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CHANGEMENT DE VITESSE HYDRAULIQUE.
L'invention a trait à un changement de vitesse hydraulique qui peut être employé de préférence pour la conduite de puissances qui nécessitent de fréquents changements par la réduction ou par l'augmentation du rapport des vitesses entre l'arbre moteur et l'arbre entraîné.
L'objet principal de l'invention est de présenter un dispositif d'une construction simple et pratique qui permet d'obtenir une série indéfi- nie et ininterrompue de vitesses et qui peut fonctionner pour un nombre de tours de rotation extrêmement bas sans aucun glissement entre l'arbre moteur et l'arbre entraînée de sorte qu'il fonctionne comme une commande à engrena- ges.
Un autre objet de l'invention est de fournir un changement de vites- se hydraulique avec lequel il est possible de produire volontairement un glis- sement entre l'arbre moteur et l'arbre entraîné sans entraîner de pertes de puissance.
Un autre objet de l'invention est de fournir un changement de vites- se hydraulique dont aucun des éléments n'aura à supporter d'usure en raison de frottements.
Les objets qui viennent d'être énumérés et les avantages qui appa- raîtront par la suite découlent de l'emploi d'un changement de vitesse hydrau- lique conforme à l'invention qui comprend, d'une façon générale, une chambre centrale dans laquelle se trouvent une pompepour refouler un liquide pouvant être assemblée à l'arbre moteur et qui est placée au fond de la chambre prin- cipale, une roue à aubés hydraulique disposée au-dessus de la pompe, un dis- positif rotatif à soupapes pour produire la rotation de ladite roue à aubes et pour fermer de façon permanente,l'espace compris entre le corps de pompe et le moyeu de la roue à aubes ;
la chambre est divisée par cette pompe, cette roue et ce dispositif à soupapes.en une chambre de pression et une chambre d'emmagasinage qui communiquent l'une avec l'autre au-dessus de la roue à au- bes par l'intermédiaire d'une canalisation qui peut être fermée par les aubes de la roue; en outre, une canalisation auxiliaire commandée par un dispositif à soupape assure une communication supplémentaire entre les deux chambres.
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Pour que l'invention soit comprise plus clairement, et facilement réalisée, il est donné ci-après un' exemple d'une proposée, à ti- tre d'exemple, avec référence aux dessins joints dans lesquels:
La figure 1 est une vue en coupe transversale du changement de vi- tesse hydraulique prise le long de la ligne A-A de la figure 2.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du même appareil prise le long des lignes B-B de la figure 1.
La figure 3 est une coupe longitudinale prise le long des lignes C-C de la figure 1.
Enfin, la figure 4 est une vue en coupe transversale prise le long des lignes D-D de la figure 2.
Les mêmes chiffres de référence sont emp oyés pour indiquer des par- ties ou éléments semblables dans tous les dessins.
Comme le représente les dessins, le changement de vitesse hydrauli- que conforme à l'invention comprend un carter cylindrique a dont l'axe longi- tudinal est disposé horizontalement et qui repose sur un socle de base b so- lidaire de la paroi cylindrique latérale 1 du carter a. Le carter est ouvert à l'une de ses deux extrémités circulaires, 2, ce qui permet d'accéder à l'in- térieur du carter t cette ouverture est fermée par un plateau a' en forme de disque et adapté sur ledit carter.
Une pompe à engrenages c est logée dans le carter a et placée à la base de celui-ci comme l'indique la figure 1 :de la sorte la pompe n'aura pas à aspirer préalablement le liquide qu'elle doit refouler, elle sera d'une permanente amorcée et par conséquent toujours prête à fonctionner en toutes circonstances.
Le corps 3 de la pompe constitue seulement l'enveloppe latérale des deux engranages 4 et 5, interposés entre la paroi 2 du carter a et le plateau a': les engrenages sont disposés entre ces deux côtés et pour cette raison ont une longueur égale à la distance entre ces deux côtés; ils sont montés sur des arbres 6 et 7 supportés par la paroi 2 et le plateau a. au moyen d'orifices pratiqués dans ces parois; les deux arbres ont une longueur qui les fait dépas- ser hors du plateau et permet le montage, aux extrémités libres, de roues den- tées 8 et 9 qui sont en prise l'une avec l'autre. Il faut noter que l'arbre 6 a une longueur plus grande 'que l'arbre 7 pour qu'il puisse être assemblé avec l'arbre moteur et devient de la sorte l'arbre moteur A du dispositif.
Juste au-dessus de la pompe C, une roue à aubes d est disposée dans le carter a; l'axe de rotation de cette roue est parallèle aux axes de rota- tion des engrenages 4 et 5 de la pompe. Cette roue 1 dont la largeur est éga- le à la distance entre la paroi 2 et le plateau a' du côté a dans lequel le moyeu 10 et les aubes 11 sont ajustés à glissement, est assujettie rigidement sur un arbre 12 qui est porté par ces parois à l'aide des orifices convenables ménagés dans ces parois.
