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@ Machine à pistons rotatifspour commandes hydrauliques. @
La présente invention a pour objet une machine à pistons rotatifs destinée à des commandes hydrauliques, laquelle peut être employée d'une manière particulièrement avantageuse comme pompe ou moteur d'une transmission liquide à réglage sans gradins.
Dans les transmissions liquides connues jusqu'à présent, on a employé, comme pompe ou moteur, soit des machines à pis - tons rotatifs avec des pistons à ailettes ou avec des pistons de pression mis en mouvement de va-et-vient dans des alésages cylindriques. Le genre de transmission cité en premier lieu a l'avantage que sa construction est serrée et, avant tout, que la pression produite ou agissante du liquide moteur ou à élever agit tangentiellement au tambour @.Pistons. Toutefois, les pistons à ailettes ne permettent d'employer que des pressions modérées du liquide moteur ou à élever, car, autrement, le glissement du liquide et, par suite, les pertes deviendraient trop grandes.
En outre, comme les transmissions de ce genre ne peuvent être équilibrées, lorsqu'elles sont équipées pour un changement uniforme du rapport de transmission, il en résulte
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pour elles de grandes pressions sur les paliers, de sorte que leur emploi est réduit à de faibles pressions du liquide moteur ou à une étendue de puissance limitée.
L'autre genre de transmission comportant des pistons de pression disposés radialement par rapport à l'axe de rotation permet bien l'emploi de hautes pressions et aussi, en cas d'exécution convenable, de grandes vitesses de rotation. Mais comme, dans tous, la pression de l'agent moteur n'attaque pas dans le sens de la rotation, mais qu'une petite composante seulement agit comme force de rotation, les pressions sur les paliers et les pressions des pistons sur les glissières sont grandes. Ces transmissions ont, de ce fait, un grand travail à vide et un rendement insuffisant pour de grandes puissances.
En outre, elles nécessitent des dispositifs spéciaux pour ab - sorber les grandes pressions sur les paliers et deviennent donc encombrantes et d'une fabrication coûteuse. A cause de leur prix élevé, elles ne conviennent pas pour de petites puissances.
Le domaine d'emploi des deux genres de transmission est donc étroitement limité.
L'invention a pour but de créer une machine à pistons ro - tatifs pour commandes hydrauliques qui, employée pour des transmissions liquides, réunit les avantages des deux types cités plus haut tout en évitant leurs inconvénients. Une transmission équipée de la nouvelle machine à pistons rotatifs possède donc les qualités récapitulées ci-après.
1 ) La pression de l'agent meteur attaque toujours dans le sens de la rotation.
2 ) Elle permet l'emploi de hautes pressions.
3 Elle travaille d'une manière égalementavantageuse avec de grandes et de petites vitesses de rotation, et ce dans les deux sens de la rotation.
4 Les pressions sur les paliers deviennent faibles.
5 Le travail avide devient minime.
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6 ) La transmission est d'une réalisation simple et peu coûteuse et d'une construction petite et légère, et possède une grande longévité.
7 ) Elle est d'une manoeuvre sûre et simple.
Pour arriver à ce résultat, on emploie, comme partie mo - trice ou commandée de la transmission, une machine à pistons rotatifs comportant des pistons mis en mouvement de va-et-vient dans des alésages cylindriques ; d'après l'invention, le mou - vement des pistons y est produit par le mouvement relatif de deux corps tournants excentriques l'un par rapport à l'autre et tournant à la même vitesse, l'un-des corps tournants portant les cylindres, tandis que l'autre porte les pistons et que les alésages des cylindres sont disposés tangentiellement au sens de la rotation du corps tournant portant les cylindres. Ce dernier tourne de la manière connue autour d'une pièce de passage centrale contenant les canalisations d'aspiration et de refoulement, ainsi que les canaux de distribution.
On obtient ainsi un ensemble pouvant recevoir une construction extrêmement serrée, dans lequel des efforts de pistons agissent eux-menés comme forces périphériques tangentielles, tandis que, pour ce qui concerne les grandes pressions sur les paliers, la vitesse relative minime entre les deux corps tournants doit être seule portée en compte comme vitesse de frottement, On obtient donc des conditions particulièrement favorables pour une commande par des moteurs à marche rapide. Les petites masses tournantes et les faibles pressions sur les paliers donnent, en cela, un travail à vide très minime.
Le dessin ci-joint représente, à titre d'exemple, une machine à pistons rotatifs établie d'après l'invention et pou - vant être employée aussi bien comme pompe que comme moteur dans une transmimssion liquide.
