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Mécanisme de transmission à vitesse variable
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Cette invention a pour objet un mécanisme de transmission à vitesse variable du genre de ceux basés sur l'utilisation des forces centrifuges développées par des masses en rotation.
Elle a pour but de procurer un mécanisme de ce genre sus-
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oeptible 2tgtre utilisé en remplacement des changements de vi tasss ordinaires à engrenages et de réaliser à volonté la mar- ohe dans un sens ou dans l'autre.
Dans ce but, ce méoanisme est caractérisé en ce que les massas,lorsque le couple résistant dépasse le couple moteur, mettent en oscillation des oouronnes dont le mouvement oscilla- toire est transformé en mouvement oontinu de rotation, à volon- té dans un sens ou dans l'autre, par un dispositif à billes ou à galets agissant à la façon d'un dispositif à roue libre pour servir de point d'appui aux forces propulsives agissant sur l'ar- bre résistant.
Dans la réalisation pratique de l'inventions ces oouron-
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nés peuvent osciller avec des pivots montés dans un plateau d' entraînement de l'arbre résistant et prendra appui par des biel- les sur le dispositif à billes ou à galets pour transmettre tou- jours dans le même sens les forces propulsives à ce plateau d'on- trainement,
ou bien peuvent tourner autour des manetons d'un ar- bre ooudé qui est ainsi mis en oscillations et dont les oscilla- tions sont alors transmises à l'arbre résistant soit d'une façon analogue au moyen d'un plateau d'entraînement et de bielles pre- nant appui sur le dispositif à billes ou à galets soit par in- termédiaire de deux roues dentées coopérant avec des pignons sa- tellites et solidarisés alternativement avec l'arbre résistant par le dispositif à billes ou à galets agissant à la façon d'un dispositif à roue libre.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on en décrira ci-après différents exemples de réalisation.
La figure I donne une coupe verticale d'une première for- me d'exécution dans laquelle les couronnes soumises à l'action des masses centrifuges oscillent avec des pivots montés dans le plateau d'entraînement de l'arbre résistant et prennent appui , pour transmettre les forces propulsives à ce plateau, par des bielles sur le dispositif à billes ou à galets agissant à la façon d'un dispositif à roue libre.
La figure 2 donne une coupe transversale prise par la li- gne A - B dans la figure I.
La figure 3 montre en élévation de face le plateau d'en- traînement de l'arbre résistant; cette figure correspond à une coupe prise par la ligne C - D dans la figure I,
La figure 4 montre en plan un détail de la commande du dis- positif à billes ou à galets procurant à volonté la rotation de l'arbre résistant dans l'un ou l'autre sens.
La figure 5 montre en coupe une partie du dispositif à roue libre.
La figure 6 montre en élévation et coupe verticale partiel- le une seconde forme d'exécution dans laquelle les couronnes sou-
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omises à l'action des masses centrifuges tournent autour des ma- netons d'un arbre ooudé dont les oscillations sont transmises à l'arbre résistant, sous forme d'un mouvement de rotation oon- tinue de la même manière que dans l'exemple des figures I à 4.
La figure 7 correspond à une coupe prise par la ligne E-F dans la figure 6.
La figure 8 correspond à une coupe prise par la ligne G-H et la figure 9 à une coupe prise par la ligne I - J dans la fi- gure 6.
La figure 10 est une vue en élévation avec coupe partiel- le d'une troisième forme d'exécution dans laquelle les oscilla- tions d'un arbre coudé soumis à l'action des masses oentrifuges sont transmises à l'arbre résistant, sous forme d'un mouvement de rotation oontinue par deux engrenages coopérant aveo des pi- n gons satellites et solidarisés alternativement avec l'arbre ré- sistant par un dispositif à billes ou à galets du genre de ce- lui déjà;montré par les formes d'exécution des figures I et 6,
La figure II correspond à une coupe transversale prise par la ligne K - L dans la figure 10.
La figure 12.est une coupe prise par la ligne M - N dans la figure 10.
La figure 13 est une vue en plan de l'organe de commande du dispositif à billes ou à galets employé dans la construction de la figure 10 pour modifier le sens de rotation de l'arbre ré- sistant.
La figure 14 donne une coupe prise par la ligne 0 - P dans la figure 10.
