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"Appareil rotatif à palettes, utilisable comme pompe ou comme moteur et applications du dit".
La présente invention est relative aux appareils rotatifs comportant un rotor entraînant avec lui au moins une palette mobile par rapport à l'axe du rotor, et tournant dans un stator avec lequel il délimite une chambre pourvue d'au moins un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie. Ce genre d'appareils est capable de fonctionner en pompe ou en moteur.
L'appareil objet de l'invention est remarquable notamment en ce que le rotor, cylindrique, est concentrique @ au stator, la dite chambré étant ainsi annulaire et de lar- geur radiale identique en tous ses points et elle est inter- rompue par au moins Iule cloison immobile solidaire du stator
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et qui fait joint sur le rotor, la dite palette étant comman- dée par des moyens tels qu'elle soit maintenue en contact par sa tranche avec le stator et s'efface à l'intérieur du rotor au passage devant cette cloison, ces moyens agissant, de pré- férence, sur elle en des points n'appartenant pas à la surface de contact de sa tranche avec le stator.
La propriété essentielle d'un appareil ainsi cons- titué est d'avoir un débit continu qui est en toutpoint pro- portionnel à l'angle de rotation du rotor; il en résulte une vitesse d'écoulement du fluide absolument régulière sans les pulsations qui sont inhérentes aux autres appareils à palettes ou à piston.
Dans une catégorie d'appareils suivant l'invention, chaque palette est mobile transversalement à l'axe du rotor, de préférente radialement; dans une autre catégorie, l'une des deux palettes délimitant la chambre annulaire transversalement à l'axe est solidaire du rotor et tourne avec lui,,chaque pa- lette étant alors de préférence mobile parallèlement à l'axe du rotor. Ce dernier type d'appareil se prête à l'obtention d'un débit variable par tour. On obtient cette possibilité en rendant mobile parallèlement à l'axe au moins l'une des dites deux parois qui délimitent la chambre annulaire transversale- ment à l'axe, des moyens étant prévus pour déplacer cette paroi et la maintenir dans toute position désirée.
De préférence, ces moyens comportent un dispositif d'asservissement, à fluide sous pression, de la paroi mobile à la position d'un organe de commande.
Dans une réalisation avantageuse d'appareil de l'une ou l'autre catégorie, les palettes sont au nombre de six et la chambre annulaire entre le stator et le rotor est divisée par deux cloisons opposées en deux compartiments ayant chacun leurs orifices d'arrivée et de départ du fluide. L'équilibrage radial de l'appareil est ainsi assuré de manière parfaite théoriquement.
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Il est avantageux en vue de faciliter le déplacement des palettes, au voisinage de la position où elles sont pleine- ment sorties, et de réduire l'usure, de pourvoir le stator de canaux appropriés de façon que les uns mettent en communication les deux faces d'une palette à l'instant où celle-ci passe à la position où doit commencer son mouvement d'effacement et que les autres maintiennent en communication ces deux faces pendant la sortie de la palette jusqu'à la position où se ter- mine ce mouvement de sortie.
L'invention a aussi pour objet une transmission hy- draulique à changement de vitesse, comportant une pompe rota- tive à débit réglable entraînée par l'arbre primaire et un moteur hydraulique entraînant l'arbre secondaire, et qui est remarquable notamment en ce que le stator ou corps de la pompe est rotatif et solidaire de l'arbre secondaire. Il en résulte :
1 ) que le débit de la pompe est fonction de la différence des vitesses des arbres primaire et secondaire et s'annule avec cette différence tandis qu'il devient maximum aux faibles vi- tesses de l'arbre secondaire, contrairement à ce qui se passe avec les transmissions hydrauliques connues jusqu'ici.
2 ) que le couple moteur au primaire est directement trans- mis au secondaire à tous les 'régimes par la réaction du stator, la démultiplication hydraulique ne portant que sur la différence entre couple résistant et couple moteur.
Une autre caractéristique que présente de préférence une transmission hydraulique conforme à l'invention, c'est qu'elle comporte un obturateur du conduit de refoulement de la pompe ; la fermeture de cet obturateur réalise un verrouillage hydraulique et par conséquent la marche en prise directe.
Il est en outre particulièrement avantageux, et ceci constitue encore une autre caractéristique que présente de pré- férence une transmission suivant l'invention, que le moteur hydraulique ou récepteur soit lui aussi à débit réglable. En
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faisant varier son débit à l'inverse de celui de la pompe on obtient en effet un fort couple aux basses vitesses du secon- daire, et, inversement, une grande vitesse du secondaire aux faibles débits de la pompe .
Dans une réalisation avantageuse, la pompe et le mo- teur sont du type des appareils rotatifs définis plus haut .
Il est particulièrement intéressant dans ce cas que le stator de la rompe constitue le rotor du moteur et, de préférence, que les chambres annulaires soient dans un même plan transver- sal ou peu distantes l'une de l'autre dans le sens axial; dans ce cas en eifetles communications entre la pompe et le moteur sont aussi directes que possible ce qui contribue à réduire les pertes de charge dans l'appareil.
Suivant une autre caractéristique les dispositifs de réglage du débit du moteur et de la pompe sont conjugués de façon que les variations de débit soient de sens contraire.
Pour certaines applications de cette transmission hydraulique à changement de vitesse, par exemple dans l'auto- mobile, il peut être nécessaire de réaliser une marche arriére et une mise au point mort ou une marche en roue libre. A cet effet le dispositif précité est complété par au moins un obtu- rateur coopérant avec des canaux permettant de croiser les communications entre le moteur et la pompe, ce qui assure la marche arrière.
De même un obturateur et des canaux appropriés, de préférence les mêmes que ceux pour la marche arrière, don- nent le possibilité d'isoler le moteur et la pompe en court- circuitant cette dernière et en mettant le moteur en circuit sur un réservoir, de préférence par l'intermédiaire d'un robi- net à trois voies relié à un accumulateur hydraulique, ce qui permet de relier à volonté le moteur à. l'accumulateur au lieu de le laisser en circuit sur le réservoir, réalisant ainsi un freinage hydraulique.
La présence dudit accumulateur hydraulique permet d'utiliser aussi l'appareil comme démarreur, soit dans l'auto-
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mobile, soit dans l'aviation ; à cet effet, il est pourvu de canaux et de moyens d'obturation de ces derniers tels que la chambre annulaire de la pompe puisse être à volonté isolée de celle du moteur en même temps que la pompe se trouve branchée entre l'accumulateur hydraulique et le réservoir, et tourne dès lors en moteur.
A titre d'exemples nullement limitatifs, on a représen- té schématiquement sur le dessin ci-joint les éléments princi- paux d'un appareil de chacune des catégories précitées.
Dans ce dessin : la Fig. 1 est une coupe transversale à l'axe suivant la ligne 1-1 de la Fig. 2 d'un appareil à palettes radiales ; la Fig. 2 en est une coupe partielle par l'axe du rotor et par celui d'une palette ; la Fig. 3 est une coupe analogue à celle de la Fig. 2 mais d'un appareil à palettes mobiles parallèlement à l'axe ; la Fig. 4 est une autre coupe par l'axe de l'appareil représenté à la Fig. 3; la Fig. 5 représente plusieurs coupes partielles trans- 'versales à l'axe et effectuées respectivement suivant les lignes Ab et CD de la Fig. 3 et EF de la Fig. 4 ; les Figs. 6 et 7 représentent des details : la Fig. 6-est une coupe générale par l'axe d'un trans- metteur hydraulique, palettes enlevées et les organes mobiles en position de prise directe ;
la Fig. 9 est une coupe.transversale suivant la ligne IX-IX de la Fig. 8, les organes mobiles étant représentés en position intermédiaire de démultiplication ; la Fig. 10 est une coupe cylindrique développée pas- sant par la ligne X-X de la Fig. 8 ; la Fig. 11 est une coupe par la ligne XI-XI de la Fig. 10 et représente un dispositif de commande hydraulique des obturateurs;
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les Figs. 12 et 13 représentent des variantes de la commande de variation de débit ; les Figs. 14 à 16 sont des schémas montrant les die verses communications qui correspondent aux diverses phases ce fonctionnement de l'appareil.
