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" Dispositif transmetteur et variateur de vitesse hydraulique "
L'invention concerne un dispositif pour'la trans- mission et/'ou la variation de la vitesse entre un dispositif moteur ou entraîneur en principe quelconque et un dispositif on- traîné également en principe quelconque. Le but de ce dispositif est de réaliser un appareil réduisant au strict minimum les or- ganes en mouvement et, par conséquent, les résistances'.Passives et toutes les conséquences qui en résultent.
.Le dispositif, objet de l'invention, supprime pra- tiquement tout organe de liaison mécanique entre les éléments entraîneurs et les éléments entraînés. Il permet de-varier la puissance transmise indépendammont du couple résistant et de régler cette puissance en fonction dudit couple résistant.
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Las organes mécaniques de liaison sont systématique- ment remplacés par un fluide réputé incompressible et ce fluide est aménagé, dans l'enceinte fermée dans laquelle il travaille d'une telle manière que son- volume se maintient pratiquement constant quelque soient la puissance transmise et le rapport de vitesse dans un appareil donné.
On connaît des appareils transmetteurs, respective- ment variateur de vitesse hydraulique exploitant les variations de la force centrifuge .On connatt également des appareils concourant au même but, dans lesquels on utilise les effets d'une pompe à variable. Ces dispositifs sont en général peu appréciés dans les applications courantes utilisant les transmetteurs et varia- leurs de vitesse mécanique. Celà est vraisemblablement dû aux rendements précaires constatés, à la complexité des orgues en jeu et surtout auxerreurs de conception que l'on constate d'ailleurs dans l'examen de nombreux brevets antérieurs.
Le dispositif de la présente invention s'oppose à cesmoyens connus par une réalisation simple et compacte formant un appareil complet en soi sans circulation extérieure de fluide et offrant une souplesse de. fonctionnement particulièrement appréciable.
Ce dispositif transmetteur et/ou variateur de vites- se se caractérise essentiellement par le fait que dans une encein- te complètement fermée et remplie d'un fluide réputé incompressible dont le volume demeure donc pratiquement constant, tournent un rotor entraîneur positivement commandé par le moyen moteur et un rotor entraîné. Les deux rotors comportent des parois radialement
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mobiles et au moins l'un des rotors est transversalement mobile varier '(t>t<Át/ A ûn 30rto de faire/d'une manière contrôlable la veine de fluide Á dite fluide agissant sollicitant effectivement et faisant tourner le rotor entraîné, de telle manière que ,La vitesse de rotation de ce dernier dépend directement de la loi de mouvement de ladite veine de fluide agissant.
(En d'autres termes, on peut comprendre le principe fonctionnel du dispositif de l'invention, en considé-
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rant que le fluide agissant réellement, déplacé positivement par les palettes du rotor entraîneur est amené à solliciter les palet- tes du rotor entraîné au travers de passages de section variable, la vitesse de passage du fluide étant approximativement inversé- rnant proportionnelle à la section droite de ce passage, en sorte que la vitesse du fluide accroissant ou régressant, la rotation du rotor entraîné accuse les mêmes variations de vitesse linéaire, ce qui forme la base du variateur de vitesse proprement dit entre les éléments moteurs et les éléments récepteurs..'Somme,
l'enceinte ou carter est entièrement fermé et que le fluide travaille ainsi en vases clos et en cycle fermé, on réalise en même temps qu'une simplicité extrôme, une sécurité de fonctionnement maximum.
On peut évidemment concevoir l'application de cette conception nouvelle sous des formes constructives très différen- tes eu égard aux variantesqui peuvent se produire notamment et entre autres dans la position relative des axes entraîneurs et entraînés ; dans la conformation des rotors ; les moyens mé- caniques et électriques, hydrauliques ou pneumatiques pour dépla- cer les organes capables de modifier le rapport des vitesses et, d'une manière générale, dans la conception même de l'ensemble de l'appareil formant application du dispositif do l'invention.
Les axes entraîneurs et entraînés, tout enétant parallèles, peuvent être. distants l'un de l'autre ou concentri- ques, ce qui permet de réaliser des appareils de types divers, parfaitement appropriés aux applications qui les utilisent, la disposition concentrique des. axes amenant cependant à une compa- cité remarquable.
@ A simple titre d'exemple, sans aucun caractère li- mitatif, des exécutions ,sont 'schématisées aux dessins annexés, dans lesquels: les figures 1 et 2 schématisent très sommairement une disposition à axes concentriques; la figure 3 est une coupe transversale par un appa- reil appliquant les éléments schématisés aux figures 1 et 2;
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la figure 4 est une coupe radiale par le dispositif de la. figure 3 ; la, figure 5 est une coupe transversale par une va- riante d'exécution du même dispositif; la figure 6 est une coupe radiale du dispositif de la figure 5.