Dans l'exemple de réalisation montré par les figures I à 5, l'arbre moteur I qui tourne dans un palier 2 est supporté à son extrémité par un roulement à billes 3 monté dans une couronne 4 faisant partie de l'arbre résistant, ou arbre à aotionner 5, auquel il y a lieu de transmettre une vitesse variable inverse- ment proportionnelle à la valeur du couple résistant appliqué à cet arbre,.Sur l'arbre I sont calés des plateaux 6 pourvus de
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fentes de guidage 7 dans lesquelles sont guidées par des touril- lons 8 des massas centrifuges 9 et 10 disposées symétriquement par rapport à l'axe de l'arbre I. Dans l'exemple représenté la masse supérieure 9 est choisie de faon à équilibrer deux mas- ses plus petites 10 agissant dans les fentes radiales 7 des pla- teaux 6, symétriquement par rapport à la masse 9.
Ces masses sont maintenues appliquées, sous l'aotion de la force centrifuge, lors de la rotation des plateaux 6 avec l'arbre moteur I, contre des couronnes II et 12 excentrées par rapport à l'axe de l'arbre I (figure 2) et oalées par des calas 13 sur des tourillons 14 supportés par deux plateaux 16 et 17.
Le plateau 16 tourne librement autour de l'arbre 1, sur un roulement à billes 18 tandis que le plateau 17 fait corps avec la couronne 4 faisant partie de l'arbre résistant 5 de tel- le sorte que si ce plateau 17 est mis en rotation sur le roule- ment à billes 3, il entraîne l'arbre 5. A l'extrémité du tou- rillon 14 sont calés les bras courbes 19 (figure 3), aux extré- mités desquels sont articulées en 20, des bielles 21 et 22. Les bielles 21 sont articulées, à leur seconde extrémité 23, à un plateau 24 formant corps avec un moyeu 25 pouvant tourner li- brement sur l'arbre 5 sur lequel il repose par exemple par l'in- termédiaire d'une douille antifriotion 26. Les bielles 22 sont reliées d'une façon analogue en 27 à un plateau 28 (figure I) faisant corps avec un moyeu pouvant tourner de son côté sur le moyeu 25.
Les moyeux 25 et 29 forment les couronnes intérieures de deux roulements à billes 30 et 31 maintenus par des bagues extérieures 32. Ces bagues 32 présentent comme le montre la figure 5 une périphérie interne en forme de polygone présentant des encoches 33 au sommet desquelles se trouvent normalement les bielles des roulements 30 et 31, Les billes peuvent être coincées suivant une disposition particulière par le déplace- ment de leurs oages 34 dans le sens des flèches 35 ou 36 (figu- re 5) de façon à empocher la rotation des moyeux 25 ou 29 dans l'un ou l'autre sens mais à permettre par/contra, la rotation
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libre de ces moyeux eu sens inverse suivant la position donnée aux cages à billes 34.
Afin de permettre un déplacement aisé des cages à billes 34, chacune de celles-ci fait corps avec un anneau de commande 37 et 38 et ces deux anneaux sont reliés entre eux par une entretoise 39 (figure 1) munie d'un bras 40 coopérant avec un levier 41 pivotant en 42 dans une boite 43 faisant corps avec le palier 44 supportant l'arbre 5, Le tou- rillon 42 du levier 41 est commandé, de l'extérieur de la boite 43, par un levier 45. Les bagues 32 des roulements à billes 30 et 31 étant convenablement immoblisées dans le palier 44, on comprendra aisément que, selon la position donnée aux billes 30 et 31 par la manoeuvre du levier 45 les moyeux 25 et 29 seront empêchés de tourner dans l'un ou l'autre sens, mais pourront tourner librement en sens inverse à la façon d'un dispositif à roue libre.
Le mécanisme décrit fonctionne de la manière suivante :
La rotation de l'arbre moteur 1, entrainant les plateaux 6, détermine l'application des masses centrifuges 9 et 10 con- tre les couronnes 11 et 12, Si le couple résistant est suffi- samment minime par rapport au couple moteur, les masses entrai- nent directement les couronnes 10 et 11'qui tournent, sans os- ciller, autour de l'arbre moteur 1 en entraînant dans la rota- tion, par les pivots 14, le plateau d'entraînement 17 qui met lui - même en rotation l'arbre 5. A ce moment les moyeux 25 et 29 sont entraînés dans le mouvement de rotation dans le sens de leur rotation libre de telle sorte que le dispositif comprenant les leviers courbes 19 et les bielles 20 et 21 n'intervient pas dans le fonctionnement.
