Variateur de vitesse. L'invention a pour objet un variateur de vitesse, caractérisé en ce qu'il présente deux machines comportant chacune au moins un groupe de quatre organes guidés, ces organes rayonnant à partir d'un point commun et étant astreints à se déplacer respectivement dans quatre organes de guidage, entraînés deux par deux en rotation autour d'axes dif férents, la première machine fonctionnant comme pompe et la deuxième comme moteur, le fluide ayant traversé la machine fonction nant comme moteur étant repris par la ma chine fonctionnant comme pompe.
Dans chaque machine, les axes de rotation des organes de guidage peuvent être paral lèles, le réglage s'opérant soit par variation de la distance des axes de la première ma chine, soit par variation de la distance des axes de la deuxième machine, soit par ces deux variations simultanément.
Les dessins annexés représentent, à. titre d'exemples, quelques formes d'exécution de l'une des machines que comporte un variateur de vitesse selon l'invention, ainsi qu'une vue schématique d'une forme d'exécution com plète du variateur selon l'invention.
Les fig. 1 à 5 se rapportent à l'une des machines que comporte une forme d'exécution du variateur selon l'invention; La fig. 1 en est une vue de côté; La fig. 2 en est une vue de face; La fig. 3 en est une vue de face, avec coupes partielles, pour une position différant de i/4' de tour par, rapport à celle montrée sur la fig. 2; La fig. 4 est analogue à la fig. 3, mais pour une position différant de i/2 tour par rapport à celle montrée sur la fig. 2; La fig. 5 est analogue aux fig. 3 et 4, mais pour une position différant de 3/4 de tour par rapport à celle montrée sur la fig. 2;
La fig. 6 est une vue de côté de l'une des machines que,comporte une autre forme d'exé cution du variateur de vitesse selon l'in vention; Les fig. 7 et 8 montrent, en vue partielle, à plus grande échelle, deux variantes de l'une des machines d'une forme d'exécution du va- riateur selon l'invention, cette machine étant destinée à fonctionner comme moteur ou pompe hydraulique; La fig. 9 est une vue schématique d'une forme d'exécution complète du variateur se lon l'invention.
Dans les fig. 1 à 5, on a représenté l'une des machines d'un variateur de vitesse selon l'invention. Cette machine est destinée à fonctionner comme moteur ou comme pompe hydraulique (eau, huile, mazout, etc.). Elle- comprend quatre pistons 1, 2, 3 et 4, formant un croisillon rigide 5 à branches rectangu laires.
Les pistons 1 et 3, alignés, peuvent coulis ser dans deux cylindres 11 et 13; ceux-ci sont portés par une barrette 6 figée sur un arbre 7 susceptible de tourner dans un palier 8.
Les pistons 2 et 4, formant l'autre bran che du croisillon, peuvent coulisser dans deux autres cylindres 12 et 14 portés par une bar rette 9; celle-ci est fixée sur un arbre 10 monté dans un palier 15.
Les arbres 7 et 10 sont parallèles; leur écartement est réglable grâce à une coulisse 16-17 dont les éléments, sont immobilisa- bles l'un par rapport à l'autre par un système de serrage 18.
Les fig. 1 à 5 sont toutes relatives à un même réglage de cet écartement. Les fig. 3, 4 et 5 montrent les positions des pistons et des cylindres pour une rotation, dans le sens de la flèche f, d'un 1/4 de tour, d'un 1/2 tour, de 3/4 de tour, du croisillon 5 à partir de. la position montrée sur la fig. 2.
Sur cette dernière, on voit, par exemple, que le piston 1 est à fin de course vers le bas; sur la fig. 3, il est, en position la, à mi-course dans le cylindre 11; sur la fig. 4, il est, en position lb, à fin de course dans l'intérieur de ce même cylindre; sur la fig. 5, il est, en position<B>le,</B> à mi-course dans le cylindre 11; au quart de tour suivant, il est dans la position montrée sur la fig. 2.
Le jeu des trois autres pistons dans leur cylindre respectif est identique, mais décalé, par rapport à celui du piston 1, d'un quart, d'un demi, de trois quarts de période. Lorsque les arbres 7 et 10 sont amenés dans le prolongement l'un de l'autre, les pis tons restent immobiles dans leur cylindre; tout le système tourne autour d'un axe qui est alors confondu avec les axes des deux arbres.
