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Servoréglage pour Transmissions hydrauliques à pistons.
La présente invention a pour objet un dispositif de servo- réglage à commande manuelle ou automatique, applicable à des mécanis- mes de transmission hydraulique continue à pistons,dans lesquels le changement de la course des pistons a lieu par déplacement mutuel de deux excentriques superposés,ces mécanismes de transmission transmet- tant l'énergie soit mécaniquement et hydrauliquement,soit hydrauli- quement seulement.
Dans les mécanismes de ce genre, la course est modifiée par le réglage d'une manivelle de commande constituée par deux excen- triques superposés.Conformément à l'invention,ce réglage a lieu par l'intermédiaire de deux roues dentées logées dans un bitier à la ma- nière d'une pompe à commande par engrenage (désignée dans la descrip- tion suivante par "servomoteur"),mises en rotation en sens opposé par le liquide de commande,de sorte que,de ce fait,
les deux excentriques en question sont toujours tournés uniformément du mile angle eh direc- tion contraire.Le mouvement opposé de ces deux excentriques s'obtient au moyen de deux roues dentées de plus grand diamètre dont chacune est reliée à un excentrique de telle manière que cet excentrique soit forcé de tourner avec sa roue dentée respective.Le servomoteur est mis en rotation par l'huile sous pression pouvant provenir de l'espace sous pression du mécanisme. Cette huile sous pression est conduite vers l'un des deux cotas de la commande du servomoteur par 1' intermédiaire d'un tiroir
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de régulateur déjà connu. Le déplacement de ce tiroir de sa posi- tionmeutre, c'est-à-dire de la position dans laquelle ses deux ex- trémités obturent les orifices par lesquels l'huile sous pression arrive au servomoteur, peut se faire à la main.
En cas de commande automatique, le déplacement du tiroir est opéré par un piston sur l'un des côtés duquel agit la pression de l'huile sous pression provenant de l'espace sous pression du mécanisme de transmission, tandis que l'autre côté est sollicité par la pression d'un ressort.
Toute modification de la pression de régime entraine un changement correspondant de la position de ce piston. Pour ramener le tiroir de régulateur dans sa position neutre, on a recours à un dispositif déjà connu. Dans la position neutre, le servomoteur arrête les deux excentriques dans leur positon momentanée, parce que les mo- ments de rotation opposés des deux excentriques s'annulent dans les roues dentées du servomoteur, ces moments de rotation étant com- muniqués aux roues dentées par les roues dentées de plus grand diamètre avec lesquelles elles se trouvent en prise.
Etant donné que, pour bloquer les pignons du servomoteur, des forces minimes suffisent, le liquide enfermé dans les conduites entre le tiroir de régulateur et le servomoteur peut être utilisé à cet effet, ce liquide ne pouvant pas s'esquiver par suite de la position neutre du tiroir.
Grâce à ce dispositif, il est possible d'obtenir tout dé- placement angulaire voulu des excentriques.
En vue d'obtenir les mêmes résultats sous une forme ren- forcée, l'invention prévoit l'application de plusieurs servomoteurs @ agissant de manière analogue sur les deux excentriques du moteur.
Les mécanismes hydrauliques de ce genre sont, en général, commandés de telle manière que l'énergie d'une force motrice quel- conque, soit par exemple un électromoteur, un moteur Diesel etc., fasse tourner un arbre de pompe, lequel, à son tour,
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transmet sa puissance par voie mécanique et hydraulique sur le carter du mécanisme de transmission, lequel est ainsi mis en rotation, L'énergie modifiée du mécanisme est alors captée de façon appropriée du carter tournant.
L'invention présente un avantage particulier notamment dans le cas où l'énergie d'une force motrice quelconque fait tourner le carter du mécanisme, lequel, à son tour, transmet cette énergie à l'arbre de la pompe par voie mécanique et hy- draulique, cet arbre de pompe transmettant ainsi de son côté l'énergie modifiée. Dans cette condition particulière, le dé- marrage peut se faire à partir de zéro et l'accroissement de la vitesse de l'arbre de pompe a lieu par conséquent de zéro à un maximum sans que, lors du démarrage, aucune perte de puissance due à l'effet d'étranglement ne se présente. Dans ce cas il est nécessaire qu'on puisse décaler réciproquement les deux excentriques du carter du moteur jusqu'à un angle de 2 x 180 .
L'avantage particulier de l'invention consiste en ce que le ser- vomoteur en question remplit plusieurs fonctions, à savoir : a) il fournit l'énergie nécessaire pour le réglage, b) il sert de mécanisme d'arrêt pour la commande, c) il sert de mécanisme pour le renversement du sens de rotation des excentriques, d) par l'intermédiaire d'un système d'engrenage, il sert à décaler les deux excentriques d'un angle quelconque (180 et plus).
Par le fait que, dans sa réalisation conforme à l'inven- tion, le servomoteur remplit plusieurs fonctions, on obtient un mécanisme de réglage ne comportant qu'un très petit nombre de pièces de forme essentiellement circulaire, de sorte que le mécanisme entier peut être logé dans un espace extrêmement ré- duit.
Les figures 1 à 8 servent à illustrer le mode de fonction- nement d'un tel mécanisme de transmission hydraulique, suivant la description ci-après. En outre, elles représentent, suivant
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l'exemple décrit ci-après, -une forme de réalisation de llinven- tion à commande manuelle et à distribution automatique.
Fig.1 montre une section longitudinale par le mécanisme de transmission et par le servoréglage.
Fi.2 montre une coupe suivant la ligne II-II de la fig.1.
Fig.3 montre une coupe par l'accouplement, ménagée entre l'excentrique extérieur et son manchon, dans le même plan que fig.l.
Fi.4 montre une vue latérale de ce manchon.