La fig.l est une coupe longitudinale, la fig. 2 une coupe transversale suivant A-B de la fig.1 et la fig. 3 un schéma du mouvement des pistons de la partie motrice. Les figs. 4 et 5
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montrent un des pistons de pompe avec pièces-guides, partielle - ment en coupe ; les figs.6 et 7 sont deux vues d'un des disques porte-pistons, tandis que la fig.8 montre, en une coupe suivant C-D de la fig.2, le dispositif de mise au point pour la modifi - cation de la quantité de passade de l'agent hydraulique.
La machine à pistons rotatifs représentée sur le dessin comprend une enveloppe extérieure 1 établie comme réservoir à huile et ayant un alésage traversant qui est fermé de part et d'autre par des couvercles 2 et 3. Dans les deux couvercles peut tourner, sur roulements à billes 4, un axe creux 5 qui porte, du côté fermé, un bout d'axe 5' pour l'accouplement d'un moteur de commande. Au milieu de l'axe creux 5 est clavetée une étoile de cylindres 6 qui contient un certain nombre d'alésages 7 destinés à recevoir des pistons 8 . Les cylindres 7 et les pistons 8 sont disposés 'tangentiellement au sens de la rotation de l'étoile de cylindres 6. Les pistons 8 sont, en outre, pour - vus latéralement de patins de guidage 9 placés perpendiculaire - ment à leur partie cylindrique.
Ces patins glissent dans des fentes 10, disposées perpendiculairement aux alésages des cylin- dres, d.e deux disques 11 tournant fous autour de douilles 12 de part et d'autre de l'étoile de cylindres 6. Ces douilles - supports sont insérées dans le patin 13 pouvant se déplacer entre deux segments 14 fixés aulx couvercles 2 et 3 de telle: manière que le centre C2 de la douille 12 puisse être placé dans diverses positions d'excentricité vis-à-vis du centre C1 de l'axe creux. Les porte-pistons 11 sont accouplésà mouve - ments conjugués à l'étoile de cylindres 6 par les patins de guidage 9 des pistons glissant dans les fentes 10 des disques porte-pistons 11, de telle façon que les deux corps tournent avec le même nombre de tours et la même vitesse angulaire.
Pendant le mouvement de rotation des deux parties, les pistons 4 sont mis en mouvement de va-et-vient dans les cylindres.
Pour obtenir des pressions spécifiques minimes et, par suite, des conditions favorables de frottement et d'usure, il
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est de la plus grande importance d'utiliser tous les pistons simultanément à la transmission. Afin qu'il ne faille pas pour cela une exactitude excessive de la division de l'étoile de cy- lindres et des porte-pistons, laquelle accroîtrait le coût de la machine, les guides 9 sont rendus élastiques par des fentes lon- gitudinales 9' , de manière à compenser de petites erreurs dans la division.
Pour augmenter encore les surfaces d'appui, les pistons reçoivent derrière leurs parties de guidage plates, en 8' , un prolongement du guidage cylindrique qui empêche en même temps le déversement des pistons.
La nature d.u mouvement des pistons est reconnaissable dans le schéma de la fig.3, dans lequel on a supposé que l'axe de rotation C1 du corps porte-cylindres 6 est distant de l'axe de rotation C2 des porte-pistons 11 de la quantité x. Considérant maintenant un point a sur le corps porte-cylindres 1 et un point b sur le porte-pistons 2 , dans la position supérieure, la dis - tance- entre le point b et le vecteur appartenant au point a est égal à w En cas de rotation de 90 , cette distance est devenue w x ; en cas de rotation de 1800, elle a atteint la valeur maximum de w 2 x.
En cas de rotation de 270 , la distance descend à w x pour atteindre de nouveau la valeur minimum de w pour une rotation de 360
Si l'on remplace le point a par le cylindre 7 de la pompe, dont le piston est suspendu en b, la demi-rotation de haut en bas correspond à' la course d'aspiration, l'autre moitié de bas en haut à la course de refoulement. Si les cylindres occupent une position tangentielle par rapport à l'axe de rotation du corps porte-cylindres, la course de la pompe est égale au double de l'excentricité des axes de rotation du corps porte - cylindres et du porte-pistons, les efforts des pistons étant tangentiels au sens d.e la rotation.
Les canaux nécessaires au guidage de l'agent moteur ou à élever résulteront le mieux de la description de l'allure du
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courant de liquide dans les courses d'aspiration et de refou - lement de la machine. Pour ménager les côtés d'aspiration et de refoulement de la machine, il est disposé, dans l'axe creux 5, une pièce insérée 15 qui partage l'espace intérieur en une chambre d'aspiration 16 et une chambre de refoulement 17.
Si le tambour à pistons 6 tourne dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, les pistons se trouvant à droite de la ligne médiane verticale se meuvent vers l'extérieur, ceux qui se trouvent à gauche se meuvent vers l'intérieur. Le liqui - 'de peut maintenant être aspiré hors d'un espace collecteur d'huile 20, par un canal 18 dans lequel est montée une soupape de retenue 19, dans la chambre d'aspiration 16 et, de 1à arri - ver, par des ouvertures dans l'axe creux 5 devant les pistons exécutant leur course d'aspiration.