Les deux extrémités de cet arbre 12 s'étendent à l'ex- térieur pour permettre de monter une roue dentée 13 sur l'extrémité qui passe à travers le plateau a' et d'assembler l'autre extrémité à l'appareil ou à la machine dont la marche sera commandée à l'aide du changement de vitesse hydrau- lique; il constitue ainsi l'arbre entraîné B du dispositif.
Au dessus de la roue à aubes d la paroi cylindrique 1 du carter présente un renflement additionnel 14 qui détermine une surface concave cylin- drique 14' dont les génératrices sont parallèles à l'axe de rotation de la roue à aubes ; cette surface couvre un arc d'environ 120 et a un rayon qui est un peu supérieur à la longueur des aubes permettant ainsi un faible jeu entre l'extrémité des aubes et ladite surface. Un conduit 15 se trouve ainsi formé entre cette surfaces 14',la surface cylindrique latérale du moyeu 10 de la roue, la paroi 2 et le plateau a' du carter a; le liquide sera conduit à tra- vers ce passage contre les aubes 11 de la roue d et lorsque cette roue tourne elle ferme ledit conduit.
Pour permettre de conduire le liquide refoulé par la pompe c vers
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le conduit 15 avec un minimum de frottement et sans brusque changement de direction, la paroi cylindrique 1 du carter 2 présente un épaississement additionnel.16 qui forme une surface pour diriger le liquide: cette surface se réunissant à la surface concave cylindrique 14' s'étend jusqu'à la sor- tie de la pompe 16 ainsi que le montre la figure 1 du dessin.
En ce qui concerne la roue à aubes d il suffit d'ajouter qu'elle comporte trois aubes de forme rectangulaire disposées à 120 les unes des autres.
Pour constituer une fermeture. entre la roue à aubes d et le corps 3 de la pompe c, deux soupapes e sont montées avec la roue et sont comman- dées par elle ; unecloison 17 part radialement du corps de pompe 3 dans la direction de la roue entre le plateau a' et la paroi 2 du cartér a. Chacune de ces soupapes est constituée par un cylindre 18 monté sur un arbre cylin- drique 19 dont les extrémités reposent dans des orifices ménagés dans le plateau a' et la paroi 2. L'arbre 19 est parallèle à l'axe de rotation de la roue d et s'étend extérieurement au plateau a' de façon à pouvoir rece- voir une roue dentée 20 qui est en prise avec la roue dentée 13 montée sur l'arbre entraîné B.
Les cylindres 18 sont placés.tout près du moyeu 10 de la roue d avec un très faible jeu entre lésdits cylindres et le moyeu. Les cy- lindres sont disposés de la même façon par rapport aux surfaces concaves étroites 17' ménagées dans la cloison 17 pour chacun des cylindres; les cylin- dres 18, enfin, ''Portent 4 rainures longitudinales 18' qui sont diamétralement opposées et à 90 les unes des autres.
Ces rainures sont établies pour procu- rer un espace suffisant entre un cylindre 18 et la roue à aubes d et laisser les aubes pàsser entre elles, étant donné que,, comme on l'a dit plus haut, les surfaces cylindriques latérales du cylindre et du moyeu de la roue sont presque directement en contact: pour obtenir ce résultat, la rotation de chacun des cylindres. 18 est synchronisée avec la rotation de la roue à aubes d par l'intermédiaire des roues dentées 13 et 20, dans le rapport de 3 à 4, quatre révolutions du cylindre 18 correspondant à trois révolutions de la roue à aubes d.
Les axes de rotation des cylindres 18 coïncident avec des rayons de la roue à aubes d qui forment entre.eux un angle de 60 , en sorte que lors- que l'une des aubes 11 de ladite roue est en prise avec l'une des rainures de l'un des cylindres, moment pendant lequel ledit cylindre permet le passage du liquide dans.le faible intervalle qui existe entre le moyeu 10 de la roue 'et la cloison 17, l'autre cylindre 18 fermera l'intervalle (voir la figure 1), cette disposition résultant du fait que la roue à aubes comporte trois aubes 11
Comme le montre la figure 1, la roue à aubes d, la pompe c et les soupapes e divisent l'intérieur du carter a en deux chambres,
une chambre de pression f à travers laquelle le liquide refoulé par la pompe c agit sur les aubes de la roue d et une chambre d'emmagasinage g dans laquelle le li- quide est recueilli après avoir agi sur lesdites aubes pour être ensuite entraîné à nouveau par la pompe dans la chambre de pression.
Extérieurement au carter a deux cuvettes h et 1 sont fixées l'une à la paroi 2 et l'autre au plateau a' et constituent avec cette paroi et ce plateau, deux chambres h' et i'. La première ouvre dans la chambre de pres- sion f près de l'orifice de sortie de la pompe .0, au moyen d'un dispositif à soupape j qui permet d'ouvrir et de fermer la communication; cette chambre h' communique également avec la chambre d'emmagasinage g par l'ouverture 21 pratiquée dans la paroi 2 du carter a près du fond de la dite chambre-. une dernière ouverture 22 est pratiquée dans cette paroi au-dessus du niveau ma- ximum que peut atteindre le liquide dans la chambre g.
