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APPAREIL MECANIQUE HYDRAULIQUE A. VARIATION CONTINUE DE VITESSES.
La présente invention a pour objet un appareil mécanique hydrauli- que ayant pour but la transmission de rotations uniformes à variations quel- conques, fonctionnant soit comme réducteur, soit comme amplificateur de vites- ses.
Cet appareil se compose de deux parties; l'une portant l'arbre d' entraînement et agissant à la manière d'une pompe, l'autre fonctionnant à la manière d'un moteur et comportant l'arbre de sortie. La réduction de vitesse de l'arbre de sortie est obtenue par le réglage du débit du liquide contenu dans le dispôsitif. La pompe est composée de cylindres, disposés en étoile, et de pistons dont les bielles sont articulées sur un arbre commun dont l'ex- centricité par rapport à l'arbre de commande est réglable. Cet arrangement permet de faire varier le débit de la pompe. La partie fonctionnant comme mo- teur est dotée d'une disposition semblable des cylindres. La commande a lieu sans levier ni tringlage, uniquement par un arrangement spécial des soupapes.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécu- tion de l'objet de l'invention en deux figures dont :
Fig. 1 fait voir l'appareil en coupe longitudinale et
Fig. 2 se rapporte à une coupe transversale par la partie motrice de celui-ci suivant la ligne xy.
L'installation comporte un élément accouplé à l'arbre d'entraîne- ment agissant à la manière d'une pompe et un élément faisant office de moteur.
L'arbre de sortie 1 monté-dans la partie A comporte une fente dans laquelle est monté l'axe 2 du levier de réglage pivotant 3. La fente s'agrandit vers l'extrémité libre en un évidement dans lequel est guidé le maneton 4 qui s'ap- puie contre le levier 3. Celui-ci peut, lors de son mouvement, déplacer le ma- neton dans sa monture dans l'arbre 1. Le maneton 4 est empêché de tourner dans
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sa monture d'une part grâce au leiver 3 et d'autre part en raison de sa par- tie plane qui glisse le long de la pièce 5 de la fente de l'arbre 1. L'ar- bre de sortie 1 transmet ainsi la rotation et le couple
L'extrémité fendue de l'arbre est munie d'un anneau 6 de section en équerre portant la couronne d'un palier longitudinal ordinaire 7.
Sur le côté libre de l'anneau 6 vient s'appuyer le levier de réglage 3 par son bras dépassant l'arbre de transmission 1. L'autre anneau du palier 7 repose dans un manchon de réglage 8 à travers lequel passe l'arbre de transmission 1. Le manchon de réglage comporte sur sa périphérie deux manchons opposés 9 qui glis- sent dans des fentes 10 de la carcasse A de l'appareil et empêchent la rota- tion du manchon de serrage 8.
Dans un organe de guidage cylindrique 11, ame- nagé dans là carcasse A, est monté un manchon 12, susceptible de tourner, fi- 'xé dans le sens longitudinal par un anneau 13 et se trouvant en prise avec le filetage de la vis de réglage 8, tandis que le pourtour extérieur comporte une denture de vis sans fino La carcasse A est munie de bossages dans lesquels sont montés des organes de commande accessibles depuis l'extérieur, tels que volant et arbre 14 qui se terminent en une vis sans fin 15 en prise avec la denture du manchon 12.
Lorsque, aux fins de réglage, on actionne le volant (non représen- té sur le dessin), le manchon 12, par suite de la vis sans fin 15, tourne par rapport à son guide 11. Comme le manchon 8 est bloqué par les goujons 9, le manchon 12 se déplace parallèlement à l'axe de l'appareil et provoque la ro- tation de levier de réglage 3 qui s'y appuie autour du tourillon 2, monté sur l'axe de transmission 1. Il déplace en même temps le manchon 4 dans la pièce 5 transversalement à l'axe de l'appareil. Grâce à cette disposition du mécanisme de réglage, on obtient que l'arbre de transmission 1 avec ses orga- nes ne subit pendant la marche, c'est-à-dire en charge, aucun glissement et que ce réglage peut être également opéré pendant l'arrêt. La commande peut, à volonté, être placée à droite ou à gauche de l'appareil.