Dans l'exemple représenté aux Figs. 1 et 2, l'appa- reil comporte un corps cylindrique ou stator 1, plat et creux, dont l'intérieur constitue une chambre cylindrique renfermant un rotor cylindrique concentrique 2; ce rotor fait joint par ses faces d'extrémité avec les fonds opposés du corps 1 et il est de diamètre inférieur à celui de la dite chambre de façon à délimiter dans elle un espace annulaire 5.
Des cloisons ou barrettes 6, '/ sont fixées au stator 1 en deux points diamétra- lement opposés de celui-ci et viennent, par das portées bien usinées a-b, faire joint sur le rotor, divisant ainsi de façon étanche la chambre annulaire 5 en deux compartiments séparés dans chacun 'lesquels débouchent deux orifices 9, 10 traversant le stator et disposés tout contre ces cloisons 6, 7. Le rotor 2 est creusé de logements radiaux 11 au nombre de six qui s'in- tersectent et forment ainsi au centre du rotor une cavité 12; dans ces logements sont situées des palettes 13 dont la tranche extérieure est constituée par une surface cylindrique du même diamètre que la chambre du stator;
l'épaisseur de chaque pa- lette est constante mais la largeur m-n de l'extrémité inté- rieure de chaque palette est supérieure celle p-q de l'extré- mité opposée. Chaque palette porte un doigt 14 sur lequel est monté un roulement à billes 15 logé à l'intérieur d'une rainure 16 taillée dans l'un des fonds du stator.
Le fonctionnement est le suivant :
Quand on fait tourner le rotor 2, par exemple dans le sens indiqué par la flèche f, après avoir relié les orifi- ces 9 et 10 à des tuyauteries de circulation d'un fluide, 6 partir de la position représentée à la Fig. 1, les palettes 13
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qui se trouvent dans les positions III et VI où elles sont respectivement en regard des.cloisons 6 et 7 et complètement escamotées à l'intérieur du rotor 2, ont leurs galets 15 qui se mettent à rouler sur les tronçons g-h et j-k de la rainure
16; ces tronçons sont établis de façon à ne laisser que pro- gressivement ces palettes sortir du rotor sous la pression régnant dans la chambre centrale 12 qui ést en communication permanente, par des canaux 17, avec la partie de l'appareil où le fluide est sous pression.
Aux points h et k de la rainure
16, les palettes se trouvant être venues en contact par leur tranche avec le stator 1 de façon à faire joint étanche sur ce dernier mais sans exercer de pression sensible, la poussée étant encaissée par la rainure 16, Pendant le même temps, les palettes qui se trouvaient dans les positions I et IV sont ve- nues respectivement dans les positions II et V et leurs' galets
13 ont parcouru les tronçons h-i et k-p de ces rainures ; tronçons sont circulaires et concentriques au stator et au rotor, de sorte que les palettes n'ont aucun déplacement ra- dial pendant cette partie de leur rotation ; dans le même temps enfin les palettes qui étaient dans les positions II et V viennent dans les positions I et VI où elles sont com- plètement escamotées à ltintérieur du rotor ;
rentrée pro- gressive dans le rotor se fait sous l'action des tronçons i-j et l-g de la rainure 16 qui sont symétriques des tronçons h-g et k-j et ces tronçons sont établis de façon que la rentrée de deux palettes opposées se fasse en même temps et à la même vitesse à chaque instant que la sortie des deux palettes, qui quittent les positions VI et III. Le volume de la chambre 12 demeure ainsi constant: d'autre part le mouvement de sortie des palettes ne produit aucune pulsation dans le débit de la pompe par un effet de piston.
Il est clair d'après ce qui précède que c'est dans leur course entre les positions I et II et IV et V que les
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palettes exercent leur effet utile, aspirant derrière elles le liquide qui arrive par l'orifice 9 et refoulant devant elles, pour le faire sortir par l'orifice 10, le liquide aspiré par les deux palettes précédentes. Dans ces conditions, le débit de l'appareil est absolument constant à tout instant; sa vi- tesse d'écoulement aussi si on a pris soin de donner aux orifi- ces 9 et 10 la môme section de passage qu'à la chambre annu- laire 5.
Des rainures 19 sont pratiquées dans le stator 1 de façon à court-circuiter les deux faces opposées des palettes dans les positions II et V, équilibrant ainsiles pressions sur ces deux faces au moment où va commencer le mouvement cen- tripète de ces palettes. Des rainures du même genre 20 sont ménagées dans le stator en regard des palettes dans les posi- tions 1 et IV de façon à maintenir égales les pressions sur les deux faces de ces palettes presque jusqu'à l'instant où elles arrivent dans ces positions 1 et IV.
Si l'on veut faire marcher l'appareil en moteur, il suffit de brancher l'orifice 10 sur une arrivée de fluide sous pression pour que l'appareil se mette à tourner dans le sens inverse de celui indiqué par la flèche f, Le fait que la base m-n des palettes est plus large que leur tranche p-q assure leur sortie dans ce cas bien que la pression sur ces deux ex- trémités opposées soit la même.
A la place des orifices 9 et 10, on peut disposer des orifices 21 et 22 raccordés respectivement à ces rainures 19 et 20 afin de donner au fluide un Darcours dans l'appareil aussi court et direct que possible avec un minimum de change- ment de direction, ce qui réduit les pertes au minimum.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux détails de réalisation représentes ou décrits, lesquels n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'estainsi par exemple qu'il peut y avoir plus ou moins de six palettes, que leur
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déplacement radial peut être produit par des moyens purement. mécaniques au lieu de l'être mécaniquement et hydrauliquement comme il a été décrit ci-dessus. Une rampe du stator pourrait aussi attaquer directement la tranche des palettes.
Dans la réalisation représentée aux Figs. 3 à 7, l'appareil diffère du précédent en ce que la chambre annulaire 25 entre le stator 26 et le rotor 27 ne s'étend que sur une fraction de la longueur du rotor et du stator, étant limitée transversalement à l'axe par des parois transversales apparte- nant l'une au rotor et l'autre au stator, lesquels présentent tous deux à cet effet, des épaulements annulaires 29, 30 se faisant face, d'une seule pièce avec eux ou rapportés. Le rotor 27 a une longueur inférieure à celle du stator et est claveté coulissant sur l'arbre 31 qui pénètre à l'intérieur du stator.
Les palettes 32 sont disposées dans des saignées parallèles à l'axe du rotor pratiquées dans ce dernier à sa périphérie et chacune d'elles peut coulisser dans son logement parallèle- ment à cet axe ; elles sont en contact par leur extrémité si- tuée du côté de l'arbre 31 avec une came en cloche 33 au pro- fil similaire à celui de la rainure 16 du mode de. réalisation représenté à la Fig. 1. uette came est fixée à deux cloisons 34 diamétralement opposées, analogues aux'cloisons 6 et 7 de l'exemple précédent mais qui peuvent ici coulisser parallèle- ment à l'axe dans le stator 26 où elles sont guidées de façon à ne pouvoir tourner. Chacune d'elles comporte un trou borgne 35 formant cylindre dans lequel est engagé un piston 36 s'appu- yant au stator.
L'espace entre le fond du cylindre 35 et ce piston 36 est en communication, par un canal 50, avec un point de l'appareil de la chambre 25 par exemple, où le fluide est sous pression, de sorte que ces deux cloisons demeurent appli- quées sur le rotor 27, qualle que soit la position axiale de ce dernier, par la poussée ainsi créée sur le fond du cylindre 35. L'espace 37 compris entre la face du rotor opposée à celle du côté où se trouve la came 33 et le fond adjacent du stator
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est mis en communication par un canal 38 avec une gorge circur laire 39 taillée dans le rotor à sa périphérie en un point tou- jours à l'aplomb de l'épaulement 30 de ce dernier; dans cet épaulement est creusée une cavité 40 dans laquelle est logé et peut coulisser un tiroir 41 dont la queue 42 fait saillie à l'extérieur de l'appareil.
Deux trous 43 et 44 sont ménagés dans ce tiroir à une distance l'un de l'autre un peu supérieure @ à la largeur de la 7'orge 39 et ils sont mis respectivement en communication avec le refoulement et avec l'aspiration par des rainures 45, 46 taillées dans le stator. Comme dans l'exemple précédent, les orifices d'aspiration 47 et de refoulement 48 sont disposés en des points du stator situés respectivement ent entre les positions VI et I, d'une part, et 11 et III, d'autre part, des palettes.
