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DEPOSE A L'APPUI D'UNE DEMANDE DE Dispositif de changement de vitesse progressif et automatique destiné à faire varier convenablement et à chaque instant les éléments force et déplace- ment d'un travail disponible sur l'âpre d'un mo- teur tournant à une vitesse plus ou moins con - stante particulièrement pour automobiles, canots et autres véhicules ou machines commandés par des moteurs à combustion interne ou autres.
'La présente invention a pour objet un procédé et les appareils correspondants de changement de vi- tesse progressif et automatique pour transmettre la puissance d'un moteur, développant un couple déterminé et limité et tournant le plus souvent à une vitesse de régime correspondant au meilleur rendement, à un arbre commandé dont la vitesse et la charge sont essentiellement variables. Le dis- positif est surtout applicable à l'automobile où le moteur tournant à une vitesse plus ou moins
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constante doit fournir d'abord un couple de démarrage consi- ..érable, l'arbre commandé passant d'une vitesse nulle à sa vitesse normale, en-suite durant la marche une vitesse très variable suivant les moments et les difficultés de la route.
En outre le dispositif est applicable partout ouun moteur à combustion interne, électrique ou autre développant un couple déterminé et limité doit vaincre un couple résistant variable de zéro à une valeur correspondante à la puissance du moteur primaire.
L'application de l'invention à une voiture automobile permet de faire varier la vitesse linéaire de la voiture en- tre zéro et sa valeur maxima, sans toutefois faire varier la vitesse de rotation du moteur, ceci par le simple réglage de l'admission du carburant. Cette faculté a pour effet une augmentation considérable du rendement d'un moteur puisqu'il ne doit jamais s'écarter sensiblement de sa vitesse de régime.
L'objet de l'invention est de transmettre la puissance d'un moteur à un arbre commandé de telle façon que la sur- charge de l'arbre commandé n'amène pas un ralentissement du moteur et par suite une diminution de puissance comme cela a lieu chaque fois que le moteur est relié à l'arbre commandé au moyen d'un mécanisme dont le rapport de transformation est constant.
L'invention consiste à utiliser un mécanisme dans le- quel l'énergie du moteur primaire est repartie sur des mas- ses animées d'un mouvement spécial de façon à pouvoir resti- tuer à chaque instant l'énergie qui leur a été fournie en produisant un travail dont les éléments force et déplacement dépendent de la charge de l'arbre commandé.
Ce résultat est obtenu non pas avec des masses oscil- lantes dont le chemin parcouru varie avec la vitesse du mo- teur et la charge de l'arbre commandé, mais par des masses dont le mouvement relata reste sensiblement le même. Les
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moyens correspondants au procédé de l'invention permettent à l'arbre du moteur et à l'arbre commandé des mouvements de rotation et il n'est plus besoin de transformer d'abord ces mouvements de rotation en mouvements alternatifs pour les transformer de nouveau en rotation comme dans certains ap- pareils déjà connus, ces transformations amenant des pertes qui sont le principal obstacle à l'utilisation de ces appa- reils.
L'invention consiste généralement en un groupe com- prenant un moteur actionnant par l'intermédiaire d'une ma- nivelle soit une, deux ou plusieurs masses soit un disque pesant dont tous les points décrivent des trajectoires plus ou moins sinusoïdales, cycloïdales, épicycloïdales ou hypo- cycloïdales. Les réactions d'inertie obtenues dans les tra jectoires de ces masses permettent de freiner sans perte sensible d'énergie un pignon libre autour de son axe porté par la manivelle. Ce freinage plus ou moins énergique sui- vant la vitesse de rotation de la manivelle permet d' en- trainer une couronne dentée intérieurement qui engrène avec le pignon. Cette couronne est solidaire de l'arbre secon- daire de résistance variable.
Afin de mieux comprendre le fonctionnement considérons dans la fig.I une couronne A dentée intérieurement solidaire de l'arbre commandé R, Avec cette couronne engrène un pignon B dont le diamètre vaut le rayon de la couronne. Ce pignon tourne librement autour d'un axe E porté par la manivelle M.
Cette manivelle reçoit du moteur un mouvement de rotation par l'intermédiaire de l'arbre C.
Si la couronne est fixe et lorsque la manivelle tourne, chaque point du pignon B décrit un diamètre de la couronne.
Soit le point D; oe point sera entrainé dans un mouvement rectiligne alternatif entre les points Q et H. La vitesse de D variera constamment de zéro aux points G et H jusqu'à un
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certain maximum au centre 0 de-la couronne. Si l'axe e du pignon B est entraîné par le moteur dans le sens de la flÇ che, le pignon tournera en sens inverse des aiguilles d'une montre ; le point D se dirigera vers 0 avec une vitesse crois- sante. Si au point D nous disposons une masse pesante, son accélération sera dirigée vers 0 et une réaction d'inertie ? prendra naissance, force que nous pouvons décomposer suivant la normale et la tangente au pignon.
La force f tend à frei- ner le pignon B autour de son axe et par conséquent tend à imprimer à la couronne un mouvement de rotation dans le même sens que celui de l'axe E. Mais si nous considérons dans la fig.2 le point D entre 0 et H l'accélération est dirigée de H vers 0, donc la réaction d'inertie a le sens de f4 nous pouvons décomposer cette force en f1 et f1 et nous voyons par la simple inspection de la figure que durant la période où D van de 0 en H la force f1 détruit l'effet de f durant la période où D va de G en 0.
Au total il n'y aura donc au- cun entrainement de la couronne A et cela provient de la sy- métrie que nous trouvons dans l'appareil à savoir que le cou- ple provenant de f travaillant sur un bras de levier égal au rayon du pignon B lorsque D va de Ci. en 0 et égal et de sens contraire au couple provenant de f1 travaillant sur le même bras de levier lorsque D va de 0 en H.