Sur le manchon 4 est monté la bielle maitresse 16, portant, comme les bielles secondaires 17, les pistons articulés 18. En agissant sur le dis- positif de réglage, on fait varier l'excentricité de la position du manchon 4 par rapport à l'axe de l'appareil et, avec elle, la course des pistons 18 et, partant, le débit de l'huile. Du fait qu'il est possible de régler l'axe du manchon 4 par rapport à l'axe du mécanisme depuis la coincidence jusqu'à un écart maximum, l'étendue du réglage va de zéro à une valeur maxima de la cause ou inversement.
Les organes sus-décrits sont logés dans la carcasse A qui compor- te un roulement 19 centré, faisant fonction de crapaudine pour l'arbre de trans- mission 1, fixé latéralement par deux anneaux d'arrêt 20 et 21 et dans l'alé- sage duquel l'arbre 1 est ajusté sans aucun autre moyen de fixation.
La carcasse A en fonte comporte six cylindres 22, disposés en étoile par rapport à son axe. Ces cylindres,ouverts vers l'extérieur, sont coiffés d'une monture à -soupapes 23 à une distance déterminée par un anneau d'appui 24. Les différents diamètres sont dimensionnés de telle fagon que les cylindres puissent être travaillées simultanément avec des outils à finis- sage successif. Un réservoir 25 pour l'huile est prévu en forme de tore au- tour de l'axe du mécanisme, comporte au-dessus des cylindres 22 et autour de l'endroit de fixation des guide-soupapes 23, des canaux d'accès 26. Le guide- soupapes 23 forme au-dessus du canal d'amenée 26 un espace, déterminé par l'anneau 24 qui communique avec les soupapes 27 et 28 qui se déplacent dans les guides 23.
Vers, l'extérieur le guide-soupapes est coiffé d'un capuchon.
La soupape 27 est une pièce de fonte qui se déplace dans le guide-soupapes 23 et qui est rendu étanche au moyen de deux segments de piston. Deux per- foations annulaires 30, venues de fonte, sont prévues dans le corps de sou- pape. Elles sont disposées concentriquement par rapport à son axe et ne com- muniquent pas entre elles. La paroi séparatrice 31 sert de logement à la tige de guidage 32 du disque de soupape 28, lequel a été mis en place avant le montage et qui recouvre les perforations 30. Un anneau d'étanchéité 33, en ma-
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tière appropriée, est logé dans une rainure correspondante et obture les ou- vertures 30 des soupapes 27 et 28.
La tige 32 du disque de soupape 28 est perforée et est sollicitée par un ressort 34 qui, d'une part s'appuie contre l'organe de guidage 23 et d'autre part contre une rondelle, reposant par ex- emple sur une goupille placée dans une perforation de la tige. Le corps de soupape 27 est, à son tour, soumis à l'action d'un' ressort non représenté sur le dessin qui s'appuie également sur le guide-soupape 23, indépendamment des organes 28, 32 et 34.
Ces organes fonctionnent de telle façon que le corps de soupape 27 est appuyé sur son siège tandis que le corps de soupape 28 s'en écarte.
On peut modifier cette disposition, surtout lorsqu'on utilise des huiles particulièrement fluides, de telle sorte que le ressort 34 presse le disque 28 contre le corps 27 (non représenté sur le dessin).
Au-dessous de la carcasse, contenant le guide-soupape 23, est pré- vue une excavation 35. Elle entoure les extrémités des cylindres et est ouver- te du côté libre de l'élément A du mécanisme et atteint uniformément tous les cylindres. Elle est combinée avec un anneau conique ou cylindrique 36 pour re- cevoir la partie B de l'appareil qui contient le mécanisme de sortie de l'en- semble. Les cavités 35 ne sont pas en communication avec la chambre 26 de la même partie A. Cette dernière se trouve du côté " aspiration Il de la pompe qui représente la partie A, tandis que la cavité 35 est située sur le côté "compression".
A l'état de repos, le ressort 34 du corps de soupape, appuie ce- lui-ci sur son siège situé sur l'extrémité usinée des cylindres 22, c'est- à-dire en direction de l'axe de l'appareil. Le ressort 34, en agissant sur la tige 32, soulève le disque du siège dans le corps de soupape.