Le fonctionnement général de l'appareil demeure le même que précédemment mais les points suivants sont particu- liers à cette dernière réalisation:
Le tiroir 41 constitue un dispositif d'asservissement du rotor 27 dont la position axiale est déterminée par celle donnée 8 ce tiroir.
Un amenant l'un ou l'autre des trous 43, 44 en regard de la gorge 39, on fait croître ou décroître la pres- sion dans la chambre 37,ce qui provoque un déplacement axial correspondant du rotor 27 qui s'arrête de lui-même dans une position d'équilibre où la gorge 39 se trouve située entre les trous 43 et 44; toute variation de pression dans la chambre 37 produit alors en effet un déplacement axial du rotor 27 qui amené la gorge 39 en communication avec l'un des trous 43 ou 44 ce qui a pour effet de ramener la nression dans cette cham- bre à sa valeur initiale et par conséquent de faire revenir le rotor sa position d'équilibre.
La position axiale donnée au rotor 27 détermine le volume de la chambre annulaire 25 et par conséquent le débit par tour de l'appareil, débit qui est ainsi déterminé en définitive par la position donnée au tiroir =il. C'est le liquide contenu dans cette chambre 37 qui forme
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matelas encaissant la poussée axiale exercée sur le rotor par . le liquide qui passe dans la chambre annulaire 25.
La Fig. 7 représente une variante du tiroir 41 ; ce- lui-ci comporte plusieurs trous 43' et 44' à des distances différentes de la position d'équilibre T de la gorge 39 et de sections croissantes avec cette distance. De la sorte, s'il se produit un déplacement relatif important du tiroir et du rotor, le débit de fluide à travers le canal 38 pourra être assez considérable pour produire un déplacement antagoniste rapide du rotor; en outre la stabilisation du rotor est meil- lure car la gorge 39 viend.ra d'elle même se placer devant celui des trous 43' et 44' dont le débit correspondra au débit des fuites qui seraient la cause de la variation de pression dans la chambre 37.
Le tiroir 41 peut être placé en un point quelconque du stator mais on le dispose de préférence dans un secteur de ce dernier correspondant à l'aspiration.
Bien entendu l'invention n'est aucunement limitée aux détails de réalisation représentés ou décrits, lesquels n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. C'est ainsi par exemple que la Fig. 6 représente une variante de commande des palettes.
Dans cette variante, le talon 51 de chaque palette porte un doigt 52 coiffé d'un roulement à billes 53 qui roule dans une rainure 54 taillée dans le stator ; cetterainure affecte la forme d'une came-cloche et agit successivement par chacun de ses flancs pour faire sortir puis rentrer la palette. Avec ce système, la course de la palette est constante quel que soit le débit tandis que dans le système décrit ci-dessus la course de la palette varie dans le même sens que le débit, ce qui est avantageux.
Le matelas hydraulique qui encaisse la poussée axia- le sur le rotor mobile peut être remplacé par une butée méca- nique à billes ou à rouleaux qu'un dispositif simple à vis ou
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à levier 'permet de déplacer afin de faire varier la position du rotor; dans ce cas, il devra exister en outre des moyens pour produire la sortie des palettes, par exemple une came- cloche analogue à celle produisant l'effacement des palettes à l'aplomb des cloisons mais de profil opposé.
Pour équilibrer cette poussée axiale, on peut aussi accoupler deux rotors identiques et opposés calés au même an- gle par rapport aux cloisons.
Les appareils à débit variable ne comportent pas obligatoirement des palettes à déplacement parallèle à l'axe, bien aue cette disposition soit préférable; ils peuvent être palettes mobiles radialement; d'autre part, les appareils à débit fixe peuvent être à palettes mobiles parallèlement à l'axe au lieu de l'être radialement comme dans l'exemple décrit.
Au lieu d'un rotor mobile axialement en bloc comme décrit ci-dessus dans l'exemple de réalisation d'un appareil à débit variable, on peut faire comporter au rotor un anneau mobile axialement dont une des faces constitue la paroi'mobi- le délimitant la chambre annulaire transversalement à l'axe.
Il est possible aussi de constituer cette paroi mobile par la face d'un anneau coulissant axialement sur le stator, ainsi que de combiner entre eux ces divers moyens de faire varier le volume de la chambre annulaire.
Le déplacement axial des cloisons de l'appareil' à débit variable peut être assuré par ressort au lieu de l'être hydrauliquement comme dans l'exemple décrit.
Une amélioration encorel'appareil décrit, quand les palettes sont mobiles parallèlement à leur axe de rotation, consiste à donner aux logements des palettes une forme qui, en section, est étranglée vers l'extérieur, la partie de chaque palette comprise dans ce logement ayant bien entendu une forme correspondante; de préférence, afin de faciliter l'usinage, cette section est une fraction de circonférence supérieure à une 1/2 circonférence. De cette façon tout déplacement radial
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des palettes est empêché. Une disposition analogue est de pré- férence utilisée aussi pour les cloisons coulissantes telles que celles désignées par 34 (Figs. 3 et 5) et par 68 et 71 (Fig. 8).
Par ailleurs le tiroir de commande 41 (Fig. 4) peut être porté par le rotor 27 au lieu de l'être par le stator et le canal 38 est alors ménagé dans le stator. Cette disposition se prête particulièrement à la commande automatique du débit de la pompe en fonction de la vitesse du rotor, par exemple par un régulateur centrifuge porté par ce dernier et qui pour- rait être disposé à son intérieur même; cette disposition est utilisable aussi bien sur un appareil fonctionnant comme pompe que sur un appareil fonctionnant comme récepteur dans une trans- mission hydraulique.
D'autre part, dans le cas où le mouvement de sortie des palettes est produit par une poussée hydraulique (cas des Fig. 3 et 4) le dispositif hydraulique est de préférence dou- blé par un dispositif mécanique, éventuellement positif, par exemple une came-cloche similaire à la came 33, réglé par rap- port au dispositif mécanique produisant l'effacement des pa- lettes de façon que les palettes aient une légère course morte; de cette façon le dispositif mécanique de sortie des palettes n'agit effectivement sur ces palettes que si ces dernières n'ont pas déjà obéi à la poussée hydraulique, par exemple dans le cas de brusque chute de pression.
Dans la réalisation représentée aux Figs. 8-11 la transmission comporte un corps extérieur fixe 61 à l'intérieur duquel est centré un rotor 62 solidaire d'un arbre 63 s'éten- dant à l'extérieur et qui constitue l'arbre secondaire. Ce rotor 62 ou rotor secondaire est creux et s'étend sur toute la lon- gueur du corps 61, A l'intérieur du rotor 62 est centré un au- tre rotor 65 claveté coulissant sur un arbre 66 qui s'étend à l'extérieur du corps 61 et constitue l'arbre primaire. Ce rotor 65 porte des palettes coulissantes 67. Le rotor secon-
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daire 62 constitue vis-à-vis du rotor primaire 65 le stator d'une pompe du type décrit précédemment; il porte à son inté- rieur les autres organes principaux de cette pompe ; cloison 68 et came-cloche 69 qui détermine le mouvement des palettes.
A son extérieur il porte d'autres cloisons 71 et une came-cloche 72 qui forment avec un barillet 73 claveté coulissant à l'in- terieur du corps bl, et qui porte 2 son intérieur des palettes coulissantes 74, un appareil du même genre mais destiné à fonc- tionner en moteur. Les chambres annulaires 76 et 77 (Fig. 9) de la pompe et du récepteur ainsi constitués sont reliés par des conduits 78 et 79 percés -' -travers le rotor 62 et disposés respectivement dans les zones d'aspiration et de refoulement de la pompe primaire. Sur ces conduits 78, 79 sont interposés respectivement des obturateurs 80, 81 constitués par des ti- roirs qui permettent diverses combinaisons représentées aux Figs. 9, 14, 15 et 16.
