Brevet FR2339097A1 — publié le 19770819

La présente invention concerne un dispositif de transmission homocinétique d'un mouvement rotatif entre un sous-ensemble menant et un sous-ensemble mené a axes concourants et se rapporte également a l'application d'un tel dispositif aux machines a fluide du type moteur, pompe ou compresseur. On connait un grand nombre de dispositifs de transmission homocinétique qui donnent satisfaction dans diverses asplications. Dans un premier type de ces dispositifs, a savoir ceux a joints de cardan ou équivalent, le débattement angulaire relatif de l'axe de l'arbre d'entrez par rapport a l'axe de l'arbre de sortie est limité dans tous les cas a une valeur notablement inférieure å 900 Dans un autre type de dispositif, le sous-ensemble menant et le sous-ensemble mené comprennent chacun un barillet 9 alésages axiaux et des tiges de transmission coudées dont les deux branches sont montées respectivement a coulissement dans les barillets, ce dispositif permettant de transmettre le mouvement de rotation du barillet menant au barillet mené avec un décalage angulaire entre ces deux barillets égal l'angle que font entre elles les deux branches des tiges coudées. Si ces tiges font entre elles un angle de 900, ce dispositif permet par consdquent de transmettre le mouvement de rotation a angle droit. Cependant, ce dernier type de dispositif a l'inconvénient majeur de ne pas permettre de faire varier l'angle que font entre eux les axes de rotation des sousensembles menant et mené, et il en résulte que ses applications sont extrêmement limitées. Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif de transmission homocinétique permettant de transmettre un mouvement rotatif depuis une position ou les axes de rotation des organes menant et mené sont alignés jusqu1 une position o-d ils font entre eux un angle droit. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de transmission homocinétique d'un mouvement rotatif entre un sousensemble menant et un sous-ensemble mené à axes concourants, ces deux sous-ensembles comprenant chacun un barillet a alésages axiaux et des tiges de transmission montées à coulissement dans lesdits alésages, caractérisé en ce que les extrémités des tiges de l'un des sous-ensembles sont reliées aux extrémités des tiges de l'autre sous-ensemble par des moyens d'articulation. L'invention concerne également l'application du dispositif de transmission homocinétique suivant l'invention aux machines à fluide du type moteur, pompe ou compresseur. On connaît des machines dites à pistons axiaux ou a barillet comprenant un sous-ensemble moteur et un sous-ensemble récepteur dont l'un comporte un barillet rotatif S cylindres axiaux, des pistons montés à coulissement dans les cylindres et des moyens pour admettre un fluide dans lesdits cylindres dans une position desdits pistons et l'évacuer hors desdits cylindres lorsque les pistons se sont déplacés dans une autre position, et dont l'autre comporte un plateau rotatif auquel sont liés mécaniquement lesdits pistons. Dans ces machines, il est également prévu des moyens pour faire varier la position relative du barillet et du plateau, dont les axes sont concourants, ce qui a pour effet de modifier la course des pistons dans les cylindres et, par conséquent, d'influencer, soit le débit ou la pression du fluide dans le cas d'une pompe ou d'un compresseur, soit la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du sous-ensemble- récepteur dans le cas d'un moteur. L'inconvénient de ce type de machine est que le déplacement angulaire de l'axe de l'un des sous-ensembles par rapport à l'autre est limité a quelques dizaines de degrés, et que, par conséquent, le débit ou la pression de fluide, ou la vitesse de rotation du sous-ensemble récepteur, sont limités en conséquence. La présente invention a également pour but d'appliquer le dispositif de transmission suivant l'invention à une machine de ce type pour permettre de faire varier la vitesse de rotation ou la pression appliquée au fluide sur une plage notablement plus étendue que celle obtenue avec les machines pistons axiaux ou à barillet connues. A cet effet, la présente invention a pour objet une machine a fluide à pistons axiaux ou à barillet du type moteur, pompe ou compresseur, cette machine comprenant un sous-ensemble moteur et un sous-ensemble récepteur dont l'un comporte un barillet rotatif a cylindres axiaux, des pistons montés à coulissement dans les cylindres et des moyens pour admettre un fluide dans lesdits cylindres dans une position des pistons et l'évacuer hors desdits cylindres lorsque les pistons se sont déplacées jusqu'S une autre position, et dont l'autre comporte des organes liés mécaniquement auxdits pistons, des moyens étant également prévus pour modifier la position relative desdits sous-ensembles moteur et récepteur pour faire varier la course des pistons dans le barillet, carac térisé en ce que ledit barillet et les pistons sont constitués par le barillet et les tiges de l'un des sous-ensembles du disso- sitif de transmission suivant l'invention, l'autre sous-ensemble de la machine étant constituée par l'autre sous-ensemble du dispositif de transmission. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement a titre d'exemple et sur lesquels la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de transmission homocinétique suivant l'invention la Fig. 2 est une vue en plan avec arrachements 7artels d'un compresseur auquel le dispositif de transmission suivant l'invention est appliqué, et la Fig. 3 est une vue de détail d'une variante de réalisation de l'articulation des tiges du dispositif de transmission suivant l'invention. En se reportant la Fig. 1, on voit un dispositif de transmission homocinétique comportant un sous-ensemble menant I et un sous-ensemble mené 2 dont, bien entendu, les fonctions peuvent être inversées, le dispositif étant reversible. Le sousensemble menant 1 comprend un barillet 3a destiné à être entraîné en rotation par des moyens appropriés (non représentés) et dans lequel sont ménagés trois alésages axiaux 4a, 5a et 6a placés ! 1200 l'un de l'autre le long d'un cylindre virtuel concentrique a l'axe A-A du barillet 1. Dans les alésages 4a, 5a et 6a sont montées respectivement a coulissement des tiges 7a, 8a et 9a qui font saillie hors de leurs alésages au-del de l'une des faces d'extrémité IOa du barillet 3a et se-terminent à leur extrémité correspondante par une chape 11. Le sous-ensemble mené 2 comprend un barillet 3b identique au barillet 3a et dans lequel sont également prévus trois alésages axiaux 4b, 5b et 6b disposés à 1200 l'un de l'autre sur un cylindre virtuel concentrique à l'axe B-B qui concoure en un point O avec l'axe A-A du barillet 3a. Dans les alésages 4b, 5b et 6b sont montées à coulissement des tiges 7b, 8b et 9b qui font saillie hors de leurs alésages au-delà de la face d'extrémité lOb du barillet 3b adjacente à la face d'extrémité lOa de l'autre barillet.Les tiges 7b, 8b et 9b comportent des parties d'extrémité complémentaires 12 qui sont reçues dans les chapes 11 des tiges 7a, 8a et 9a et retenues à rotation dans celles-ci par des axes d'articulation 13. Les couples de tige 7a, 7b ; 8a, 8b et 9a, 9b sont donc disposés dans des plans parallèles au plan défini par les axes A-A et B-B et les axes d'articulation 13 sont orientés perpendiculairement à ces plans paralleles. En fonctionnement, le barillet 3a étant entrainé en rotation par les moyens d'entraînement dans le sens indiqué par la flèche Fa, il transmet son mouvement au barillet 3b, qui tourne dans le sens de la flèche Fb, par l'intermédiaire des couples de tiges articuléesqui se déplacent constamment dans des plans parallèles et absorbent, en coulissant dans leurs alésages respectifs, les variations de distance entre ces alésages pendant la rotation. Grâce aux articulations des tiges, et à leur possibilité de coulissement et de rotation dans les alésages, les deux barillets peuvent subir des mouvements relatifs entre une position dans laquelle leurs axes A-A et B-B sont alignés et une position dans laquelle ces axes font entre eux un angle droit.Autrement dit, si l'on considère que le barillet 3a est fixe, le barillet 3b peut basculer dans n'importe quelle position autour du point O à l'intérieur d'un angle solide de 1800 centré sur l'axe A-A. Dans ces conditions, le dispositif de transmission de l'invention peut trouver de nombreuses applications dans des conditions ou un organe rotatif mené, qui serait alors solidaire de l'un des barillets, est susceptible d'effectuer des déplacements angulaires de grande amplitude par rapport à l'axe de rotation de l'organe rotatif menant dont serait solidaire l'autre barillet, par exemple pour l'éntrainement d'une roue de véhicule automobile ou analogue. Bien que dans l'exemple décrit les barillets 3a et 3b comportent chacun trois alésages et trois tiges de transmission, ce nombre peut entre supérieur, ce qui a notamment pour avantage de mieux répartir les efforts de transmission de la rotation du sous-ensemble menant au sous-ensemble mené. Par ailleurs, il n'est également pas impératif que les alésages soient également répartis coaxialement a l'axe des barillets, la seule condition indispensable étant que la disposition des alésages dans les barillets soit telle que la répartition des