Lorsque, pendant la marche de l'appareil, on déplace le maneton 4 de l'arbre de transmission qui tourne à l'aide du dispositif de réglage, par exemple de l'axe de l'appareil, le piston 18 est mis en mouvement dans le cy- lindre 22, grâce à l'excentricité variable avec pour conséquence des phéno- mènes d'aspiration de surpression.
Lorsque le piston 18 descend, c'est-à-dire se meut vers l'axe de l'appareil, il en résulte un vide ayant pour effet d'aspirer de l'huile du réservoir 25 à travers la conduite 23 et les perforations 30 du corps de sou- pape, du fait que, sous l'effet de la sous-pression, le disque de soupape 28 s'est soulevé de son siège dans le corps de soupape.
Lorsque le ressort 34 agit sur le disque de soupape dans le sens du corps 27 (position non-représentée), la pression engendrée par le liquide en mouvement maintient le disque 28 à une distance déterminée du corps de sou- pape 27. Vers la fin de la course, la pression du liquide en mouvement sur le disque de soupape 28 appuie fortement sur son siège. Par la pression d'évacua- tion, le corps de soupape 27 est soulevé de son siège sur le cylindre 22 à 1' encontre de l'action de son ressort, non représenté sur le dessin, et l'huile s'écarte sous pression dans l'élément d'impulsion B. Grâce à la conception et au fonctionnement décrits des soupapes, on obtient, sous de faibles causes, de larges ouvertures, d'où la vitesse d'écoulement est maintenue faible.
Le ressort 34, ainsi que les ressorts encore à mentionner dans la partie A de l'appareil, n'agissent qu'en qualité de ressorts d'impulsion;, vu que les corps de soupapes accusent des surfaces 36 sur lesquelles agit la pression hydraulique du liquide d'impulsion. Ces surfaces, sur lesquelles agit le liquide sont dimensionnées et réglées de telle façon que les soupapes sont maintenues ouvertes sous l'action des ressorts d'impulsion et pendant 1' action du liquide sur les surfaces 36 sus-décrites.
En plus,les soupapes sont conçues de manière à être suffisam- ment sensibles pour entrer en action sous l'effet de la moindre sous-pression lorsque le maneton 4 se trouve encore à proximité de l'axe de l'appareil dé- crivant ainsi une rotation de faible diamètre et engendrant une course très petite. Ce phénomène décrit est le même pour les six cylindres, assurant ain- si un débit continu.
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Dans la cavité conique ou cylindrique déjà mentionnée de la par- tie A faisant office de pompe, s'adapte la pièce 37 correspondante de la par- tie propulsive B. Elle est coulée creuse et atteint tous les cylindres 38 qu' elle entoure sous forme annulaire.
Les guides des soupapes dont les dimensions sont identiques à ceux de la partie A de l'appareil, permettent l'emploi des mêmes outils et 1' utilisation des mêmes méthodes d'usinage. Ils abritent les soupapes 39 (Fig.
2) dont les dimensions sont les mêmes que celles de leurs correspondants de la partie A, à l'exception que les échancrures 40 ne traversent pas de part en part. Dans le corps de la soupape 39 est enchassé un goujou-butoir 41, qui empiète sur un ressort 42. Celui-ci appuie la soupape 39 sur son siège corres- pondant et bute contre le guide-soupape 43.
Dans les cylindres 38 se meuvent les pistons 44 articulés aux bielles 45 de même dimension que les organes correspondants de la partie A.
'Le piston 44 est échancré selon le principe du corps de soupape de la partie A de l'appareil et, dans un évidement central, est logée la tige de guidage 46 du disque de soupape 47 qui est soumis à l'action du ressort 48. Le res- sort 48 s'appuie sur la douille 49.Le disque de soupape 47 couvre les échan- crures 50 du piston 44 1 il est étanché comme dans les soupapes de l'élément A. La tige de guidage 46 est fagonnée en goujou de butée.
Dans l'arbre de sortie 51, monté sur des roulements au centre de l'élément moteur B, est disposé un maneton 52, excentré par rapport à l'axe d'une quantité correspondant à la valeur maxima des possibilités de réglage du maneton 4 de l'arbre de transmission 1 de la partie A agissant en pompe.