Fig.5 montre un tiroir suivant le plan V-V de la fig.1.
Fig.6 montre un tiroir suivant le plan VI-VI de la fig.l.
Fi.7 montre une coupe par le servoréglage à commande à main, suivant la ligne VII-VII.
Fi.8 montre une coupe du même genre par un servoréglage pour commande automatique et à main.
L'arbre de commande 1 est solidaire de l'excentrique 2.
Cet excentrique est entouré d'un. système die pistons 3, qui se meuvent dans des cylindres 4 du carter de pompe 5. Ce carter de pompe 5 tourne autour de l'arbre de commande 1 et l'excentrique 2.
Le carter 5 est solidaire du carter de distribution 6. Dans le carter 6 est prévu un alésage central dans lequel est fixé un coussinet 7, comportant deux tiroirs. L'un de ces tiroirs 8 placé du côté du carter de pompe, dénommé dans la suite tiroir de pompe, est monté solidairement avec l'arbre de commande 1.
L'autre tiroir 9, dénommé dans la suite tiroir de monteur, est fixé à des organes du moteur du mécanisme de transmission dont la description sera donnée plaus tard. Les tiroirs ont essen- tiellement une forme de cloche. Chacun de ces tiroirs peut être déplacé axialement. Quand ils sont mis en contact avec leurs surfaces frontales annulaires dans le plan de contact 10, une chambre 11 est ainsi constituée à leur intérieur. La chambre extérieure est formée par des évidements 12, 14 dans la chemise des tiroirs et par un évidement 13 dans le carter de distribution.
Les cylindres des pistons de la pompe communiquent par des
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canaux 15 alternativement avec la chambre extérieure 12,13,14 et avec la chambre intérieure 11.
Le carter de distribution est solidaire du carter de mo- teur 65. Ce carter de moteur 65 tourne autour d'un arbre creux 16, portant deux excentriques superposés 17,18 (un excentrique intérieur 17 et un excentrique extérieur 18). Un système de pi-
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extérieur lextéeUI:i stons 19 est disposé autour de l'excentrique 18. Les cylindres de ces pistons communiquent par des canaux 20 avec la chambre 11 ou avec la chambre 12,13,14. Les deux excentriques 17,18 sont décalables réciproquement de sorte que la course des pistons du moteur du mécanisme de transmission est variable. L'excentrique extérieur 18 est raccordé avec un manchon 22 moyennant l'accouple- ment 21. Urie broche 23, solidaire du tiroir de moteur 9, traverse l'arbre creux 16.
Des organes de connexion 24, 25 font raccord entre l'enveloppe 26,27, entourant le mécanisme de transmission et la broche 23 et conséquemment avec le tiroir de moteur 9, empêchant ainsi toute rotation de ces derniers. L'énergie du mécanisme de transmission est captée par l'intermédiaire des deux roues dentées 28, 29 dont la roue 28 est solidaire du carter 5, 6, 65, 30,
La fig. 1 représente les deux excentriques 17, 18 dans la position dans laquelle l'excentricité de chacun d'eux est orien- tée suivant la même direction. L'excentricité des deux excentri- ques est la même. Il est évident que les deux excentriques super- posés et relativement décalables doivent toujours donner une excentricité totale composée des deux excentricités, cette ex- centricité totale variant en fonction du décalage mutuel des deux excentriques.
La position des deux excentriques dans la Fige 1 montre le maximum de l'excentricité totale en fonction de l'axe du mécanisme de transmission. La position des deux ex- centriques 17, 18 selon Fig. 1 qui représente donc le maximum de l'excentricité, correspond au moment du régime de fonctionnement du mécanisme de transmission dans lequel le moteur absorbe, au
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cours d'une rotation, la quantité maxima d'huile. Cette position des excentriques 17, 18 sera dénommée dans la suite leur posi- tion positive.
L'invention prévoit selon Fig. 1 des roues dentées 31,32 moyennant lesquelles les deux excentriques sont décalés l'un par rapport à l'autre, et toujours de manière à ce qu'ils puissent être décalés du même angle, mais en direction opposée. L'effet obtenu par ce décalage réside toujours en ce que l'axe extérieur 33 de l'excentrique extérieur 18 (voir fig. 2) ne peut se dé- placer que dans un seul plan qui peut être identique, par exemple, avec celui de la fig. 1. L'écartement entre l'axe extérieur 33 de l'excentrique extérieur 18 et l'axe 34 du mécanisme de trans- mission est, par conséquent, identique avec l'excentricité totale des deux excentriques 17, 18 et représente ainsi le bras de ma- nivelle 35 qui opère la course des pistons 19.
Il est évidente qu'en décalant les excentriques 17,18 mutuellement du même angle en sens inverse, l'axe extérieur 33 de l'excentrique extérieur 18 coïncide avec l'axe 34 du mécanisme dans une position de réglage dans laquelle la transmission d'éner- gie se fait de manière purement mécanique. En dépassant cette position, le décalage réciproque des excentriques 17,18 peut aussi avoir lieu sur l'autre côté de l'axe 34 du mécanisme, cette position des excentriques étant dénommée dans la suite la posi- tion négative. Les effets de ce décalage des excentriques 17,18 seront décrits plus tard.
Au bout extérieur de l'arbre 16 de l'excentrique intérieur 17 et à l'extrémité extérieure du manchon 22 de l'excentrique extérieur 18, des roues dentées 32,31 sont fixées, par les- quelles les deux excentriques 17,18 sont toujours décalés mutu- ellement du même angle en sens inverse. Afin de réaliser le dé- calage dont il vient d'être question, un accouplement spécial 21 a été prévu entre le manchon 22 et l'excentrique extérieur 18.