A cet effet chaque couple de conduits 78, 79 disposés respectivement de part et d'autre d'une même cloison 71 sont reliés par deux canaux 82, 83 intérieurs au rotor 83 et dans chacun des conduits débouchent deux autres canalisations 84, 85 intérieures également au rotor 62 et aboutissant respectivement en regard de forces circulaires 86, 87 pratiquées dans le stator et raccordées, la première, , un accumulateur hydraulique 88 et la seconde à un réser- voir 89.
Les tiroirs 80, 81 sont disposés respectivement dans les alésages 97, 98 (Figs. 10, 11) pratiqués dans le rotor 32 parallèlement à son axe et qui communiquent en bout par des orifices plus étroits avec des ores circulaires 99, 100 taillées dans les fonds circulaires du corps bl concentrique- ment à ce dernier, Dans chaque alisage 97, 98 sont disposés deux ressorts 102, 103 qui agissent en sens opposé sur l'obtu- rateur correspondant. Chaque obturateur comprend trois parties désignées respectivement par 104, 105 et 106 et qui correspon- dent, la première à la marche avant, la seconde au point mort,
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la troisième à la marche arrière, ainsi qu'on le décrira plus loin.
La partis 104 de l'obturateur 80 du conduit 79 en pres- sion qui correspond à la marche avant est en communication per- manente par un ou,plusieurs conduits longitudinaux 107 avec la gorge 99. La partie 104 de l'obturateur 81 du conduit 78 de retour est en communication permanente par un conduit 107a avec la.gorge 100. Les gorges 99 et 100 sont raccordées par des con- duits 108, 109 à un robinet de commande 110 à trois voies re- lié d'autre part à,l'accumulateur 88 et au réservoir 89.
La position du barillet 73 mobile axialement est dé- terminée par un dispositif d'asservissement comprenant un ti- roir de commande 114 monté dans le corps 61 et qui comporte deux orifices 115, 116 respectivement en communication avec des conduits d'amenée de fluide à des pressions différentes; ces oriiices coopérent avec le débouché d'un canal 117 percé dans le barillet 73 et qui aboutit, d'une part, sur la surface laté- rale du barillet entre les orifices 115 et 116, et, d'autre part, sur le fond du barillet. De plus, ce dernier est relié par un basculeur 118 à un autre tiroir de commande 119, simi- laire au tiroir 114 mais qui coopère avec un conduit du rotor primaire 65 pour déterminer la position de ce dernier.
L'en- semble est agencé de façon que les déplacements longitudinaux du rotor primaire 65 et du barillet 73 soient inverses l'un de l'autre et fassent par 'suite varier de façon inverse 4'un de l'autre le volume des chambres 76 et 77.
Le fonctionnement est le suivant :
Les ressorts 102 et 103 sont établis de façon à main- tenir les obturateurs 80,81 ou tiroirs de distribution dans une position d'équilibre (Fig. 11) où ils scindent transversa- lement par leur partie 106 (Fig. 15) les conduits 78 et 79 en deux tronçons ne communiquant pas l'un avec l'autre mais les débouchés des canaux 82, 83 se trouvent tous dans les tronçons qui communiquent avec la chambre 7b, autrement dit avec la pompe; celle-ci se trouve ainsi court-circuitée et débite sur
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elle-même ce qui constitue la position de point mort.
En même temps, le tronçon du conduit 79 qui débouche dans la chambre 77 est mis en communication avec le canal 84 qui va au réser- voir 89 par l'intermédiaire de la gorge circulaire 87 prati- quée dans le corps 61, tandis que le tronçon correspondant du conduit 78 est mis en communication avec le conduit 85, débi- tant dans la gorge circulaire 86 du corps 61 qu'un robinet 123 àtrois voies permet de mettre en communication avec le réservoir 89 ou avec l'accumulateur 88. Le premier cas réali- se la marche en roue libre, le liquide amené à circuler par la rotation du rotor secondaire 62 pouvant passer librement en circuit fermé à travers la chambre 77 et le réservoir.
Le se- cond cas correspond au freinage hydraulique, la pression du liquide contenu dans l'accumulateur s'opposant à la rotation du rotor secondaire 62.
En manoeuvrant le robinet 110 de façon à faire com- rnuniquer l'accumulateur 88 avec le conduit 108 en même temps qu'à relier le conduit 109 et le réservoir 89 on fait agir le 'fluide sous pression dans la gorge 99 et les obturateurs 80, 81 se déplacent en comprimant les ressorts 103 de façon que leur partie 104 vienne à l'aplomb des conduits 78,79 et laisse libre passage au fluide à travers les conduits 78, 79, comme représenté à la Fig. 9. La circulation se fait alors à travers les conduits 78, 79 comme l'indiquent les flèches et le rotor secondaire 62 est entraîné à tourner dans le sens de la rota- tion de l'arbre primaire 66, indiqué par la flèche f (Fig. 9) ce qui correspond à la marche avant.
Quand on amène ces tiroirs 80, 81 dans la position représentée à la Fig. 14, ce qu'on ob- tient par l'envoi de fluide sous pression dans la gorge 100 en manoeuvrant à cet effet le robinet 110 à trois voies de façon à mettre en communication l'accumulateur hydraulique 88 avec le conduit 109 et le réservoir 89 avec le cond.uit 108.
Ces obturateurs viennent couper par leur partie 105 les conduits 78, 79 en un point intermédiaire entre les débouchés dans ces
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conduits des canaux 82, 83, interrompant ainsi la communication directe par ces conduits 78,79 entre les chambres 76 et 77; ils en établissent une nouvelle par l'intermédiaire des canaux 82, 83 qui sont disposés de façon que le liquide refoulé par la pompe hors de la chambre 76 dans le canal obturé 79 se rend maintenant par le canal 82 dans la partie du conduit obturé 78, qui communique avec la chambre 77, conduit à travers lequel s'opérait précédemment la sortie du liquide se trouvant dans la chambre 77, et il pénètre dans cette chambre d'où le liquide sort maintenant par le conduit 79 qui servait précédemment à l'arrivée du liquide venant de la pompe;
du conduit 79 le li- quide venant de la chambre 77 se rend par le conduit 83 à la partie du conduit 78 demeurée en communication avec l'aspira- tion de la pompe et il retourne à celle-ci comme précédemment.
Par suite la pression du liquide dans la chambre 77 s'exerce' sur les faces des cloisons 71 opposées à celles sur lesquelles elles s'exerçaient précédemment et il en résulte le renverse- ment du sens de rotation du rotor secondaire 62 ; onobtient ainsi la marche arrière.
Par ailleurs lorsque le volume de la chambre 77 est maximum et le volume de la chambre 76 minimum le rotor secon- daire 62 tourne à sa plus faible vitesse pour une vitesse don- née de l'arbre primaire 66 ; autrement dit, on réalise ainsi la démultiplication maximum. Si le volume de la chambre 76 est rendu nul on obtient une position de point mort. La démultipli- cation minimum ou la prise directe est obtenue au contraire lorsque le volume de la chambre 76 est maximum et celui de la chambre 77 minimum, ce qui est le cas représenté à la Fig. 8 où le barillet 73 est à fond de course vers la droite et le . rotor 65 à fond de course vers la gauche. Dans cette position les conduits 78,79 se trouvent obturés totalement par le ba- rillet 73 et c'est ce qui assure la prise directe.
Les volumes intermédiaires'des deux chambres 76 et 77 donnent les rapports de démultiplication intermédiaires. On voit que le .rapport de
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démultiplication varie ainsi d'une façon continue de la prise directe à son maximum, que ce soit en marche avant ou en marche arrière.
Cette variation de volume des chambres 76 et 77 est obtenue par déplacement du tiroir de commande 114. ' En enfon- çant ce dernier on amène en regard du débouché du canal 117 la gorge 116 qui est reliée l'aspiration de la pompe, de sorte que la pression baisse sur le fond du barillet 73 et que ce dernier se déplace vers la gauche de la Fig. 8 sous l'effet de la poussée axiale qu'il subit en permanence et qui ne se trouve plus équilibrée, augmentant ainsi le volume de la cham- bre 77;
le déplacement du barillet 83 est transmis par le cul- buteur 118 au tiroir 119 qui met alors en communication avec le refoulement de la pompe l'espace compris entre le rotor 62 et le fond du rotor 65, ce qui oblige ce dernier à se dépla- cer en sens inverse du déplacement du rotor 62, donc vers la droite de la Fig. 8, jusqu'à ce que le débouché de son canal qui coopère avec le tiroir distributeur 119 soit revenu entre les deux orifices de ce tiroir.