Pendant la course de re - foulement, par contre, le liquide se trouvant devant le piston est refoulé dans la chambre de refoulement 17, qui conduit maintenant le liquide sous pression dans une autre machine hy - draulique ou devant les pistons d'un moteur à liquide établi de la même manière, dans lequel la pression fait alors tourner le tambour à pistons du moteur, ensuite de quoi le liquide détendu est reconduit dans l'espace collecteur d'huile 20.
Pour pouvoir modifier en une succession uniforme la quantité de liquide élevé par la pompe ou la quantité reçue par le moteur, il suffit de rendre les patins 13, qui portent les porte-pistons, déplaçables dans une mesure telle que l'ex - centricité du porte-pistons 10 et du corps porte-cylindres 6 puisse être mise au point jusqu'à zéro, et en sens opposé en cas de renversement du sens de la rotation. Pour cela, les patins 13 sont reliés entre eux, à une extrémité, par un étrier 21 dans lequel s'engage une vis de réglage 22 pouvant tourner dans l'enveloppe 1, et pouvant être déplacée par un volant non représenté. Mais le réglage peut aussi avoir lieu d'une autre manière.
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@ Rotary piston machine for hydraulic controls. @
The present invention relates to a machine with rotary pistons intended for hydraulic controls, which can be employed in a particularly advantageous manner as a pump or motor of a liquid transmission with stepless adjustment.
In the liquid transmissions known hitherto, there have been employed, as a pump or motor, either rotary hammer machines with vane pistons or with pressure pistons set in reciprocating motion in bores. cylindrical. The kind of transmission mentioned in the first place has the advantage that its construction is tight and, above all, that the pressure produced or acting from the motor liquid or to be raised acts tangentially to the drum @ .Pistons. However, the vane pistons allow only moderate or elevated working liquid pressures to be employed, otherwise the liquid slipping and hence the losses would become too great.
In addition, since transmissions of this kind cannot be balanced, when equipped for a uniform change of the transmission ratio, the result is
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for them great pressures on the bearings, so that their use is reduced to low pressures of the motor liquid or to a limited power range.
The other type of transmission comprising pressure pistons arranged radially with respect to the axis of rotation allows the use of high pressures and also, in the case of suitable execution, high speeds of rotation. But as, in all, the pressure of the motive agent does not attack in the direction of the rotation, but only a small component acts as the force of rotation, the pressures on the bearings and the pressures of the pistons on the slides are large. These transmissions have, therefore, a great work empty and insufficient efficiency for great powers.
In addition, they require special devices to absorb the high pressures on the bearings and therefore become bulky and expensive to manufacture. Because of their high price, they are not suitable for small powers.
The field of use of the two types of transmission is therefore strictly limited.
The object of the invention is to create a machine with rotary pistons for hydraulic controls which, used for liquid transmissions, combines the advantages of the two types mentioned above while avoiding their drawbacks. A transmission fitted with the new rotary piston machine therefore possesses the qualities listed below.
1) The pressure of the delivery agent always attacks in the direction of rotation.
2) It allows the use of high pressures.
3 It works equally advantageously with high and low speeds of rotation, in both directions of rotation.
4 The pressures on the bearings become weak.
5 Greedy work becomes minimal.
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6) The transmission is simple and inexpensive to make and small and light in construction, and has a long service life.
7) It is easy and safe to operate.
To achieve this result, use is made, as the driving or controlled part of the transmission, of a rotary piston machine comprising pistons set in reciprocating motion in cylindrical bores; according to the invention, the movement of the pistons is produced there by the relative movement of two rotating bodies eccentric with respect to each other and rotating at the same speed, one of the rotating bodies carrying the cylinders, while the other carries the pistons and the cylinder bores are disposed tangentially to the direction of rotation of the rotating body carrying the cylinders. The latter rotates in the known manner around a central passage piece containing the suction and delivery pipes, as well as the distribution channels.
An assembly is thus obtained which can receive an extremely tight construction, in which the piston forces act themselves as tangential peripheral forces, while, with regard to the large pressures on the bearings, the minimal relative speed between the two rotating bodies Only the friction speed must be taken into account. Particularly favorable conditions are therefore obtained for control by fast running motors. The small rotating masses and the low pressures on the bearings result in very little empty work.
The accompanying drawing shows, by way of example, a rotary piston machine made in accordance with the invention and which can be used both as a pump and as a motor in a liquid transmission.
