MÁQUINAS HIDRÁULICAS DE PISTÓN LARGO CAMPO TÉCNICO Esta Invención se refiere a máquinas de bomba/motor hidráulicas de liquido apropiadas para el uso automotriz relativamente de "trabajo pesado", e.g. para transmisiones hidráulicas utilizadas para la locomoción vehicular y/o para el almacenamiento y recuperación de los fluidos en sistemas de acumulador que ahorran energía. [Nota : el término
"líquido" se utiliza para distinguirse de las bombas hidráulicas de "gas" e.g. bombas para comprimir aire y/u otros gases.] ANTECEDENTES Las bombas y motores hidráulicos que son muy conocidos y ampliamente utilizados, tienen pistones alternantes instalados en cilindros respectivos formados en un bloque de cilindros y colocados circunferencialmente a una primer distancia radial alrededor del eje rotacional de un elemento accionador. Muchas de estas máquinas de bomba/motor tienen capacidades de desplazamiento variables, y generalmente son de dos diseños básicos: (a) ya sea que los pistones se alternen en un bloque de cilindros giratorio contra una placa motriz variablemente inclinada, pero de otra manera fija; o (b) los pistones se alternan en un bloque de cilindros fijo contra una placa motriz giratoria y variablemente inclinada que con frecuencia se separa para incluir un "cabezal motor" no giratorio (i.e. solamente oscilante) que se desliza sobre la superficie de un rotor giratorio y oscilante . Aunque la invención en la presente es aplicable a ambos de estos diseños, es particularmente apropiada, y se describe en la presente como una mejora en el tipo de máquina último en el cual los pistones se alternan en un bloque de cilindros fijo. Como se indicó arriba, esta invención se dirige a máquinas hidráulicas de tipo "líquido" (distinguiéndose de las de "gas") . Debido a la incompresibilidad de los líquidos, la presión y los ciclos de carga de trabajo de estos dos diferentes tipos de máquinas hidráulicas son tan radicalmente diferentes que los diseños para las máquinas de tipo compresión de gas son inapropiados para utilizarse en las máquinas de tipo liquido y viceversa. Por lo tanto, debe entenderse que todas las siguientes observaciones se dirigen y son aplicables a máquinas hidráulicas de tipo líquido y, principalmente, a tales aplicaciones automotrices de trabajo pesado como las identificadas en la sección del Campo Técnico anterior. Las máquinas hidráulicas con bloques de cilindros fijos pueden construirse mucho más ligeras y pequeñas que las máquinas que deben soportar y proteger bloques de cilindros giratorios pesados. Sin embargo, estas máquinas más ligeras requieren instalaciones de placa motriz giratoria y oscilante que son difíciles de instalar y soportar. Para un servicio de alta presión/alta velocidad, la instalación de placa motriz debe soportarse en una manera que permita el movimiento relativo entre los cabezales de los pistones no giratorios y una superficie plana de acoplamiento de la placa motriz giratoria y oscilante. Como ya se indicó anteriormente, tales placas motrices de la técnica anterior, con frecuencia se separan en una porción del rotor giratorio/oscilante y una porción de cabezal motor solamente oscilante, incluyendo esta última la superficie plana que se acopla a las cabezas de los pistones no-giratorios. Como se conoce bien en la técnica, este movimiento relativo sigue trayectorias variantes no circulares que ocurren en todas las inclinaciones de la placa motriz lejos de 0o. También tales máquinas de bloque de cilindros fijo han utilizado hasta ahora una varilla de extensión de "hueso de perro" (i.e., una varilla con dos extremos esféricos) para interconectar un extremo de cada pistón con la superficie plana del cabezal motor oscilante pero no giratorio. Un extremo esférico del hueso de perro se instala pivotalmente en el extremo de la cabeza del pistón, mientras el otro extremo esférico se cubre comúnmente por un elemento de "zapata" convencional instalado de manera pivotal que debe conservarse en todo momento en contacto total y plano contra la superficie plana del cabezal motor de la placa motriz.
Estos elementos ya mencionados incrementan grandemente la complejidad y costo de la construcción de las placas motrices giratorias de estas máquinas más ligeras. Las varillas de hueso de perro se utilizan algunas veces para interconectar un extremo de cada pistón con las placas motrices inclinadas (pero no giratorias) de las máquinas hidráulicas con bloques cilindricos giratorios. Sin embargo, más frecuentemente este último tipo de máquinas omite tales huesos de perro, utilizando en su lugar pistones alargados, que tienen cada uno un cabezal esférico en un extremo (de nuevo, comúnmente cubierto por un elemento de zapata convencional instalado de manera pivotal) que efectivamente hace contacto con la superficie plana no giratoria de la placa motriz. Tales pistones alargados se diseñan a fin de que una porción significativa del cuerpo cilindrico axial de cada pistón permanezca soportado por las paredes de su respectivo cilindro en todo momento durante incluso el recorrido máximo del pistón. Este soporte adicional para tales pistones alargados se diseña para asegurar el desplazamiento lateral mínimo de cada cabeza del pistón esférica a medida que se desliza sobre la placa motriz inclinada pero no giratoria cuando los pistones giran con su bloque de cilindros. Generalmente, estos pistones alargados se lubrican principalmente por "fuga" i.e. la porción del fluido de alta presión que se hace pasar entre las paredes de cada cilindro y la circunferencia exterior de cada cuerpo de pistón a medida que el pistón alternante acciona o se acciona por el fluido de alta presión. Tal fuga proporciona buena lubricación solamente si las tolerancias permiten el flujo de suficiente fluido entre las paredes del cilindro y el cuerpo cilindrico largo del pistón, y la fuga suficiente para asegurar buena lubricación con frecuencia afecta negativamente la eficiencia volumétrica de la máquina de bomba o de motor. Por ejemplo, una máquina de 10 pulgadas cúbicas puede utilizar tanto como 4 galones de fluido por minuto por fuga. Aunque las tolerancias más pequeñas pueden con frecuencia utilizarse para reducir la fuga, la reducción