Cette transmission hydraulique se prête à une autre utilisation : n amenant les tiroirs distributeurs dans la position représentée à la Fig. lo on coupe encore la communication di- recte par les conduits 78 et 79 entre les chambres 76 et 77 et on en établit une entre le refoulement de la pompe et le canal 85 qui va au robinet 123 tandis que le tronçon du conduit 79 qui est en communication avec l'aspiration de la pompe se trou- ve relié au conduit 84 qui va au réservoir 89. En manoeuvrant le robinet 123 pour mettre le canal 83 en communication avec l'accumulateur 88 on fait fonctionner l'appareil en démarreur, le fluide sous pression dans l'accumulateur faisant tourner la pompe et se rendant ensuite au réservoir 89, comme l'indiquent les flèches sur la Fig. 16.
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Dans le cas d'application de cette transmission hy- draulique à une automobile le robinet 123 est commandé par exemple par la pédale du frein de façon que lorsque celle-ci n'est pas enfoncée il se trouve dans la position où il met le canal 85 en communication avec le réservoir et que dès qu'on appuie sur la pédale il vienne mettre le canal 85 en communi- cation avec l'accumulateur. On augmente ensuite l'intensité du freinage en augmentant le volume de la chambre 77 en liant le frein à la commande 114 de variation de débit.
Dans ce même domaine d'application, il est facile de réaliser avec cette boite un changement de vitesse automa- tiqué lié uniquement au mouvement de la commande de gaz du moteur.
Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux détails de réalisation représentés ou décrits, lesquels n'ont été' donnés qu'à titre d'exemple. Ainsi, notamment dans la va- riante de réalisation représentée à la Fig. 12 et qui concerne le dispositif de commande du rapport de transmission, les deux tiroirs 114' et 119' sont encore accouplés par un basculeur 118' mais c'est ce dernier qu'attaque directement le dispositif de commande, en l'espèce mécanique et constitué par une tige coulissante 127 que déplace un dispositif à vis mobile 128 et écrou fixe 129.
Dans la variante de réalisation représentée à la Fig. 13, les tiroirs 131 et 132 conjugués l'un à l'autre par un basculeur 133 sont portés par le rotor 62. Un tiroir de commande commun 134, monté dans le corps 61, permet d'envoyer vers le tiroir 131 le fluide sous pression arrivant par la lumière 135 en communication permanente avec le refoulement de la pompe et de mettre en même temps le tiroir 132 en commu- nication avec l'aspiration. Il est à noter que la lumière 135 ne vient en regard du canal de distribution du tiroir 134 qu'in bref instant à chaque tour du rotor, ce qui rend assez lent et progressif le déplacement des tiroirs 131 et 132 et par suite
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la variation de volume des chambres 76 et 77 produite par le déplacement longitudinal du rotor primaire 65 et du barillet 73.
Cette transmission se prête également aisément la réalisation d'une commande automatique du rapport de transmis- sion par un régulateur d'un type quelconque.Dans le cas d'une commande automatique en fonction d'une pression, par exemple de la pression au secondaire, il suffit de relier le disposi- tif de commande de la variation du débit (114 Fig. 8; 128 Fig. 12 ; 134 Fig. 13) ou bien directement le basculeur 118, 118' -' un piston sollicité en sens inverses par cette pression et par un ressort taré ; touteaugmentation ou diminution de cette pression a des lors pour conséquence une variation de dé- bit, et par conséquent du rapport de transmission suivant toute loi désirée.
Pour certaines utilisations où l'on veut réaliser la simplicité maximum on peut supprimer le réservoir d'huile et l'accumulateur qui ne sont vraiment utiles que si l'on désire réaliser le freinage et le démarrage avec cette boîte de vi- tesse. En l'absence d'accumulateur et de réservoir on fera de préférence passer le circuit de fluide par un radiateur afin d'éviter un échauffement anormal de ce fluide.
On peut aussi réaliser une prise directe positive comme dans les boîtes ordinaires à engrenages, par crabotage direct du rotor primairesur le rotor secondaire.
En outre, en inversant primaire et secondaire on @ obtient un démultiplicateur.
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"Rotary vane device, usable as a pump or as a motor and said applications".
The present invention relates to rotary devices comprising a rotor driving with it at least one movable pallet relative to the axis of the rotor, and rotating in a stator with which it defines a chamber provided with at least one inlet orifice and an outlet port. This type of device is capable of operating as a pump or as a motor.
The apparatus which is the subject of the invention is remarkable in particular in that the cylindrical rotor is concentric with the stator, the said chamber being thus annular and of identical radial width at all its points and it is interrupted by the stator. less Iule immobile partition integral with the stator
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and which forms a joint on the rotor, said vane being controlled by means such that it is kept in contact by its edge with the stator and disappears inside the rotor as it passes in front of this partition, these means acting, preferably, on it at points not belonging to the contact surface of its edge with the stator.
The essential property of an apparatus thus constituted is to have a continuous flow which is in every point proportional to the angle of rotation of the rotor; this results in an absolutely regular fluid flow velocity without the pulsations which are inherent in other vane or piston devices.
In one category of apparatus according to the invention, each pallet is movable transversely to the axis of the rotor, preferably radially; in another category, one of the two vanes delimiting the annular chamber transversely to the axis is integral with the rotor and rotates with it, each vane then preferably being movable parallel to the axis of the rotor. The latter type of apparatus is suitable for obtaining a variable flow rate per revolution. This possibility is obtained by making at least one of the said two walls which delimit the annular chamber transversely to the axis, movable parallel to the axis, means being provided for moving this wall and maintaining it in any desired position.
Preferably, these means include a pressurized fluid control device, of the movable wall to the position of a control member.
In an advantageous embodiment of an apparatus of one or the other category, the vanes are six in number and the annular chamber between the stator and the rotor is divided by two opposing partitions into two compartments each having their inlet orifices. and starting the fluid. The radial balancing of the device is thus theoretically ensured perfectly.
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It is advantageous, with a view to facilitating the movement of the vanes, in the vicinity of the position in which they are fully extended, and to reduce wear, to provide the stator with suitable channels so that one places the two faces in communication. of a pallet at the instant when it passes to the position where its erasing movement must begin and when the others keep these two faces in communication during the exit of the pallet until the position where it ends this exit movement.
The subject of the invention is also a hydraulic transmission with speed change, comprising a rotary pump with adjustable flow rate driven by the primary shaft and a hydraulic motor driving the secondary shaft, and which is remarkable in particular in that the stator or body of the pump is rotatable and integral with the secondary shaft. The result is:
1) that the pump output is a function of the difference in the speeds of the primary and secondary shafts and is canceled out with this difference while it becomes maximum at low speeds of the secondary shaft, unlike what happens with hitherto known hydraulic transmissions.
2) that the engine torque at the primary is directly transmitted to the secondary at all speeds by the reaction of the stator, the hydraulic reduction only bearing on the difference between resistive torque and engine torque.
Another characteristic preferably exhibited by a hydraulic transmission according to the invention is that it comprises a shutter for the pump delivery duct; closing this shutter provides hydraulic locking and therefore direct drive operation.
It is also particularly advantageous, and this constitutes yet another characteristic which a transmission according to the invention preferably exhibits, that the hydraulic motor or receiver also has an adjustable flow rate. In
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by varying its flow rate inversely to that of the pump, a high torque is indeed obtained at low secondary speeds, and, conversely, high secondary speed at low pump flow rates.
In an advantageous embodiment, the pump and the motor are of the type of the rotary devices defined above.
It is particularly advantageous in this case that the stator of the split constitutes the rotor of the motor and, preferably, that the annular chambers are in the same transverse plane or not very distant from each other in the axial direction; in this case, in fact, the communications between the pump and the motor are as direct as possible, which contributes to reducing the pressure drops in the device.
According to another characteristic, the devices for adjusting the flow rate of the motor and of the pump are combined so that the flow variations are in the opposite direction.
