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"Machine à pistons comportant un mécanisme de commande à disque de nutation".
Les bielles utilisées dans les mécanismes à disque de nutation, peuvent s'accoupler de plusieurs manières au disque de nutation ainsi qu'aux organes auxquels ces bielles impriment un mouvement de va--et-vient - par exemple les pistons-. Il est con- nu d'utiliser à cet effet des articulations à rotule; bien que ces articulations aient trois degrés de liberté de mouvement, elles ne donnent pas entière satisfaction, car elles ne permettent pas de transmettre de grands efforts. C'est pourquoi, dans les machines comportant un mécanisme de commande à disque de nutation, le dis- que est parfois rendu solidaire des bielles à l'aide de joints de Cardan à deux degrés de liberté de mouvement;
ces joints de Cardan s'utilisent de manière que chacune des bielles articulées au disque
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de nutation par un tel joint puisse se déplacer dans deux plans perpendiculaires entre eux, passant par l'axe longitudinal de la bielle considérée. Ceci implique que, pendant le fonctionnement de la machine, soul'effet du mouvement que leur communique le disque de nutation, les bielles tournent aussi quelque peu autour de leur axe et l'organe fixé à cette bielle, un piston par exemple, tend à effectuer, non seulement le mouvement de va-et-vient re- quis, mais aussi une rotation autour de son axe longitudinal.
Pendant le fonctionnement de la machine équipée d'un tel mécanisme de commande à disque de nutation, la masse de l'organe précité sollicite la bielle à la torsion. Si la vitesse angulaire du mécanisme à disque de nutation est assez élevée, par exemple supérieure à 500 tours par minute et/ou si l'organe fixé aux biel- les a une grande masse, il peut se produire des vibrations de tor- sion néfastes pour les bielles.
La présente invention fournit des moyens d'obvier à cet inconvénient.
La machine à pistons comportant un mécanisme de commande à disque de nutation conforme à l'invention, dans laquelle les bielles sont accouplées à ce disque à l'aide de joints.de Cardan, est caractérisée par le fait que chacun des pistons est guidé de manière à ne pouvoir effectùer qu'un mouvement de va-et-vient.
La Demanderesse a constaté que cet agencement limite l'effort de torsion qui sollicite les bielles et que leur impose forcément le disque de nutation. Cette torsion résulte du fait qu'au droit de leur fixation aux pistons, les tiges effectuent uni- quement ou presque uniquement un mouvement de va-et-vient; de ce fait, par suite du mouvement du disque de nutation, l'extrémité de chacune des bielles fixée au disque, est forcée d'effectuer, outre le mouvement de va;'et-'vient, une rotation alternative.
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Dans une forme d'exécution de la machine conforme à l'invention, chacun des pistons comporte un organe qui ne peut pas tourner par rapport au piston considéré et qui est guidé en dehors du cylindre suivant une trajectoire rectiligne. L'organe que comporte le piston peut être constitué par la tige de piston.
Cette tige de piston s'utilise, en général, dans les formes de construction comportant un piston à double effet et la tige de piston sort du cylindre à travers une douille logée dans le cou- vercle du cylindre.
Dans la machine conforme à l'invention, les bielles sont, de préférence, réalisées de manière que, sur une partie de leur longueur, leur résistance à la torsion soit plus faible que sur la partie restante ; résultat s'obtient, par exemple, en réalisant la première partie de manière que sa section transversale comporte une partie centrale munie d'un certain nombre de bras radiaux.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig. 1 montre schématiquement une machine à pistons comportant un mécanisme de commande à disque de nutation; laflg.2 est une vue suivant les flèches II-II du guide rectiligne.
L'arbre principal 1 de la machine comporte des parties en saillie 2 et 3, entre lesquelles se trouve la partie inclinée 4; il y a lieu de noter que l'arbre 1 fait corps avec les parties 2, 3 et 4. L'arbre principal 1 est supporté dans les paliers 5 et 6.
Le disque de nutation 7 peut tourner librement sur la partie 4 de l'arbre. Pour faciliter la compréhension du dessin, les paliers situés entre la partie 4 de l'arbre et le disque de nutation 7 ne sont pas représentés. Au disque de nutation 7 sont accouplés qua- tre pistons, qui se déplacent dans des cylindres dont les axes sont
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parallèles. Le dessin ne montre que deux de ces cylindres (8 et 9); les ouvertures d'admission et d'échappement de ces cylindres ne sont pas représentées. Dans les cylindres 8, 9 se déplacent les pistons à double effet la, 11; ces pistons sont accouplés au dis- que de nutation à l'aide des bielles 12, 13 et des joints de Car- dan 14, 15.