de tales tolerancias se limita por las necesidades para la adecuada lubricación que se incrementa con el tamaño de la presión y cargas de trabajo de la máquina. Por supuesto, tal fuga se lleva a cabo al utilizar el fluido que de otro modo se utilizaría para accionar o accionarse por los pistones para lograr el funcionamiento. Por lo tanto', en el ejemplo ya dado anteriormente, los 4 galones de fluido por minuto utilizados para la lubricación por fuga reducen la eficiencia volumétrica de la máquina. La invención descrita abajo se dirige a mejorar la eficiencia volumétrica de tales máquinas de pistón alargado mientras, al mismo tiempo, asegura (a) la lubricación apropiada de los pistones y (b) la simplificación de los aparatos utilizados para mantener el contacto entre los pistones y la placa motriz. SUMARIO DE LA INVENCIÓN La invención se describe en varias modalidades de máquinas hidráulicas, todas las cuales comparten una nueva combinación de características estructurales simples incluyendo pistones alargados que se alternan en un bloque de cilindros fijo, proporcionándose los cilindros con cavidades de lubricación únicas y zapatas directamente unidas a cada pistón (sin huesos de perro) que hacen contacto deslizante con una placa motriz giratoria y oscilante. Estas características estructurales simples sinergísticamente dan como resultado (a) un notable incremento de 90% en la eficiencia volumétrica y (b) tal eficiencia mecánica incrementada que aún los ejes motores de las máquinas tan grandes como de 12 pulgadas cúbicas de capacidad pueden voltearse fácilmente a mano cuando la máquina se encuentra totalmente ensamblada. Cada máquina descrita puede operar ya sea como una bomba o un motor. Una modalidad tiene una placa motriz que, mientras gira en todo momento con el elemento accionador de la máquina, se encuentra fija a un ángulo inclinado predeterminado con relación al eje del elemento accionador de manera que los pistones se mueven a un recorrido máximo predeterminado en todo momento. Las placas motrices de las otras máquinas descritas tienen inclinaciones que pueden variarse a través de todo un rango de ángulos en una manera muy conocida en la técnica para controlar el recorrido de los pistones a través de todo un rango de movimientos hasta el máximo en cada dirección. [Sin embargo, las personas expertas en la técnica apreciarán que la invención es igualmente aplicable a máquinas hidráulicas con bloques de cilindros giratorios y placas motrices que no giran con los elementos accionadores de las máquinas . ] En cada máquina de acuerdo con la invención, cada pistón se alarga, teniendo una porción de cuerpo cilindrica axial que preferentemente es sustancialmente tan larga como la longitud axial del cilindro respectivo en el cual se alterna. Preferentemente, cada pistón también tiene un extremo de cabeza esférica que, por medio de una zapata convencionalmente pivotada y un aparato relativamente simple, se mantiene en contacto deslizante efectivo con una superficie plana de la placa motriz de la máquina. La longitud axial de cada cuerpo de pistón cilindrico se selecciona para asegurar el desplazamiento lateral mínimo del primer extremo esférico del pistón en todo momento. Por lo tanto, el pistón preferible para esta invención es "alargado", es decir, aún cuando cada pistón se extiende hasta su máximo recorrido, esa porción del cuerpo del pistón el cual aún se encuentra soportado dentro de su cilindro respectivo es suficiente para asegurar un desplazamiento lateral mínimo del extremo esférico extendido del pistón en todo momento durante la operación de la máquina. [Nota : Para facilitar la explicación de la invención, cada pistón se describe como teniendo una porción de cuerpo cilindrica axial y un extremo de cabeza esférica, mientras cada cilindro respectivo tiene un extremo de válvula y una porción de cabeza abierta más allá de la cual el extremo de cabeza esférica de cada pistón se extiende en todo momento. Además, para todas las modalidades preferidas, se supone que cada máquina hidráulica descrita (e.g. ya sea de motor o bomba) se iguala con una máquina hidráulica similar (e.g. una bomba o motor equiparable) en una instalación de "ciclo cerrado" muy conocida en donde el fluido de alta presión que sale de cada bomba se suministra directamente a la entrada del motor relacionado, mientras el fluido de baja presión que sale de cada motor se suministra directamente a la entrada de la bomba relacionada. Como se entiende en la técnica, una porción del fluido en este sistema de ciclo cerrado se pierde continuamente en la "fuga" y se recolecta en un colector; y el fluido se suministra automáticamente desde el colector de regreso hacia el ciclo cerrado, mediante una bomba de carga, para mantener un volumen predeterminado de fluido en el sistema de ciclo cerrado en todo momento.] De acuerdo con la invención, cada cilindro formado dentro de los bloques de cilindros de cada máquina se proporciona con un respectivo canal de lubricación formado en la pared cilindrica de cada cilindro. Este canal de lubricación se coloca de manera que en todo momento durante la alternancia del pistón dentro de su respectivo cilindro, cada canal de lubricación respectivo permanece casi completamente cerrado por el cuerpo cilindrico axial del pistón durante su recorrido completo. [El movimiento del fluido en estos canales de lubricación se trata en mayor detalle empezando dos párrafos abajo.] Preferentemente, cada canal de lubricación respectivo se forma circunferencialmente y corta transversalmente de manera radial cada cilindro. También formado en el bloque de cilindros fijo de cada máquina se encuentra una pluralidad de pasajes adicionales que interconectan cada uno de los canales de lubricación ya descritos. La interconexión de todos los canales de lubricación, entre sí, forman un solo pasaje de lubricación continuo en el bloque de cilindros. Este pasaje de lubricación continuo se forma completamente dentro del 'bloque de cilindros, preferentemente corta transversalmente cada cilindro y se centra circunferencialmente a sustancialmente la misma distancia radial que los cilindros se central alrededor del eje rotacional del elemento accionador.