ouvertures par lesquelles ces alésages débouchent dans la face d'extrémité de l'un des barillets soit l'image spéculaire des ouvertures par lesquelles les alésages de l'autre barillet débouchent dans la face adjacente de ce dernier. On se reportera maintenant à la Fig. 2 qui représente une application du dispositif de transmission homocinétiqué suivant l'invention à un compresseur. Ce compresseur comprend un moteur 14 qui entraine le barillet 3a en rotation par l'intermédiaire d'un ensemble de courroies 15. Le barillet 3a est monté rotatif dans un carter 16 solidaire d'un support fixe 17 par rapport auquel est articulé, par l'intermédiaire d'une articulation 18 dont l'axe passe par le point O, un support 19 sur lequel est fixé un carter 20 dans lequel est monté rotatif le batillet 3b. Dans le barillet 3b est prévu au niveau de chaque alésage un trou 21 évasé du cbté de la périphérie du barillet et mettant en communication ces aiésa- ges avec l'air atmosphérique.Une pièce tubulaire 22 comportant un filtre a air 23 est fixée de façon étanche contre le barillet 3b autour de chaque orifice 21. Enfin, des clapéts de retenue élastiques 24 et 25 sont prévus respectivement sur la nièce 22 pour fermer sélectivement l'ouverture 21 et sur la face arrière du barillet 3b opposée a la face lOb pour fermer sélectivement les orifices par lesquelles les alésages 4b, 5b et 6b débouchent dans cette face. Pour compléter le compresseur, il est encore prévu un chapeau 26 fixé sur le carter 20 et qui délimite avec la face arrière du barillet 3b une chambre 27 a partir; de laquelle l'air compressé est évacué pour être utilisé dans des moyens appropriés (non représentés), ainsi qu'un joint tournant 28 pour isoler de façon étanche à l'air la chambre 27 de l'air atmosphérique. En fonctionnement, la pression que l'on veut obtenir à la sortie du compresseur est déterminée par la position angulaire du barillet 3b par rapport au barillet 3a, que l'on règle en faisant tourner le barillet 3b autour de l'articulation 18 et en fixant ce dernier dans la position voulue par des moyens appropriés (non représentés). Le moteur 14 étant en service, il entraîne le barillet 3a par l'intermédiaire des courroies 15, ce qui a pour effet d'entraîner également le barillet 3b et de déplacer axialement les tiges 7b, 8b et 9b, formant les pistons du compresseur, dans leurs alésages respectifs, qui constituent ses cylindres. Lorsqu'un piston, par exemnle 8b, est au point mort haut, c1est-à-dire après une course de compression, il revient en arrière, créant ainsi dans l'alésage ou cylindre 5b une dépression qui assure la fermeture du clapet 25 et l'ouverture du clapet 24. Pendant toute la course de ce piston vers sa position de point mort bas, de l'air est admis dans le cylindre 5b à travers le filtre 23 et l'ouverture 21 puis, lorsque le piston inverse son mouvement, la pression qu'il engendre à l'intérieur du cylindre assure la fermeture du clapet 24 et l'ouverture du clapet 25, ainsi que l'évacuation de l'air contenu dans ce cylindre dans la chambre 27. Lorsque le piston est ainsi arrivé à nouveau dans sa position de point mort haut, c'est-à-dire après une révolution du barillet 3b autour de son axe B-B, un nouveau cycle d'admission-compression recommence comme décrit précédemment. Un même processus se poursuit dans chacun des cylindres du barillet, de telle sorte que, dans le cas représenté d'un barillet à trois cylindres, il existe trois cycles d'admission-compression par tour. Bien entendu, on peut avantageusement utiliser un plus grand nombre de cylindres et de pistons, pour, d'une part, augmenter la pression de sortie, et d'autre part, diminuer les fluctuations de cette pression. Pendant le fonctionnement du compresseur, on peut faire varier la pression de sortie entre une pression nulle et une pression maximale en déplaçant le barillet 3b depuis la position où il est aligné avec le barillet 3a jusqu'à une position où il est décalé de 900 par rapport à celui-ci et où la cylindrée est maximale. Par ailleurs, on peut également prévoir de commander la vitesse du moteur 14 afin de faire varier la pression de sortie. Bien que le dispositif de transmission suivant l'invention ait été décrit ci-dessus, en regard de la figure 2, dans son application à un compresseur, il doit être considéré qu'il peut être appliqué, sans sortir du cadre de l'invention, à une pompe ou à un moteur hydraulique de la même manière qu'il est déjà connu d'utiliser les machines à piston axiaux ou à barillet et à plateau, soit sous forme de compresseur, soit sous forme de pompe ou de moteur hydraulique. A cette fin, il suffit d'adapter les moyens d'admission et