according to the invention.
Figures 11,13, 15 and 17 show the different positions of another embodiment of the invention.
Figures 12,14, 16 and 18 are sectional views along the lines II-II, III-III, IV-IV and V-V respectively, Figures 11,13, 15 and 17 respectively.
Figure 19 shows an embodiment of the invention for controlling a hydraulic cylinder.
FIG. 20 represents a view along the line VI-VI of FIG. 19.
Figure 21 shows a construction variant that generates a high pressure inside the rotor.
Figure 22 shows a construction variant that controls the rotation of a wheel.
Figure 23 shows graphically the coordination between the displacement of a piston and the displacement of the distribution means associated therewith.
The apparatus forming the subject of the invention is capable of operating both as a motor and as a pump and can therefore be called either a motor or a pump. For a better understanding of the operation, the device will be called simply pump in the description of its operation as a pump, and motor in the description of its operation as a motor.
<Desc / Clms Page number 6>
Figure 1 shows a hydraulic pump axial piston fixed displacement and bias plateau mounted barrel. This pump consists of a body 12 serving as a stator and a rotor 71 which has a drive shaft 1, free to rotate about its axis 72. This shaft comprises a cylindrical bearing surface 2 whose axis of oscillation 73 is inclined relative to the axis of rotation 72 of the shaft 1. A barrel 3 is rotatably mounted around the cylindrical surface 2 of the shaft 1.
The barrel 3 is connected to pistons 4 via spherical ball joints 5 and is thereby prevented from rotating due to this connection. The rotation of the shaft 1 thus causes an oscillation of the barrel around its center, that is to say the intersection between the axis of the barrel, which coincides with that 73 of the inclined cylindrical bearing surface 2, and the axis 72 of the shaft 1, the axis of the cylinder describing a cone about the axis 72 of the rotor 71. This oscillation movement controls the back and forth of a plurality of pistons 4. Opposite each piston , a hollow spherical ball 5, free to pivot in a cavity 6 of the barrel 3, accommodates the end 7 of the piston.
The point of contact between the end 7 of the piston 4 and the inner face of the hollow spherical ball 5 is beyond the center of the outer surface of the spherical ball 5 to allow a natural tilting of the ball around its point contact with the end 7 of the piston. The tilting of the spherical ball 5 around its point of contact with the end 7 of the piston 4 is necessary to take account of the relative movement between the end 7 of the piston 4 and the center of the cavity 6 of the barrel 3 which houses the spherical ball 5.
Each piston 4 is held in abutment against the bottom of a hollow spherical ball 5 by a spring 8 and moves in a cylindrical cavity 9. One end of each cylindrical cavity 9 is closed by a double valve constituted by the assembly of a pilot valve 10 and a controlled valve 11 which slide freely in the body 12 of the pump. A spring 13 keeps the led valve 11 in contact with a seat 14 formed in the body 12 of the pump. The face
<Desc / Clms Page number 7>
each external valve of each led valve 11 delimits a cavity 15 which communicates with the reservoir 16 via a low pressure conduit 17. The led valve 11 cylindrical and concentric with the control valve 10 forms with it a cavity 18 forming a passage which communicates with the high pressure conduit 19.
The pressure in the cavity 18 exerts a force on the annular surface of the driven valve 11 to push it against the seat 14 of the body 12 and a force on the annular surface of the driving valve 10 to push it against its control means and simultaneously close the passage 18 by bearing on the led valve 11. The outer diameter of the leading valve 10 and its annular surface in contact with the high pressure are greater than the outer diameter of the led valve 11 and its surface in contact with the high pressure so that when the two valves are in contact, the pressure in the cavity 18 generates a resultant force directed towards the control means of the leading valve 10.
The shaft 1 rotates a control disc 20 which has a face 21 perpendicular to the axis of rotation of the shaft 1, this face bearing, via a ball bearing, on a cover 22 integral with the body 12 of the pump, and an inclined control face 23. This inclined face has at its center an axis 77 which is perpendicular thereto, thus being inclined with respect to the axis of rotation 72.