Se llama en especial la atención al hecho que, en las modalidades preferidas descritas, el pasaje de lubricación continuo ya descrito anteriormente no se encuentra conectado por ninguno de los pasajes de "entrada" de fluido o "salida" de fluido sino más bien se encuentra casi completamente cerrado por las porciones de cuerpo cilindrico de los pistones en todo momento durante la operación de la máquina. Por lo tanto, la única fuente de fluido de lubricación que suministra este pasaje de lubricación continuo es un flujo de fluido mínimo secundario entre cada una de las paredes cilindricas respectivas de cada cilindro y el cuerpo cilindrico axial de cada pistón respectivo. Durante la operación, este pasaje de lubricación se llena casi instantáneamente con un flujo mínimo inicial de fluido a alta presión que entra al extremo de la válvula de cada cilindro y después pasa entre las paredes de cada cilindro y la circunferencia exterior de la porción de cuerpo de cada pistón accionado. Este flujo mínimo secundario mantiene efectivamente la alta presión dentro del pasaje de lubricación continuo en todo momento. Si es necesario una pluralidad de miembros de sellado, cada uno localizado respectivamente cerca del extremo abierto de cada cilindro, puede proporcionar opcionalmente, un sello relativamente hermético para sustancialmente eliminar la fuga entre la porción de cuerpo de cada pistón y la porción de cabeza abierta de cada cilindro respectivo, permitiendo así el escape de solamente una mínima fuga desde este pasaje de lubricación más allá del extremo abierto de los cilindros . Sin embargo, en la práctica actual se ha encontrado que solamente una fuga relativamente mínima del extremo abierto de los cilindros se mueve más allá de los pistones alargados de la invención y, ya que se requiere una pequeña cantidad de niebla de fuga para la lubricación adecuada de los cojinetes del eje motor, etc., tales miembros de sellado opcional pueden no ser necesarios . Sin embargo, el fluido de lubricación en este pasaje cerrado continuo de lubricación se mueve constantemente como resultado de las presiones siempre cambiantes en cada uno de los cilindros respectivos a medida que los pistones se alternan. Es decir, según se reduce la presión en cada cilindro a la presión baja en el recorrido de retorno de cada pistón, el fluido de alta presión en el de otra manera cerrado pasaje de lubricación se conduce de nuevo entre las paredes de cada cilindro y la circunferencia exterior del cuerpo de cada pistón hacia el extremo de la válvula de cada cilindro que experimenta tal reducción de presión. Sin embargo, el fluido de lubricación que se conduce hacia la baja presión no se "pierde", i.e., no se "fuga" y no se regresa hacia el colector para reabastecerse hacia el sistema hidráulico de ciclo cerrado mediante la bomba de carga. Más bien, este fluido lubricante de baja presión se regresa inmediatamente hacia el ciclo cerrado sin requerir el uso de una bomba de carga, y el pasaje cerrado continuo de lubricación se reabastece inmediatamente por la entrada de un flujo similar al de fuga de alta presión proveniente del extremo de la válvula de cada cilindro que experimenta la presión incrementada. El pasaje de lubricación ya descrito proporciona la lubricación apropiada para la alternancia de alta velocidad de los pistones mientras reduce sustancialmente la fuga. Durante la operación exitosa de los prototipos comerciales construidos de acuerdo con la invención, la fuga se reduce en 90%. Es decir, la fuga experimentada por las máquinas hidráulica comerciales convencionales de especificaciones comparables generalmente varían entre 4-5 galones por minuto, mientras que la fuga experimentada por los prototipos de la invención varían entre 0.5-0.7 galones por minuto, incrementando notablemente así la eficiencia volumétrica de las máquinas hidráulicas de la invención. Como se indicó anteriormente, las máquinas hidráulicas de bloque de cilindros fijo pueden construirse más pequeñas y más ligeras que las máquinas hidráulicas de bloque giratorio convencionales que tienen especificaciones similares. Como resultado de la lubricación mejorada de los pistones alargados, la invención descrita hace posible utilizar estos diseños más pequeños y más ligeros para cumplir las especificaciones de alta velocidad/alta presión requeridas para uso automotriz. Además, se llama la atención en especial hacia las instalaciones de soporte significativamente simplificadas de la invención para las placas motrices giratorias variables de las máquinas hidráulicas descritas de la invención. Cada una de las instalaciones de soporte de la invención descritas en la presente, omite los huesos de perro que normalmente se instalan entre el extremo exterior de cada pistón y la porción de cabezal motor solamente oscilante de una placa motriz giratoria/oscilante convencional, y la zapata convencional se instala directamente en la cabeza esférica de cada pistón y se mantiene en contacto deslizante efectivo con la porción de superficie plana de la placa motriz por medio de un mínimo apriete de muelle suficiente para mantener tal contacto deslizante efectivo en la ausencia de la presión hidráulica en los extremos de la válvula de los cilindros de la bomba . Se describen dos mecanismos de soporte simplificados : El primer mecanismo de soporte simplificado comprende una instalación única de placa de retención apretada por una sola muelle en espiral colocada circunferencialmente alrededor del eje rotacional del elemento accionador de la bomba. El segundo mecanismo de soporte de la invención es aún más simple, comprendiendo nada más que una zapata convencional instalada directamente en la cabeza esférica de cada pistón, suministrándose el apriete mínimo por una pluralidad de muelles, estando colocada cada muelle respectivamente dentro de la porción de cuerpo de cada pistón respectivo entre la porción de cuerpo de cada pistón respectivo y el extremo de la válvula de cada cilindro respectivo. Aunque el segundo mecanismo de soporte es un poco más difícil de instalar que el primero, el último es considerablemente más simple, más ligero y económico de fabricar. Los cambios importantes introducidos por esta invención proporcionan máquinas hidráulicas que son más ligeras y más pequeñas que las máquinas convencionales que tienen similares especificaciones. Además, como se indicó antes, la prueba de funcionamiento real de los prototipos ha probado que esta invención proporciona máquinas con eficiencia volumétrica y mecánica significativamente incrementada. En resumen, la invención descrita en la presente proporciona máquinas que tienen notablemente mayor eficiencia mientras reducen significativamente el peso y tamaño de las máquinas así como el costo de la fabricación y simplifica la instalación. