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Appareil pour transmission hydraulique de force.
La présente invention est relative à la transmission de force où l'on demande des vitesses relatives variables entre le générateur de force et le récepteur, et elle utilise des moyens hydrauliques par lesquels on obtient une transmission variable à l'infini, sans le bruit inévitable avec les engrenages.
L'invention a pour objet un appareil de construction compacte et robuste, et d'un poids faible par rapport à la puissance.
Le nouvel appareil de transmission de force comprend un élément rotatif de commande (ou bien, comme alternative, commandé) pourvu de plusieurs cylindres radiaux qui renferment des pistons, et un élément ro- tatif commandé (ou bien, comme alternative, de commande)
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qui est combiné avec l'élément de commande, et qui est pourvu d'un anneau excentrique, uni ou denté, ou d'au- tre obstacle, constituant un chemin de guidage des pistons.
Les pistons sont positivement liés ensemble , ou tout au moins disposés pour pouvoir être positive- ment liés ensemble par de l'huile ou autre liquide ap- proprié (ci-dessous dénommé tout court "huile" pour la commodité), en vue d'exclure l'air atmosphérique, de sorte que l'un quelconque des pistons, en exécutant son mouvement de va et vient, imprime sans effort in- ductif, par sympathie , un mouvement semblable au pis- ton ou aux pistons associés avec lui. Une valve axiale est préférablement ménagée en vue de varier la section effective des lumières établissant la communication entre les cylindres.
Les dispositions sont prises de manière que lorsque les lumières de communication entre les cylin- dres sont fermées, l'appareil tourne comme une masse massive, mais lorsque lesdites lumières sont ouvertes un peu par mise en activité de la valve susmentionnée, les pistons exécutent un mouvement alternatif à une vitesse déterminée par l'effort de traction - en ce cas supposé constant - et déterminée aussi par la vi- tesse de passage d'huile de cylindre en cylindre, de faon que lorsque la section effective des lumières des cylindres augmente graduellement, la vitesse de l'élément commandé diminue proportionnellement par rapport à celle de l'élément de commando, jusqu'au moment où lesdites lumières sont complètement ouvertes;
l'huile passe alors librement de cylindre en cylindre et aucun mouvement de rotation n'est transmis à l'élé- ment commandée On pourra ainsi à volonté obtenir un
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rapport de transmission variable à l'infinie d'un élé- ment à l'autre, depuis la commande directe jusqu'au mouvement tournant libre.
Comma le passage de l'huile de cylindre en cylindre a lieu indépendamment d'un effort d'aspira- tion, on pourra obtenir un rapport de vitesse variable à l'Infini dans des limites prédéterminées quelconques, avec toute section particulière de lumière de cylin- dre, rien qu'en variant la vitesse de rotation de Isolément de command9 de manière que dans certain% conditions , on pourra se passer de la valve en ques- tion, bien que sa présence soit toujours désirable pour permettre de faire varier la section des lumières, dans le but de compenser des différences de températu- re (qui modifient la viscosité de l'huile)
ou des va- riations de la charge (qui influent sur la rapidité de l'huiler
De pluspuisque le passage d'huile de cy- lindre en cylindre a lieu à l'exclusion d'air, l'é- chauffement de l'huile reste dans des limites de bon fonctionnements lequel ne serait pas possible si l'on permettait à l'air de pénétrer dans le système, puis- que l'air sous haute pression produirait de la chaleur et la transmettrait à l'huile, qui pourrait alors éven- tuellement prendre feu.
En outre, si l'on comptait sur un effort d'aspiration, le remplissage des cylindres de travail ne s'effeotuerait pas dans le temps disponible pour y maintenir le travail effectif =. vu la viscosité de l'huile et l'exiguïté de la section des lumières -, car bien que la section de lumières puisse convenir pour le passage d'huile sous pression,cette section
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serait insuffisante pour remplissage des cylindres par effort inductif.
Les extrémités saillantes des pistons sont préalablement pourvues de galets unis ou dentés pour le contact avec le chemin de guidage ou autre obstacle contre lequel les pistons exercent leur action; l'élé- ment commandé, qui porte le chemin de guidage, est en forme de chambre remplie d'huile autant qu'elle puisse en contenir, et les pistons et cylindres (ceux-ci étant remplis aussi d'huile selon la capacité de travail désirée) de l'élément de commande baignent dans cette huile.
