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"PERFECTIONNEMENT AUX MACHINES A FLUIDES"
La présente invention est relative aux machines à fluide comportant des systèmes cylindre-pistons.
L'invention a pour but la construction d'une machine de ce genre dans laquelle le mouvement alternatif rectiligne du cylindre et du piston l'un par rapport à l'autre ne met en jeu que des efforts rigoureusement axiaux, le mécanisme de transformation du mouvement rectiligne en mouvement circulaire ou vice-versa ne comportant aucune pièce susceptible de prendre de l'obliquité par rapport à l'axe de ressemble coulissant.
Suivant une caractéristique de 1.invention, le sys- tème cylindre-piston est disposé de telle manière que les deux éléments qui le composent coulissent l'un dans l'autre .suivant une ligne perpendiculaire à un premier axe, un de ces éléments étant situé à une distance fixe de cet axe. L'autre élément est tourillonné autour d'un deuxième axe parallèle au premier.
Ces deux axes sont assujettis à se déplacer, l'un par rapport à l'au-
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tre, comme s'ils étaient respectivement liés avec la, même excentricité à deux cercles de même diamètre, roulant l'un sur l'autre sans glissement dans un plan perpendiculaire à ces axes, les différentes pièces étant montées les unes par rapport aux autres de telle manière que la perpendiculaire commune coupant les deux axes soit toujours parallèle à la droite joignant les centres des deux cercles et à l'axe de coulissement du système.
Bien entendu, il y aura avantage à utiliser plu- sieurs systèmes de cylindres et de pistons, par exemple en les disposant radialement autour du premier axe mentionné ci-dessus.
La fig. 1 est une vue schématiques en coupe trans- versale, expliquant le principe de l'invention.
La fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la fig. 3.
La fige 3 est une vue en coupe d'un moteur hydrau- lique suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en élévation du distribu- teur du moteur des fige.. 2 et 3.
La fig. 5 est une vue en plan correspondant à la fig. 4, le distributeur étant coupé suivant un plan vertical passant par la ligne Y-Y de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe axiale de la deuxième forme d'exécution.
La fig. 7 est une coupe transversale correspondant à la fige 6.
Le système cylindre-piston est agencé de manière que ses deux éléments puissent coulisser l'un dans l'autre suivant une droite coupant un axe qui lui est perpendiculaire, un des deux éléments mentionnés ci-dessus, c'est-à-dire le pis, ton ou le cylindre, étant fixe par rapport à cet axe. L'autre élément, c'est-à-dire le cylindre ou le piston respectivement,
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ou tout équipage coulissant lié à ce deuxième élément, est tourillonné autour d'un axe parallèle au premier.
Les deux axes se déplacent l'un par rapport à l'autre comme s'ils étaient liés à deux cercles de même diamètre roulant l'un sur l' au tre sans glissement dans un plan perpendiculaire à ces axes, les distances des axes aux centres des cercles étant égales entre elles et la perpendiculaire commune coupant les deux axes étant parallèle à la ligne joignant le centre des cercles.
On peut, bien entendu, suivant les cas, monter dans un bâti certaines des pièces mentionnées ci-dessus, les autres se déplaçant par rapport à elles dans ledit bâti, et l'on conçoit qu'il existe un grand nombre de réalisations possibles d'un tel système.
En particulier, il semble avantageux, sur@ut dans le cas d'un moteur hydraulique, de disposer plusieurs sys- tèmes cylindre-piston radialement autour de l'axe mentionné en premier lieu.
On a indiqué, à titre d'exemple, une telle disposi- tion sur la fig. 1 dans laquelle les systèmes cylindre-pis- tons 6a-1a, 6b-1b, 6c-1c sont disposés radialement autour de l'axe Y-Y en question, qui est perpendiculaire au plan de la figure.