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista parcialmente esquemática y en sección transversal de una máquina hidráulica con un bloque de cilindros fijo y una placa motriz giratoria/oscilante que tiene un ángulo de inclinación fijo, mostrando las características de la invención incorporadas en el bloque de cilindros y en la interfaz del pistón/placa motriz . La Figura 2 es una vista parcialmente esquemática y en sección transversal del bloque de cilindros fijo de la máquina hidráulica de la Figura 1 tomada a lo largo del plano 2-2 omitiéndose partes para claridad. La Figura 3 es una vista parcialmente esquemática y en sección transversal de una máquina hidráulica con un bloque de cilindros fijo y una placa motriz giratoria/oscilante que tiene un ángulo de inclinación variable, mostrando de nuevo las características de la invención incorporadas en el bloque de cilindros y en la interfaz del pistón/placa motriz. La Figura 4A y 4B son vistas parcialmente esquemáticas y en sección transversal de la instalación de la placa motriz y de retención de la zapata de pistón descrita en las Figuras 1 y 3, con partes removidas para claridad, mostrando posiciones relativas de los extremos de cabeza de los pistones, zapatas y rondanas especiales, asi como el elemento de retención apretado por resorte que aprieta cada zapata de deslizamiento contra la superficie plana de la placa motriz cuando la placa motriz se inclina a +25°, tomándose la vista en la Figura 4A en el plano 4A-4A de la Figura 3 en la dirección de las flechas, mientras que la vista en la Figura 4B se toma en el plano 4B-4B de la Figura 4A. Las Figuras 5A y 5B, 6A y 6B, y 7A y 7B son vistas de las mismas partes ilustradas en las Figuras 4A y 4B cuando la placa motriz se inclina, respectivamente a +15°, 0o, y -25°, tomándose las vistas respetivas en las Figuras 5B, 6B y 7B en los planos respectivos 5B-5B, 6B-6B, y 7B-7B de las Figuras 5A, 6A y 7A, La Figura 8 es una vista agrandada, parcial, esquemática y en sección transversal de únicamente un solo cilindro y un pistón para otra máquina hidráulica similar a la mostrada en las Figuras 1 y 3 pero mostrando una segunda modalidad más simplificada de una instalación de retención apretada por resorte para las zapatas de los pistones de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La operación de las máquinas hidráulicas del tipo al cual la invención puede agregarse es muy conocida. Por lo tanto, tal operación no se describirá en detalle. Como se indicó anteriormente, puede asumirse que cada máquina descrita se conecta en un sistema hidráulico de "ciclo cerrado" muy conocido con una bomba o motor apropiadamente acoplados . Motor Hidráulico Refiriéndose a la Figura 1, el motor hidráulico 10 incluye un bloque de cilindros fijo 12 que tiene una pluralidad de cilindros 14 (solo se muestra uno) en los cuales una pluralidad respectiva de pistones, coincidentes 16 se alternan entre la posición retraída del pistón 16 y la posición extendida del pistón 16' . Cada pistón tiene una cabeza esférica 18 que se instala sobre un cuello 20 en un extremo de una porción 22 de cuerpo cilindrico axial alargado que, en las modalidades preferidas mostradas, es sustancialmente tan larga como la longitud de cada cilindro respectivo 14. Cada extremo esférico 18 se ajusta dentro de una zapata respectiva 24 que se desliza sobre la superficie plana
26 formada sobre la superficie de un rotor 28 que, a su vez se encuentra fijo a un elemento accionador, es decir, el eje
de la máquina. El eje 30 se encuentra soportado sobre cojinetes dentro de una perforación 31 en el centro del bloque de cilindros 12. La superficie plana 26 del rotor fijo 28 se inclina a un ángulo máximo predeterminado (e.gr. 25°) hacia el eje 32 del eje motor 30, que se soporta por una instalación 35 de cojinetes de empuje apropiada. Una instalación 33 de válvula modular, la cual se encuentra atornillada como una tapa sobre el extremo izquierdo del bloque de cilindros 12, incluye una pluralidad de válvulas de carrete 34 (sólo se muestra una) que regula el suministro del fluido dentro y fuera de los cilindros 14. Como se indicó anteriormente, cada una de las máquinas descritas puede operarse ya sea como una bomba o como un motor. Para esta descripción de una modalidad preferida, la máquina de placa motriz de ángulo fijo mostrada en la Figura 1 se encuentra operada como un motor. Por lo tanto, durante la primera mitad de cada revolución del eje motor 30, el fluido de alta presión proveniente de la entrada 36 entra al extremo de la válvula de cada cilindro respectivo 14 a través de un puerto 37 para conducir cada pistón respectivo desde su posición retraída hacia su posición completamente extendida; y durante la segunda mitad de cada revolución, el fluido de presión inferior se retira de cada cilindro respectivo a través del puerto 37 y la salida de fluido 39 a medida que cada pistón regresa hacia su posición completamente retraída. En una manera muy conocida en la técnica, la entrada de fluido 36 y la salida 39 se encuentran preferentemente conectadas a través de una tubería de "ciclo cerrado" apropiada a una bomba hidráulica de acoplamiento (e.gr. la bomba 110 mostrada en la Figura 3 y tratada abajo) de manera que, en todo momento la presión del fluido aprieta los extremos esféricos 18 y las zapatas respectivas 24 contra la superficie plana 26. La extensión y retracción serial de cada pistón respectivo hace que el rotor 28 gire, accionando asi el eje 30. La superficie plana 26 se encuentra fija en el ángulo máximo de inclinación de manera que, cuando la velocidad de flujo del fluido hidráulico que circula en el ciclo cerrado a través de la entrada 36 y la salida 39 es relativamente pequeño, los pistones 16 se alternan relativamente de manera lenta, dando como resultado una rotación relativamente lenta del eje motor 30. Sin embargo, a medida que las velocidades de flujo de la circulación del fluido en el ciclo cerrado se incrementan, la alternancia de los pistones se incrementa en consecuencia y de este modo lo hace la velocidad de rotación del eje motor 30. Cuando se opera a velocidades o presiones automotrices {e.g. hasta 4000 rpm o 4000 psi) , la lubricación de los pistones se vuelve crítica, y las pérdidas por fuga también pueden incrementarse grandemente. El bloque de cilindros 12 se