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L'accouplement 21 est construit de telle manière que l'ex- centrique extérieur 18 soit toujours tourné en sens inverse du même angle que l'excentrique intérieur 17. Dans cette dispo- sition des Excentriques 'de moteur décalables dans un seul plan, il suffit de maintenir le tiroir de moteur 9 dans sa position par un moyen quelconque, pour répondre à la condition que ce tiroir de moteur 9 et l'excentricité totale des excentriques de moteur 17, 18 doivent se trouver l'un par rapport à l'autre dans un mente angle invariable.
En vue de mieux illustrer l'invention il sera donné dans la suite une description des conditions de fonctionnament en cas de démultiplication de la vitesse.
L'arbre de commande 1 est mis en rotation par un moteur quelconque. Supposons d'abord que le carter 5,6, 65, 30 tourne en même temps mais à un nombre de tours inférieur à celui de l'arbre 1. Par cette rotation relative entre l'arbre de pompe 1 et le carter 5, 6, 65, 30 les pistons 3 sont mis en mouvement.
Dans ce mouvement, un certain nombre des pistons aspirent l'huile de l'espace 11, tandis que les pistons restants 3 refoulent vers l'extérieur l'huile dans la chambre extérieure 12,13, 14 du carter de distribution 6. En sortant de cette chambre extérieure 12, 13, 14 l'huile sous pression entre dans les cylindres de moteur 36 et y exerce une pression sur les pistons de moteur 19 vers l'intérieur, cette pression se propageant ainsi sur les ex- centriques de moteur 17,18. Les excentriques de moteur 17,18, étant retenus par les organes de distribution conformes à l'in- vention, ils ne peuvent céder à cette pression et il se produit par conséquent une force de réaction qui agit maintenant en direction contraire sur le carter 5,6,65,30.
Ce carter est ainsi mis dans la rotation qui a été supposée au commencement de ce chapitre en vue de la description du fonctionnement du mécanisme de transmission, cette rotation ayant le même sens que l'arbre 1.
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Dès qu'un piston de moteur est arrivé au bout intérieur de sa course, le canal 37 correspondant à ce piston est mis en communi- cation avec la chambre intérieure des tiroirs 8,9 par le tiroir du moteur 9 et le liquide est aspiré par les pistons de pompe respectifs.
En plus de ladite commande par la force de réaction de la manivelle de moteur 17,18 retenue, le carter rotatif est actionné, en outre, par le moment de rotation de l'arbre de commande 1 le- quel fait tourner mécaniquement le carter rotatif 5,6, 65,30 par l'intermédiaire de l'excentrique (le pompe 2. Il va sans dire que la quantité de liquide refoulée par la pompe doit toujours être égale à la quantité absorbée par le moteur, et que, par consé- quent, la multiplication du mécanisme de transmission peut être modifiée en variant la course des pistons dans l'organe moteur.
En réduisant l'excentricité positive susmentionnée (démultipli- cation du mécanisme) jusqu'au zéro, on obtient comme résultat que le nombre des tours du carter devient égal à celui de l'arbre de commande.
Un exemple d'une forme de réalisation de la présente inven- tion pour commande à main et automatique est décrit dans ce qui suit: pour le réglage du mécanisme de transmission conformément à l'invention deux roues dentées 32,31 sont prévues dont l'une 32 est solidaire de l'excentrique intérieur 17 de l'organe moteur tandis que l'autre roue dentée 31 est solidaire du manchon 22.
Ces deux roues dentées se trouvent constamment en prise avec deux pignons 39,38 montés sur les deux arbres 40, 41 du servomoteur.
Le servomoteur comporte la roue dentée 42 raccordée fixement avec le pignon 39, et la roue dentée 43 raccordée fixement avec l'autre pignon 38. Le tiroir de régulateur 44 qui forme un autre élément du servomoteur, possède un espace creux 45 relié avec les deux extrémités, selon la position du tiroir 44, à des canaux 46,47 pratiqués dans le bottier 48 du servomoteur lesquels communiquent des deux côtés opposés avec les deux roues dentées 42, 43.
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L'espace d'amenée 45 du tiroir de régulateur 44 se trouve en com- munication par une conduite 49 par exemple avec l'espace sous pression 12,13, 14 du mécanisme. Le levier 50 est relié par l'une de ses extrémités de manière mobile au tiroir de régulateur 44 et par l'autre extrémité avec des éléments de construction 51 par lesquels la commande du tiroir de régulateur se fait à la main. Le levier 50 est relié en un point 52 par une articulation avec le second levier 53 dont une extrémité est reliée de manière pivotante au point 54 avec l'enveloppe 26,27 entourant le méca- nisme de transmission. Ce levier 53 porte à son autre extrémité un galet 55 venant en prise avec une rainure de guidage 56 soli- daire de la roue dentée 32. Le servomoteur est logé dans un boîtier 48 solidaire de l'enveloppe 26,27 entourant le mécanisme de transmission.
Dans cette enveloppe 26 se trouve également logé un bout des arbres 40,41.
Contrairement ce qu'il vient d'être dit au sujet de la fig. 7, la fig. 8 représente une forme de réalisation de l'inven- tion en cas de commande automatique. Cette fig. 8 ne se distingue de la fig. 7 que par le fait que le dispositif de commande à main est remplacé par un dispositif de commande automatique.
Ce dispositif est constitué par un piston 57 sur la surface inférieure duquel agit la pression venant de la chambre de pres- sion 12, 13, 14 par la conduite 58, tandis que le c8té opposé de ce piston 57 est sollicité par le ressort 59 qui est relié avec le piston 57 par la tringle 60. Cette tringle 60 est, en même temps, au point 61, en prise avec un des bouts du levier 50.