During the rotation of the rotor, this axis 77 rotates about the axis of rotation 72. The control face 23 is divided in two by a line of wider angle 74 passing through the axis 77 and is capable of pushing, via a ball bearing and the disc 24, whose two faces are parallel and which is free in rotation, the guide valves 10 in a direction parallel to the axis of rotation 72. The plane formed by the intersection of the axis of rotation. rotation 72 of the rotor 71 with the inclined axis 77, therefore with the line of widest angle 74 of the inclined face 23, is perpendicular to the plane formed by the intersection of the axis of oscillation 73 of the cylindrical bearing surface 2 of the shaft 1 with the axis of rotation 72 of the shaft 1. The aforementioned first plane
<Desc / Clms Page number 8>
corresponds to the cutting plane of the disc 20 in the case of Figures 2 and 4.
The rotation of the disc 20 causes an alternating movement of the guide valves 10 which put the cylindrical cavities 9 in communication alternately with the reservoir via the low-pressure conduit 17 and with the high pressure via the conduit 19.
Figure 1 shows a piston 4 at the top dead center of its race. The contact of the led valve 11 with the seat 14 of the body 12 of the pump and the contact of the seat 25 of the drive valve 10 with the inner seat 26 of the driven valve 11 completely seal the cylindrical cavity 9.
Figure 2 shows a piston 4 in the middle of its stroke towards the bottom dead center. The rotation of the disk 20 allows, under the effect of the thrust of the spring 8 and the pressure in the cavity 18, the valve 10 leading to move towards the disc 20 by driving the valve 11 led, which has for effect of placing in communication the cylindrical cavity 9 with the reservoir via the passage between the led valve 11 and the body 12 of the pump and via the low pressure conduit 17. The driven valve 11 remains in contact with the pilot valve 10 under the effect spring 13 and the pressure in the cavity 18.
Figure 3 shows a piston 4 at the bottom dead center of its stroke. The contact of the operated valve 11with the seat 14 of the body 12 and the contact of the seat 25 of the drive valve 10 with the internal seat 26 of the driven valve 11 completely occlude the cylindrical cavity 9.
Figure 4 shows a piston 4 in the middle of its stroke towards the top dead center. Continuing to turn, the control disc 20 pushes the control valve 10 in the direction of the piston 4 to communicate the cylindrical cavity 9 with the high pressure via the passage between the control valve 10 and the driven valve 11, the cavity 18 and the conduit 19. The driven valve 11 is limited in its movement by its contact with the body 12 and is kept in contact with the body 12
<Desc / Clms Page number 9>
under the effect of the spring 13 and the pressure in the cavity 18. The low pressure conduit remains closed.
It is understood that the operation of the pump is reversible. If a high pressure fluid coming for example from a pump or a hydraulic accumulator is directed towards the cavity 18 via the high pressure conduit 19, then the apparatus operates as a motor. In this case, it is the high pressure which, penetrating the cavity 9, pushes the piston 4 towards its bottom dead point as shown in FIG. 4, causing the barrel 3 to tilt to generate the rotation of the shaft 1 After passing through the bottom dead center, the piston 4 becomes free to move towards the pilot valve 10 as shown in FIG. 2, by driving the fluid contained in the cavity 9 back towards the reservoir.
FIG. 5 shows an example of an axial piston engine with variable displacement, characterized in that the adjustment of the displacement is controlled mechanically by a centrifugal regulator. In the position shown the piston is at top dead center and the double valve closes the high pressure and low pressure lines.
In this embodiment, it is a slight inclination of the axis 75 of the bearing 27 relative to the axis 72 of the central shaft 28 which generates an oscillation of the control disk 29, which is free to rotate around the bearing 27 and is capable of controlling the movement of the check valves 10. The plane formed by the intersection of the axis 75 of the bearing 27 with the axis 72 of rotation of the shaft 28 is perpendicular to the plane formed by the intersection of the axis of the tilting cylinder 31 with the axis of rotation of the shaft 28.
It will be understood that since the disk 29 is prevented from rotating because of its contact with the driving valves 10, the rotation of the shaft 1 causes the disk 29 to oscillate around its center, the intersection of the axis 75 of the disk. 29, which coincides with that of the inclined cylindrical bearing surface 27, and the axis of the shaft 1, the axis 75 of the control disk 29 describing a cone around
<Desc / Clms Page number 10>
of the rotor axis. This oscillation movement controls the back and forth of the driving flaps 10.