Il n'en est plus de même lorsque par le dispositif de la fig. 3 et 4 nous avons introduit une dissymétrie entre ces couples en augmentant le bras de levier lorsque D va G en 0 et en le diminuant lorsque D va de 0 en H. Il s'en suit que la masse D au lieu de décrire le diamètre de la couronne, prend vis à vis de celle-ci un mouvement ayant un peu 1 as- pect d'une sinusoïde. Considérons la masse D dans son mouve- ment de G vers 0. Il se développe une réaction d'inertie ? que nous pouvons décomposer en une force f normale à ED et une force t' dans la direction ED La force f travaillant sur le bras de levier ED produit un couple qui tend à freiner
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le pignon B autour de son axe et tend par conséquent à en- trainer la couronne A dans le sens de la rotation de E.
Dans la période où D va de 0 en H ou bien où D va de 0 en H' il se développe une force d'inertie F1 que l'on peut décomposer en F1 et F1 la force F1 tand à détruire l'effet de f, mais le couple développé par F1 est plus petit que celui développé par f car f, agit sur un bras de levier ED' plus petit que ED; il s'en suit que le couple résultant tend à freiner le pignon B autour de son axe. Par ce freina- ge la couronne A est entrainée et cela d'autant plus que sa résistance est plus faible et la vitesse de la manivelle M plus grande.
Pour réaliser ce mouvement sinusoïdale de D et D' la manivelle est solidaire d'une came K en forme de coeur, la forme donnant lieu au minimum de frottements et d'à coups étant celle qui donne aux masses une accélération constante.
Cette came agit sur deux butées à galet solidaires d'un bras portant deux masses D et D'. Ce bras peut prendre un mouve- ment alternatif rectiligne par rapport au pignon B auquel il est attaché au moyen d'une glissière J.
Il est évident que le nombre de masses n'est pas limi- té à deux par pignon et que le mouvement sinusoïdal des mas- ses peut être obtenu de bien d'autres façons que celle illus- trée par la fig3.
La dissymétrie que l'on cherche à établir afin d'obte- nir des réactions d'inertie qui freinent le pignon B autour de son axe peut être obtenue plus simplement par le mécanisme représenté dans la fig. 5. A représente la couronne, B le pig- non intérieur, M la manivelle. Les masses m1 m m1 et m4 peuvent se mouvoir radialement dans les glissières solidaires du pignon B. Elles sont animées d'un mouvement relatif par rapport au pignon B par les bielles b b b3 et b4 Ces bielles sont commandées par un maneton porté par la manivelle
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M Lorsque la couronne A est immobile, chaque masse m décrit une trajectoire analogue à celle de la fig.6.
On voit claire- ment par cette courbe que lorsque la masse m4va de G en 0, le bras de levier Em4 varie en restant plus grand que le rayon de B, tandis qu'en passant de 0 en H cette distance est plus petite que le rayon de B. Il s'en suit une dissymétrie qui provoque des réactions d'inertie tendant à freiner le pignon B autour de son axe et à transmettre un couple moteur à la couronne A.
Il est possible de remplacer les masses multiples par une seule masse décrivant sensiblement le centre de gravité des masses primitives. Cette disposition a l'avantage prati- que de permettre de porter plus facilement à deux le nombre de pignons intérieurs à la couronne, ceci afin d'éviter les trépidations.
Ce n'est pas une absolue nécessité de donner au pignon B un diamètre valant exactement le rayon de la couronne .Pour des motifs pratiques on pourra réduire ce diamètre; de cette façon la manivelle pourra être doublet, et le nombre de pignons porté à deux. Si la construction est bien faite les deux pig- nons pourront se mouvoir dans un même plan ce qui simplifiera le reste de la construction.
Considérons maintenant comment se comportera le dispo- sitif lorsqu'il sera accouplé d'une part à un moteur, de l'- autre à une résistance variable. Supposons que le moteur tourne à sa vitesse de régime et que d'autre part la résis- tance appliquée à la couronne soit infinie. Par suite de l'im- mobilité de la couronne les masses vont décrire des trajec- toires analogues à celle représentée par la fig.6. Il se dé- veloppera un couple moteur constant appliqué à la couronne au point où le pignon intérieur est en prise. Si l'on diminue graduellement la résistance de la couronne, il arrive un mo-
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ment où le couple moteur arrivera à faire tourner la couronne.
A partir de ce moment le rapport de la vitesse de la manivelle à la vitesse de la couronne diminue, les efforts d'inertie di- minuent ainsi que le couple moteur appliqué à la couronne.
D'autre part la vitesse dé celle-ci augmente. Ce qui fait que le travail recueilli sur l'arbre entrainé par la couronne reste constant .
Si nous appliquons le mécanisme à l'automobile la seule manoeuvre à faire sera l'admission des gaz au moteur. Le dé- brayage ne serait même plus nécessaire s'il ne fallait prévoir une marche arrière. Supposons donc que la couronne soit ac- couplée au différentiel, la manivelle portant le pignon B en prise avec le moteur. A la mise en marche de celui-ci la vi- tesse est faible, les réactions d'inertie sont trop petites pour provoquer lescouple moteur nécessaire au démarrage. Par une admission plus forte de carburant la vitesse augmente. ain- si que le couple moteur ; il arrivera un moment où celui-ci sera assez grand pour faire démarrer la voiture. A partir de ce moment on peut laisser le moteur tourner à une vitesse quelconque, la vitesse de la voiture se réglera automatique- ment suivant le travail disponible et le profil de la route.
Avec ce mécanisme les démarrages se feront sans à-coups ainsi que les variations de vitesse qui se feront aussi rapidement que le permettra la puissance du moteur.
REVENDICATIONS.
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