Le mécanisme réalise à ce moment un fonctionnement analogue à celui connu sous le nom de fonctionne- ment en prise directe dans les mécanismes de changement de vi- tesse à engrenages, la soliaarité de l'arbre résistant avec l'ar bre moteur étant assurée à ce moment par les réactions centri- fuges des masses 9 et 10 sur les couronnes 11 et 12,
Par contre, si à un moment donné, au Moment du démarrage par exemple, le couple résistant est plus grand que le couple
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moteur, les réactions centrifuges des masses 9 et 10 étant in- suffisantes pour produire l'entraînement direct des couronnes 11 et 12, celles-ci sont mises en oscillation avec les pivots 14 qui représentent leurs centres d'oscillation.
Ces couronnes étant calées sur ces pivots, ceux-ci pivotent dans les plateaux 16 et 17 et communiquent un mouvement de pivotement correspond dant aux leviers courbes 19. Ce mouvement tend à faire tourner par l'intermédiaire des bielles 21 ou 22, les moyeux 25 ou 29 mais, à ce moment, l'un de ces moyeux, 29 par exemple, est em- pêché de tourner, dans le sens où s'exerce la poussée de la bielle 22 par exemple, par le blocage des billets 30 dans l'an- neau fixe 32 du roulement à billes correspondant de telle sorte que, par suite de la réaction d'appui de la bielle 22 le pivot 14 est obligé de se déplacer par exemple dans le sens de la flè- che 46 (figure 3) déterminant ainsi, une réaction propulsive sur le plateau 17 qui entraine l'arbre 5 dans son mouvement de ro- tation lui communiquant ainsi, une impulsion motrice.
Pendant ce mouvement, la bielle 21 articulée sur le plateau 24 du moyeu 25 fait tourner ce plateau à la façon d'un dispositif à roue li- bre. Par suite des oscillations alternatives, des couronnes 10 et 11, le plateau d'entraînement 17, recevra par conséquent une succession d'impulsions par l'intermédiaire des bielles 21 et 22, impulsions qui seront toujours du même sens, les roulements à billes 30 et 31 intervenant alternativement pour fournir les réactions d'appui nécessaires à la mise en rotation des pivots 14 et par conséquent des plateaux 16 et 17 autour de l'arbre 1.
L'arbre 5 sera par conséquent mis en rotation de façon continue à une vitesse variable suivant l'importance des oscillations des couronnes 11 et 12. Le sens de rotation de l'arbre 5 pourra d'autre part être modifié à volonté par le simple déplacement des billes 30 et 31 dans les logements 33 des anneaux fixes 32, le blocage de ces billet dans un sens ou dans l'autre ayant pour effet, comme déjà dit de permettre la rotation des moyeux 25 et 29 dans l'un ou l'autre sens.
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Dans le mécanisme ci-dessus décrit, l'oscillation des couronnes 11 et 12 doit, en pratique, être limitée au point de vue de son amplitude. Afin d'obtenir ce résultat, ces couronnes sont pourvues d'une partie dentée 47 engrenant avec la partie dentée 48 de masses 49 pouvant tourner autour des pivots 14.
La disposition des masses ç et 10 ne doit pas nécessaire- ment être établie suivant les indications des figures 1 et 2.
Tout autre mode d'action de ces masses centrifuges peut égale- ment convenir, La figure 6 montre, à titre dexemple, une autre forme d'exécution de l'appareil dans laquelle les niasses réagis- sent sur le maneton d'un arbre coudé. Dans cet exemple l'arbre 1 agissant comme arbre moteur fait corps par exemple avec un plateau 50, pouvant être utilisé comme organe de commande pour le démarrage du moteur. Ce plateau 50 porte des tiges 51 comman- dant par des bielles 52 des masses 53 établies sous forme de couronnes 54 pouvant tourner par des roulements à billes 55 au- tour des manetons 56 (figure 6) d'un arbre coudé tournant en 57 sur un roulement à billes logé dans le centre du plateau 50.
Cet arbre coudé 58 tourne comme précédemment à son autre extré- mité par le roulement à billes 3 dans le plateau 4 formé par l'arbre moteur 5. Le plateau 4 coopère avec le plateau d'entrai- nement 17 et tourne dans le palier 44 contenant Le dispositif à roue libre comportant les moyeux 25 et 29 déjà décrits. Dans l'exemple représenté, ou a supposé les masses 53 réparties, com- me précédemment les masses 9 et 10, sur trois couronnes 54.