En passant sur le chemin de guidage, les pis- tons exécutent donc un mouvement alternatif dans la chambre remplie d'huile, et le volume de travail maxi- mum d'huile sera maintenu entre les pistons respectifs, de manière à assurer un fonctionnement efficace des pistons et de tenir les galets des pistons en contact avec le chemin de guidage. Les orifices resserrés des cylindres ont préférablement la conformation d'un tube "Venturi".
Les dimensions radiales des pistons sont établies de manière que la longueur étendue est plus grande que la partie restreinte de la chambre à juile.
En tournant avec sa chambre, un piston radial rentrera donc dans son cylindre et déplacera le contenu d'huile par injection dans un ou plusieurs cylindres associés, dont le piston s'étend ou recule en même temps pour que cas derniers cylindres puissent recevoir l'huile expulsée du premier cylindre. Si le passage à huile entre les cylindres est restreint, la liberté d'ac- tion des pistons est restreinte de manière correspon- dante, et la vitesse d'écoulement de l'huile d'un cy-
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lindre à l'autre est réduite volumétriquement par unité de temps;
si le passage à huile est totalement obstrué, le mouvement des pistons est arrêté, et ceux-ci ne pourront plus passer sur le chemin de guidagesi les cylindres continuent de tournerp la chambre qui porte ledit chemin de guidage doit nécessairement avancer dans la même direction et à la même vitesse que l'élé- ment de commande. Si les lumières de cylindre sont obstruées en partie, la vitesse du mouvement alterna- tif des pistons est retardée ou accélérée selon la section de lumière disposnible, et puisque cette con- dition introduit dans le fonctionnement l'élément de temps,, et que cet élément est important pour lôpé- ration satisfaisante du dispositif , il convient de dire maintenant d'une manière plus précise son effet.
La chambre d'entourage est connectée directement avec la commande finale à laquelle il s'agit de transmettre la force motrice, tandis que les cylindres sont con- nectés positivement avec le générateur de force, éventuellement si on le désire par l'intermédiaire d'un embrayage-débrayage. Si l'on suppose que l'arbre du générateur de force motrice tourne à une vitesse constante et que la communication entre les cylindres soit libre, les pistons, par suite de leur mouve- ment tournant à l'intérieur de la chambre en ce mo- ment immobile - exécutent librement un mouvement de va et vient, font passer l'huile et ciroulent sur le chemin de guidage sans exercer aucun effort de trac- tion sur l'élément commandée résultant de la charge de celui-ci et du mouvement alternatif des pistons par rapport à l'élément en question.
Si l'on restreint le passage d'huile d'un cylindre à l'autre, tout en
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supposant que la vitesse de rotation de l'arbre moteur reste constante, il se passera un temps plus long avant que les pistons en fonctionnement aient terminé leur course aller et retour, et il se transmettra un effort effort ) de traction à la chambre à huile/qui n'est pourtant pas proportionné à la vitesse des cylindres tournants, comme les pistons complètent leur course alternative dans une unité de temps en rapport avec la restriction du passage d'huile, et peuvent ainsi se déplacer sur le chemin de guidage après avoir fait avancer la cham- bre pondant un temps proportionné à la différence entre le mouvement libre et le mouvement restreint des pistons.
Lorsqu'on pousse plus loin la restriction du passage d'huile entre les cylindres, la course alternative entière des pistons demandera encore plus de temps, et il en résultera un contact effectif plus long entre les galets des pistons et le chemin de guidage. Lorsque finalement on ferme entièrement les lumières de cylin- dre, les pistons - comme il a été dit déjà - ne peuvent plus exécuter leur mouvement de va et vient; étant ainsi hors d'état de se déplacer sur le chemin de gui- dage, ils entraînent avec eux la chambre d'entourage, en la faisant tourner à une vitesse égale à leur propre vitesse de rotation.
Pour permettre à la vitesse du générateur de force de dépasser celle de la chambre à huile, on laisse l'huile couler de cylindre en cylindre, per- mettait ainsi une augmentation de vitesse des pistons par rapport à la vitesse des pistons,
La question de "patinage" ontre l'élément de commande et liment commandé ne se présente pas. l'effet moteur effectif prenant naissance à la suite
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d'une période plus ou moins longue de pressions effi- cacas, ou d'une pression efficace continue entre les galets des pistons et le chemin de guidage.