For certain applications of this hydraulic transmission with speed change, for example in the automobile, it may be necessary to carry out a reverse gear and a neutral setting or a coasting gear. To this end, the aforementioned device is completed by at least one shutter cooperating with channels making it possible to cross the communications between the motor and the pump, which ensures reverse gear.
Likewise, a shutter and suitable channels, preferably the same as those for reverse gear, make it possible to isolate the motor and the pump by short-circuiting the latter and putting the motor in circuit on a tank, preferably by means of a three-way valve connected to a hydraulic accumulator, which makes it possible to connect the motor to. the accumulator instead of leaving it in the tank circuit, thus providing hydraulic braking.
The presence of said hydraulic accumulator also makes it possible to use the device as a starter, either in the car.
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mobile, or in aviation; for this purpose, it is provided with channels and means for closing the latter such that the annular chamber of the pump can be isolated at will from that of the motor at the same time that the pump is connected between the hydraulic accumulator and the tank, and therefore turns as a motor.
By way of non-limiting examples, the main elements of an apparatus of each of the aforementioned categories have been shown schematically in the accompanying drawing.
In this drawing: FIG. 1 is a section transverse to the axis taken along line 1-1 of FIG. 2 of a radial paddle apparatus; Fig. 2 is a partial section through the axis of the rotor and that of a pallet; Fig. 3 is a section similar to that of FIG. 2 but of an apparatus with movable pallets parallel to the axis; Fig. 4 is another section through the axis of the apparatus shown in FIG. 3; Fig. 5 shows several partial sections transverse to the axis and taken respectively along the lines Ab and CD of FIG. 3 and EF of FIG. 4; Figs. 6 and 7 show details: FIG. 6-is a general section through the axis of a hydraulic transmitter, pallets removed and the moving parts in direct drive position;
Fig. 9 is a cross section taken along the line IX-IX of FIG. 8, the movable members being shown in an intermediate gear reduction position; Fig. 10 is a developed cylindrical section taken through the line X-X of FIG. 8; Fig. 11 is a section taken along the line XI-XI of FIG. 10 and shows a hydraulic control device for the shutters;
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Figs. 12 and 13 show variants of the flow rate variation control; Figs. 14 to 16 are diagrams showing the die verses communications which correspond to the various phases of the operation of the apparatus.
In the example shown in Figs. 1 and 2, the apparatus comprises a cylindrical body or stator 1, flat and hollow, the interior of which constitutes a cylindrical chamber containing a concentric cylindrical rotor 2; this rotor is joined by its end faces with the opposite ends of the body 1 and it has a diameter smaller than that of the said chamber so as to define an annular space 5 in it.
Partitions or bars 6, '/ are fixed to the stator 1 at two diametrically opposed points of the latter and come, through well machined bearing ab, to join on the rotor, thus dividing the annular chamber 5 in a sealed manner. two separate compartments in each 'which open out two orifices 9, 10 passing through the stator and arranged right against these partitions 6, 7. The rotor 2 is hollowed out by radial housings 11, six in number which intersect and thus form in the center of the rotor a cavity 12; in these housings are located pallets 13 whose outer edge is formed by a cylindrical surface of the same diameter as the stator chamber;
the thickness of each pallet is constant but the width m-n of the inner end of each pallet is greater than that p-q of the opposite end. Each pallet carries a finger 14 on which is mounted a ball bearing 15 housed inside a groove 16 cut in one of the bases of the stator.
The operation is as follows:
When the rotor 2 is rotated, for example in the direction indicated by the arrow f, after having connected the ports 9 and 10 to pipes for circulating a fluid, 6 from the position shown in FIG. 1, pallets 13
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which are in positions III and VI where they are respectively opposite the partitions 6 and 7 and completely retracted inside the rotor 2, have their rollers 15 which start to roll on the sections g-h and j-k of the groove
16; these sections are established so as to only gradually leave these vanes out of the rotor under the pressure prevailing in the central chamber 12 which is in permanent communication, through channels 17, with the part of the apparatus where the fluid is under. pressure.
At points h and k of the groove
16, the pallets being found to have come into contact by their edge with the stator 1 so as to form a tight seal on the latter but without exerting any appreciable pressure, the thrust being received by the groove 16, During the same time, the pallets which were in positions I and IV came respectively in positions II and V and their 'rollers
13 have traveled the sections h-i and k-p of these grooves; sections are circular and concentric with the stator and the rotor, so that the vanes have no radial displacement during this part of their rotation; at the same time, finally, the vanes which were in positions II and V come to positions I and VI where they are completely retracted inside the rotor;
gradual re-entry into the rotor takes place under the action of sections ij and lg of groove 16 which are symmetrical to sections hg and kj and these sections are established so that the re-entry of two opposite vanes takes place at the same time and at the same speed at all times as the exit of the two paddles, which leave positions VI and III. The volume of the chamber 12 thus remains constant: on the other hand, the exit movement of the vanes does not produce any pulsation in the flow rate of the pump by a piston effect.
It is clear from what precedes that it is in their course between the positions I and II and IV and V that the
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pallets exert their useful effect, sucking behind them the liquid which arrives through the orifice 9 and pushing in front of them, in order to make it exit through the orifice 10, the liquid sucked by the two preceding pallets. Under these conditions, the flow of the device is absolutely constant at all times; its flow rate also if care has been taken to give the ports 9 and 10 the same flow section as to the annular chamber 5.
Grooves 19 are made in the stator 1 so as to short-circuit the two opposite faces of the vanes in positions II and V, thus balancing the pressures on these two faces at the moment when the centipede movement of these vanes will begin. Similar grooves 20 are made in the stator facing the vanes in positions 1 and IV so as to maintain the pressures on both sides of these vanes equal almost until they reach these positions. 1 and IV.
If you want to run the device as a motor, it suffices to connect orifice 10 to a pressurized fluid inlet so that the device starts to rotate in the opposite direction to that indicated by the arrow f, The the fact that the base mn of the pallets is wider than their edge pq ensures their exit in this case although the pressure on these two opposite ends is the same.
Instead of orifices 9 and 10, orifices 21 and 22 can be placed respectively connected to these grooves 19 and 20 in order to give the fluid a path through the apparatus as short and direct as possible with a minimum change of direction, which minimizes losses.
Of course, the invention is in no way limited to the details of embodiment shown or described, which have been given only by way of example. This is so, for example, that there may be more or less than six pallets, that their
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radial displacement can be produced by purely means. mechanical instead of being mechanically and hydraulically as described above. A stator ramp could also directly attack the edge of the pallets.
In the embodiment shown in Figs. 3 to 7, the apparatus differs from the previous one in that the annular chamber 25 between the stator 26 and the rotor 27 extends only over a fraction of the length of the rotor and of the stator, being limited transversely to the axis by transverse walls belonging one to the rotor and the other to the stator, which both have for this purpose annular shoulders 29, 30 facing each other, in one piece with them or attached. The rotor 27 has a length less than that of the stator and is keyed sliding on the shaft 31 which penetrates inside the stator.
The vanes 32 are arranged in grooves parallel to the axis of the rotor made in the latter at its periphery and each of them can slide in its housing parallel to this axis; they are in contact by their end located on the side of the shaft 31 with a bell cam 33 with a profile similar to that of the groove 16 of the mode. embodiment shown in FIG. 1. This cam is fixed to two diametrically opposed partitions 34, similar to the partitions 6 and 7 of the previous example but which can here slide parallel to the axis in the stator 26 where they are guided so as not to be able to turn. Each of them has a blind hole 35 forming a cylinder in which is engaged a piston 36 bearing against the stator.
The space between the bottom of cylinder 35 and this piston 36 is in communication, by a channel 50, with a point of the apparatus of the chamber 25 for example, where the fluid is under pressure, so that these two partitions remain applied to the rotor 27, whatever the axial position of the latter, by the thrust thus created on the bottom of the cylinder 35. The space 37 between the face of the rotor opposite to that of the side where the cam is located 33 and the adjacent bottom of the stator
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is placed in communication by a channel 38 with a circular groove 39 cut in the rotor at its periphery at a point always directly in line with the shoulder 30 of the latter; in this shoulder is hollowed out a cavity 40 in which is housed and can slide a drawer 41 whose tail 42 protrudes outside the device.