Les figures 1 est 2 schématisent élémentairement les principes marnes de la conception du dispositif de l'invention.
En effet, si on considère un rotor entraîneur 1 comportant un certain nombre de palettes , mobiles radialement; un rotor récer- teur ou entraîné 3 présentant également des palettes radialement mobiles 4; si on fait que les palettes soient guidées par un chemin de roulement 5 et que les palettes ¯4 soient guidées par un chemin de roulement .6. et que ces deux chemins de roulement 5 et 6 soient excentrés par. rapport il leur rotor respectif, on réalise que lorsque les rotors se déplacent en un mouvement de rotation; leurs palettes respectives se déplacent en un mouvement radial alternatif vis-à-vis de leurs rotors respectifs.
En modi- fiant la position relative d'un rotor par rapport à, l'autre - en déplaçant transversalement l'axe de l'un au moins des deux rotors - on modifie la conformation de l'espace annulaire 2. entre les deux rotors. en effet, si l'on considère, la position de la figure 1, on remarque que les deux rotors 1 et 3 ont le même centre de rotation o, c'est-à-dire due les deux axes se confon- dent. L'espace annulaire 7 présente une section droite a-b cons- tante sur toute sa longueur.
Une paroi fixe limite partielle- ment la chambre annulaire 7 sur une longueur d'arc séparant deux palettes voisines get une seconde paroi 9 opposé-- à la première limite semblablement en partie la chambre annulsire 7 au droit de la zone inférieure du rotor 3¯ entre deux palettes 4 @, On remarque dès lors, dans la position de la figure 1, par exemple, qu'entre la palette.?. entraînée par le 'rotor 1 etla palette 4' entraînant le rotor-3, est enclavée une certaine quantité de
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fluide, généralement de l'huile. Cette veine de fluide est ref ov- ::Jar u--4 -"'-' lée,/la palette et refoule à son tour la palette .4.:., laquelle
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entraîne le rotor 3.
Le marna processus s'interpose entre les autres palettes. Il en résulte que par la rotation positivement commandée du rotor moteur 1 on provoqué la rotation du rotor entraîné ¯3.
Gomme les passais du fluide c-d et e-f présentent une section constante en tous points, la vitesse du fluide se maintient cons- tante et le rotor entraîné tourne à la même vitesse que le rotor entraîneur, ce dernier étant à vide et les frottements étant con- sidérés nuls.Si maintenant on considère la position de la figure 2, on remarque que le'rotor 1 a été déplacé en sorta de présenter une certaine excenticitée e par rapport au rotor 3. Il en résulte que le passage annulaire 7 présente une section progressivement décrois- sante à partir de son point inférieur vers son point supérieur.
La loi de mouvement des palettes 4 est restée la même, mais les déplacements radiaux des palettes ?, sont tels que leurs parties saillantes, c'est-à-dire celles qui sont effectivement sollicitées par le fluide, se trouvent réduites. D'autre part, la partie de fluide agissant se déplaçant dans l'enceinte fermée est diminué et est forcé de passer au travers d'un passage progressivement décrpissant, en sorte que sa vitesse est progressivement ralentie dans la chambre annulaire 7. Comme c'est le fluide en mouvement qui entraine directement le rotor récepteur 3, celui-ci verra sa vitesse adopter le régime de déplacement du fluide. Par contre., dans la partie inférieure de la chambre 7 un bi-passe 10 fait dévier une partie du fluide en dehors de l'action effective des palettes motrices.
Il en résulte que l'on peut rationnellement combiner l'excentricité e, la vitesse acquise par le fluide et les surfaces relatives entre la partie apparente des palettes motrices et des palettes réceptrices pour déterminer par avance les caracté- ristiques de l'appareil et plus particulièrement les limites des rapports de vitesse et des puissances transmissibles.
Les figures 3 et 4 reproduisent approximativement les éléments de ces deux schémas. On y retrouve tous les éléments précités, cette disposition étant néanmoins schématique et capa- ble d'être complétée par tous les accessoires généralement quel-
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conques ressortissant à la mécanique générale.
Enfin, les figures 5 et 6 schématisent une disposi- tion particulièrement destinés aux applications exigeant une dis- position compacte et surtout une grande souplesse de fonctionne- ment, L' appareil combine les rotors moteurs et récepteurs, ainsi qu'un moyen mécanique pour varier le rapport de vitesse. En l'oc- currence, le carter extérieur Il¯ participe de l'axe entraîné 12 et par sa masse rotative est capable de faire effet de volant ot ainsi équilibrer les modulations de la loi du mouvement du fluide dans l'appareil.