d'évacuation du fluide de la même manière que pour les machines connues du type ci-dessus. On se reportera maintenant à la Figure 3 qui représente une variante de réalisation des moyens d'articulation des tiges coulissantes. Sur cette figure, où seules les tiges 3a et 8b ont été représentées, les moyens d'articulation comprennent un élément 29 en forme d'haltère à deux rotules dont les rotules sont logées respectivement dans des nièces d'extrémité 30a et 30b pourvues d'ouvertures 31a et 31b délimitant des sièges sphériques adaptés pour retenir les rotules dans ces pièces, ces dernières étant vissées sur les extrémités des tiges coulissantes qui, elles-mêmes présentent dans leur face d'extrémité une surface de portée sphérique 32a, 32b coopérant avec la rotule correspondante. Cette articulation à rotule présente l'avantage d'éviter les phénomènes de coincement au demarrage qui pourraient se produire dans le cas du premier mode de réalisation décrit si les axes d'articulation 13 ne sont pas parfaitement parallèles entre eux et d'assurer, par conséquent, un fonctionnement plus fiable du dispositif selon l'invention dans ses diverses applications. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de transmission homocinétique d'un mouvement rotatif entre un sous-ensemble menant et un sous-ensemble mené à axes concourants, ces deux sous-ensembles comprenant chacun un barillet à alésages axiaux et des tiges de transmission montées à coulissement dans lesdits alésages, caractérisé en ce que les extrémités des tiges (7a, 8a, 9a) de l'un des sousensembles (1) sont reliées aux extrémités des tiges (7b, 8b, 9b) de l'autre sous-ensemble (2)par des moyens d'articulation (11, 12, 13 ; 29, 30a, 30b). 2. - Dispositif de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'articulation comDrennent des chapes (11) formées aux extrémités des tiges (7a, 8a, 9a) de l'un desdits sous-ensembles (1), des parties complémentaires (12) formées aux extrémités des tiges (7b, 8b, 9b) dudit autre sous-ensemble (2) et des axes d'articulation (13) pour retenir à rotation les parties complémentaires dans les chapes. 3. - Dispositif de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'articulation comprennent des éléments (29) en forme d'haltère à deux rotules et des pièces d'extrémité (30a, 30b) fixées aux extrémités des tiges correspondantes de l'un et de l'autre sous-ensemble et adaptées pour recevoir chacune à rotation l'une des rotules de l'un des éléments (29). 4. - Dispositif de transmission suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les pièces d'extrémité (3osa, 30b) comportent des ouvertures (31a, 31b) délimitant.des sièges sphériques adaptés pour retenir les rotules dans lesdites pièces, celles-ci étant vissées sur les extrémités desdites tiges. 5. - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les faces d'extrémité desdites tiges comportent des surfaces de portée (32a, 32b) sphériques coopérant avec les rotules. 6. - Machine à fluide à pistons axiaux ou à barillet du type moteur, pompe ou compresseur, cette machine comprenant un sousensemble moteur et un sous-ensemble récepteur dont l'un comporte un barillet rotatif à cylindres axiaux, des pistons montés à coulissement dans les cylindres et des moyens pour admettre un fluide dans lesdits cylindres dans une position des pistons et l'évacuer hors desdits cylindres lorsque les pistons se sont déplacés jus qu à une autre position, et dont l'autre comporte des organes liés mécaniquement auxdits pistons, des moyens étant également prévus pour modifier la position relative desdits sous-ensembles moteur et récepteur pour faire varier la course des pistons dans le barillet, caractériséeen ce que ledit barillet et les pistons sont constitués par le barillet (3b) et les tiges (7b, 8b, 9b) de-l'un des sous-ensembles (2) du dispositif de transmission suivant lune quelconque des revendications t- 3 5, l'autre sous-eneeble tte la machine étant constitué par l'autre sous-ensemble (1) du dispositif de transmission. 7. - Machin e suivant la revendication 6, caractérisée en ce que, dans le cas où elle est utilisée sous forme de compresseur, les moyens d'admission du fluide comprennent des ouvertures (21) ménagées dans le barillet (3b) du sous-ensemble récepteur pour mettre en communication lesdits cylindres avec l'air atmosphérique et des clapets de retenue (24) pour fermer sélectivement lesdites ouvertures, et les moyens d'évacuation du fluide comprennent une chambre (27) ménagée entre la face libre de ce même barillet et une pièce complémentaire (26), des clapets de retenue (25) étant prévus pour fermer sélectivement les orifices des cylindres dans ladite face.