A la partie inférieure des pistons 10, 11 sont fixés 1 les tiges de pistons 16, 17; ces tiges sont guidées par les douil- les 18, 19, représentées schématiquement, dans les couvercles in- férieurs 20; 21 des cylindres 8, 9. Les bielles 12, 13 sont fi- xées aux pistons la, 11 par des éléments élastiques 12a, 13a.
Chacun des joints de Cardan 14 et 15 comporte un touril- lon 22-23; ces tourillons sont solidaires du disque de nutation 7, et peuvent tourner dans des douilles 24, 25. A l'extérieur, ces douilles comportent deux tourillons diamétralement opposée; la fi- gure n'en montre qu'un seul (26-27) pour chaque douille. Sur ces tourillons tourne librement l'extrémité inférieure de chacune des bielles 12 et 13.
La surface inférieure des deux tiges de piston le et 17, qui ne peuvent tourner par rapport aux pistons 10 et 11 corres- pondants, comporte une saillie latérale indiquée par 28, respecti- vement 29. A leur extrémité, ces saillies comportent deux touril- lons parallèles (la fig. 1 n'en montre qu'un seul pour chaque sail- lie) indiqués par 30 et 31. La fig. 2 représente les tourillons 31 et 32 de la saillié 29. Chacun de ces tourillons porte un ga- let (33,34 et 35) qui tourne librement. Comme le montrent les fi- gures,chacun des galets flanque un guide rectiligne 36, respecti- vement 37; ces guides sont solidaires de la culasse de la machine.
Le mécanisme à disque de nutation doit transformer le mouvement de va-et-vient des pistons 10 et 11 en une rotation de l'arbre 1, ou inversement. Le disque 7 effectue alors une nuta- tion, de sorte que les bielles 12 et 13 effectuent non seulement
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un mouvement de va-et' vient, mais aussi une rotation alternative, car les joints de Cardan 14 et 15 n'ont que deux degrés de liberté de mouvement. En l'absence de dispositions spéciales, les pis- tons 10 et 11 effectueraient, par suite de cette rotation des biel- les, non seulement un mouvement de va/et-vient, mais aussi une ro- tation qui peut être néfaste pour la durée de vie des bielles, en particulier lorsque la vitesse de rotation est assez élevée. En effet, il se produit alors des vibrations de torsion nuisibles.
Comme les pistons 10 et 11 sont guidés le long d'une trajectoire rectiligne, ce qui s'obtient à l'aide.des galets qui se déplacent le long des guides rectilignes 36 et 37, les pistons ne peuvent effectuer qu'un mouvement de va-et-vient. De ce fait, les bielles 12 et 13 travaillent à la torsion ce qui, en pratique, n'entraîne cependant pas de suites nuisibles. A cet effet, la résistance à la torsion des bielles 12 et 13 est plus faible sur une partie de leur longueur que sur la partie restante ; dans la forme d'exécution montrée sur le dessin, ce résultat est obtenu par le fait que la section des parties de bielle 38 et 39 comporte une partie centrale et un certain nombre de bras radiaux. De ce fait, au droit des parties 38 et 39, la section transversale des bielles devient cruciforme.
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"Piston machine comprising a nutation disc control mechanism".
The connecting rods used in nutation disc mechanisms can be coupled in several ways to the nutation disc as well as to the members to which these connecting rods impart a reciprocating movement - for example the pistons. It is known to use ball joints for this purpose; although these joints have three degrees of freedom of movement, they are not entirely satisfactory, since they do not allow great efforts to be transmitted. This is why, in machines comprising a nutation disc control mechanism, the disc is sometimes made integral with the connecting rods by means of Cardan joints with two degrees of freedom of movement;
these Cardan joints are used so that each of the connecting rods articulated to the disc
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nutation by such a joint can move in two planes perpendicular to each other, passing through the longitudinal axis of the connecting rod in question. This implies that, during the operation of the machine, under the effect of the movement imparted to them by the nutation disc, the connecting rods also rotate somewhat around their axis and the member attached to this connecting rod, a piston for example, tends to perform not only the required reciprocating movement, but also a rotation around its longitudinal axis.
During the operation of the machine equipped with such a nutation disc control mechanism, the mass of the aforementioned member urges the connecting rod to torsion. If the angular speed of the nutating disc mechanism is high enough, for example greater than 500 revolutions per minute and / or if the member attached to the connecting rods has a large mass, harmful torsional vibrations may occur. for the connecting rods.
The present invention provides means of overcoming this drawback.
