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Bielle pour mécanisme de commande à disque de nutation.
Les bielles utilisées dans les mécanismes de commande à disque de nutation peuvent s'accoupler de plusieurs manières au disque ainsi qu'aux organes auxquels ces bielles impriment un mouvement de va-et-vient, par exemple les pistons.
Il est connu d'utiliser à cet effet des articulations à rotule; bien que ces articulations aient trois degrés de liber- té de --mouvement, elles ne donnent pas entière satisfaction, car, en principe, elles ne permettent pas de transmettre de grands efforts. C'est pourquoi, dans les mécanismes de commande à disque de nutation, le disque de nutation et les organes animés d'un mouvement de va- et-vient, par exemple les pistons, sont rendus solidaires des bielles à l'aide de joints de Cardan, à deux de- grés de liberté de mouvement;
ces joints de Cardan s'utilisent de Manière que la. bielle articulée au disque de nutation à l'a.ide d'un tel joint, puisse se déplacer dans deux plans perpen-
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diculaires entre eux, passant par l'axe longitudinal de la bielle considérée. Dans ce cas, le bielle ne tourne pas autour de son axe longitudinal. Ceci implique que pendant le fonction- nement, sous l'effet du mouvement que lui communique le disque de nutation, la bielle tourne aussi quelque peu autour de son axe, et l'organe fixé à cette bielle tend à effectuer non seu- le,lent un mouvement de va-et-vient, mais aussi une rotation autour de son axe longitudinal.
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Pendant le fonctionne-,ent de la machine 6nutpbe d'un tel mécanisme de commande à disque de nutation, la masse de l'organe précita sollicite la bielle considérée à la torsion.
Si la vitesse angulaire du mécanisme de commande à disque de nutation est assez élevée, par exemple suprieure à 500 tours par minute, et (ou) si l'organe fixe à. la bielle a une grande masse, il peut se produire des vibrations de torsion néfastes pour les bielles.
La présente invention fournit des moyens d'amener la fréquence propre du système vibrant dans une zone peu dangereuse, c'est-à-dire des moyens d'atténuer l'amplitude des vibrations de torsion et partant, le risque de bris.
Suivant l'invention, la bielle d'un mcnisme de com- mande à disque de nutation est caractérisée par le fait que sur au moins une partie de sa longueur, sa section transversa- le est constituée par une partie centrale dont Sergent radia- lement un certain nombre de bras.
Tout en assurant une résistance suffisante au flamba- ge, cette forme d'exécution de la bielle permet d'obtenir une faible résistance à la torsion, ce oui réduit notablement la fréquence propre du système soumis à des vibrations de tor- sion et constitué par la bielle et par l'organe fixé à cette dernière et animé d'un mouvement de va-et-vient, par exemple un piston. La vitesse critique qui peut provoquer des amplitu-
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des trop grandes, se trouve alors au-dessous de la vitesse de régime, et n'est dépassée qu'au démarrage et à l'arrêt de la machine.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exem- ple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig.l montre schématiquement un mécanisme de comman- de à disque de nutation et les pistons y accouplés.
L'arbre 1 du mécanisme est supporté dans les coussinets 2 et 3. Cet arbre comporte les parties en sailie radiales 4 et 5, rendues solidaires par le tourillon 6. Lorsque l'arbre 1 tourne, l'axe du tourillon 6 décrit donc un cône dont la géné- ratrice est constituée par la droite a-a et dont l'axe est la droite b-b. Le tourillon 6 porte le disque 7 auquel la rotation de l'arbre 1 communique une nutation telle que pratiquement tous les points de la périphérie de ce disque décrivent une trajec- toire en forme de huit. Dans le plan du dessin, les projections de ces trajectoires sont indiquées par les courbes c-c; cepen- dant, ces trajectoires ont aussi une certaine dimension dans la direction perpendiculaire au plan du dessin.
En vue de profil, ces trajectoires affectent approximativement la forme montrée sur la fig.2; il y a lieu de noter que ces trajectoires sont situées sur une sphère, dont le centre coïncide avec le point d'intersection M des droites a-a et b-b et dont le rayon est égal à la distance comprise entre M et le centre géométrique des joints de Cardan 8 et 9 (= r).
Les bielles 10 et 11 sont rendues solidairesdu disque de nutation 7, à l'aide des joints de Cardan 8 et 9'. Ces joints sont constitués par une broche 12, qui est fixée dans le disque de nutation 7 et autour de laquelle tourne la douille 13. A l'extérieur, cette douille comporte deux tourillons diamétrale-
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ment opposés (la figure ne montre, pour le joint de Cardan 8, que le tourillon 14) autour desquels pivote la fourche 15 de la bielle 10.
Lorsque le ,piston 16 ne se trouve pas dans le cylin- dre 17 et qu'il peut donc se déplacer librement, la rotation de la fourche 15 de la bielle 10 sur les tourillons de la. douil- le 13 permet un déplacement illimité de l'ensemble du piston 16 et de la bielle 10, dans le plan du dessin, et de plus, théori- quement, l'ensemble de la douille 13, de la bielle 10 et du piston 16 peut tourner sans limitation autour de la broche 12.
Cependant, en général, le piston 16 se trouve dans le cylindre 17 et, comme le montre la fig.2, les trajectoires en forme de huit des centres géométriques du joint de Cardan ont une certaine dimension dans la direction tangentielle. De ce fait, les bielles sont animées non seulement d'un mouvement de va- et-vient, mais aussi d'un mouvement de rotation, ce qui, comme explique ci-dessus, peut entraîner des suites pernicieuses pour les bielles.