modifica por la invención para dirigirse a tales necesidades de lubricación y para reducir tales pérdidas por fuga. Refiriéndose ahora a ambas Figuras 1 y 2 , la pared cilindrica de cada cilindro 14 se corta transversalmente de manera radial por un canal de lubricación respectivo 40 formado circunferencialmente en el mismo. Una pluralidad de pasajes 42 interconecta todos los canales de lubricación 40 para formar un pasaje de lubricación continuo en el bloque de cilindros 12. Cada canal de lubricación 40 respectivo se encuentra sustancialmente cerrado por el cuerpo cilindrico axial 22 de cada pistón respectivo 16 durante el recorrido completo de cada pistón. Es decir, la circunferencia exterior de cada cuerpo cilindrico 22 actúa como una pared que encierra cada canal de lubricación 40 respectivo en todo momento. Así, aún cuando los pistones 16 se alternen a través de los recorridos máximos, el pasaje de lubricación continuo que interconecta todos los canales de lubricación 40 permanece sustancialmente cerrado. El pasaje de lubricación continuo 40, 42 se forma simple y económicamente dentro del bloque de cilindros 12 como se aprecia mejor a partir de la ilustración esquemática en la Figura 2 en la cual el tamaño relativo de los canales de fluido y los pasajes de conexión se han exagerado para claridad. Durante la operación del motor hidráulico 10, todos los canales de lubricación 40 interconectados se llenan casi instantáneamente por un flujo mínimo del fluido de alta presión proveniente de la entrada 36 que entra a cada cilindro 14 a través del puerto 37 y que se hace pasar entre las paredes de los cilindros y la circunferencia exterior de cada pistón 16. La pérdida del fluido de lubricación desde cada canal de lubricación 40 se restringe por un sello circundante 44 localizado cerca del extremo abierto de cada cilindro 14. Sin embargo, el fluido de lubricación en este pasaje cerrado continuo de lubricación de los canales de lubricación 40 fluye moderada pero continuamente como resultado de un flujo de fluido mínimo continuo entre cada una de las paredes cilindricas respectivas de cada cilindro y el cuerpo cilindrico axial de cada pistón respectivo en respuesta al movimiento del pistón y a las presiones cambiantes en cada semi-ciclo de rotación del eje motor 30 a medida que se alternan los pistones. A medida que se reduce la presión en cada cilindro 14 hasta la presión baja en el recorrido de regreso de cada pistón 16, el fluido de mayor presión en el pasaje de lubricación 40, 42 cerrado de otra manera, se conduce de nuevo entre las paredes de cada cilindro 14 y la circunferencia exterior de la porción de cuerpo 22 de cada pistón 16 hacia el extremo de la válvula de cada cilindro 14 que experimenta tal reducción de presión. Sin embargo, se llama la atención de las personas expertas en la técnica, al hecho de que este flujo de fluido mínimo ya mencionado que regresa hacia el cilindro 14 no es una "pérdida" . Más bien, se regresa inmediatamente al ciclo de fluido hidráulico cerrado muy conocido que interconecta la bomba y el motor. Además, este flujo de fluido mínimo no regresa hacia el colector y, por lo tanto, no tiene que reabastecerse hacia el sistema hidráulico de ciclo cerrado mediante una bomba de carga. Finalmente, el pasaje cerrado continuo de lubricación 40, 42 se reabastece inmediatamente mediante la entrada de un flujo mínimo similar de fluido de alta presión proveniente del extremo de la válvula de cada cilindro que experimenta la presión incrementada. Como se mencionó anteriormente, existe una pérdida por fuga mínima proveniente del pasaje cerrado continuo de lubricación 42 que interconecta todos los canales de lubricación 40. Es decir, puede existir un mínimo flujo de fluido que se fuga desde este pasaje cerrado continuo de lubricación más allá de los sellos 44 en el extremo de cada cilindro 14. Sin embargo, cualquier fuga mínima se reabastece instantáneamente por un flujo mínimo similar de los fluidos de alta presión que entran alrededor del extremo opuesto de cada pistón 16. La instalación de lubricación ya descrita no solamente es notablemente simple, y también permite una simplificación similar del aparato de interfaz de pistón/placa motriz de la máquina hidráulica para reducir adicionalmente el costo de la fabricación y de la operación. Para completar la descripción del motor hidráulico 10, el aparato de interfaz de pistón/placa motriz mostrado en la Figura 1 comprende solamente (a) el rotor 28 instalado sobre el eje motor 30 utilizando cojinetes de aguja y de empuje convencionales y (b) una instalación simple de retención apretada por muelles para mantener las zapatas de los pistones 24 en constante contacto con la superficie plana giratoria y oscilante- 26 del rotor 28. [Nota: dos modalidades de las instalaciones de interfaz de piñón/placa motriz simplificadas de la invención se describen en mayor detalle en una sección separada abajo.] La primera modalidad de la instalación de retención de la invención, como se muestra en la Figura 1, incluye una muelle en espiral 50 que se coloca alrededor del eje 30 y se recibe en una hendidura apropiada 52 formada en el bloque de cilindros 12 circunferencialmente alrededor del eje 32. La muelle 50 aprieta un elemento de retención 54 que también se coloca circunferencialmente alrededor del eje motor 30 y el eje 32. El elemento de retención 54 se proporciona con una pluralidad de aberturas, cada una de las cuales rodea el cuello 20 de un pistón respectivo 16. Una rondana especial respectiva 56 se coloca entre el elemento de retención 54 y cada zapata de pistón 24. Cada rondana 56 tiene una extensión 58 que hace contacto con la circunferencia exterior de una zapata respectiva 24 para mantener la zapata en contacto con la superficie plana 26 del rotor 28 en todo momento . El motor hidráulico ya descrito, con su notable simplificación tanto de lubricación como de la interfaz pistón/placa motriz, es eficiente, fácil de fabricar y económico de operar. Bomba Hidráulica Variable Una segunda modalidad preferida de una máquina hidráulica de acuerdo con la invención se ilustra en la Figura 3. Una bomba hidráulica variable 110 incluye un bloque de cilindros fijo modular 112 el cual es idéntico al bloque de cilindros 12 del motor hidráulico 10 mostrado en la Figura 1 y descrito anteriormente . El bloque de cilindros 112 tiene una pluralidad de cilindros 114 (solo se muestra uno) en los cuales una pluralidad respectiva de pistones coincidentes 116 se alternan entre la posición retraída del pistón 116 y las posiciones extendidas