Das dispositions sont prises pour éviter des fuites d'huile, et dans les cas où on le désire, l'appareil peut être pourvu d'un dispositif de ren- versement décrit ci-dessus.
Comme le bon fonctionnement dépend du main- tien de la quantité d'huile désirée dans le cylindre, la chambre d'entourage est remplie d'huile qui donne la garantie qu'il ne peut pas se produire de fuites dans les cylindres de travail, puisque le(seul endroit pour recevoir l'huile fuyante est bien ladite chambre dont la capacité ne pourra pas augmenter. On pourra d'ailleurs utiliser des chambres à huile supplémentai- res avec des dispositifs de remplissage automatiques, pour remplacer des pertes d'huile dans les cylindres et dans la chambre d'ontourage.
Pour empêcher des fuites à l'endroit où l'arbre moteur entre dans cette chambre, on doit veiller à ce que l'arbre travaille en contact étroit avec l'élément qui l'entoure, et l'on y disposera convenablement une boite à garniture ménager appropriée. Pour diminuer la poussée d'huile, on pourra/ sur l'arbre moteur, des rainures qui entraînent vers l'intérieur l'huile qui cherche à s'échapper de cette partie de la chambre d'entourage; d'autres moyens appropriés peuvent être utilisés pour tenir la pres- sion de l'huile vers l'extérieur dans les limites de fonctionnement normal de l'appareil.
Les dessins annexés montrent à titre d'exem- ples différentes formes d'exécution de l'objet de l'invention.
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Fig. 1 et 2 représentent respectivement en coupe transversale et en coupe longitudinale, une forme d'exécution du nouvel appareil.
Fig. 3 est une coupe d'un mécanisme de ren- versemont applicable à l'appareil selon les figures 1 et 2.
Figo 4 est une coupe partielle d'un disposi- tif de contrôle à main.
Fig. 5 montre un dispositif de contrôle auto- matique.
Fige 6 est une coupe suivant la ligne A-A @e la figure 1.
Fig. 7, 8 et 9 sont des coupes montrant des variantes d'éxécution.
Dans les figures 1 et 2, 1 est l'arbre de commande, 2 est l'arbre commandée Dans les cylindres radiaux 3 ménagés dans le disque 4 formé sur l'arbre 1, sont Installés les pistons 5 qui à leur extrémité ex- térieure sont pourvus chacun d'un galet 6, s'appuyant sur un chemin de guidage circulaire 7 qui est excentri- que par rapport à l'axe des arbres 1 et 2. Ledit che- min 7 est ménagé sur l'enveloppe en deux pièces 8, dis- posée à l'extrémité de l'arbre 2 et remplie d'huile de manière à former une chambre étanche autour du disque 4 avec les pistons 5.
Grâce à l'Immersion de ces organes 4 et 5 dans l'huile renfermée dans la chambra, une quantité maximum d'huile pour le travail de l'appareil est constamment tenue entre les pistons, et les galets 6 restent toujours en contact avec le chemin 7.
Chaque cylindre 3 du disque 4 communique par une lumière 9 avec un canal axial 10 dans l'arbre 1
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et dans ce canal est placée une tige de valve 11 qui peut s'ajuster axialement et qui présente des parties en retraite 12 pouvant venir concorder avec les lu- mières de cylindre 9, sous Inaction d'une fourche 13 (fig. 4);
cette fourche agit sur un collier 14 qui peut glisser sur l'arbre 1. dans le but de mettre les cylindres 3 entre la lumière 9 et la tête de piston 5 adjacente, de manière à lier les pistons positive - ment ensemble
Lorsque la partie en retraite 12 de la valve 11 concorde avec les lumières 9 (fig. 1 et 2), 1 huile contenue dans les cylindres 3 circule librement de cylindre en cylindre, de manière que le disque 4 et les pistons 5 tournent avec l'arbre 1 sans faire tourner la chambre 8; l'huile entre les pistons main- tient chaque piston en contact avec le chemin de gui- dage 7, par l'intermédiaire des galets 6 ;
cette huile est continuellement transportée de cylindre en cylindre parce que ehaque piston va et vient librement dans son cylindre et exécute une course aller et retour complète en parcourant une fois le chemin de guidage 7.