La course des pistons dans leur cylindre . varie depuis cette valeur nulle _ jusqu'à une valeur maxima correspondant à l'écartement maximum des arbres 7 et 10.
Pour un même sens de rotation f de la machine, on voit aisément que, lorsque l'arbre 10 est au-dessus de l'arbre 7, le piston 1 cou lisse vers l'extérieur du cylindre 11 à partir de la position du croisillon correspondant à la fig. 2, alors que, pour des situations rela tives inverses des arbres 7 et 10 (fig. 1 à 5), le piston 1 s'enfonce dans le cylindre 11 à partir de la même position du croisillon.
On conçoit donc, qu'à l'inverse, pour un mode de distribution déterminée dans le cylin dre, la machine tourne dans le sens de la flèche f, ou dans le sens inverse, suivant que l'arbre 7 est au-dessus ou au-dessous de l'ar bre - 10.
La machine que l'on vient de décrire peut être soit la machine fonctionnant comme mo teur, soit la machine fonctionnant comme pompe, d'un variateur de vitesse selon l'in vention.
Sur la fig. 6, on a représenté l'une des machines d'une autre forme d'exécution du variateur selon l'invention. Cette machine est formée par l'association de deux groupes de quatre cylindres, dans lesquels coulissent des croisillons de pistons correspondants, les cy lindres adjacents des deux groupes étant soli daires, parallèles, et tournant autour d'un même axe. Dans cette machine, l'équilibre des masses est parfaitement assuré; en vue du réglage, les supports des paliers peuvent être articulés sur un, fléau inférieur commun.
Sur les fig. 7 et 8, on a. représenté la distribution de deux variantes d'une machine du type de celle représentée en fig. 1 à 5, fonctionnant avec un liquide (eau, huile, ma zout, etc.) ; cette distribution, réduite à sa plus simple expression, ne comporte ni sou pape, ni clapet, cette distribution se faisant à travers les arbres matérialisant les axes de rotation des organes de guidage.
Enfin, sur la fig. 9, on a représenté sché matiquement une forme d'exécution complète du variateur de vitesse selon l'invention. Ce variateur peut être utilisé comme multiplica teur ou réducteur de vitesse, en remplacement de la boîte de vitesse des automobiles, ou pour la transmission de la puissance du mo teur à l'hélice d'un aéronef, etc.
Ce variateur de vitesse comprend une pre mière machine analogue à celles ci-dessus décrites, par exemple à celle des fig. 1 à 5, et qui joue le rôle de pompe ; elle reçoit l'énergie du moteur par un accouplement 30; elle aspire le fluide, par exemple de l'huile, contenu dans un carter 31, par une tubulure d'aspiration 32. Ce fluide, mis sous pression par cette première machine, sert à l'alimen tation d'une seconde machine, par exemple du genre de celle des fig. 1 à 5, et qui, elle, fonctionne comme moteur.
Elle reçoit le fluide sous pression par une canalisation. 32a, qui se bifurque suivant deux tubulures 33 et 34 pour l'alimentation des deux groupes de cylin dres. L'huile ayant traversé cette seconde machine est reprise par la tubulure 32. L'énergie est recueillie sur l'arbre 35, lequel est relié aux roues motrices, ou à l'hélice, etc., suivant le cas.
Chacune des machines peut être réglée, de la manière qui a été déjà indiquée, par variation de l'écartement des deux arbres por teurs des cylindres; ce réglage est obtenu ici très simplement par des crémaillères 36, 37. On conçoit que l'action d'un tel variateur de vitesse est absolument progressive. Au départ, en annulant les écartements des arbres des deux machines, il est possible de faire tourner le moteur à vide, l'arbre 35 n'étant pas en traîné. On fait varier progressivement la distance des arbres, soit d'une machine, soit des deux machines à la fois, et l'arbre 35 est entraîné.
Ce réglage peut être effectué- manuelle ment ou automatiquement. Dans ce dernier cas, le régulateur peut.être en liaison avec le moteur, de telle sorte que . si, en régime, le moteur a tendance à l'accélération, le régula teur augmente automatiquement le facteur de multiplication introduit par le variateur de vitesse.