variables (siendo la extensión máxima la mostrada en la posición del pistón 116') . Cada pistón tiene una cabeza esférica 118 que se instala sobre un cuello 120 en un extremo de una porción de cuerpo cilindrico axial alargada 122 que, en la modalidad preferida mostrada, es sustancialmente tan larga como la longitud de cada cilindro respectivo 114. Cada cabeza de pistón esférica 118 se ajusta dentro de una zapata respectiva 124 que se desliza sobre la superficie plana 126 formada sobre la superficie del rotor 128 que, como se tratará en mayor detalle abajo, se une de manera pivotal a un elemento accionador, es decir el eje motor 130 que se encuentra soportado sobre cojinetes dentro de una perforación 131 en el centro del bloque de cilindro 112. En una manera similar a la explicada anteriormente con respecto al motor hidráulico 10, la bomba variable 110 también se proporciona con una instalación de válvula modular 133 que se atornilla como una tapa sobre el extremo izquierdo del bloque de cilindros modular 112 y, de manera similar incluye una pluralidad de válvulas de carrete 134 (solo se muestra una) que regulan el suministro de fluido dentro y fuera de los cilindros 114. Como se indicó anteriormente, cada una de las máquinas descritas puede operarse ya sea como una bomba o como un motor. Para la descripción de esta modalidad preferida, la máquina de placa motriz de ángulo variable 110 mostrada en la Figura 3 se opera como un abomba y el eje motor 130 se acciona .por un motor primario (no mostrado) , e.g. el motor de un vehículo. Por lo tanto, durante la mitad de cada revolución del eje motor 130, el fluido de presión inferior se extrae hacia cada cilindro respectivo 114 entrando a un puerto 137 desde un "ciclo cerrado" de fluido hidráulico circulante a través de la entrada 136 a medida que cada pistón 116 se mueve hacia una posición extendida. Durante la siguiente mitad de cada revolución, el accionamiento de cada pistón respectivo 116 de regreso a su posición completamente retraída dirige el fluido de alta presión desde el puerto 137 hacia el ciclo hidráulico cerrado a través de la salida 139. El fluido de alta presión se suministra entonces a través de la tubería de ciclo cerrado apropiada (no mostrada) hacia un motor hidráulico de acoplamiento, e.^r. , el motor 10 tratado anteriormente, haciendo que los pistones del motor de acoplamiento se muevan a una velocidad que varia con el volumen (galones por minuto) del fluido de alta presión que se suministra en una manera muy conocida en la técnica. Una vez de nuevo refiriéndose al bloque de cilindros modular 112, se construye idéntico al bloque de cilindros 12 que ya se ha descrito. Es decir, la pared cilindrica de cada cilindro 114 se corta transversalmente de manera radial por el canal de lubricación respectivo 140 formado circunferencialmente en la misma. Una pluralidad de pasajes 142 interconectan todos los canales de lubricación 140 para formar un pasaje de lubricación continuo en el bloque de cilindros 112. La sección transversal del bloque de cilindros 112 tomada en el plano 2-2 parece exactamente como la vista en sección transversal del bloque de cilindros 12 en la Figura 2. En efecto, casi toda la exposición anterior relativa al pasaje de lubricación continuo 40, 42 de la invención, con referencia al aparato del motor hidráulico 10 mostrada en las Figuras 1 y 2, se aplica igualmente a la operación del pasaje de lubricación continuo 140, 142 en el bloque de cilindros 112 de la bomba hidráulica 110 mostrada en la Figura 3, incluyendo la minimización bastante extrema de la pérdida del fluido de lubricación proveniente de cada canal de lubricación 140 al incluir opcionalmente un sello circundante 144 localizado cerca del extremo abierto de cada cilindro 114. De manera similar, el flujo del fluido de lubricación en el pasaje cerrado continuo de lubricación 140, 142 es moderado pero continuo como resultado de un flujo de fluido mínimo secundario en respuesta al movimiento del pistón y a las presiones cambiantes en cada semi-ciclo de rotación del eje motor 130 a medida que los pistones se alternan. Por supuesto, como es diferente en la bomba 110, la presión inferior de fluido se encuentra presente en cada cilindro 114 cuando cada pistón 116 se mueve hacia una posición extendida, mientras ocurre la fuente del fluido de alta presión que se hace pasar entre las paredes de los cilindros y la circunferencia exterior de cada pistón 116, a medida que cada pistón 116 se conduce desde su posición extendida hasta su posición completamente retraída mediante la rotación del eje motor 130 mediante el motor primario (no mostrado) . Sin embargo, una vez de nuevo se llama la atención en especial de las personas expertas en la técnica al hecho de que este flujo de fluido mínimo secundario ya mencionado que regresa hacia cada cilindro 114 no es una "pérdida" . Más bien, se regresa inmediatamente hacia el ciclo cerrado de fluido hidráulico muy conocido que interconecta la bomba y el motor. Es decir, este flujo de fluido secundario no regresa hacia el colector y por lo tanto, no tiene que reabastecerse hacia el sistema hidráulico de ciclo cerrado mediante una bomba de carga. También, aunque puede existir una fuga mínima que sale del pasaje cerrado continuo de lubricación 140, 142 más allá de los sellos 144 en el extremo de cada cilindro 114, cualquier fuga mínima se reabastece instantáneamente por un flujo de fluido mínimo similar que entra alrededor del extremo opuesto de cada pistón 116 que experimenta la presión incrementada. Como se trató en el preámbulo anterior, la invención permite que el aparato de placa motriz de la máquina se simplifique (a) por la omisión de los huesos de perro que normalmente se instalan entre el extremo exterior de cada pistón y una porción del cabezal motor solo oscilante de una placa motriz giratoria/oscilante convencional y (b) en las modalidades ilustradas en las Figuras 1 y 3, mediante la omisión de la porción de cabezal motor en sí misma así como el aparato convencionalmente requerido para instalar el cabezal motor no giratorio en . la porción de rotor giratoria/oscilante de la placa motriz. Refiriéndose aún a la Figura 3, el rotor 128 de la bomba 110 se instala de manera giratoria en el eje motor 130 alrededor de un eje 129 que se encuentra perpendicular al eje 132. Por lo tanto, aunque el rotor 128 gira con el eje motor 130, su ángulo de inclinación relativo al eje 130 puede variarse desde 0° (í.e., perpendicular) hasta ±25°. En la Figura 3, el rotor 128 se inclina a +25°. Esta inclinación variable se