The fig.l is a longitudinal section, fig. 2 a cross section along A-B of fig.1 and fig. 3 a diagram of the movement of the pistons of the driving part. Figs. 4 and 5
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show one of the pump pistons with guide pieces, partially in section; figs. 6 and 7 are two views of one of the piston-holder discs, while fig. 8 shows, in a section along CD of fig. 2, the adjustment device for modifying the amount of flow of the hydraulic agent.
The rotary piston machine shown in the drawing comprises an outer casing 1 established as an oil reservoir and having a through-bore which is closed on both sides by covers 2 and 3. In both covers can rotate, on ball bearings. balls 4, a hollow shaft 5 which carries, on the closed side, a piece of shaft 5 'for coupling a control motor. In the middle of the hollow shaft 5 is keyed a star of cylinders 6 which contains a certain number of bores 7 intended to receive pistons 8. The cylinders 7 and the pistons 8 are arranged tangentially to the direction of rotation of the star of cylinders 6. The pistons 8 are furthermore provided laterally with guide pads 9 placed perpendicular to their cylindrical part.
These pads slide in slots 10, arranged perpendicular to the bores of the cylinders, of two discs 11 rotating idly around bushings 12 on either side of the star of cylinders 6. These bushings - supports are inserted into the shoe. 13 able to move between two segments 14 fixed to the covers 2 and 3 in such a way that the center C2 of the sleeve 12 can be placed in various positions of eccentricity with respect to the center C1 of the hollow axis. The piston carriers 11 are coupled with movements conjugated to the star of cylinders 6 by the guide shoes 9 of the pistons sliding in the slots 10 of the piston carrier discs 11, in such a way that the two bodies rotate with the same number. of revolutions and the same angular speed.
During the rotational movement of the two parts, the pistons 4 are set in a reciprocating motion in the cylinders.
In order to obtain minimal specific pressures and, consequently, favorable conditions of friction and wear, it
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is of the utmost importance to use all pistons simultaneously with the transmission. In order that this does not require an excessive accuracy of the division of the star of cylinders and of the piston carriers, which would increase the cost of the machine, the guides 9 are made elastic by longitudinal slots 9 ', so as to compensate for small errors in the division.
In order to further increase the bearing surfaces, the pistons receive behind their flat guide parts, at 8 ', an extension of the cylindrical guide which at the same time prevents the outflow of the pistons.
The nature of the movement of the pistons is recognizable in the diagram of fig. 3, in which it is assumed that the axis of rotation C1 of the cylinder-holder body 6 is distant from the axis of rotation C2 of the piston-holders 11 of the quantity x. Considering now a point a on the cylinder-holder body 1 and a point b on the piston-holder 2, in the upper position, the distance- between the point b and the vector belonging to the point a is equal to w In case by rotation of 90, this distance has become wx; with a rotation of 1800, it has reached the maximum value of w 2 x.
In case of rotation of 270, the distance goes down to w x to reach again the minimum value of w for a rotation of 360
If we replace point a by the cylinder 7 of the pump, whose piston is suspended in b, the half-rotation from top to bottom corresponds to the suction stroke, the other half from bottom to top to the discharge stroke. If the cylinders occupy a position tangential to the axis of rotation of the cylinder-holder body, the stroke of the pump is equal to twice the eccentricity of the axes of rotation of the cylinder-holder body and the piston-holder, the forces of the pistons being tangential to the direction of rotation.
The channels necessary to guide the motive agent or to raise will best result from the description of the speed of the
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liquid flow in the suction and discharge strokes of the machine. To spare the suction and delivery sides of the machine, there is arranged, in the hollow axis 5, an insert 15 which divides the interior space into a suction chamber 16 and a discharge chamber 17.
If the piston drum 6 rotates clockwise, the pistons on the right of the vertical center line move outward, those on the left move inward. The liquid can now be sucked out of an oil collecting space 20, through a channel 18 in which a check valve 19 is mounted, into the suction chamber 16 and, from 1 to arrival, through openings in the hollow axis 5 in front of the pistons performing their suction stroke.
During the return stroke, on the other hand, the liquid in front of the piston is pumped into the discharge chamber 17, which now leads the liquid under pressure into another hydraulic machine or in front of the pistons of an engine. liquid established in the same manner, in which the pressure then rotates the piston drum of the engine, after which the expanded liquid is returned to the oil collecting space 20.
In order to be able to modify in a uniform succession the quantity of liquid raised by the pump or the quantity received by the motor, it suffices to make the pads 13, which carry the piston holders, movable to such an extent that the eccentricity of the piston carrier 10 and cylinder carrier body 6 can be adjusted to zero, and in the opposite direction in the event of reversal of the direction of rotation. For this, the pads 13 are interconnected at one end by a bracket 21 in which engages an adjusting screw 22 which can rotate in the casing 1, and which can be moved by a handwheel, not shown. But the adjustment can also take place in another way.