L'arbre coudé 58 présente deux manetons supplémentaires 59 et 60 autour desquels peuvent tourner des couronnes 61 et 62 articu- lées en 63 à des bielles 64 calées sur des pivots 65 correspon- dant aux pivots 14 déjà décrits dans l'exemple précédent. Ces pivots traversent le plateau d'entraînement 17 et portent, à leur extrémité, leu leviers courbes 19 coopérant avec les biel- les 21 et 22 (figure 8) articulées respectivement sur les pla- teaux des moyeux 25 et 29.
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Le fonctionnement est le même en substance que dans l'e- @
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xemple de la figure 1 avec cette seule différence que dans le cas présent, l'action des masses 53, mises en rotation par les tiges 51 autour des manetons de l'arbre coudé, a pour effet, lorsque le couple résistant est plus Grand que le couple moteur de mettre l'arbre coudé en oscillation. Ces oscillations sont transmises par les manetons supplémentaires 59 et 60 aux cou- ronnes réceptrices 61 et 62 qui, par l'intermédiaire des biel- les 64, font pivoter les pivots 65 dans le plateau d'entraine- ment 17.
Ce plateau reçoit les impulsions motrices par l'inter- médiaire des bielles 21 et 22 coopérant de la façon déjà indi- quée avec les roulements à billes 30 et 31 bloqués dans un sens ou dans l'autre dans les anneaux fixes 32. Les figures 10 à 14 montrent une troisième variante d'exécution dans laquelle les oscillations produites par les masses centrifuges, au lieu d'ê- tre transmises à l'arbre résistant par un système de leviers et de bielles coopérant avec le dispositif à roue libre, sont trans mises a cet arbre par l'intermédiaire d'engrenages coopérant avec des pignons satellites et agissant sur le dispositif à roue libre.
Dans cette forme d'exécution, il est fait usage comme dans celle de la figure 6 d'un arbre coudé, sur les manetons du- quel agissent les couronnes 54 faisant corps avec les masses 53 entraînées par les tiges 51 dans la rotation du plateau 50 fai- sant corps avec l'arbre moteur 1. Dans cette construction, l'ar- bre coudé tourne, comme précédemment, par son extrémité 66 sur un roulement à billes 3 disposé dans un logement à l'extrémité de l'arbre résistant 5. Sur cet arbre tourne, par l'intermé- diaire dfun roulement à. billes 67 un engrenage cône 68 solidai- re du plateau 59, faisant corps avec le dernier maneton de l'ar- bre coudé.
D'autre part, sur l'arbre résistant 5 est monté, sur un second roulement à billes 70 maintenu par une bague 71, un second engrenage cône 72 semblable à l'engrenage 68. Les engre- nages 68 et 72 forment des bagues circulaires 73 supportées par des rouleaux 74 montés dans des cages 75 (figures 10 et 12).
.Les rouleaux 74 portent sur les faces 76 d.tune partie polygonale (figure 12) formée par l'arbre 5. Les cages à rouleaux 75 font corps avec une bague centrale 77 dans laquelle prend une broche
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78. passant dans un alésage 79 diamétral, ménagé dans la partie polygonale 76 de l'arbre 5.
La broche 79 est rendue solidaire d'une tige 80 logée dans un alésage central 81 de l'extrémité de l'arbre 5 et cette tige peut recevoir un mouvement axial par l'intermédiaire d'une broche 82 prenant dans une rainure 83 de forme hélicoïdale ménagée dans un manchon 84, qui peut être déplacé axialement sur l'arbre 5 au raoyen d'un collier 86 actionné par une tringle 87. Le manchon 84 est guidé dans ce mouvement sur l'arbre 5 par une cale dormante 88. Il era résulte que, suivant la position donnée au manchon 84, la rainure héli- coïdale 83 détermine une rotation partielle de la tige 80 à l'intérieur de l'arbre 5, rotation qui a pour effet dramener les rouleaux 74,
par l'intermédiaire des cages 75 dans une po- sition telle par rapport a la partie polygonale 76 de 1*'arbre 5, que les engrenages cônes 68 et 72 sont calés dans un sens de ro- tation et libres dans l'autre sens tout comme les moyeux 25 et 29 des exemples des figures 1 et 5. Les engrenages cônes 68 et 72 coopèrent, d'autre part, avec des pignons satellites 89 mon- tés par des roulements a billes 90 sur des broches 91 fixées dans une enveloppe 92 formant un carter enveloppant tout le mé- canisme. Les broches 91 sont établies sous forme de projections radiales d'un anneau 93 monté sur un roulement à billes 94 dis- posé entre les couronnes 73 formées par les engrenages 68 et 72.