controla como sigue: El giro del rotor 128 alrededor del eje 129 se determina por la posición de un collarín de deslizamiento 180 que rodea el eje motor 130 y es movible axialmente en relación al mismo. Una varilla de mando 182 conecta el collarín 180 con el rotor 128 de manera que el movimiento del collarín 180 axialmente sobre la superficie del eje motor 130 ocasiona que el rotor 128 gire alrededor del eje 129. Por ejemplo, a medida que el collarín 128 se mueve hacia la derecha en la Figura 3, la inclinación del rotor 128 varía a través de todo en continuo desde la inclinación de +25° mostrada, de regreso hasta 0° (i.e., perpendicular) y después a -25°. El movimiento axial del collarín 180 se controla por los linguetes 184 de una horquilla 186 a medida que la horquilla 186 se gira alrededor del eje de la barra de horquilla 190 mediante la articulación de una palanca de control de horquilla 188. La horquilla 186 se acciona mediante un servo-mecanismo lineal convencional (no mostrado) conectado a la parte inferior de la palanca de horquilla 188. En esta modalidad preferida, aunque el resto de los elementos de la horquilla 186 se encuentran todos incluidos dentro de un alojamiento modular 192 de la placa motriz y la barra de horquilla 190 se soporta en los cojinetes fijos al alojamiento 192, la palanca de control de horquilla 188 se coloca externa al alojamiento 192. También se notará que el rotor 128 de la placa motriz se balancea por una conexión oculta 194 que es sustancialmente idéntica a la conexión de control 182 y se conecta de manera similar al collarín 180 pero en una ubicación sobre exactamente el lado opuesto del collarín 180. Instalaciones de Retención de la Zapata de Pistón La presión del fluido aprieta constantemente los pistones 116 en la dirección del rotor 128, y la instalación de la placa de empuje convencional ilustrada se proporciona para llevar esa carga. Sin embargo, a las velocidades de operación requeridas para el uso automotriz (e.gr., 4000 rpm) es necesaria una carga de aprieta adicional para asegurar el contacto constante entre las zapatas de pistón 124 y la superficie plana 126 del rotor 128. En vista de la omisión de la invención de los huesos de perro convencionales, las máquinas hidráulicas variables de esta invención proporcionan tal apriete adicional al utilizar una de tres simples instalaciones de retención de apriete por muelle, siendo la primera similar a la ya descrita anteriormente con respecto al motor hidráulico 10 en la Figura 1. (a) Instalación de retención con Apriete por una sola Muelle La siguiente descripción de la primera modalidad de la invención para una instalación de retención continúa en referencia a la Figura 3 , pero ahora también se hace referencia (a) a la Figura 4A, la cual muestra una vista agrandada tomada en el plano 4?-4? de la Figura 3 cuando se observa en la dirección de las flechas, y (b) a la Figura 4B, que muestra un agrandamiento de la misma vista mostrada en la Figura 1 con partes retiradas para claridad. La instalación de retención para la bomba 110 incluye una muelle en espiral 150 que se coloca alrededor del eje 130 y se recibe en una hendidura apropiada 152 formada en el bloque de cilindros 112 circunferencialmente alrededor del eje 132. La muelle en espiral 150 aprieta un elemento de retención 154 que también se coloca circunferencialmente alrededor del eje motriz 130 y el eje 132. El elemento de retención 154 se proporciona con una pluralidad de aberturas circulares 160, cada una de las cuales rodea el cuello 120 de un pistón respectivo 116. Una pluralidad de rondanas especiales 156 se colocan, respectivamente, entre el elemento de retención 154 y cada zapata de pistón 124. Cada rondana 156 tiene una extensión 158 que conecta la circunferencia exterior de la zapata respectiva 124 para mantener la zapata en contacto con la superficie plana 126 del rotor 128 en todo momento . Las posiciones de las partes ya descritas de la placa motriz y la instalación de retención de la zapata de pistón cambian en relación entre sí a medida que las inclinaciones del rotor 128 se alteran durante la operación de la máquina. Estos cambios en la posición relativa se ilustran a varias inclinaciones del rotor 128, es decir, a +25°, en las Figuras 4A y 4B; a +15° en las Figuras 5A y 5B; a 0o en las Figuras 6A y 6B; y a -25°, en las Figuras 7A y 7B. [NOTA: Las personas expertas en la técnica apreciarán que cada zapata de pistón 124 tiene una cavidad convencional balanceada por presión, centrada en la superficie plana de la zapata 124 que hace contacto con la superficie plana 126 del rotor 128, y que cada cavidad de zapata respectiva se conecta a través de un canal de zapata apropiado 162 y el canal del pistón 164 para asegurar que la presión del fluido presente en la interfaz zapata/rotor es equivalente en todo momento a la presión del fluido en la cabeza de cada pistón 116. Ya que el canal de pistón 164 pasa a través del centro de la cabeza esférica 118 de cada pistón 116, la posición del canal 164 puede utilizarse para facilitar la apreciación de los movimientos relativos de varias partes de la instalación de retención. ] Refiriéndose a la posición relativa de estas partes en la inclinación de 0o mostrada en las Figuras 6A y 6B, cada canal de pistón 164 (en el centro de cada cabeza esférica 118 de cada pistón 116) tiene la misma posición radial relativa a cada abertura circular respectiva 160 en el elemento de retención 154. Como puede observarse a partir de las vistas en las otras inclinaciones ilustradas del rotor de placa motriz 128, en todas las inclinaciones diferentes a 0o, la posición radial relativa de cada canal de pistón 164 es diferente para cada abertura 160, y las posiciones relativas de cada rondana especial 156 también es diferente. Debe apreciarse que, en cada una de estas inclinaciones de la placa motriz ilustradas, las diferentes posiciones relativas en cada una de las nueve aberturas 160 son en si mismas constantemente cambiantes a medida que el rotor 128 gira y oscila a través de una revolución completa en cada una de estas inclinaciones. Por ejemplo, en la inclinación de 25° mostrada en la Figura 4?, si durante cada revolución del rotor 128, se estuviera observando el movimiento que ocurre a través solamente de la abertura 160 en la parte superior (i.e., a las 12:00 horas) del elemento de retención 154, la posición relativa de las partes observadas en la abertura superior 160 cambiaría serialmente para coincidir con las posiciones relativas mostradas en cada una de las otras ocho aberturas 160. Es decir, en las inclinaciones diferentes a 0°