Afin qu'on puisse, en plus de la commande automatique dé- crite dans le dernier alinéa, disposer d'un moyen de réglage main, le levier 53 est relié de manière pivotante au point 63 dans l'enveloppe 26. Ce levier 62 est sollicité par des éléments 51, au moyen desquels on peut déplacer ce levier 62 et conséquem- ment le point 54 du levier 53. Par ce dispositif on peut influ- encer à la main la commande automatique.
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Comme, pendant le fonctionnement du mécanisme de transmis- sion, une pompe spéciale 66 refoule continuellement de l'huile fraiche dans l'espace d'aspiration 11 du mécanisme, engendrant ainsi une pression dans cet espace 11, cette pression se trans mettra aussi sur le piston 57. Ceci présente l'invonvénient que cette pression varie avec la viscosité de l'huile. Cette varia- tion de pression agit de façon incontrôlable sur le piston 57 au détriment de la précision du réglage. C'est pourquoi on a ' prévu le piston supplémentaire 67 sur lequel agit, par les canaux 68,69, la pression engendrée par la pompe 66 dans l'espace d'as- piration.
Etant donné que cette pression selon fig. 8 est dirigée en sens inverse à celle qui agit sur le piston 57, son effet est annulé intégralement de sorte qu'il ne reste que l'action de la pression de régime proprement dite sur le piston 57.
Afin de caractériser la neuveauté de l'invention et de mon- trer le mode de fonctionnement du servomoteur et sa commande dé- crits dans les chapitres suivants, nous développerons d'abord la théorie du système de réglage à l'appui des formules. Il ressor- tira de cette démonstration que l'invention présente des avantages particuliers notamment dans le cas ou le carter du mécanisme est mis en mouvement par une force motrice quelconque et où l'énergie transmise modifiée est captée par l'arbre de pompe 1. Les for- mules suivantes démontrent en effet que, dans ce mode de transmis- sion, il devient nécessaire de décaler réciproquement de 180 les deux excentriques 17,18 du carter de l'organe moteur 65.
L'in- vention réalise, entre autres, la solution constructive de ce problème dont l'importance particulière est due , ce que, dans ce mode de transmission qui vient d'être considéré, l'arbre commandé 1 peut tourner à n'importe quelle vitesse depuis zéro jusqu'à un maximum quelconque. Dans ces formules on a: n1 nombre de tours de l'arbre de pompe n2 nombre de tours du carter h1 course de piston de la pompe
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d1 diamètre de cylindre de la pompe i1 nombre des cylindres de la pompe h2 course de piston de l'organe moteur d2 diamètre de cylindre de l'organe moteur i2 nombre des cylindres de l'organe moteur.
En cas de n1 tours de l'arbre de commande 1 et de n2 tours de même sens du carter, la'pompe commandéepar l'arbre 1 refoule l'huile avec n1 - n2 tours moyennant le dispositif de distribu- tion (tiroir de pompe et tiroir de moteur) vers le moteur. La otation du carter du mécanisme est engendrée partiellement par le moment de rotation de l'arbre de commande lequel se transmet mécaniquement sur le carter directement dans la pompe, partielle- ment par le moment de rotation résultant de la pression du liquide et agissant depuis les pistons de l'organe moteur sur l'arbre re- tenue du moteur. C'est alors que ce moment de rotation trans- formé en force de réaction contribue à la rotation du carter.
Dans ce mouvement la quantité du liquide refoulé par la pompe est absorbée par le moteur et rendue à la pompe âpres avoir travaillé.
Le nombre de tours du carter devra par conséquent se modifier de telle manière que la quantité débitée par la pompe soit égale à celle absorbée par le moteur. Il faudra donc que: (ni n2) . hdi = n2. h2d2i2. Il en résulte: n2 - n1. h1d1i1 . (h1d1i1 + h2d2i2),
Ce résultat démontre que le nombre de tours n2 peut être varié, entre certaines limites, en modifiant la valeut h2. Cette formule montre en outre quelles sont les conditions de fonction- nement lorsque l'arbre est commandé et l'énergie du mécanisme de transmission est captée du carter rotatif.
La formule suivante indique les conditions de rotation de l'arbre 1 quand l'énergie transmise par le mécanisme est captée de cet arbre, et quand le carter est commandé avec la vitesse de rotation n2. Dans ce cas, n1 est donc le nombre de tours de l'élément duquel l'énergie modifiée par le mécanisme pa de trans- mission est captée:
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On a : n1 = n2 . (h1d1i1 + h2d2i2). h1d1i1.
Si l'on choisit le cas le plus favorable pour la fabrication: d1 = d2 et i1 = i2' il vient: n1 = n2 (h1 + h2) . h1.
La formule prouve que: n1 = 2n2 quand la course variable h2 - h1 n1 = n2 " " " " h2 = 0, et n1 = 0 " " " " h2 = -h1.
Afin de modifier dans le mécanisme des excentriques la course h2 depuis une valeur + h1 (position positive) jusqu'à une valeur - h1 (position négative) il sera nécessaire de décaler les deux excen- triques l'un par rapport à l'autre de l'angle considérable de 180 .
L'invention donne une solution de ce problème par les moyens les plus simples avec un encombrement minime.
Le mécanisme de réglage qui vient d'être décrit fonctionne, en cas de commande à main, comme suit: Si, par une manoeuvre à la main, le levier 50 est déplacé, par exemple, autour du point 52 de telle manière que le tiroir de régulateur 44 raccordé avec celui-ci soit poussé vers le bas, le liquide sous pression sortant de la chambre de pression du mécanisme de transmission 12,13,14, passe par la conduite 49 dans l'espace creux 45 du tiroir de ré- gulateur et est amené d'ici par la conduite 46 vers le côté in- férieur du servomoteur. Ce liquide a pour effet de faire tourner les deux roues dentées 42,43 dans la direction de la flèche, et les pignons 39,38 solidaires des roues dentées, font tourner par conséquent en sens inverse, les roues dentées 31,32 avec les- quelles ils sont en prise.