In this exemplary embodiment, an axle 30 passes perpendicularly through the central shaft 28. The axle 30 supports and drives in rotation a tilting cylinder 31 which supports a barrel 32, free to rotate around the tilting cylinder 31. The movement of the tilting cylinder 31, resulting from the rotation of the central shaft 28, causes the oscillation of the barrel 32 which controls the reciprocating movement of the pistons 4, via the hollow spherical bearings 33. The direction and the value of the inclination of the axis of the tilting cylinder 31 condition the sign and the value of the displacement. The inclination of the cylinder 31, which rotates with the central shaft 28, is controlled by a centrifugal regulator 79 also fixed on the central shaft 28.
The centrifugal regulator can control the inclination of the cylinder 31, either directly via two toothed sectors as shown in FIG. 5, or via a worm screw to prevent the reversibility of the control.
This type of variable displacement motor is particularly suitable for recovering negative energy or braking, in a hydraulic accumulator 34 for example.
The rotation of the central shaft 28, the tilting cylinder 31 and the centrifugal regulator 79 causes the weights 35 and 36 to move apart and slides the sliding ring 37 onto the shaft 28 in the direction of the axis 30, resulting in the same direction the end 38 of the lever 39 until the opposing force of the spring 40 stabilizes the speed of rotation. The rotational speed of the central shaft 28 can be adjusted by acting on the speed control rod 41 and is voluntarily responsive to the load.
For a given position of the speed control rod 41, FIG. 5 shows the device in its position of maximum positive displacement, operating as a motor and generating the maximum torque at the central shaft 28, for example turning at 1500 rpm . Yes
<Desc / Clms Page number 11>
the load applied to the shaft 28 decreases, the speed of rotation increases, the weights 35 and 36 deviate from the axis of the rotor causing a decrease in the displacement and consequently the engine torque until a new higher stabilization speed is reached.
Figure 6 shows the apparatus in section along the line 1-1 of Figure 5.
FIG. 7 shows the motor of FIG. 5 in its position of zero displacement, generating a zero motor torque at the central shaft 28, for example turning at 2000 rpm without consuming any other energy than that intended to compensate for imperfect returns.
Figure 8 shows this engine in a negative displacement position. If the load applied to the shaft 28 becomes negative, the speed of rotation increases further, the weights 35 and 36 continue to deviate from the axis of the rotor and make the displacement negative, the apparatus then behaves like a pump , generating a motor brake effect like that well known in the operation of thermal engines. The mechanical braking energy of the load is converted by the apparatus into hydraulic energy directed to the hydraulic accumulator 34 and becomes available for future use. FIG. 8 shows the engine in its maximum negative displacement position, operating as a pump and generating a maximum braking torque at the central shaft 28, for example turning at 2500 rpm.
The braking effect can be controlled, for example by acting on the position of the lever 39.
FIG. 9 shows an exemplary embodiment of a double valve allowing the reversal of the direction of rotation of the shaft 1 by a simple inversion of the high and low pressure conduits. In the case where the high pressure is connected to the conduit 19 and the low pressure to the conduit 17, the operation corresponds to the description of FIGS. 1 to 4. In the case where the high pressure is connected to the conduit 17 and the
<Desc / Clms Page number 12>
At the low pressure in the duct 19, as shown in FIG. 9, the high pressure which prevails in the cavity 15 has the effect, by its action on the annular surface 42 of the driven valve 43, of pushing the led valve 43 against the seat 14 of the body 12 and, by its action on the annular surface 44 of the control valve 45, to push the valve 45 leading to the disc 24.
The annular surface 44 is larger than the annular surface 42 so that the drive valve 45 is able to drive the driven valve 43 in its movement towards the disk 24.