Pour la chambre i', formée par la cuvette i et le plateau a' du car- ter a, elle communique avec la chambre d'emmagasinage g par deux ouvertures 23 et 24 pratiquées dans le plateau a'en face des ouvertures 21 et 22 de la paroi du carter 2.
Les arbres 6 et 12 qui constituent l'arbre moteur A et l'arbre en- traîné B, passent le premier à travers la cuvette i et le second à travers la
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cuvette h, par des orifices ménagés à cet effet et munis d'une garniture étanche k.
Pour pouvoir faire passer un courant d'air de refroidissement à travers tout l'appareil, une ouverture 25 est pratiquée dans la partie supé- rieure de la cuvette h faisant communiquer la chambre h' avec l'atmosphère: cette ouverture 25 est- recouverte d'un filtre 26. Dans la ligne de cette ou- verture 25, la cuvette 1 comporte une ouverture 27 semblable qui fait com- muniquer la chambre il avec une autre chambre 28 qui estconstituée -par un carter m adapté sur la face extérieure de la cuvette i, portant une ouver- ture circulaire 29 qui s'ouvre à l'air libre et disposé de telle sorte que son centre soit en ligne avec l'axe de rotation de l'arbre' d'entraînement A sur lequel est monté un ventilateur n.
Les pales de ce ventilateur sont orien- tées de façon à envoyer un courant d'air dans le dispositif, en aspirant l'air de l'atmosphère à travers l'ouverture 25 et en le retournant à travers l'ou- verture 29 du carter m.
Dans le dispositif à soupape 1 Isolément de fermeture est actionné à partir de l'extérieur du dispositif de changement de vitesse, au moyen d'une tige de commande 30 solidaire d'une poignée de commande 31, ce qui per- :.:et de régler à volonté la quantité de liquide passant de la chambre de pres- sion f à la chambre h', depuis 0 jusqu'à une quantité maximum qui est égale au débit total de la pompe c.
Fonctionnement
La chambre de pression 1 et la chambre d'emmagasinage ayant été remplies d'huile jusqu'au niveau indiqué à la figure 1, la rotation de l'arbre moteur $, dans le sens indiqué à la figure 1, fera que la pompe c entraîne l'huile de la chambre d'emmagasinage à la chambre de pression, où. le niveau d'huile monte rapidement jusqu'à ce que l'huile refoulée dans le conduit 15, faisant pression sur l'aube 11 de la roue d. qui ferme à cet instant le con- duit., amène la rotation de la roue d et par suite de l'arbre entraîné B : l'huile retombe ensuite dans la chambre d'emmagasinage g, réalisant ainsi une circulation en vase clos.
Etant donné que le dispositif à soupape j ferme la communication en- tre la chambre de pression 1 et la chambre h', toute l'huile entraînée par la pompe c agira sur les aubes 11 de la roue d. Un rapport de vitesse déter- miné s'établit entre l'arbre moteur A et l'arbre entraîné B: pour faire va- rier ce rapport, le dispositif de soupape fera passer dans la chambre Il? une partie de l'huile entraînée par la pompe .2. Cette huile, ainsi déviée vers la chambre h' retombe ensuite dans la chambre d'emmagasinage g en pas- sant par l'ouverture 21 dans la paroi 2 du carter a : de la sorte la' circula- tion d'huile continue à s'effectuer en vase clos.
Quant aux soupapes il faut noter qu'elles fonctionnent de façon à ne jamais pouvoir bloquer simultanément l'espace compris entre la cloison 17 et le moyeu 10 de la roue à aubes d: pour cela l'huile qui se trouve dans l'espace entre les deux soupapes ne peut s'opposer au passage des aubes puisqu'il y a toujours une communication avec l'une des chambres f ou g, quand l'une des aubes 11 se trouve dans cet espace.
La rotation de l'arbre moteur A entraîne la rotation du ventila- teur r, produisant ainsi un courant de l'air extérieur à travers la chambre d'emmagasinage g, et traversant le rideau d'huile projetée hors du conduit 15 : l'huile est ainsi convenablement refroidie et tout échauffement évité.
Le graissage des différentes roues dentées que comporte le dispo- sitif est obtenu par la communication établie par l'ouverture 23 dans le plateau du carter a' entre la chambre d'emmagasinage g et la chambre 2 qui contient ces roues dentées. Cette communication permet également le retour à la chambre d'emmagasinage de l'huile qui coule de cette chambre ou de la chambre de pression dans la chambre i'par les orifices pratiqués dans le plateau a', dans -lesquels sont montées les tiges des soupapes et les arbres de la pompe ± et de la roue à aubes d.
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Si l'on désirait opérer en. sens inverse, il suffit de transformer la chambre d'emmagasinage g en chambre de pression, en établissant des soupa- pes de fermeture en liaison les orifices 23, 24 qui font communiquer cet- te chambre avec la chambre i'.
Il est évident que dans la 'réalisation de l'invention, différents changements, modifications, et/ou variantes peuvent se présenter aux techni- ques sans sortir* du cadre de l'invention., clairement exposé dans le résumé suivant.