La rainure 56 pratiquée dans la roue 32 pousse pendant ce mouvement de commande le tiroir de régula- teur 44 lentement vers le haut, moyennant le levier 53 et le levier 50 qui est maintenant retenu au point 61, jusqu'à l'endroit où son extrémité inférieure arrête l'écoulement de liquide de son espace creux 55 vers la conduite 46. En cours de déplacement du
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tiroir de régulateur 44 vers le haut, on obtient les mêmes effets en direction opposée. Il est évident qu'à chaque position de com- mande mise au point à la main correspond une position déterminée de réglage des roues 31, 32, qui s'obtient toujours au moment où le tiroir de régùlateur 44 est revenu à sa position médiane de fermeture.
La commande automatique se distingue de la commande à la main dont il vient d'être question par le fait que le point extrême 61 du levier 50 est déplacé automatiquement. Il va sans dire qu'à chaque pression de liquide sollicitant le piston 57 par l'intermé- diaire de la conduite 58 correspond une position déterminée de ce piston 57. Si, par exemple, la résistance exercée sur les roues dentées 29,28 augmente, il en résulte un accroissement de la pres- sion de l'huile dans le mécanisme de transmission. Par conséquent, la pression plus grande sur la face du piston 57 le refoule vers le haut et déplace conséquemment le tiroir de régulateur 44, moyennant le système de tringles décrit, dans une position dans laquelle l'huile sous pression est amenée vers le côté inférieur du servomoteur.
Ce dernier déplace la manivelle de moteur de telle manière que les courses de piston de l'organe moteur de- viennent plus grandes et que le mécanisme compense par une multi- plication plus grande les moments de rotation plus grands corres- pondant à la résistance accrue.
Une réalisation du servomoteur et des organes de commande conforme à l'invention permet de donner à ceux-ci des dimensions très réduites, parce que le servomoteur n'a qu'à surmonter des forces de friction. Par cette disposition le mement de rotation de la manivelle de moteur 17, 18 lequel devient très considérable dans un cas limite, est divisé en deux parties égales qui sol- licitent les grandes roues dentées 32, 31 lesquelles, à leut tour, transmettent ces moments de rotation dans le même sens sur les
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deux arbres 40, 41 avec la tendance de les faire tourner dans le même sens. Il se produit de ce fait dans le point d'endente- ment 64 des roues dentées 42, 43 du servomoteur des à forces de valeur égale mais de sens opposé, de sorte que dans le point 64 les moments de rotation sont équilibrés.
C'est ainsi que, vu les pressions de liquide disponibles très considérables, un ser- vomoteur de dimensions extrêmement réduites suffira pour effec- teur le réglage.
Par conséquent la quantité d'huile renfermée dans les conduites 46,47 entre le tiroir de régulateur 44 et le servomo- teur dans la position du tiroir dénommée comme sa position neutre, suffira pair bloquer le mécanisme.
Résumé.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Servo-adjustment for hydraulic piston transmissions.
The present invention relates to a servo-adjustment device with manual or automatic control, applicable to continuous hydraulic piston transmission mechanisms, in which the change of the stroke of the pistons takes place by mutual displacement of two superimposed eccentrics, these transmission mechanisms transmitting energy either mechanically and hydraulically, or hydraulically only.
In mechanisms of this kind, the stroke is modified by the adjustment of a control crank formed by two superimposed eccentrics. According to the invention, this adjustment takes place by means of two toothed wheels housed in a bitier. in the manner of a gear-driven pump (designated in the following description by "servomotor"), rotated in the opposite direction by the control liquid, so that, as a result,
the two eccentrics in question are always turned uniformly from the angle mile to the opposite direction. The opposite movement of these two eccentrics is obtained by means of two toothed wheels of larger diameter, each of which is connected to an eccentric in such a way that this eccentric is forced to rotate with its respective toothed wheel.The servomotor is rotated by pressurized oil which may come from the pressurized space of the mechanism. This pressurized oil is conducted to one of the two sides of the actuator control through a spool.
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regulator already known. The movement of this slide from its neutral position, that is to say from the position in which its two ends block the orifices through which the pressurized oil reaches the booster, can be done by hand.
In the case of automatic control, the movement of the spool is operated by a piston on one side of which acts the pressure of the pressurized oil coming from the pressure space of the transmission mechanism, while the other side is stressed by the pressure of a spring.
Any change in the operating pressure causes a corresponding change in the position of this piston. To return the regulator slide to its neutral position, an already known device is used. In the neutral position, the servomotor stops the two eccentrics in their momentary position, because the opposite rotational moments of the two eccentrics cancel each other out in the toothed wheels of the servomotor, these rotational moments being communicated to the toothed wheels by the larger diameter toothed wheels with which they are engaged.
Since minimal forces are sufficient to lock the servomotor pinions, the liquid trapped in the lines between the governor spool and the servomotor can be used for this purpose, since this liquid cannot escape as a result of the position. neutral drawer.
Thanks to this device, it is possible to obtain any desired angular displacement of the eccentrics.
With a view to obtaining the same results in a reinforced form, the invention provides for the application of several servomotors acting in a similar manner on the two eccentrics of the motor.
Hydraulic mechanisms of this kind are, in general, controlled in such a way that the energy of any motive force, for example an electromotor, a diesel engine etc., turns a pump shaft, which in turn turns a pump shaft. his turn,
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transmits its power mechanically and hydraulically to the housing of the transmission mechanism, which is thus set in rotation. The modified energy of the mechanism is then appropriately captured from the rotating housing.