The piston machine comprising a nutation disc control mechanism according to the invention, in which the connecting rods are coupled to this disc by means of cardan joints, is characterized in that each of the pistons is guided by so as to be able to perform a back and forth movement.
The Applicant has observed that this arrangement limits the torsional force which solicits the connecting rods and which the nutation disc necessarily imposes on them. This torsion results from the fact that, at the right of their attachment to the pistons, the rods perform only or almost only a back and forth movement; therefore, as a result of the movement of the nutation disc, the end of each of the connecting rods fixed to the disc, is forced to perform, in addition to the back and forth movement, an alternating rotation.
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In one embodiment of the machine according to the invention, each of the pistons comprises a member which cannot rotate relative to the piston in question and which is guided outside the cylinder along a rectilinear path. The member which the piston comprises may be constituted by the piston rod.
This piston rod is generally used in forms of construction having a double-acting piston and the piston rod exits the cylinder through a bushing housed in the cylinder cover.
In the machine according to the invention, the connecting rods are preferably made so that, over part of their length, their resistance to torsion is lower than over the remaining part; The result is obtained, for example, by making the first part so that its cross section has a central part provided with a number of radial arms.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be carried out, the features which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of said invention.
Fig. 1 schematically shows a piston machine comprising a nutation disc control mechanism; laflg.2 is a view along the arrows II-II of the rectilinear guide.
The main shaft 1 of the machine has projecting parts 2 and 3, between which is the inclined part 4; it should be noted that the shaft 1 is integral with the parts 2, 3 and 4. The main shaft 1 is supported in the bearings 5 and 6.
The nutation disc 7 can rotate freely on part 4 of the shaft. To facilitate understanding of the drawing, the bearings located between part 4 of the shaft and nutation disc 7 are not shown. To the nutation disc 7 are coupled four pistons, which move in cylinders whose axes are
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parallels. The drawing shows only two of these cylinders (8 and 9); the intake and exhaust openings of these cylinders are not shown. In the cylinders 8, 9 move the double-acting pistons 1a, 11; these pistons are coupled to the nutation disc using the connecting rods 12, 13 and the Car- dan gaskets 14, 15.
To the lower part of the pistons 10, 11 are fixed 1 the piston rods 16, 17; these rods are guided by the sockets 18, 19, shown schematically, in the lower covers 20; 21 of the cylinders 8, 9. The connecting rods 12, 13 are fixed to the pistons 1a, 11 by elastic elements 12a, 13a.
Each of the universal joints 14 and 15 has a journal 22-23; these journals are integral with the nutation disc 7, and can rotate in bushes 24, 25. On the outside, these bushings have two diametrically opposed journals; the figure shows only one (26-27) for each socket. On these journals freely rotates the lower end of each of the connecting rods 12 and 13.
The lower surface of the two piston rods 1c and 17, which cannot rotate relative to the corresponding pistons 10 and 11, has a side projection indicated by 28, respectively 29. At their end, these projections have two pins. parallel lons (fig. 1 shows only one for each projection) indicated by 30 and 31. Fig. 2 shows the journals 31 and 32 of the projection 29. Each of these journals carries a roller (33, 34 and 35) which rotates freely. As shown in the figures, each of the rollers flanks a rectilinear guide 36, respectively 37; these guides are integral with the cylinder head of the machine.
The nutation disc mechanism must transform the reciprocating motion of pistons 10 and 11 into rotation of shaft 1, or vice versa. The disc 7 then performs nutation, so that the connecting rods 12 and 13 not only perform
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a back-and-forth movement, but also an alternating rotation, since the Cardan joints 14 and 15 have only two degrees of freedom of movement. In the absence of special arrangements, the pistons 10 and 11 would perform, as a result of this rotation of the connecting rods, not only a back and forth movement, but also a rotation which may be detrimental for the connection. service life of connecting rods, especially when the rotational speed is high enough. In fact, harmful torsional vibrations then occur.
As the pistons 10 and 11 are guided along a rectilinear path, which is achieved with the aid of the rollers which move along the rectilinear guides 36 and 37, the pistons can only perform a backward movement. back and forth. As a result, the connecting rods 12 and 13 work in torsion which, in practice, however does not lead to harmful consequences. To this end, the resistance to torsion of the connecting rods 12 and 13 is lower over part of their length than over the remaining part; in the embodiment shown in the drawing, this result is obtained by the fact that the section of the connecting rod parts 38 and 39 has a central part and a number of radial arms. Therefore, in line with parts 38 and 39, the cross section of the connecting rods becomes cruciform.
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