FIG. 10 shows a construction variant of the exemplary embodiment shown in FIG. 9. In this example, the double valve is located in a cavity perpendicular to the axis of rotation 72 of the shaft 1. The contact between the The driving valve 46 and its control means is provided by the spring 47. The reciprocating movement of the driving valve 46 is generated by the displacement of the outer cage of a ball or roller bearing 48 mounted on a cylindrical bearing surface 49. of the central shaft 1. The axis of the bearing surface 49 is parallel to the axis of rotation 72 of the central shaft 1 and lies in the plane which passes through the axis of rotation of the shaft 1 and which is perpendicular to the plane formed by the intersection of the axis 73 of the inclined bearing surface 2 with the axis of rotation of the shaft 1.
During the rotation of the shaft 1, the axis of the bearing 49 describes around the axis of the shaft 1 a circle whose diameter corresponds to the maximum displacement of the leading valve 46.
Figure 11 shows an alternative embodiment of the invention simpler and preferred. In this case, the drive valve 46 of FIG. 10 is replaced by a distribution spool 50 which is pushed towards the axis of the shaft 1 by a spring 51. The reciprocation of the spool 50 is caused by the movement The characteristics of the cylindrical bearing surface 49 are as described in the case of FIG. 10. It will be understood that the device functions as well as a pump as a motor and that the inversion of the outer conduits 52 and 53 causes the reversal of the direction of rotation of the shaft 1. FIG. 11
<Desc / Clms Page number 13>
shows a piston 4 at the top dead center of its stroke, the dispensing spool 50 is in the closed position of the conduits 52 and 53.
FIG. 12 is a partial sectional view along the plane II-II of FIG. 11. It can be seen that the axis 76 of the bearing 48 which corresponds to the axis of the cylindrical bearing surface 49 is parallel to the axis of rotation of FIG. the shaft 1 and is located in the plane passing through the axis of rotation 72 of the shaft 1 which is perpendicular to the plane formed by the intersection of the axis 73 of the inclined bearing 2 with the axis of rotation 72 of the tree 1.
Figure 13 is a partial view of Figure 11 which shows a piston 4 in the middle of its path to the bottom dead center and the slide 50 in its open position of the conduit 53 with the cavity 9, the conduit 52 remaining closed.
FIG. 14 is a partial sectional view along plane III-III of FIG. 13 which shows the position of bearing 48 in the case described in FIG. 13.
Figure 15 is identical to Figure 13 but shows the piston 4 at the bottom dead center of its travel and the drawer 50 in the closed position of the conduits 52 and 53.
FIG. 16 is a partial sectional view along the plane IV-IV of FIG. 15 which shows the position of the bearing 48 in the case described in FIG.
Figure 17 is identical to Figure 13 but shows the piston 4 in the middle of its path to the top dead center and the slide 50 in its open position of the conduit 52 with the cavity 9, the conduit 53 remaining closed.
FIG. 18 is a partial sectional view along the plane V-V of FIG. 17 which shows the position of the bearing 48 in the case described in FIG. 17.
FIG. 19 shows a combination of two devices according to the invention, intended for the control of a hydraulic cylinder 60 and capable of recovering the negative energy in an accumulator
<Desc / Clms Page number 14>
hydraulic. The motor 54 generates the rotation of the rotor 55 integral in rotation with the rotor 56 of the pump 57. The operation of the motor 54 corresponds to the explanations given in the description of FIGS. 5 to 8. Because each piston has its own dispensing device 50, the plurality of pistons can be divided into several distinct groups, each group being independent and can behave either as a motor or pump according to the load applied to the external conduits, or be rendered inactive by putting in communication between them external conduits.
The pump 57 comprises a first group of three pistons 58 and a second group of three pistons 59 of smaller diameter, the ratio of the sections being equal to the ratio of the active sections of the controlled cylinder 60. The lever 61 controls the sign and the value of the cubic capacity. When the lever 61 controls the first group of pistons 58 in pump, driving the fluid from the reservoir to the bottom of the cylinder 60, the second group of pistons 59 behaves as a motor, able to return to the engine 54 the negative energy of the charge when it is available.
When the lever 61 controls the second group of pistons 59 in pump, driving the fluid from the reservoir to the rod side of the cylinder 60, the first group of pistons 58 behaves as a motor, able to return to the accumulator and via the engine 54 , the negative energy of the load applied to the cylinder when it is available. It is understood that the variation of the displacement controlled by the lever 61 affects the two groups of pistons in the same way.