La bielle principale 53 est disposée d'une manière analogue à celle de la partie A et les bielles secondaires y sont articulées. Toutes les dimensions sont identiques à celle de la partie A. Dans la forme d'exécution représentée sur les dessins (Fig. 1) l'arbre de sortie accuse un roulement ordinaire 54 et se termine par un filetage fin. Le roulement 54 s'appuie avec sa large cou- ronne sur une douille d'écartement 55 à travers laquelle est passée l'arbre de sortie 51. La douille 55 est montée réglable dans l'ouverture principale au centre de la carcasse du moteur B est fixée dans celle-ci. Les boulons 56 et 57 empêchent son déplacement après réglage.
Dans une autre forme d'exécution possible, non représentée, la douille 55 peut être vissée dans la carcasse du moteur B. Deux roulements à billes de type courant y sont logés qui fixent l'arbre de sortie dans le sens longitudinal et le sens transversal par rapport à la direction de sa charge. Son ancrage a lieu par les boulons 57. Grâce à cette installation, il est possible de procéder à un réglage de l'arbre 51 par rapport au plan xy des cylindres pour compenser les inexactitudes d'usinage.
Sur le filetage de l'arbre de sortie 51 est vissé le disque d'ac- couplement 58 qui comporte dans une de ses parties un filetage plus gros. A- près que l'arbre de sortie 51 ait été réglé à l'aide du dispositif de réglage par rapport au plan xy des cylindres, on visse le disque d'accouplement 58 sur l'arbre 51 jusqu'à ce que son extrémité bute contre le roulement 54 qui est monté fixe sur l'arbre 51. Après cet assemblage l'écrou 59, fileté à gauche, est monté sur le filetage à gauche du disque d'accouplement 58 jusqu'à ce qu' il s'appuie contre l'arbre de sortie 51. Dès lors, le disque d'accouplement 58 est assemblé avec l'arbre 51.
Dans la deuxième solution, non représentée sur les dessins, la douille 55 est liée, par l'intermédiaire des roulements coniques, à l'arbre de sortie 51 ainsi qu'au moyeu du disque d'accouplement 58. Grâce à l'écrou 59, l'ensemble peut être monté séparément et est réglable après avoir été introduit dans la partie motrice B dans les conditions décrites précédemment.
Le disque d'accouplement 58 est denté sur son pourtouro Avec cette denture engrène, suivant le sens de rotation demandée à la partie motrice B de l'appareil, un starter de construction connue, tournant à gauche ou à droi- te, ou simplement une mise en marche à bras, logée dans une pièce séparée en
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fonte du support 61 de 1-'accouplement. En agissant sur ces dispositifs de mise en marche,l'arbre de sortie 51 de la partie motrice B de l'appareil tourne dans le sens voulu.
L'huile sous pression, occupant toutes les par- ties du moteur B, agit sur la soupape 62 et est utilisée au travail du fait qu'elle pénètre à travers cette soupape ouverte et, en fin de course, s'é- coule à travers les fentes 63 des parois des cylindres et les pistons 44 dans le compartiment 64, constitué par la partie A de la pompe et la partie B du moteur de l'appareil.
A la suite du mouvement ascendant d'un quelconque des pistons de la partie motrice B de l'appareil, le goujou de butée 41 au fond du piston est amené contre le goujou 46 ayant pour effet d'ouvrir la soupape 39 à partir du moment où a lieu le contact jusqu'au point mort supérieur.
L'huile, en pénétrant, presse contre le ressort 42 qui agit sur la soupape 39 et maintient celle-ci dans la position fermée du fait que la pression régnant dans 1-'ensemble de l'appareil agit aussi bien sur le fond de la soupape que sur le fond du piston. Le piston 44 se meut et trans- forme la pression en travail. Peu avant le point de rebroussement inférieur, le piston 44 découvre deux fentes 63 de la paroi du cylindre, à travers les- quelles l'huile sous pression se détend par saccades. Par suite de cette détente au-dessus de la soupape 39, le ressort 42 de celui-ci entre en action et pousse la soupape sur son siège.
Du fait que la pression d'huile demeure constante dans la conduite d'amenée, cette huile exerce une pression supplé- mentaire sur la soupape appuyée sur son siège puisqu'elle agit sur la surfa- ce extérieure du corps de soupape mentionné dans la partie A de l'appareil.