Dans cet exemple les pistons 1a, Il!), 1c sont tous disposés à une distance fixe de l'axe Y-Y, tandis que les cylindres 6a, 6b, 6c se déplacent suivant les lignes médianes Y-A, Y-B, Y-C respectivement. Chacun de ces cylindres porte une tige 7a, 7b, 7c, respectivement solidaire de lui et tou- rillonnée autour d'un axe 9a, 9b, 9c qui est le deuxième axe mentionné ci-dessus.
Chacun de ces axes 9a, 9b, 9c est porté avec une excentricité e par un pignon 2a, 2b, 2c respectivement.
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Les trois pignons 2a, 2b et 2c roulent chacun sur une roue centrale 3 de même diamètre qu'eux, d'axe X-X et qui porte l'axe Y-Y avec la même excentricité e. A cet effet, les pignons 2a, 2b, 2c sont montés sur un bâti 4, rotatif autour de l'axe X-X, par rapport à la roue centra- le 3, et les axes 8a, 8b, 8c de ces pignons sont portés par ce bâti 4, tous à la même distance de l'axe X-X, cette dis- tance étant telle que les pignons 2a, 2b, 2c sont en prise avec la roue centrale 3. Le montage est tel que la ligne passant par le centre X de la roue 3 et le centre de chaque pignon 2a, 2b, 2c, est parallèle à la ligne joignant le point Y à l'axe de tourillonnement 9a, 9b, 9c correspondant.
Cet ensemble peut être monté de diverses maniè- res :
Dans un premier cas. la roue 3 est fixe dans l'es- pace et les pignons 2a, 2b, 2c roulent sur cette roue. D'au- tre part, les systèmes cylindre-piston 6a-1a, 6b-1b, 6c-1c, tournent autour de l'axe Y-Y tout en gardant leur position angulaire relative les uns par rapport aux autres.
Dans un mécanisme de ce genre, les pistons et les cylindres se déplacent respectivement les uns par rapport aux autres, suivant leur axes, sans aucune réaction oblique.
On obtiendra un moteur hydraulique si, pax un dis- positif quelconque, on introduit dans chaque cylindre un li- quide sous pression lorsque les pistons sont près de leur fin de course vers l'intérieur des cylindres et pendant ladépla- cement desdits cylindres vers l'extérieur, et si, d'autre part, on permet à ce liquide de s'échapper des cylindres pen- dant les courses inverses des pistons.
On recueillera le mouvement de ce moteur soit sur un arbre d'axe Y-Y, lié au mouvement angulaire des cylindres autour de cet axe,, soit sur un arbre d'axe X-X, lié à la ro- tation du bâti 4.
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Dans un autre cas, les pistons sont fixes dans les- pace. Les extrémités 9a, 9b, 9c des tiges 7a, 7b, 7c portées par les cylindres, se déplacent alors avec un mouvement alter- natif suivant les lignes Y-A, Y-B, Y-C. La roue 3 subit un mouvement de rotation autour de 1*axe X-X. Enfin, le bâti 4 reçoit un mouvement de translation analogue à celui d'un col- lier d'excentrique par suite de la rotation de son centre X-X autour de l'axe Y-Y, les pignons 2a, 2b, 2c portés par ce bâti roulant toujours sur l'engrenage 3 de manière que les points 9a, 9b et 9c de ces pignons décrivent le mouvement rectiligne alternatif ci-dessus mentionné.
Dans ce cas, si on commande les arrivées et les sorties de fluide sous- pression dans ]Les cylindres de la manière qui a été indi- quée ci-dessus, on obtiendra encore un moteur hydraulique dont on recevra le mouvement sur un arbre d'axe Y-Y, solidai- re de la roue 3.
Dans un troisième cas* le bâti 4 est fixe. La roue centrale 3 tourne autour de l'axe X-X. L'ensemble des cylindres reçoit un mouvement de translation tel que chaque point de l'axe Y-Y sur lequel concourent les axes des trois pistons et cylindres décrive un cercle autour du point correspondant de l'axe X-X. Quant aux pignons 2a, 2b, 2c, ils sont astreints à tourner autour de leurs centres 8a, 8b, etc., tout en roulant sur la roue 3.