The invention has a particular advantage in particular in the case where the energy of any driving force rotates the housing of the mechanism, which, in turn, transmits this energy to the pump shaft mechanically and hy- hydraulic, this pump shaft thus transmitting the modified energy. In this particular condition, the starting can be done from zero and the increase of the speed of the pump shaft therefore takes place from zero to a maximum without any loss of power due to the start. to the throttling effect does arise. In this case, it is necessary to be able to reciprocally offset the two eccentrics of the motor housing up to an angle of 2 x 180.
The particular advantage of the invention consists in that the servomotor in question fulfills several functions, namely: a) it supplies the energy necessary for the regulation, b) it serves as a stop mechanism for the control, c) it serves as a mechanism for reversing the direction of rotation of the eccentrics, d) by means of a gear system, it is used to shift the two eccentrics by any angle (180 and more).
By the fact that, in its embodiment according to the invention, the servomotor fulfills several functions, there is obtained an adjustment mechanism comprising only a very small number of parts of essentially circular shape, so that the entire mechanism can be obtained. be housed in an extremely small space.
Figures 1 to 8 serve to illustrate the mode of operation of such a hydraulic transmission mechanism, as described below. In addition, they represent, following
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the example described below, an embodiment of the invention with manual control and automatic distribution.
Fig. 1 shows a longitudinal section through the transmission mechanism and through the servo-adjustment.
Fi.2 shows a section on line II-II of fig.1.
Fig.3 shows a section through the coupling, formed between the outer eccentric and its sleeve, in the same plane as fig.l.
Fi.4 shows a side view of this sleeve.
Fig.5 shows a drawer along the V-V plane of fig.1.
Fig.6 shows a drawer along the plane VI-VI of fig.l.
Fi.7 shows a section by the servo-control with manual control, along line VII-VII.
Fi.8 shows a section of the same kind by a servo-adjustment for automatic and manual control.
Control shaft 1 is integral with eccentric 2.
This eccentric is surrounded by a. die piston system 3, which move in cylinders 4 of the pump housing 5. This pump housing 5 rotates around the control shaft 1 and the eccentric 2.
The casing 5 is integral with the timing casing 6. In the casing 6 is provided a central bore in which is fixed a bearing 7, comprising two drawers. One of these drawers 8 placed on the side of the pump casing, hereinafter referred to as the pump drawer, is mounted integrally with the control shaft 1.
The other drawer 9, hereinafter referred to as the fitter's drawer, is attached to engine parts of the transmission mechanism, the description of which will be given later. The drawers are basically bell shaped. Each of these drawers can be moved axially. When they are brought into contact with their annular front surfaces in the contact plane 10, a chamber 11 is thus formed inside them. The outer chamber is formed by recesses 12, 14 in the liner of the drawers and by a recess 13 in the timing cover.
The cylinders of the pump pistons communicate by
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channels 15 alternately with the outer chamber 12,13,14 and with the inner chamber 11.
The timing cover is integral with the motor housing 65. This motor housing 65 rotates around a hollow shaft 16, carrying two superimposed eccentrics 17, 18 (an internal eccentric 17 and an external eccentric 18). A system of pi-
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outside lextéeUI: i stons 19 is disposed around the eccentric 18. The cylinders of these pistons communicate by channels 20 with the chamber 11 or with the chamber 12,13,14. The two eccentrics 17,18 are mutually shiftable so that the stroke of the pistons of the engine of the transmission mechanism is variable. The outer eccentric 18 is connected with a sleeve 22 by means of the coupling 21. A pin 23, integral with the motor spool 9, passes through the hollow shaft 16.
Connection members 24, 25 make a connection between the casing 26, 27, surrounding the transmission mechanism and the spindle 23 and consequently with the motor spool 9, thus preventing any rotation of the latter. The energy of the transmission mechanism is captured by means of the two toothed wheels 28, 29, the wheel 28 of which is integral with the housing 5, 6, 65, 30,
Fig. 1 shows the two eccentrics 17, 18 in the position in which the eccentricity of each of them is oriented in the same direction. The eccentricity of the two eccentrics is the same. It is obvious that the two eccentric superimposed and relatively shiftable must always give a total eccentricity composed of the two eccentricities, this total eccentricity varying according to the mutual shift of the two eccentricities.
The position of the two eccentrics in Fig 1 shows the maximum of the total eccentricity as a function of the axis of the transmission mechanism. The position of the two eccentrics 17, 18 according to FIG. 1 which therefore represents the maximum eccentricity, corresponds to the moment of the operating speed of the transmission mechanism in which the engine absorbs, at
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during one rotation, the maximum quantity of oil. This position of the eccentrics 17, 18 will be referred to hereinafter as their positive position.
The invention provides according to FIG. 1 of toothed wheels 31, 32 by means of which the two eccentrics are offset with respect to each other, and always so that they can be offset by the same angle, but in the opposite direction. The effect obtained by this offset always resides in that the outer axis 33 of the outer eccentric 18 (see fig. 2) can only move in a single plane which may be identical, for example, with that of fig. 1. The spacing between the external axis 33 of the external eccentric 18 and the axis 34 of the transmission mechanism is, therefore, identical with the total eccentricity of the two eccentrics 17, 18 and thus represents the arm. lever 35 which operates the stroke of the pistons 19.
It is obvious that by shifting the eccentrics 17,18 mutually by the same angle in the opposite direction, the outer axis 33 of the outer eccentric 18 coincides with the axis 34 of the mechanism in an adjustment position in which the transmission of Energy is done purely mechanically. By exceeding this position, the reciprocal offset of the eccentrics 17, 18 can also take place on the other side of the axis 34 of the mechanism, this position of the eccentrics being hereinafter referred to as the negative position. The effects of this offset of the eccentrics 17,18 will be described later.