Two holes 43 and 44 are formed in this drawer at a distance from each other a little greater than the width of the barley 39 and they are placed respectively in communication with the delivery and with the suction by means of grooves 45, 46 cut in the stator. As in the previous example, the suction 47 and discharge 48 ports are arranged at points of the stator located respectively between positions VI and I, on the one hand, and 11 and III, on the other hand, pallets.
The general operation of the device remains the same as before, but the following points are specific to this last realization:
The slide 41 constitutes a control device for the rotor 27, the axial position of which is determined by that given 8 this slide.
By bringing one or the other of the holes 43, 44 opposite the groove 39, the pressure in the chamber 37 is increased or decreased, which causes a corresponding axial displacement of the rotor 27 which stops. itself in a position of equilibrium where the groove 39 is located between the holes 43 and 44; any variation in pressure in the chamber 37 then in fact produces an axial displacement of the rotor 27 which brings the groove 39 into communication with one of the holes 43 or 44, which has the effect of reducing the pressure in this chamber to its initial value and consequently to return the rotor to its equilibrium position.
The axial position given to the rotor 27 determines the volume of the annular chamber 25 and consequently the flow rate per revolution of the apparatus, a flow rate which is thus ultimately determined by the position given to the slide = il. It is the liquid contained in this chamber 37 which forms
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mattress receiving the axial thrust exerted on the rotor by. the liquid which passes through the annular chamber 25.
Fig. 7 shows a variant of the drawer 41; this comprises several holes 43 'and 44' at different distances from the position of equilibrium T of the groove 39 and of sections increasing with this distance. In this way, if there is a large relative displacement of the spool and of the rotor, the flow of fluid through the channel 38 may be considerable enough to produce a rapid opposing displacement of the rotor; furthermore, the stabilization of the rotor is better because the groove 39 will of itself come to be placed in front of that of the holes 43 'and 44', the flow rate of which will correspond to the flow rate of the leaks which would be the cause of the pressure variation in room 37.
The slide 41 can be placed at any point on the stator, but it is preferably placed in a sector of the latter corresponding to the suction.
Of course, the invention is in no way limited to the details of embodiment shown or described, which have been given only by way of examples. Thus, for example, FIG. 6 shows a variant of the pallet control.
In this variant, the heel 51 of each pallet carries a finger 52 capped with a ball bearing 53 which rolls in a groove 54 cut in the stator; This groove takes the shape of a cam-bell and acts successively by each of its sides to bring out then retract the pallet. With this system, the stroke of the pallet is constant whatever the flow rate, while in the system described above the stroke of the pallet varies in the same direction as the flow, which is advantageous.
The hydraulic mattress which receives the axial thrust on the mobile rotor can be replaced by a mechanical ball or roller thrust bearing, a simple screw device or
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with lever 'allows to move in order to vary the position of the rotor; in this case, there must also be means for producing the output of the pallets, for example a cam-bell similar to that producing the removal of the pallets directly above the partitions but with an opposite profile.
To balance this axial thrust, it is also possible to couple two identical and opposite rotors wedged at the same angle with respect to the partitions.
Variable flow devices do not necessarily include pallets moving parallel to the axis, although this arrangement is preferable; they can be radially movable pallets; on the other hand, devices with a fixed flow rate can be with movable vanes parallel to the axis instead of being so radially as in the example described.
Instead of an axially movable block rotor as described above in the embodiment of a variable flow rate apparatus, the rotor can be made to include an axially movable ring, one of the faces of which constitutes the moving wall. delimiting the annular chamber transversely to the axis.
It is also possible to form this movable wall by the face of a ring sliding axially on the stator, as well as to combine these various means of varying the volume of the annular chamber.
The axial movement of the partitions of the variable flow device can be provided by spring instead of being hydraulically as in the example described.
A further improvement of the apparatus described, when the pallets are movable parallel to their axis of rotation, consists in giving the housings of the pallets a shape which, in section, is constricted outwardly, the part of each pallet included in this housing having of course a corresponding shape; preferably, in order to facilitate machining, this section is a fraction of the circumference greater than a 1/2 circumference. In this way any radial displacement
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pallets is prevented. A similar arrangement is preferably used also for sliding partitions such as those designated by 34 (Figs. 3 and 5) and by 68 and 71 (Fig. 8).
Furthermore, the control slide 41 (FIG. 4) can be carried by the rotor 27 instead of being carried by the stator and the channel 38 is then provided in the stator. This arrangement lends itself particularly well to the automatic control of the flow rate of the pump as a function of the speed of the rotor, for example by a centrifugal regulator carried by the latter and which could be placed inside its very interior; this arrangement can be used both on an apparatus operating as a pump and on an apparatus operating as a receiver in a hydraulic transmission.
On the other hand, in the case where the output movement of the pallets is produced by a hydraulic thrust (case of Figs. 3 and 4) the hydraulic device is preferably doubled by a mechanical device, possibly positive, for example a cam-bell similar to cam 33, adjusted in relation to the mechanical device producing the erasure of the pallets so that the pallets have a slight dead travel; in this way, the mechanical pallet outlet device only acts on these pallets if the latter have not already obeyed the hydraulic thrust, for example in the case of a sudden drop in pressure.
In the embodiment shown in Figs. 8-11 the transmission comprises a fixed outer body 61 inside which is centered a rotor 62 integral with a shaft 63 extending to the outside and which constitutes the secondary shaft. This rotor 62 or secondary rotor is hollow and extends over the entire length of the body 61. Within the rotor 62 is centered another keyed rotor 65 sliding on a shaft 66 which extends to the center. outside the body 61 and constitutes the primary shaft. This rotor 65 carries sliding vanes 67. The secondary rotor
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daire 62 is vis-à-vis the primary rotor 65 the stator of a pump of the type described above; it carries within its interior the other principal organs of this pump; partition 68 and cam-bell 69 which determines the movement of the pallets.
On the outside it carries other partitions 71 and a bell cam 72 which, with a keyed barrel 73 sliding inside the body bl, and which carries 2 its interior sliding pallets 74, form a device of the same type but intended to function as a motor. The annular chambers 76 and 77 (Fig. 9) of the pump and of the receiver thus formed are connected by conduits 78 and 79 pierced - '- through the rotor 62 and arranged respectively in the suction and discharge zones of the pump. primary. On these conduits 78, 79 are respectively interposed shutters 80, 81 constituted by drawers which allow various combinations shown in FIGS. 9, 14, 15 and 16.
For this purpose, each pair of conduits 78, 79 arranged respectively on either side of a same partition 71 are connected by two channels 82, 83 inside the rotor 83 and in each of the conduits two other conduits 84, 85 also open inside. to the rotor 62 and respectively terminating opposite circular forces 86, 87 made in the stator and connected, the first, to a hydraulic accumulator 88 and the second to a reservoir 89.
The drawers 80, 81 are arranged respectively in the bores 97, 98 (Figs. 10, 11) made in the rotor 32 parallel to its axis and which communicate at the end through narrower orifices with circular holes 99, 100 cut in the circular bottoms of the body b1 concentrically with the latter, In each bore 97, 98 are arranged two springs 102, 103 which act in the opposite direction on the corresponding shutter. Each shutter comprises three parts designated respectively by 104, 105 and 106 and which correspond, the first to forward gear, the second to neutral,
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the third in reverse, as will be described later.
The part 104 of the shutter 80 of the pressurized duct 79 which corresponds to the forward movement is in permanent communication by one or more longitudinal conduits 107 with the groove 99. The part 104 of the shutter 81 of the conduit 78 return is in permanent communication by a conduit 107a with the throat 100. The grooves 99 and 100 are connected by conduits 108, 109 to a three-way control valve 110 connected on the other hand to, the accumulator 88 and the reservoir 89.
The position of the axially movable barrel 73 is determined by a control device comprising a control slide 114 mounted in the body 61 and which has two orifices 115, 116 respectively in communication with conduits for supplying fluid to different pressures; these oriiices cooperate with the outlet of a channel 117 pierced in the barrel 73 and which ends, on the one hand, on the lateral surface of the barrel between the orifices 115 and 116, and, on the other hand, on the bottom of the barrel. In addition, the latter is connected by a rocker 118 to another control spool 119, similar to spool 114 but which cooperates with a duct of the primary rotor 65 to determine the position of the latter.