On comprend que, de cette façon, il est possible d'obtenir un démarrage absolument progressif et de se tenir constamment, pour le moteur à une vitesse de rotation qui corres ponde à son rendement optimum.
Il importe de remarquer que chaque ma chine du variateur de vitesse représenté ne possède pas de point mort et que, mieux, elle est parfaitement équilibrée au point de vue dynamique; on entend par là que, utilisée comme moteur, elle fournit un couple constant.
Dans le variateur de vitesse représenté, chaque cylindre pourrait être remplacé par un groupe de cylindres ou par un simple or gane pour le guidage du piston; les pistons pourraient également être remplacés par tout organe susceptible d'être guidé; les arbres portant les cylindres, au lieu d'être fixes au cours du fonctionnement pour un réglage dé terminé, pourraient être mobiles, décrire un plan ou une surface appropriée; les cylindres pourraient se déplacer par rapport aux bar rettes-supports; le croisillon pourrait ne pas être rigide, comporter par exemple certaines articulations;
les organes guidés pourraient être des cylindres formant un croisillon à quatre branches, les organes de guidage étant alors des pistons; enfin, bien entendu, le tra vail des pistons dans les cylindres peut être à -simple ou double effet.
Speed variator. The object of the invention is a speed variator, characterized in that it has two machines each comprising at least one group of four guided members, these members radiating from a common point and being forced to move respectively in four guide members, driven two by two in rotation around dif ferent axes, the first machine functioning as a pump and the second as a motor, the fluid having passed through the machine functioning as a motor being taken up by the machine functioning as a pump.
In each machine, the axes of rotation of the guide members can be parallel, the adjustment being made either by varying the distance from the axes of the first machine, or by varying the distance from the axes of the second machine, or by these two variations simultaneously.
The accompanying drawings show, to. As examples, a few embodiments of one of the machines that a speed variator according to the invention comprises, as well as a schematic view of a complete embodiment of the variator according to the invention.
Figs. 1 to 5 relate to one of the machines included in one embodiment of the variator according to the invention; Fig. 1 is a side view; Fig. 2 is a front view; Fig. 3 is a front view, with partial cross-sections, for a position differing by i / 4 'of a turn from that shown in FIG. 2; Fig. 4 is similar to FIG. 3, but for a position differing by i / 2 turn from that shown in fig. 2; Fig. 5 is similar to FIGS. 3 and 4, but for a position differing by 3/4 of a turn from that shown in fig. 2;
Fig. 6 is a side view of one of the machines that comprises another embodiment of the variable speed drive according to the invention; Figs. 7 and 8 show, in partial view, on a larger scale, two variants of one of the machines of one embodiment of the variator according to the invention, this machine being intended to operate as a motor or a hydraulic pump; Fig. 9 is a schematic view of a complete embodiment of the variator according to the invention.
In fig. 1 to 5, one of the machines of a variable speed drive according to the invention has been shown. This machine is intended to operate as a motor or as a hydraulic pump (water, oil, fuel oil, etc.). It comprises four pistons 1, 2, 3 and 4, forming a rigid spider 5 with rectangular branches.
The pistons 1 and 3, aligned, can be inserted into two cylinders 11 and 13; these are carried by a bar 6 fixed on a shaft 7 capable of rotating in a bearing 8.
The pistons 2 and 4, forming the other branch of the spider, can slide in two other cylinders 12 and 14 carried by a bar rette 9; this is fixed on a shaft 10 mounted in a bearing 15.
Shafts 7 and 10 are parallel; their spacing is adjustable by means of a slide 16-17, the elements of which are immobilized with respect to one another by a clamping system 18.
Figs. 1 to 5 all relate to the same adjustment of this spacing. Figs. 3, 4 and 5 show the positions of the pistons and cylinders for a rotation, in the direction of arrow f, of a 1/4 turn, a 1/2 turn, 3/4 turn, spider 5 from. the position shown in fig. 2.
On the latter, we see, for example, that the piston 1 is at the end of its downward stroke; in fig. 3, it is, in position 1a, halfway through cylinder 11; in fig. 4, it is, in position lb, at the end of travel in the interior of this same cylinder; in fig. 5, it is, in position <B> le, </B> halfway in cylinder 11; on the next quarter turn, it is in the position shown in fig. 2.