Cet ensemble constituera donc un moteur hydrau- lique si l'on prévoit les moyens d'admission et d'échappe- ment définis ci-dessus, et si l'on reçoit le mouvement du moteur sur un arbre d'axe X-X et solidaire de l'engrenage 3.
Dans l'une quelconque des dispositions qui viennent d'être décrites, on peut placer les pignons 2a, 2b et 2c, dans la partie oentrale de la machine, c'est-à-dire, entre l'arbre X-X et les systèmes cylindre-piston. C'est cette disposition qui est représentée dans la vue schématique de la fig. 1.
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On peut également s'arranger pour que ces pignons 2a, 2b, 2c, se trouvent de l'autre côté des systèmes cylin- dre-piston, par rapport à l'axe X-X et on a représenté sur les fige. 2 et 3 un mode de réalisation de cette dernière disposition.
Dans ce mode de réalisation, le moteur comporte cinq systèmes cylindre-piston ; tous les cylindres 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, forment un seul bloc tournant autour d'un ar- bre 30 d'axe Y-Y et solidaire de la roue 3. Dans ce mode de réalisation, on a supposé que la roue cen.trale 3 est fixe dans le bâti F qui la supporte. Un plateau 4 est tou,- rillonné sur une portée 40 d'axe X-X qui, dans ce cas, est également fixe par rapport au bâti F. Ce plateau 4 porte des pignons tels que 2a,. correspondant chacun a l'un des cylindres 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, sur la fig. 3, on ne peut voir que deux de ces pignons, à savoir 2a, 2c.
Ces pignons sont montés, au moyen de roulements à aiguilles tels que 50a dans Le plateau 4 et leurs axes 51a, etc... s'étendent de part et d'autre de ce plateau. Si l'on prend, par exemple, le cas du pignon 2a, l'axe 51a de ce pignon porte à son extrémité, opposée au pignon 2a un bouton de manivelle 52a constitué par un élément de cylin- dre dont l'axe y-y est à une distance de l'axe x-x égale à la distance existant entre les axes Y-Y et X-X. Chaque piston tel que la porte à sa partie extérieure un collier 53a entourant le bout d'arbre excentré 52a.
Enfin, le plateau 4 est relié par un prolongement cylindrique tel que 41 à un disque 42 claveté sur l'arbre 43. Cet arbre 43 est lui-même montée par l'intermédiaire d'un roulement à billes 44 dans un des flasques du bâti F.
On voit qu'on a réalisé dans cette disposition un moteur dont le principe correspond à la vue schématique de la fig. 1. Les pignons 2a, 2b, 2c etc... roulent sur la roue 3, le plateau 4 tournant autour de L'axe X-X. Par
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suite de ce mouvement, les boutons de la manivelle tels que 52a etc... ainsi que les pistons tels que 1a etc..., ont un mouvement alternatif par rapport aux cylindres respectifs tels que 6a, l'ensemble de ces cylindres tour- nant autour de l'axe Y-Y.
Dans le mode de réalisation qui a été représenté et qui est supposé correspondre au cas d'un moteur hydrau- tique, on admet dans les cylindres du liquide sous pression qui produit les mouvements alternatifs mentionnés ci-des- sus, et c'est ce mouvement des pistons dans les cylindres qui est transmis aux boutons de manivelle tels que 52a et par suite du mouvement auquel l'ensemble est assujetti du fait du roulement des pignons tels que 2a sur la roue 3, fait tourner tout l'ensemble du plateau 4 et 41 autour de l'axe X-X. On recueille donc le mouvement du moteur sur l'arbre 43 solidaire du plateau 4 et tourillonné dans le bâti F du moteur.