L'axe 13 du rotor entraîneur est terminé à un bout par un élément d'accouplement engagé excentriques nt dans un élément femelle li solidaire d'un .tronçon d'axe creux 16 capable d'être manoeuvré par un levier de réglage 16. 'En déplaçait celui- ci angulaire ment, on provoque la rotation de l'axe creux 15 et un déplacement de l'axe 13, lequel entraîne le rotor génératour 1 dont l'excentration par rapport au rotor entraîné é augmente ou diminue selon le sens de la manoeuvre dudit levier 16. On remarque que l'appareil complet est à la fois simple, robuste et d'un -en- combrement extrêmement réduit.
Il constitue évidemment un simple exemple d'application, sans aucun caractère limitatif.
Cn peut ainsi multiplier les modes d'exécution, en sorte que le dispositif en soi consiste essentiellement en la dis- position d'une masse constante de fluide dans un local fermé inter- posé entre un rotor entraînour et un rotor entraîné avec les condi- tions que de cette masse de fluide, une partie seulement est agis- sante; que cette fiasse agissante est variable en quantité et en vitesse et que, formant le seul lien entre le rotor entraîneur et le rotor entraîné, la vitesse de ce dernier dépend uniquement et directement des conditions dudit fluide agissant.
Il va de soi que l'on peut réaliser des appareils appliquant ce processus pratiquement pour toute puissance, pour toute vitesse et pour toutes applications où la transmission et la variation d'une vitesse doivent se faire d'une manière progressive.
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"Hydraulic speed variator and transmitter device"
The invention relates to a device for the transmission and / or variation of the speed between a motor or driving device in principle any and a driven device also in principle any. The aim of this device is to produce an apparatus reducing to the strict minimum the moving parts and, consequently, the passive resistances and all the consequences which result therefrom.
The device, object of the invention, virtually eliminates any mechanical connection member between the driving elements and the driven elements. It allows the transmitted power to be varied independently of the resistive torque and to adjust this power as a function of said resistive torque.
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The mechanical connecting members are systematically replaced by a fluid reputed to be incompressible and this fluid is arranged in the closed enclosure in which it works in such a way that its volume is maintained practically constant whatever the power transmitted and the gear ratio in a given device.
Transmitting devices are known, respectively hydraulic speed variators exploiting variations in centrifugal force. We also know devices contributing to the same end, in which the effects of a variable pump are used. These devices are generally not very popular in current applications using transmitters and mechanical speed controllers. This is probably due to the precarious yields observed, to the complexity of the organs involved and above all to the design errors which are also observed in the examination of numerous previous patents.
The device of the present invention is opposed to cesmeans known by a simple and compact embodiment forming a complete device in itself without external circulation of fluid and offering flexibility. particularly appreciable operation.
This transmitting and / or speed variator device is essentially characterized by the fact that in a completely closed chamber filled with a supposedly incompressible fluid, the volume of which therefore remains practically constant, a driving rotor, positively controlled by the means, turns. motor and a driven rotor. Both rotors have radially walls
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movable and at least one of the rotors is transversely movable vary '(t> t <Át / A ûn 30rto to make / in a controllable manner the stream of fluid Á said fluid acting effectively stressing and rotating the driven rotor, from such that the speed of rotation of the latter depends directly on the law of motion of said stream of acting fluid.
(In other words, one can understand the functional principle of the device of the invention, considering
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As the fluid actually acting, positively displaced by the vanes of the driving rotor, is caused to urge the vanes of the driven rotor through passages of variable section, the speed of passage of the fluid being approximately inverting proportional to the cross section of this passage, so that the speed of the fluid increasing or decreasing, the rotation of the driven rotor shows the same variations in linear speed, which forms the basis of the speed variator proper between the motor elements and the receiving elements. Sum,
the enclosure or casing is fully closed and the fluid thus works in closed vessels and in a closed cycle, at the same time extreme simplicity is achieved, maximum operating safety.
One can obviously conceive of the application of this new conception in very different constructive forms having regard to the variants which may occur in particular and inter alia in the relative position of the driving and driven axes; in the conformation of the rotors; the mechanical and electrical, hydraulic or pneumatic means for moving the members capable of modifying the speed ratio and, in general, in the very design of the whole of the apparatus forming an application of the device. 'invention.
The driving and driven axes, while being parallel, can be. distant from one another or concentric, which makes it possible to produce devices of various types, perfectly suited to the applications which use them, the concentric arrangement of. axes, however, leading to remarkable compactness.
@ By way of example, without any limiting character, the executions are shown diagrammatically in the appended drawings, in which: FIGS. 1 and 2 very briefly diagram an arrangement with concentric axes; Figure 3 is a cross section through an apparatus applying the elements shown schematically in Figures 1 and 2;
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FIG. 4 is a radial section through the device of the. figure 3; FIG. 5 is a cross section through an embodiment of the same device; FIG. 6 is a radial section of the device of FIG. 5.