The play of the other three pistons in their respective cylinder is identical, but offset, with respect to that of piston 1, by a quarter, a half, or three quarters of a period. When the shafts 7 and 10 are brought in the continuation of one another, the pis tons remain stationary in their cylinder; the whole system turns around an axis which is then coincident with the axes of the two shafts.
The stroke of the pistons in their cylinder. varies from this zero value _ to a maximum value corresponding to the maximum spacing of shafts 7 and 10.
For the same direction of rotation f of the machine, it can easily be seen that, when the shaft 10 is above the shaft 7, the piston 1 smooth neck towards the outside of the cylinder 11 from the position of the spider corresponding to fig. 2, whereas, for reverse rela tives of shafts 7 and 10 (fig. 1 to 5), piston 1 is pushed into cylinder 11 from the same position of the cross member.
It is therefore understood that, conversely, for a determined distribution mode in the cylinder dre, the machine rotates in the direction of arrow f, or in the opposite direction, depending on whether the shaft 7 is above or below the tree - 10.
The machine which has just been described can be either the machine operating as a motor, or the machine operating as a pump, of a speed variator according to the invention.
In fig. 6 shows one of the machines of another embodiment of the variator according to the invention. This machine is formed by the association of two groups of four cylinders, in which slide corresponding piston crosses, the adjacent cylinders of the two groups being united, parallel, and rotating about the same axis. In this machine, the balance of the masses is perfectly assured; for adjustment, the bearing supports can be hinged on a common lower beam.
In fig. 7 and 8, we have. shown the distribution of two variants of a machine of the type shown in FIG. 1 to 5, working with a liquid (water, oil, ma zout, etc.); this distribution, reduced to its simplest expression, has no valve or valve, this distribution being done through the shafts materializing the axes of rotation of the guide members.
Finally, in fig. 9, a complete embodiment of the speed variator according to the invention has been shown schematically. This variator can be used as a speed multiplier or reducer, replacing the gearbox of automobiles, or for transmitting power from the engine to the propeller of an aircraft, etc.
This speed variator comprises a first machine similar to those described above, for example to that of FIGS. 1 to 5, and which plays the role of pump; it receives the energy from the motor by a coupling 30; it sucks the fluid, for example oil, contained in a housing 31, by a suction pipe 32. This fluid, pressurized by this first machine, is used to supply a second machine, by example of the kind of that of FIGS. 1 to 5, and which functions as a motor.
It receives the pressurized fluid through a pipe. 32a, which branches off along two pipes 33 and 34 for supplying the two groups of cylinders. The oil which has passed through this second machine is taken up by the pipe 32. The energy is collected on the shaft 35, which is connected to the driving wheels, or to the propeller, etc., as the case may be.
Each of the machines can be adjusted, in the manner which has already been indicated, by varying the spacing of the two bearing shafts of the cylinders; this adjustment is obtained here very simply by racks 36, 37. It will be understood that the action of such a speed variator is absolutely progressive. Initially, by canceling the spacings of the shafts of the two machines, it is possible to run the motor without load, the shaft 35 not being dragged. The distance of the shafts is gradually varied, either from one machine or from both machines at the same time, and the shaft 35 is driven.
This adjustment can be made manually or automatically. In the latter case, the regulator can be linked to the motor, so that. if the motor tends to accelerate while operating, the governor automatically increases the multiplication factor introduced by the variable speed drive.
It is understood that, in this way, it is possible to obtain an absolutely gradual starting and to keep constantly, for the motor at a speed of rotation which corresponds to its optimum efficiency.
It is important to note that each machine of the speed variator represented does not have a neutral point and that, better, it is perfectly balanced from the dynamic point of view; this is understood to mean that, used as a motor, it provides a constant torque.
In the speed variator shown, each cylinder could be replaced by a group of cylinders or by a simple organ for guiding the piston; the pistons could also be replaced by any member capable of being guided; the shafts supporting the cylinders, instead of being fixed during operation for a defined adjustment, could be movable, describing a suitable plane or surface; the cylinders could move relative to the support bars; the spider could not be rigid, for example include certain joints;
the guided members could be cylinders forming a cross member with four branches, the guide members then being pistons; finally, of course, the work of the pistons in the cylinders can be single or double acting.