En ce qui concerne les moyens pour admettre le fluide sous pression à l'intérieur des cylindres, ils peu- vent, bien entendu, être de toute nature convenable. Par exemple, dans la disposition représentée sur la fig. 1, on pourrait prévoir des soupapes commandées de manière à régler l'admission et l'échappement du liquide dans les dits cylindres.
On peut également se servir du mouvement relatif de deux des pièces du moteur pour constituer un distribu- teur qui règle l'admission et l'échappement du liquide par rapport aux cylindres.
On a représenté un dispositif de ce genre sur les fige. 2 à 5.
La pièce fixe qui comprend l'arbre 30, la portée 40 et la roue 3, est pourvue de deux canaux, l'un 60 d'admission, et l'autre 61 d'échappement. Ces deux canaux communiquent avec des canaux correspondants 60a et 61a prévus dans le bâti F. L'ar
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bre 30 est muni en face des ouvertures du bloc des cylindres Sa* 6b, 6c, 6d, 6e, de deux échancrures 70 et 71, dans les- quelles débouchent respectivement les conduites d'admission et d'échappement 60 et 61. On conçoit donc que, grâce a ce dispositif, les cylindres tels que 6e et 6. sont mis en com- munication par l'échancrure70 avec le canal d'admission 60 les cylindres qui viennent d'être cités étant ceux dans les- quels le piston est en train de parcourir sa course vers l'extérieur.
Au contraire, a partir du moment où lescylin- dres ont dépassé le plan de symétrie vertical correspondant au plan de coupe 3-3 et viennent par exemple vers la posi- tion représentée en 6c, ces cylindres sont mis en communi- cation avec l'échancrure 71 qui est reliée au canal d'échappé-' ment 61. C'est le cas des cylindres 6c et 6b, dont les pis- tons respectifs2c et 2b se déplacent vers l'intérieur.
Le cylindre 6a est dans la position neutre, c'est-a-dire qu'il n'est en communication ni avec l'admission ni avec l'échappement, son piston 2a étant à l'extrémité de sa course vers l'intérieur.
Comme le liquide dans l'échancrure 70 est du liqui- de sous-pression, tandis que le liquide dans l'échancrure 71 est du liquide relié à l'échappement, il s'ensuit que, si des précautions n'étaient pas prises, il se produirait entre le distributeur et le bloc des cylindres, une pous- sée dissymétrique normale à l'axe X-X. Pour éviter cet inconvénient, on prévoit donc de part et d'autre de l'échan- cruxe 71, deux petites échancrures 80 et 81, reliées,, par des canaux inclinés 82 et 83 prévus dans le corps 30 du distributeur, à l'échancrure 70,
de manière que la pression du liquide arrivant en 70 soit transmise à ces échancrures 80 et 81 et s'exerce simultanément suivant deux génératrices diamétralement opposées de l'alésage central du bloc des cylindres.
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Pour obtenir une symétrie complètes en réunira de même, par des canaux inclinés 84 et 85, l'échancrure 71, à deux petites échancrures 86 et 87 situées de part et d'autre de l'échancrure 70.
On conçoit que, du fait que le déplacement al- ternatif des pistons dans leurs cylindres est produit par. le jeu d'une série de pignons, tels que 2a, roulant sur une roue centrale 3, il peut y avoir un certain jeu qui se traduira par un léger temps mort à l'extrémité de cha- que course du piston, puisqu'à ce marnent les efforts chan- gent de sens. Mais, comme ceci correspond à un renversement de la Direction dans laquelle le liquide circule dans les cylindres, ce temps mort (qui a lieu par exemple, lorsque chaque piston est dans ]la position représentée en 2a sur la fig. 2) permet de donner aux échancrures 70 et 71 des dimensions telles que l'on ait un léger recouvrement de l'orifice du cylindre. D'autre part, cette absence de mouvement relatif du piston et du cylindre en fin de cour- se évite les laminages.