At the outer end of the shaft 16 of the inner eccentric 17 and at the outer end of the sleeve 22 of the outer eccentric 18, toothed wheels 32,31 are fixed, by which the two eccentrics 17,18 are always mutually offset by the same angle in the opposite direction. In order to achieve the shift just mentioned, a special coupling 21 has been provided between the sleeve 22 and the outer eccentric 18.
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The coupling 21 is constructed in such a way that the outer eccentric 18 is always turned counterclockwise by the same angle as the inner eccentric 17. In this arrangement of the motor eccentrics which can be shifted in one plane, it It suffices to maintain the motor spool 9 in its position by any means whatever, to meet the condition that this motor spool 9 and the total eccentricity of the motor eccentrics 17, 18 must be in relation to one another. the other at an invariable angle.
In order to better illustrate the invention, a description will be given below of the operating conditions in the event of a reduction in speed.
The control shaft 1 is rotated by any motor. Suppose first that the crankcase 5,6, 65, 30 rotates at the same time but at a lower number of revolutions than that of the shaft 1. By this relative rotation between the pump shaft 1 and the casing 5, 6 , 65, 30 the pistons 3 are set in motion.
In this movement, a number of the pistons suck the oil from the space 11, while the remaining pistons 3 force the oil out into the outer chamber 12, 13, 14 of the timing cover 6. On exiting from this outer chamber 12, 13, 14 the pressurized oil enters the engine cylinders 36 and exerts pressure thereon on the engine pistons 19 inwardly, this pressure thus propagating on the engine eccentrics 17 , 18. The engine eccentrics 17,18, being retained by the distribution members according to the invention, they cannot yield to this pressure and consequently a reaction force is produced which now acts in the opposite direction on the housing 5 , 6.65.30.
This housing is thus put into the rotation which was assumed at the beginning of this chapter for the description of the operation of the transmission mechanism, this rotation having the same direction as the shaft 1.
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As soon as an engine piston has reached the internal end of its stroke, the channel 37 corresponding to this piston is brought into communication with the internal chamber of the spools 8,9 by the engine spool 9 and the liquid is sucked in by the respective pump pistons.
In addition to said control by the reaction force of the motor crank 17, 18 retained, the rotary housing is also actuated by the torque of the control shaft 1 which mechanically rotates the rotary housing. 5,6, 65,30 via the eccentric (pump 2. It goes without saying that the quantity of liquid delivered by the pump must always be equal to the quantity absorbed by the motor, and that, therefore - Quent, the multiplication of the transmission mechanism can be modified by varying the stroke of the pistons in the engine member.
By reducing the above-mentioned positive eccentricity (gear reduction of the mechanism) to zero, the result is that the number of revolutions of the crankcase becomes equal to that of the control shaft.
An example of an embodiment of the present invention for manual and automatic control is described in the following: for the adjustment of the transmission mechanism according to the invention two toothed wheels 32, 31 are provided of which the one 32 is integral with the internal eccentric 17 of the motor member while the other toothed wheel 31 is integral with the sleeve 22.
These two toothed wheels are constantly engaged with two pinions 39,38 mounted on the two shafts 40, 41 of the booster.
The servomotor comprises the toothed wheel 42 fixedly connected with the pinion 39, and the toothed wheel 43 fixedly connected with the other pinion 38. The regulator spool 44 which forms another element of the servomotor, has a hollow space 45 connected with the two ends, depending on the position of the slide 44, to channels 46,47 made in the housing 48 of the booster which communicate on two opposite sides with the two toothed wheels 42, 43.
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The supply space 45 of the regulator slide 44 is in communication via a pipe 49, for example with the pressure space 12, 13, 14 of the mechanism. The lever 50 is connected by one of its ends in a movable manner to the regulator spool 44 and by the other end with construction elements 51 by which the control of the regulator spool is made by hand. The lever 50 is connected at a point 52 by an articulation with the second lever 53, one end of which is pivotally connected to the point 54 with the casing 26, 27 surrounding the transmission mechanism. This lever 53 carries at its other end a roller 55 coming into engagement with a guide groove 56 integral with the toothed wheel 32. The servomotor is housed in a housing 48 integral with the casing 26, 27 surrounding the transmission mechanism. .
In this envelope 26 is also housed one end of the shafts 40,41.
Contrary to what has just been said concerning FIG. 7, fig. 8 shows an embodiment of the invention in the case of automatic control. This fig. 8 does not differ from FIG. 7 only by the fact that the hand control device is replaced by an automatic control device.
This device is constituted by a piston 57 on the lower surface of which acts the pressure coming from the pressure chamber 12, 13, 14 through the pipe 58, while the opposite side of this piston 57 is biased by the spring 59 which is connected with the piston 57 by the rod 60. This rod 60 is, at the same time, at point 61, engaged with one of the ends of the lever 50.
In order to be able, in addition to the automatic control described in the last paragraph, to have a hand adjustment means, the lever 53 is pivotally connected to point 63 in the casing 26. This lever 62 is biased by elements 51, by means of which this lever 62 and consequently the point 54 of the lever 53 can be moved. By this device, the automatic control can be influenced by hand.
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As, during the operation of the transmission mechanism, a special pump 66 continually pumps fresh oil into the suction space 11 of the mechanism, thus generating a pressure in this space 11, this pressure will also be transmitted to piston 57. This has the drawback that this pressure varies with the viscosity of the oil. This pressure variation acts uncontrollably on the piston 57 to the detriment of the precision of the adjustment. This is why the additional piston 67 has been provided on which acts, through the channels 68,69, the pressure generated by the pump 66 in the suction space.
Since this pressure according to fig. 8 is directed in the opposite direction to that which acts on the piston 57, its effect is completely canceled so that only the action of the operating pressure itself remains on the piston 57.