Lorsque la partie réduite 12 de la valve 11 est déplacée longitudinalement, le canal 10 de l'arbre ne communiquera plus avec les lumières de cylindre 9; ces lumières sont fermées par la valve, et l'huile à ce moment contenue dans chaque cylindre 5 est alors emprisonnée; les pistons ne pourront plus se mouvoir, et pendant que 11 arbre 1 continue de tourner, les galets 6 des pistons qui font saillie hors des cylindres se- ront coincés au contact du chemin 7 de la chambre 8; dans ces conditions, l'arbre 2 tournera solidairement avec l'arbre 1.
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Si l'on restreint le libre passage de l'huile de cylindre en cylindre par déplacement axial de la valve 11, il se produit un ralentissement du fonctionne- ment de va et vient des pistons, et il en résultera ou bien un mouvement tournant dans la chambre 8, ou un ralentissement de la vitesse de l'arbre de la commande 1 ; la restriction du passage de l'huile peut se graduer par degrés différentiels, jusqu'à ce que ce passage de cylindre en cylindre soit finalement arrêté totale- ment, et alors se trouve établie une commande directe entre le disque 4 et la chambre 8; en graduant ainsi les restrictions apportées à l'écoulement de l'huile, on pourra à volonté, en actionnant la valve, établir des différences de vitesse entre les arbres 1 et 2.
Les lumières de cylindre se présentent en forme de tube "Venturi", dans le but de réduire l'agitation de l'huile au passage, et de diminuer le frottement entre l'huilo et les parois de lumière. outre le contrôle à la main, le dispositif opère aussi mécaniquement quant à la différenciation des vitesses relatives entre la chambre 8 et le dis- que 4 , résultant de l'élasticité des vitesses de l'huila dans les lumières;
cette condition est utilisée avantageusement pour ce qui concerne le choix automati- que ou mécaniquement automatique des vitesses relatives entre les éléments de commande et commandé, imposées et répondant à la charge d'un côté et à l'augmentation de la vitesse d'huile de l'autre côté, et diminution de cette vitesse lorsque la charge imposée est réduite, avec réduction correspondante de la vitesse d'huile, mouvement alternatif des pistons et conséquemment un apparochement de plus près de progrès mutuel des
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éléments de commande et commandé.
Il est à remarquer que le terme "vitesse" est employé de manière conven- tionnelle et peut s'exprimer en terme de force ou pres- sion en kilogrammes; il est alors suffisant de dire que la charge imposée par l'élément commandé est par réaction réfléchie en pression-kilogrammes créée aux lumières de cylindre 9p et comme il est une condition naturelle que cette pression doit diminuer en accord avec le facteur imposant la charge, on parvient à un équilibre en dehors d'antres considérations.
Con- naissant les efforts de l'élément de commande et la charge que présente l'élément commandé, on pourra déter- miner la course des pistons 5 par rort à la section des lumières 9, de manière à établir automatiquement un réglage concordant des vitesses relatives des élé- ments de commande et commandé, dans l'étendue de dis- positions prises d'avance.
En d'autres mots,puisque les pistons sont positivement liés ensemble par l'huile, on n'aura qu'à varier la vitesse de rotation de l'élé- ment de commande pour obtenir un rapport variable à l'infini et à choix automatique dans un champ contrôlé par la section des lumières, de sorte que lorsqu'on a besoin d'un rapport variable limité, on pourra se passer de la valve 11; cette valve pourra d'ailleurs être utilisée pour effectuer de moins fortes varia- tions dans la section des lumières de cylindre, en vue de compensation de variations des conditions de travail.
La. valve 11 peut être pourvue d'une pièce de garniture 15 (ou de bagues élastiques sembables à celles dont les pistons 5 sont garnis)dans le but de réduire la possibilité de perte d'huile entre ladite
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valve et le canal 10, et dans l'arbre 1 on a pratiqué des rainures hélicoïdales 16 qui font office de chasse- huile en renvoyant dans la chambre 8 l'huile qui éven- tuellement se sera introduite entre ledit arbre et la surface de support ou coussinet 8a. Supplémentaire- ment on ajuste sur l'extrémité de la chambre 8, une rondelle de garniture 20 et un presse-toupe réglable 20, pour empêcher des fuites dudit coussinet 8a .On pourra d'ailleurs ménager sur la chambre 8,
des réser- voirs espacés 17 qui contiennent de l'huile supplémen- taire pouvant remplacer celle qui pourrait s'échapper de ladite chambre 8 après un emploi prolongé de l'ap- pareil. L'huile est injectée automatiquement à travers des lumières à contrôle par billes 18, cela à l'aide de plongeurs 19 chargea par des ressorts, pendant le repos de l'appareil.