Figures 1 and 2 schematically show the basic principles of the design of the device of the invention.
Indeed, if we consider a driving rotor 1 comprising a certain number of radially movable vanes; a receiving or driven rotor 3 also having radially movable vanes 4; if the pallets are made to be guided by a raceway 5 and that the pallets ¯4 are guided by a raceway .6. and that these two raceways 5 and 6 are eccentric by. compared to their respective rotor, it is realized that when the rotors move in a rotational movement; their respective vanes move in a reciprocating radial motion with respect to their respective rotors.
By modifying the relative position of one rotor with respect to the other - by displacing the axis of at least one of the two rotors transversely - the conformation of the annular space between the two rotors is modified. . in fact, if we consider the position of FIG. 1, we notice that the two rotors 1 and 3 have the same center of rotation o, that is to say due to the two axes coinciding. The annular space 7 has a constant cross section a-b over its entire length.
A fixed wall partially limits the annular chamber 7 over an arc length separating two neighboring vanes get a second wall 9 opposite - to the first limit similarly partly the annulus chamber 7 to the right of the lower zone of the rotor 3¯ between two pallets 4 @, It will therefore be noted, in the position of FIG. 1, for example, that between the pallet.?. driven by the 'rotor 1 and the vane 4' driving the rotor-3, a certain quantity of
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fluid, usually oil. This stream of fluid is ref ov- :: Jar u - 4 - "'-' lée, / the pallet and in turn pushes the pallet .4.:., Which
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drives rotor 3.
The marna process is interposed between the other pallets. As a result, by the positively controlled rotation of the motor rotor 1, the rotation of the driven rotor ¯3 is caused.
Since the fluid passages cd and ef have a constant section at all points, the speed of the fluid is kept constant and the driven rotor rotates at the same speed as the driving rotor, the latter being empty and the friction being constant. If we now consider the position of Figure 2, we notice that the rotor 1 has been moved so as to present a certain eccenticity relative to the rotor 3. The result is that the annular passage 7 has a section progressively decreasing from its lower point to its upper point.
The law of motion of the vanes 4 has remained the same, but the radial displacements of the vanes ?, are such that their projecting parts, that is to say those which are actually stressed by the fluid, are reduced. On the other hand, the part of the acting fluid moving in the closed enclosure is decreased and is forced to pass through a gradually decreasing passage, so that its speed is gradually slowed down in the annular chamber 7. As it is. is the moving fluid which directly drives the receiving rotor 3, the latter will see its speed adopt the fluid displacement regime. On the other hand, in the lower part of the chamber 7, a two-pass 10 deflects part of the fluid outside the effective action of the drive vanes.
It follows that one can rationally combine the eccentricity e, the velocity acquired by the fluid and the relative surfaces between the visible part of the driving vanes and the receiving vanes to determine in advance the characteristics of the apparatus and more. particularly the limits of speed ratios and transmissible powers.
Figures 3 and 4 reproduce approximately the elements of these two diagrams. It contains all the aforementioned elements, this arrangement being nevertheless schematic and capable of being supplemented by all the accessories generally whatever.
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shells belonging to general mechanics.
Finally, FIGS. 5 and 6 show schematically an arrangement particularly intended for applications requiring a compact arrangement and above all great flexibility of operation. The apparatus combines the motor and receiver rotors, as well as a mechanical means to vary. the gear ratio. In this case, the outer casing Il¯ participates in the driven shaft 12 and by its rotating mass is capable of acting as a flywheel ot thus balancing the modulations of the law of motion of the fluid in the device.
The axis 13 of the driving rotor is terminated at one end by an eccentric coupling element engaged in a female element li integral with a hollow shaft section 16 capable of being maneuvered by an adjustment lever 16. ' By moving the latter angularly, one causes the rotation of the hollow axis 15 and a displacement of the axis 13, which drives the generaturn rotor 1 whose eccentricity with respect to the driven rotor increases or decreases according to the direction of the operation of said lever 16. It is noted that the complete apparatus is at the same time simple, robust and of an extremely small footprint.
It obviously constitutes a simple example of application, without any limiting nature.
Cn can thus multiply the embodiments, so that the device in itself consists essentially of the arrangement of a constant mass of fluid in a closed room interposed between a driven rotor and a driven rotor with the conditions. tions that of this mass of fluid only a part is active; that this acting fiasse is variable in quantity and speed and that, forming the only link between the driving rotor and the driven rotor, the speed of the latter depends solely and directly on the conditions of said acting fluid.
It goes without saying that it is possible to produce devices applying this process practically for any power, for any speed and for all applications where the transmission and the variation of a speed must be done in a progressive manner.