In order to characterize the novelty of the invention and to show the operating mode of the servomotor and its control described in the following chapters, we will first develop the theory of the adjustment system in support of the formulas. It will emerge from this demonstration that the invention has particular advantages, in particular in the case where the casing of the mechanism is set in motion by any motive force and where the modified transmitted energy is captured by the pump shaft 1. The following formulas in fact demonstrate that, in this mode of transmission, it becomes necessary to reciprocally offset the two eccentrics 17,18 of the crankcase of the motor member 65 by 180.
The invention achieves, among other things, the constructive solution of this problem, the particular importance of which is due, which, in this mode of transmission which has just been considered, the controlled shaft 1 can turn at any what speed from zero to any maximum. In these formulas we have: n1 number of revolutions of the pump shaft n2 number of revolutions of the casing h1 piston stroke of the pump
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d1 cylinder diameter of the pump i1 number of cylinders of the pump h2 piston stroke of the driving unit d2 cylinder diameter of the driving unit i2 number of cylinders of the driving unit.
In the event of n1 turns of control shaft 1 and n2 turns in the same direction of the crankcase, the pump controlled by shaft 1 delivers the oil with n1 - n2 turns by means of the distribution device (pump spool and motor spool) to the motor. The rotation of the mechanism housing is generated partly by the torque of the control shaft which is transmitted mechanically to the housing directly in the pump, partly by the torque resulting from the pressure of the liquid and acting from the pistons of the motor unit on the motor shaft retained. It is then that this rotational moment transformed into reaction force contributes to the rotation of the housing.
In this movement the quantity of the liquid delivered by the pump is absorbed by the motor and returned to the pump after having worked.
The number of crankcase revolutions must therefore be modified in such a way that the quantity delivered by the pump is equal to that absorbed by the motor. It will therefore be necessary that: (ni n2). hdi = n2. h2d2i2. This results in: n2 - n1. h1d1i1. (h1d1i1 + h2d2i2),
This result demonstrates that the number of turns n2 can be varied, between certain limits, by modifying the value h2. This formula further shows what the operating conditions are when the shaft is driven and the energy of the transmission mechanism is captured from the rotating housing.
The following formula indicates the conditions of rotation of shaft 1 when the energy transmitted by the mechanism is captured from this shaft, and when the housing is controlled with the speed of rotation n2. In this case, n1 is therefore the number of turns of the element from which the energy modified by the transmission mechanism pa is captured:
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We have: n1 = n2. (h1d1i1 + h2d2i2). h1d1i1.
If we choose the most favorable case for the production: d1 = d2 and i1 = i2 'it comes: n1 = n2 (h1 + h2). h1.
The formula proves that: n1 = 2n2 when the variable stroke h2 - h1 n1 = n2 "" "" h2 = 0, and n1 = 0 "" "" h2 = -h1.
In order to modify the stroke h2 in the eccentric mechanism from a value + h1 (positive position) to a value - h1 (negative position) it will be necessary to offset the two eccentrics relative to each other. from the considerable angle of 180.
The invention provides a solution to this problem by the simplest means with minimal bulk.
The adjustment mechanism which has just been described operates, in the case of a manual control, as follows: If, by a manual operation, the lever 50 is moved, for example, around the point 52 so that the drawer regulator 44 connected therewith is pushed downwards, the pressurized liquid leaving the pressure chamber of the transmission mechanism 12,13,14 passes through line 49 into the hollow space 45 of the re-spool. and is fed from here via line 46 to the underside of the servomotor. This liquid has the effect of rotating the two toothed wheels 42,43 in the direction of the arrow, and the pinions 39,38 integral with the toothed wheels, therefore rotate in the opposite direction, the toothed wheels 31,32 with the- what they are in gear.
The groove 56 made in the wheel 32 pushes during this control movement the regulator spool 44 slowly upwards, by means of the lever 53 and the lever 50 which is now retained at point 61, up to the place where its lower end stops the flow of liquid from its hollow space 55 to the pipe 46. In the process of moving the
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regulator spool 44 upwards, the same effects are obtained in the opposite direction. It is obvious that each control position adjusted by hand corresponds to a determined position for adjusting the wheels 31, 32, which is always obtained when the regulator slide 44 has returned to its central position of. closing.
The automatic control differs from the manual control which has just been discussed in that the end point 61 of the lever 50 is moved automatically. It goes without saying that each liquid pressure urging the piston 57 through the conduit 58 corresponds to a determined position of this piston 57. If, for example, the resistance exerted on the toothed wheels 29,28 increases , the result is an increase in the oil pressure in the transmission mechanism. Consequently, the greater pressure on the face of the piston 57 pushes it upwards and consequently moves the regulator spool 44, by means of the rod system described, into a position in which the pressurized oil is supplied to the lower side. of the servomotor.
The latter moves the motor crank in such a way that the piston strokes of the motor organ become greater and that the mechanism compensates by a greater multiplication the greater rotational moments corresponding to the increased resistance. .
An embodiment of the booster and of the control members according to the invention makes it possible to give them very small dimensions, because the booster only has to overcome friction forces. By this arrangement the speed of rotation of the motor crank 17, 18 which becomes very considerable in a limited case, is divided into two equal parts which apply to the large toothed wheels 32, 31 which, in turn, transmit these moments. of rotation in the same direction on the
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two shafts 40, 41 with the tendency to make them turn in the same direction. In the endpoint 64 of the toothed wheels 42, 43 of the servomotor there are therefore forces of equal value but in opposite directions, so that in point 64 the moments of rotation are balanced.
Thus, in view of the very considerable available liquid pressures available, a servo motor of extremely small dimensions will suffice to make the adjustment.
Therefore the quantity of oil contained in the lines 46,47 between the regulator spool 44 and the actuator in the spool position referred to as its neutral position, will suffice to block the mechanism.
Summary.
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