The assembly is arranged so that the longitudinal movements of the primary rotor 65 and of the barrel 73 are the opposite of one another and consequently cause the volume of the chambers to vary inversely with one another. 76 and 77.
The operation is as follows:
The springs 102 and 103 are established in such a way as to keep the shutters 80, 81 or distribution spools in a position of equilibrium (Fig. 11) where they divide the ducts transversely by their part 106 (Fig. 15). 78 and 79 in two sections not communicating with each other but the outlets of the channels 82, 83 are all in the sections which communicate with the chamber 7b, in other words with the pump; this is thus short-circuited and debits on
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itself which constitutes the neutral position.
At the same time, the section of the duct 79 which opens into the chamber 77 is placed in communication with the channel 84 which goes to the reservoir 89 by means of the circular groove 87 made in the body 61, while the The corresponding section of the conduit 78 is placed in communication with the conduit 85, flowing into the circular groove 86 of the body 61 that a three-way valve 123 allows communication with the reservoir 89 or with the accumulator 88. The first In this case, freewheeling occurs, the liquid caused to circulate by the rotation of the secondary rotor 62 being able to pass freely in a closed circuit through the chamber 77 and the reservoir.
The second case corresponds to hydraulic braking, the pressure of the liquid contained in the accumulator opposing the rotation of the secondary rotor 62.
By operating the tap 110 so as to make the accumulator 88 communicate with the conduit 108 at the same time as connecting the conduit 109 and the reservoir 89, the pressurized fluid is made to act in the groove 99 and the shutters 80. , 81 move by compressing the springs 103 so that their part 104 comes in line with the conduits 78, 79 and allows free passage for the fluid through the conduits 78, 79, as shown in FIG. 9. Circulation then takes place through the conduits 78, 79 as indicated by the arrows and the secondary rotor 62 is driven to rotate in the direction of rotation of the primary shaft 66, indicated by the arrow f ( Fig. 9) which corresponds to forward travel.
When these drawers 80, 81 are brought into the position shown in FIG. 14, which is obtained by sending fluid under pressure into the groove 100 by operating the three-way valve 110 for this purpose so as to put the hydraulic accumulator 88 in communication with the pipe 109 and the reservoir 89 with conduit 108.
These shutters cut through their part 105 the conduits 78, 79 at an intermediate point between the outlets in these
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conduits of the channels 82, 83, thus interrupting direct communication through these conduits 78, 79 between the chambers 76 and 77; they establish a new one by means of the channels 82, 83 which are arranged so that the liquid delivered by the pump out of the chamber 76 into the closed channel 79 now goes through the channel 82 into the part of the closed conduit 78 , which communicates with the chamber 77, conduit through which the exit of the liquid located in the chamber 77 was previously operated, and it enters this chamber from which the liquid now exits through the conduit 79 which previously served for the arrival of liquid from the pump;
from the conduit 79 the liquid coming from the chamber 77 goes through the conduit 83 to the part of the conduit 78 which remains in communication with the suction of the pump and returns to the latter as before.
Consequently, the pressure of the liquid in the chamber 77 is exerted on the faces of the partitions 71 opposite to those on which they were exerted previously and the result is the reversal of the direction of rotation of the secondary rotor 62; reverse gear is thus obtained.
Furthermore, when the volume of the chamber 77 is maximum and the volume of the chamber 76 is minimum, the secondary rotor 62 rotates at its lowest speed for a given speed of the primary shaft 66; in other words, the maximum reduction is thus achieved. If the volume of the chamber 76 is made zero, a neutral position is obtained. The minimum gear ratio or direct engagement is obtained on the contrary when the volume of the chamber 76 is maximum and that of the chamber 77 minimum, which is the case shown in FIG. 8 where the barrel 73 is fully clockwise and the. rotor 65 fully to the left. In this position, the conduits 78, 79 are completely closed off by the barrel 73 and this is what ensures direct engagement.
The intermediate volumes of the two chambers 76 and 77 give the intermediate gear ratios. We see that the report of
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The gear ratio thus varies continuously from the direct drive to its maximum, whether in forward or reverse.
This variation in the volume of the chambers 76 and 77 is obtained by moving the control spool 114. By pushing the latter in, the groove 116 which is connected to the suction of the pump is brought opposite the outlet of the channel 117, so that the pressure drops on the bottom of the barrel 73 and that the latter moves to the left of FIG. 8 under the effect of the axial thrust which it constantly undergoes and which is no longer balanced, thus increasing the volume of chamber 77;
the displacement of the barrel 83 is transmitted by the rocker 118 to the slide 119 which then places the space between the rotor 62 and the bottom of the rotor 65 in communication with the discharge of the pump, which forces the latter to move - cer in the opposite direction to the displacement of the rotor 62, therefore to the right of FIG. 8, until the outlet of its channel which cooperates with the distributor drawer 119 has returned between the two orifices of this drawer.
This hydraulic transmission lends itself to another use: n bringing the distributor spools into the position shown in Fig. where the direct communication through the conduits 78 and 79 between the chambers 76 and 77 is still cut off and one is established between the discharge of the pump and the channel 85 which goes to the tap 123 while the section of the conduit 79 which is in communication with the suction of the pump is connected to the pipe 84 which goes to the reservoir 89. By operating the tap 123 to put the channel 83 in communication with the accumulator 88, the apparatus is made to operate as a starter, the fluid under pressure in the accumulator rotating the pump and then going to reservoir 89, as indicated by the arrows in FIG. 16.
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In the case of application of this hydraulic transmission to an automobile, the valve 123 is controlled for example by the brake pedal so that when the latter is not depressed it is in the position where it puts the channel. 85 in communication with the reservoir and that as soon as the pedal is pressed it comes to put channel 85 in communication with the accumulator. The intensity of the braking is then increased by increasing the volume of the chamber 77 by linking the brake to the flow rate variation control 114.
In this same field of application, it is easy to achieve with this gearbox an automatic gear change linked only to the movement of the engine throttle control.
Of course, the invention is in no way limited to the details of the embodiment shown or described, which have been given only by way of example. Thus, in particular in the variant embodiment shown in FIG. 12 and which concerns the control device of the transmission ratio, the two spools 114 'and 119' are still coupled by a rocker 118 'but it is the latter that directly attacks the control device, in this case mechanical and constituted by a sliding rod 127 which moves a movable screw device 128 and fixed nut 129.
In the variant embodiment shown in FIG. 13, the drawers 131 and 132 conjugated to one another by a rocker 133 are carried by the rotor 62. A common control slide 134, mounted in the body 61, allows the fluid to be sent to the slide 131 under pressure arriving through the port 135 in permanent communication with the delivery of the pump and at the same time placing the spool 132 in communication with the suction. It should be noted that the light 135 only comes opposite the distribution channel of the spool 134 for a short time at each revolution of the rotor, which makes the displacement of the spools 131 and 132 rather slow and gradual, and consequently.
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the variation in volume of the chambers 76 and 77 produced by the longitudinal displacement of the primary rotor 65 and of the barrel 73.
This transmission also lends itself easily to the realization of an automatic control of the transmission ratio by a regulator of any type. In the case of an automatic control according to a pressure, for example of the pressure at the secondary , it suffices to connect the device for controlling the variation of the flow rate (114 Fig. 8; 128 Fig. 12; 134 Fig. 13) or directly the rocker 118, 118 '-' a piston biased in opposite directions by this pressure and by a calibrated spring; any increase or decrease in this pressure consequently results in a variation in flow rate, and consequently in the transmission ratio according to any desired law.
For certain uses where maximum simplicity is desired, the oil reservoir and the accumulator can be omitted, which are only really useful if one wishes to perform braking and starting with this gearbox. In the absence of an accumulator and of a reservoir, the fluid circuit will preferably be passed through a radiator in order to avoid abnormal heating of this fluid.
It is also possible to achieve a positive direct drive as in ordinary gearboxes, by direct coupling of the primary rotor on the secondary rotor.
In addition, by inverting primary and secondary we obtain a reduction gear.
EMI20.1
- -i.; V-Ll, DICATIOIS -
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