(e.g., a -25° mostrada en la Figura 7A) , durante cada revolución del rotor 128, cada rondana especial 156 se desliza sobre la superficie del elemento de retención 154 a medida que, simultáneamente cada zapata 124 se desliza sobre la superficie plana 126 del rotor 128; y cada una de estas partes cambia en relación a su propia abertura 160 a través de cada una de las diversas posiciones que pueden observarse en cada una de las otras ocho aberturas 160. Estos movimientos relativos son más grandes a ±25°; y cada una sigue una trayectoria cíclica (que parece trazar una lemniscata, i.e., una "figura en forma de ocho") que varia en tamaño con las inclinaciones angulares del rotor de placa motriz 128 y la posición horizontal de cada pistón 116 en el bloque de cilindros fijo 112. Por lo tanto, para asegurar el apropiado contacto entre cada zapata respectiva 124 y la superficie plana 126 del rotor 128, en las modalidades preferidas, se selecciona el tamaño por los límites de cada abertura 160 de manera que los bordes de la abertura 160 permanezcan en contacto con más de la mitad de la superficie de cada rondana especial 156 en todo momento durante cada revolución del rotor 128 y durante todas las inclinaciones del rotor 128, como puede observarse de las posiciones relativas de las rondanas especiales 156 y los bordes de cada una de las aberturas 160 en cada uno de los dibujos desde la Figura 4A hasta la Figura 7A. Como puede observarse de los dibujos, se prefiere un borde circular para cada abertura 160. Finalmente, se llama la atención hacia la fabricación sugerida de cada zapata 124 y su respectiva rondana especial 156 utilizando materiales de resina termoplástica reforzada. Estas partes coincidentes también pueden combinarse para formar una sola combinación de zapata/rondana termoplástica, fabricándose la porción de zapata de manera que se forme alrededor de la cabeza esférica 118 de cada pistón 16', 22. De manera similar, el costo y complejidad de la instalación de cojinetes de empuje 35 puede reducirse significativamente por el uso de resinas termoplásticas reforzadas . (b) Instalación de Retención con Apriete por Muelle Múltiple La segunda modalidad de la instalación de retención de la invención, aunque es ligeramente más difícil de instalar, es considerablemente más simple y menos costosa. Esta segunda modalidad se muestra esquemáticamente en la Figura 8 en una vista agrandada, parcial y en sección transversal de un solo pistón de una máquina hidráulica adicional 210 de ' acuerdo con la invención. El pistón 21S se coloca en el bloque de cilindros fijo modular 212 dentro del cilindro 214, cortándose transversalmente este último de manera radial por un canal de lubricación respectivo 40" formado circunferencialmente en el mismo. De la misma manera como se describió en relación a las otras máquinas hidráulicas ya detalladas anteriormente, el canal de lubricación 40" se interconecta con canales similares en los otros cilindros de las máquinas mediante una pluralidad de pasajes que forman un pasaje de lubricación continuo en el bloque de cilindros 212; y de manera similar, un sello circundante 244 se localiza cerca del extremo abierto de cada cilindro 214 para minimizar la pérdida del fluido de lubricación de cada canal de lubricación 40" . La única diferencia entre el bloque de cilindros 212 y los bloques de cilindros modulares descritos en las Figuras 1 y 3 es que el bloque de cilindros fijo 212 no incluye una gran muelle en espiral axialmente circunferencial ni una hendidura axialmente circunferencial para sostener la misma . Aunque no se muestra, el bloque de cilindros fijo modular 212 de la máquina hidráulica 210 puede conectarse ya sea a una instalación de placa motriz de ángulo fijo modular (como se muestra en la Figura 1) o a una instalación de placa motriz de ángulo variable modular (como se muestra en la Figura 3) ; pero en cualquier caso, la máquina hidráulica 210 proporciona una instalación de retención mucho más simple. Específicamente, la instalación de retención de esta modalidad comprende solamente una zapata de pistón convencional respectiva 224 para cada pistón 216 en combinación solamente una muelle en espiral respectiva 250, estando también esta última asociada con cada pistón respectivo 216. Cada zapata de pistón 224 es similar a las zapatas convencionales mostradas en la primera instalación de retención ya tratada anteriormente y de manera similar se instala sobre la cabeza esférica 218 del pistón 216 para deslizarse sobre la superficie plana 226 formada sobre la superficie del rotor 228 de placa motriz de la máquina en una manera similar a la explicada anteriormente. Cada muelle en espiral 250 se encuentra respectivamente situada de manera circunferencial alrededor del puerto de la válvula hidráulica 237 en el extremo de la válvula de cada cilindro respectivo 214 y colocada dentro de la porción de cuerpo de cada pistón respectivo 216. De nuevo, en la manera ya explicada anteriormente, cada zapata 224 se desliza sobre la superficie plana 226 del rotor 228 con un movimiento de lemniscata que varia en tamaño con la posición horizontal de cada pistón 216 y la inclinación del rotor 228 en relación al eje 230. Durante la operación normal de la máquina hidráulica 210, las zapatas 224 se mantienen en contacto con la superficie plana 226 de la placa motriz mediante presión hidráulica. Por lo tanto, el apriete por muelle proporcionado por las muelles en espiral 250 es solamente mínimo pero aún suficiente para mantener el contacto deslizante efectivo entre cada zapata 224 y la superficie' plana 226 en ausencia de la presión hidráulica en el extremo de válvula de cada cilindro respectivo 214.
Se ha encontrado que el apriete mínimo de las muelles 250 ya descrito no solamente facilita la instalación sino también es suficiente para evitar el atrapamiento de la diminuta suciedad y desperdicios metálicos encontrados durante la instalación y ocasionados por el uso. Además se llama de nuevo en especial la atención ala hecho de que esta segunda modalidad proporciona su necesaria función con solamente unas cuantas partes muy económicas. La bomba/motor ya descritos asi como las otras máquinas hidráulicas de la invención descritas anteriormente, proporcionan todas tanto lubricación como una interfaz de pistón/placa motriz que son . notablemente simples y relativamente económicas para fabricarse y proporcionan economías adicionales al reducir el número de partes requeridas para la eficiente operación y la eficiencia volumétrica incrementada.