Sous l'effet de la diminution de pression subit au-dessus du pis- ton 44, son disque de soupape 47 a été levé par le ressort 48 de son siège de manière que les ouvertures 50 dans le piston 44 sont libérées par lesquelles l'huile résiduelle peut s'échapper dans le compartiment 64 formé par les deux parties A et B de l'appareilo Lorsque le piston 44 dans son mouvement ascendant touche avec sa butée 46 la butée 41 de la soupape 39, le disque de soupape 47 du piston 44 est appliqué contre son siège et s'y trouve main- tenu par l'huile sous pression jusqu'à ce que ce phénomène, identique pour tous les cylindres, se soit répété pour tous, animant ainsi l'arbre de sor- tie 51 d'un mouvement de rotation uniforme.
Dans ces conditions, l'huile amenée en quantités variables de la partie A de l'appareil est détendue dans des proportions géométriquement déterminées, de sorte que la rotation de l'arbre de sortie 51 peut, suivant le débit choisi, varier de zéro unités jusqu'à un maximum correspondant à la position extrème du maneton 4. Cette disposition permet de passer d'une manière continue par tous les rapports de transmission depuis zéro jusqu'au nombre de tours de l'arbre 1.
Le dispositif de réglage décrit de la partie A de l'installation avec ses effets mécaniques et hydrauliques peut être monté sur la partie 30 L'arbre de sortie 51 et ses accessoires peuvent être logés dans la partie A.
Tout en maintenant constant le débit et en faisant varier les valeurs ciné- matiques de la détente, cette installation non représentée au dessin, agit comme changement de vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 1, régla- ble sans la moindre discontinuité.
L'organe 61, portant l'accouplement, pénètre avec sa partie usi- née 63 dans la partie libre du dispositif moteur B, spécialement usiné à cet effet et y est fixé. Dans son évidement central 64 est serti un coussinet 65 supportant l'arbre de sortie 66. Cet arbre peut être un organe distinct ou être celui de la machine qui doit être entraînée par le variateur. Dans le dernier cas on économisera cet organe et on réduit la longueur d'encombrement de l'installation.
L'arbre 66 présente sur son extrémité une denture conique par la- quelle elle est en prise avec la denture correspondante du porteur d'accouple- ment 67, lequel est en contact avec le frein à disque 68 du disque d'accouple-
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ment 58 de la partie B. Le disque d'accouplement 61, est sollicité par des ressorts 69 dont le nombre est fonction du couple à transmettre. Ils sont logés en cercle dans des évidements du disque 67 et de la couronne d'appui 70. Cette dernière tourne avec le disque d'accouplement 67 et est séparée du support d'accouplement 61 fixe et de la couronne à section en équerre 67, dé- plaçable par le roulement 72. La commande de l'accouplement a lieu en action- nant le levier 73, agissant d'une part sur l'arbre 74 sur lequel deux roues dentées 75 sont fixées.
L'arbre 74 est guidé dans un oeillet du support d'ac- couplement 61, disposé latéralement de l'évidement central 64. Les roues den- tées 75 sont en prise avec deux clavettes 76 qui peuvent se déplacer dans des guides 71 et s'appuyent contre le moyeu du support d'accouplement 61.
La jonction entre la partie A faisant office de pompe de l'appa- reil avec la partie B, agissant en moteur, peut avoir lieu, tel que l'indique la Fig. 1 dans le sens de l'axe. Mais puisque la liaison entre les parties A et B est un liquide à l'exclusion de tout autre organe mécanique, il est pos- sible d'orienter les parties A et B dans n'importe quel sens.
L'appareil peut, par exemple;, être combiné avec des appareils destinés à des mécanismes à changement de vitesses à rapports fixes, tels que ceux connus sous la désignation "disques à courbes". Grâce à une pareille disposition, la vitesse de la machine d'entraînement peut, à l'intérieur de l'appareil, être diminuée suffisamment pour assurer dans de bonnes conditions le fonctionnement de la partie hydraulique du mécanisme, permettant l'emploi d'huile d'entraînement servant en même temps de lubrifiant. Un autre avantage de cette combinaisonconsiste en ce que l'usure des parties mécaniques est faible en raison de la vitesse réduite des organes en mouvement.