FIG. 20 is a view along the plane VI-VI of FIG. 19 which shows the arrangement of the two groups of pistons 58 and 59 and the connection between the external orifices of the pump 57 and the jack 60. The connection of the other orifices of the pump 57 to the tank is not shown.
FIG. 21 shows an alternative construction of the apparatus according to the invention characterized by the implementation of two
<Desc / Clms Page number 15>
pistons 4 placed at 180 degrees and housed in a cylindrical rotor 80. The outer cage of a ball bearing 85 is integral with the body 81 of the device and the axis of the bearing is distant and parallel to the axis of rotation of the rotor. The dispensing control, in this particular case formed of a single slide 82 for the two pistons, is arranged perpendicularly to the pistons and closes all the passages when the pistons are in dead points of their race. Apart from this condition, a first piston is cyclically connected to the low pressure, then to the high pressure while the second piston is connected respectively to the high pressure, then to the low pressure.
It is understood that the rotation of the central element causes the back and forth of the two pistons and the comings and goings of the dispensing spool with a phase shift of 90 degrees relative to the back and forth pistons. The apparatus is intended to generate a high pressure in an internal conduit 83 of the rotor, the suction being directly connected to the housing 84, that is to say the space between the rotor and the ball bearing 85.
FIG. 22 shows another preferred device according to the invention intended, for example, to control the rotation of a vehicle wheel 86. In this case four pistons 4 offset by 90 degrees are used and each first piston is provided with grooves which allow it to adjust the fluid distribution of each second piston shifted by 90 degrees. Each piston performs, in addition to its driving or receiving function, the distribution function for another piston offset by 90 degrees. The central portion 87 in which the four pistons slide is secured to the chassis of the vehicle and supports in its extension and in its axis the wheel 86, free to rotate about its axis.
The outer race of the ball bearing 85 is integral with the wheel and the axis of the bearing is remote and parallel to the axis which is common to the wheel and the central part in which the pistons slide. The device works both in motor and pump depending on whether the load applied to the
<Desc / Clms Page number 16>
wheel is driven or driving. It is obvious that several similar devices, placed one behind the other on the same axis and offset angularly, can be implemented to improve the regularity of movement.
It is also obvious that hollow spherical ball joints 5 as described for FIG. 3, or semi-cylindrical, can be inserted between the end of the pistons and the inner ring of the ball bearing, housed in a cavity 6 made for example in the ball bearing ring, to improve the efficiency of the device by avoiding the small slip relative to the contact of the piston with the ball bearing.
FIG. 23 shows graphically the coordination between the displacement of a piston and the displacement of the distribution means associated with it for a rotation of 1 revolution between the rotor and the stator.
The shape of the curve A which represents the back and forth of the piston 4 is a sinusoid which can be slightly deformed and which starts from an ordinate 0 to the abscissa 0 degrees, passes through a maximum positive ordinate which represents the point death at the top of the piston 4 at the abscissa 90 degrees, returns to an ordinate 0 at the abscissa 180 degrees, goes through the maximum negative ordinate which represents the bottom dead center of the piston 4 at the abscissa 270 degrees and returns to the 'ordinate 0 to the abscissa 360 degrees.
The shape of the curve B which represents the back and forth of the distribution means 10, 46, 50 is a sinusoid shifted by 90 degrees with respect to the sinusoid which represents the reciprocation of the piston 4. It starts from a maximum positive ordinate which represents the maximum displacement of the distribution means towards its control means at the abscissa 0 degree, passes through an ordinate 0 to the abscissa 90 degrees which corresponds to the closing of the two passages and which is synchronized with the passage of the piston 4 to its top dead center, passes through a negative maximum ordinate which represents the maximum displacement of the distribution means in the direction opposite to its control means at the abscissa 180 degrees, passes through an ordinate 0 to
<Desc / Clms Page number 17>
and which is synchronized with the passage of the piston 4 at its bottom dead point,
and returns to the positive maximum ordinate at the 360 degree abscissa.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made without departing from the scope of the appended claims.
In the volumetric apparatus according to the invention, it is possible not only to use a lubricating liquid, but also, because of the absence of dispensing ice, a non-lubricating liquid, such as, for example, water. It is even possible to envisage that the fluid is a gas.