Dans le mode de réalisation des figs. 6 et 7 on a représenté plus particulièrement l'application d'un sys- tème du type ci-dessus décrit en regard des figs. 2 à 5 à l'entraînement d'une roue d'un véhicule automobile.
L'arbre 30 constitue la fusée de la roue, comme on l'a décrit ci-dessus, elle porte la roue centrale 3 en prise avec les pignons 2a, 2b, 2c etc... le principe du mouvement étant celui décrit ci-dessus. Mais dans la réalisation qui est maintenant décrite, chacun de ces pi- gnons 2a, 2b, 2c, etc... est solidaire d'un autre pignon 102a, 102b, 102c, etc... et ces pignons 102a, 102b, 102c sont tous en prise avec un pignon central 90 solidaire d'un manchon 91 monté fou sur 30 et sur lequel le voile 92 de la roue se trouve fixé. Ce voile de la roue porte. fixé
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aux lui, une partie tronconique 93 tournant, par l'intermé- diaire de roulements à billes 44 sur l'extrémité de la fu- sée 30, autour de l'axe X-X.
On voit que le système de pignons 102a, 102b, 102c etc. constitueen combinaison avec le pignon central 90, un dispositif de transmission de mouvement grâce auquel le mouvement du moteur hydraulique porté par la fusée de roue 30 se trouve transmis à ladite roue avec la démultiplica- tion voulue.
On remarquera que, dans ce mode de réalisation, les pignons 2a, 2b, 2c etc... au lieu d'être montés en porte a faux sur le plateau 4, comme dans la fige 3, sont portés par deux tourillons, tels que 51a et 51b, situés de part et d'autre de chacun d'eux.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, représentée par les figs. 6 et 7, les pistons 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, au lieu d'être solidaires des colliers 53a, 53b, 53c, 53d, 53e, portent simplement contre ces colliers,de manière à leur être liés d'une manière non desmodromique, c'est-à-dire à pouvoir seulement pousser ces colliers vers l'extérieur*
Ceci ne modifie pas le fonctionnementde l'ensem- ble, mais il y a lieu de prévoir une liaison entre les mouvements de rotation du plateau 4 d'une part et du bloc des cylindres d'autre part, ces mouvements de rotation ayant lieu autour d'axes parallèles et ciiiiéreiits, a sa- voir X-X pour le plateau 4 et Y-Y pour le bloc des cylin- dres.
Cette liaison pourra être réalisée de toute ma- nière convenable, par exemple par des biellettes inter- posées entre ces pièces, par des joints de 01dham, etc...
Dans le mode de réalisation représenté, le bloc des cylin- dres porte des doigts tels que 95 montés de manière à rouler à, l'intérieur d'évidements cylindriques 96 corres- pondants prévus dans le plateau 4.
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Quel que doit le mode de réalisation particulier qui est choisit un moteur hydraulique construit confor- mément à l'invention comme expliqué ci-dessus, a des avan- tages considérables, parmi lesquels on peut citer les suivants
L'action du liquide sous pression sur les pistons et le mode de liaison qui détermine le jeu des pistons à l'intérieur des cylindres, n'ont jamais pour effet de pro- duire des efforts obliques, transmis du piston au cylin- dre ou inversement. On obtient donc une réduction consi- dérable de frottement entre piston et cylindre.
On peut donc obtenir une bien meilleure étanchéité et surtout on réduit au strict minimum l'usure des pis- tons et des cylindres résultant de leurs mouvements rela- tifs.
Dans les modes de réalisation qui ont été décrits ci-dessus, on a supposé que les systèmes cylindre-piston étaient disposés radialement. mais il est bien entendu qu'on pourrait, sans rien changer au principe même de l'invention, disposer tous ces systèmes cylindres-piston en ligne, en les décalant convenablement de manière qu'ils puissent tous agir sur un arbre commun.