Pour obvier à cet inconvénient, suivant l'invention, la section transversale de la partie des bielles comprise entre les plans D-D et E-E affecte la for-e que mon- trent schématiquement les figs. et 3b. La section transversa- le est constituée par une partie centrale 18 et par les bras radiaux 19, respectivement 20. Comparativement à une bielle à section transversale ronde, la résistance à la torsion est notablement plus faible de sorte que le piston 16 aura moins tendance à suivre la rotation que la section transversale de le bielle, au droit du plan E-E, décrit autour de l'axe lon- gitudinal de cette bielle.
Les cylindres 17 et 21 sont représentas schématique- ment, sans ouvertures d'amenée ou d'évacuation etc. Ce peuvent être les cylindres d'un moteur, d'une pompe, d'un compresseur ou de machines analogues.
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Rod for nutation disc control mechanism.
The connecting rods used in the nutation disc control mechanisms can be coupled in several ways to the disc as well as to the members to which these connecting rods impart a reciprocating movement, for example the pistons.
It is known to use ball joints for this purpose; although these articulations have three degrees of freedom of movement, they are not entirely satisfactory, since, in principle, they do not allow great efforts to be transmitted. This is why, in nutation disc control mechanisms, the nutation disc and the reciprocating members, for example the pistons, are made integral with the connecting rods by means of seals. of Cardan, with two degrees of freedom of movement;
these Cardan joints are used in a way that the. connecting rod articulated to the nutation disc with the aid of such a joint, can move in two planes perpendicular to the
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dicular between them, passing through the longitudinal axis of the relevant connecting rod. In this case, the connecting rod does not rotate around its longitudinal axis. This implies that during operation, under the effect of the movement imparted to it by the nutation disc, the connecting rod also rotates somewhat around its axis, and the member attached to this connecting rod tends to perform not only, slow a back-and-forth movement, but also a rotation around its longitudinal axis.
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During operation, ent of the 6nutpbe machine of such a nutation disc control mechanism, the mass of the aforementioned member urges the connecting rod in question to torsion.
If the angular speed of the nutation disc control mechanism is high enough, for example greater than 500 revolutions per minute, and (or) if the member is fixed at. the connecting rod has a large mass, torsional vibrations that are harmful to the connecting rods may occur.
The present invention provides means of bringing the natural frequency of the vibrating system into a low-danger zone, that is to say means of attenuating the amplitude of the torsional vibrations and hence the risk of breakage.
According to the invention, the connecting rod of a nutation disc control mechanism is characterized in that over at least part of its length, its cross section is formed by a central part of which Sergent radially a number of arms.
While ensuring sufficient resistance to buckling, this embodiment of the connecting rod makes it possible to obtain low resistance to torsion, this yes notably reduces the natural frequency of the system subjected to torsional vibrations and constituted by the connecting rod and by the member fixed to the latter and driven by a reciprocating movement, for example a piston. The critical speed which can cause amplitude
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too large, is then below the operating speed, and is only exceeded when starting and stopping the machine.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of said invention.
Fig. 1 shows schematically a nutating disc control mechanism and the pistons coupled thereto.
The shaft 1 of the mechanism is supported in the bearings 2 and 3. This shaft comprises the radial projecting parts 4 and 5, made integral by the journal 6. When the shaft 1 rotates, the axis of the journal 6 therefore describes a cone whose generator is formed by line aa and whose axis is line bb. The journal 6 carries the disc 7 to which the rotation of the shaft 1 imparts a nutation such that practically all the points of the periphery of this disc describe a path in the shape of an eight. In the plane of the drawing, the projections of these trajectories are indicated by the curves c-c; however, these paths also have a certain dimension in the direction perpendicular to the plane of the drawing.
In profile view, these trajectories approximately affect the shape shown in fig.2; it should be noted that these trajectories are located on a sphere, the center of which coincides with the point of intersection M of the lines aa and bb and whose radius is equal to the distance between M and the geometric center of the joints of Gimbal 8 and 9 (= r).
The connecting rods 10 and 11 are made integral with the nutation disc 7, using Cardan joints 8 and 9 '. These seals are constituted by a pin 12, which is fixed in the nutation disc 7 and around which the sleeve 13 rotates. On the outside, this sleeve has two diametral journals.
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opposites (the figure shows, for the Cardan joint 8, only the journal 14) around which the fork 15 of the connecting rod 10 pivots.
When the piston 16 is not in the cylinder 17 and can therefore move freely, the rotation of the fork 15 of the connecting rod 10 on the journals of the. bush 13 allows unlimited movement of the assembly of piston 16 and connecting rod 10, in the plane of the drawing, and furthermore, theoretically, all of bushing 13, connecting rod 10 and piston 16 can rotate without limitation around pin 12.
However, in general, the piston 16 is in the cylinder 17 and, as shown in Fig. 2, the eight-shaped paths of the geometric centers of the universal joint have a certain dimension in the tangential direction. As a result, the connecting rods are driven not only by a reciprocating movement, but also by a rotational movement, which, as explained above, can lead to pernicious consequences for the connecting rods.
To obviate this drawback, according to the invention, the cross section of the part of the connecting rods lying between the planes D-D and E-E affects the force shown schematically in figs. and 3b. The cross-section is formed by a central part 18 and by the radial arms 19, respectively 20. Compared to a connecting rod with a round cross-section, the resistance to torsion is notably lower so that the piston 16 will have less tendency to slip. follow the rotation that the cross section of the connecting rod, to the right of the plane EE, describes around the longitudinal axis of this connecting rod.
The cylinders 17 and 21 are shown schematically, without inlet or outlet openings etc. They can be the cylinders of an engine, a pump, a compressor or similar machines.