Ce dispositif fonctionne d'une façon analogue à ceux déjà décrits : les masses 53 tournant autour des manetons de l'arbre coudé mettent celui-ci en oscillation comme dans la forme d'e- xécution de la figure 6. Dans le cas présent, toutefois, ces oscillations sont communiquées par le plateau 69 à 1' engrenage cône 68. Si la psition des galets 74, déterminée par la posi- tion des cages 75 est telle que les galets se trouvent dans leur position moyenne par rapport aux faces polygonales 76 de l'arbre 5, l'engrenage cône 68 tourne librement sans entrainer l'arbre 5 et communique son mouvement par les pignons satelli- tes 89 à l'engrenage 72 qui tourne également librement sur le
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roulement à billes 70.
Si, par contre, par suite du déplacement du manchon 84 et de la rotation partielle qui eu résulte de la tige 80, on amené le galet 74 par exemple dans la psition mon- trée par la figure 11, ces galets calent la couronne 73 de l'en- grenage cône 68 par rapport à la partie polygonale 76 de l'ar- bre 5 de telle sorte que l'engrenage 68 entraine cet arbre dans sa rotation lors de son oscillation dans un sens avec l'arbre coudé, ,nais laisse libre cet arbre lors de 1''oscillation du coudé dans l'autre sens.
Mais à ce @ment l'oscillation de l'en- grenage 68 étanttransmise par les pigeons satellites 89 à l'en- grenage cône 72, ce dernier entraine à son tour l'arbre 5 par l'intermédiaire des galets 74 coincés entre la couronne 73 de l'engrenage 72 et les faces de la partie polygonale 76 de l'ar- bre 5. Les oscillations alternatives dans un sens et dans l'au- tre de l'arbre coudé, Dontdonc transmises à l'arbre 5 sous forme d'un mouvement continu de rotation alternativement par l'engrenage cône 68 et par l'engrenage cône 72.
Ces engrenages pouvant être bloqués par lesroulements à galets 74, à volonté dans un sens ou dans l'autre par la rotation partielle des ca- ses 75 produites par le déplacement exial du manchon 84 de la façon déjà indiquée, le mécanisme peut fonctionner tout comme les précédents indifféremment dans un sens ou dans l'autre pro- curant, ainsi non seulement la marche avant mais également la marche arrière à vitesse variable.
Dans le dispositif à roue libre, a billes ou à galets, des types montrés par les figures 5 et 12 il peut être utile pour assurer un maintien des billet ou des galets, dans la po- sition complète de débrayage soit des moyeux 25 et 29 (figure 1 et 5) soit des couronnes 73 des engrenages cônes 78 et 72, d'adopter une disposition du genre de celle montrée par la fi- sure 12. A cet effet, des trous 95 sont forés dans la partie polygonale de l'arbre 5, dans chaque face et dans ce?, trous sontplacés des ressorts 96 intercalés entre des billes 97 et 98.
Les billes 98 reposent sur la tige 80 passant au centre de
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l'arbre 5 et les ressorts 96 poussent, par les billes 97, les galets 74 dans leur position de travail (position de la figure 12). Par contre lorsque les cages 75 sont amenées dans la po- sition neutre, les galets 74 sont mai@tenus dans cette position neutre outre deux billes 97 adjacentes disposées dans la même face 76 de la partie polygonale de l'arbre 5.
Dans chacune des constructions décrites, le levier comman- dant la position des cages a billes ou a galets, c'est-a-dire le levier 44 dans l'exemple des figures 1 et 6 ou le levier 87 dans la construction de la figure 10, peut occuper trois posi- tions déterminées par des crans correspondants a la marche a- vant, le point neutre et la marche arrière.
Dans la construc- tion de la figure 1, ce calage est obtenu au moyen d'une bille 99 (figure 4) poussée par un fort ressort 100 qui maintient la bille logée dans le cran correspondant au mode d'action désiré,
Dans la réalisation pratique des cages à billes ou à ga- lets faisant partie des dispositifs à roue libre, la partie polygonale 76 peut être remplacée avantageusement par des sur- faces courbes dont le centre serait légèrement excentré par rap- port au centre de la cage à ailles ou à galets.
Ainsi qu'on le remarquera, dans les? trois formes d'exé- cution décrites à titre d'exemple, le mouvement rotatif conti- nu de l'arbre résistant peut être obtenu à volonté dans un sens ou dans l'autre.