Si on le désire, le mécanisme de renverse- ment que montre la figure 3 pourra s'associer avec l'appareil. Ce mécanisme comprend des roues dentées 21, montées de manière à pouvoir tourner sur les ar- bres 22 qui sont supportés par une paire de plaques 23; une chape 24 pourvue d'une denture intérieure en prise avec les roues 21, et calée sur l'arbre 1 ;
un pignon 25 qui est calé sur un prolongement séparé 1a de 1'arbre 1 une plaque d'accouplement 26 qui peut glisser mais non pas tourner sur ledit prolongement d'arbre 1a,et une pièce d'accouplement à griffes 27 ménagée sur l'extrémité de l'arbre 1. lorsque la pièce d'accouple- ment 27 est en prise avec une pièce d'accouplent est en prise avec une pièce d'accouplement correspon- dante ménagée sur le pignon 25' la commande est directe entre les parties d'arbre de commande 1 et 1a,et
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tous les organes du mécanisme tourneront solidairement avec l'arbre 1, sauf pourtant la plaque d'accouplement 26.
Si la pièce 27 est dégagée et que la plaque 26 est accouplée avec la plaque voisine 23, cette plaque sera tenue et le pignon 25 fera tourner les roues 21 sur leurs arbres 22 qui sont maintenant immobiles; la chape dentée 24 se mettra à tourner, et larbre 1 tournera en sens inverse à une vitesse réduite par rapport au prolongement d'arbre la Si les deux pièces d'accouple- ment 26 et 27 sont dégagées de la plaque 23 et du pi- gnon 25, le prolongement d'arbre 1a ne fera pas tourner l'arbre 1, puisque les roues 21 tournent autour du pi- gnon 25 sans faire tourner la chape 24 dentée intérieu- rement.
On pourra apporter différents changements à l'appareil. Les figures 7, 8 et 9, montrent des variantes d'éxécution du chemin de guidage des pistons.
Dans la figure 7, le chemin 7a est formé de deux courbes, dont les centres sont décalés par rapport à l'axe du disque 4. Dans la figure 8, le chemin 7b est également formé de deux courbes comme dans la figure 7, mais il est pourvu de dents qui s'engrènent avec des roues den- tées, montées sur les pistons à la place des galets 6.
Le chemin 7 selon la figure 1 peut être denté de la même talon, Le chemin 7c selon la figure 9 présente des ondulations et d'autres profils pourront s'appli- quer selon le destination de l'appareil dans chaque cas.
Au lieu de contrôler à la main le passage de l'huile dans les cylindres 3, on pourra ménager une valve automatique connue celle que montre la fi- Sure 5, de sorte que l'appareil puisse fonctionner à
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la manière d'une roue libre., où l'on utilise la force vive pour permettre à l'élément commandé de tourner plus vite que l'élément de commande. Normalement les ouvertures diamétrales 12a de la tige de valve 11a ne correspondant pas aux lumières de cylindre 9; la cham- bre 8 tourne solidairement avec l'arbre 1, grâce à la goupille 28 qui pénètre dans l'entaille 29 de cet arbre.
Lorsque la vitesse de la chambre 8 augmente par rapport à celle de l'arbre 1, la tige de valve 11a tourne avec ladite chambre (puisque le ressort 30 serre l'épaule- ment de tige 31 en contact frottant avec l'enveloppe) jusqu'à ce que les ouvertures 12a viennent coïncider avec les lumières 9, en faisant fonctionner les pis- tons 5; les ouvertures 12a restent on correspondance avec les lumières jusqu'à ce que la vitesse de la cham- bre 8 diminue, et alors la correspondance cesse et la chambre en question tournera solidairement avec le disque.
Comme alternative, l'arbre 2 peut faire fonc- tion d'arbre de commande, l'arbre 1 étant alors commandé.