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Mécanisme à servo-moteur pour l'actionnement des carillons.
La présente invention s'applique aux carillons importants dont les cloches les plus pesantes sont action- nées ou ont le battant ou le marteau actionné à partir d'un clavier ou d'un pédalier, par des servo-moteurs à fluide (liquide ou gaz) sous pression ou dépression.
Elle a pour but principal d'établir un mécanisme agissant comme s'il transmettait au battant le travail mécanique effectué par le carillonneur sur la touche ou la pédale, mais en multipliant ce travail par un facteur constant plus grand que l'unité, tout en respectant, comme dans un mécanisme à attaque directe, la proportionnalité entre les déplace- ments de la touche ou de la pédale et ceux du battant, ainsi
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qu'entre les efforts exercés sur la touche ou la pédale et les efforts transmis au battant.
Ce mécanisme, qui n'exige que l'emploi d'un seul cylindre moteur pour chaque cloche, permettra donc au carillonneur de faire mouvoir les battants les plus pe- sants des cloches du bas de l'échelle musicale, qui sont munies de servo-moteurs, avec la même facilité, la même rapidité et la même possibilité d'obtenir les nuances que les battants des cloches plus petites à attaque directe.
A cet effet, suivant cette invention, les quatre organes mobiles que comporte essentiellement le mécanisme d'actionnement de chaque cloche munie d'un servo-moteur de l'espèce envisagée, c'est-à-dire; la touche du clavier et (ou) la pédale du pédalier, - le tiroir ou les soupapes de distribution du servo-moteur, - le piston du cylindre moteur, - le battant ou le marteau de la cloche, - sont réu- nis, soit directement, soit par l'intermédiaire de renvois appropriés à leviers, à poulies, à noeuds ou autres, à quatre points d'articulation soit séparés entre eux, soit confondus en totalité ou en partie et situés sur une pièce combinatrice unique de forme appropriée, dont le rôle est de coordonner entre eux les déplacements de ces quatre organes mobiles et les efforts qu'ils reçoivent ou qu'ils transmettent.
Dans une forme d'exécution préférée, ces 'quatre points sont séparés entre eux et alignés sur une même droite, la pièce combinatrice dont question ci-dessus pre- nant alors la forme d'un levier flottant et les tringles ou fils de connexion des quatre points d'articulation aux qua-
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tre organes essentiels mentionnés ci-dessus étant exactement ou approximativement parallèles entre eux, la position moyenne de la droite reliant ces points pouvant être per- pendiculaire ou non à leur direction commune.
Sur les dessins annexés qui représentent à titre d'exemples diverses formes d'exécution de l'invention:
Figs. 1, 2, 3 et 4 sont des vues schématioues mon- trant respectivement, pour la forme d'exécution préférée, quatre dispositions du mécanisme d'actionnement d'une cloche avec servo-moteur à double effet.
Fig. 5 est, à plus grande échelle, une vue illus- trant le fonctionnement du mécanisme suivant la fig. 1.
Figs. 6 et 7 montrent des dispositions de méca- nismes avec servo-moteur à simple effet.
Fig. 8 est un schéma illustrant la variation des efforts à exercer dans un carillon à cloches multiples.
Figs. 9, 10 et 11 indiquent diverses dispositions des mécanismes d'actionnement de ces cloches.
Dans les Figs. 1 à 4, 1 et 1 sont la touche et la pédale de manoeuvre, 2 le distributeur (qui peut être à tiroir, à soupapes ou de tout type approprié, mais de pré- férence équilibré), 3 est le piston du cylindre moteur à double effet et 4 est le battant ou le marteau de la cloche 8.5 est la pièce combinatrice, en forme de levier flottant, à laquelle les organes 1 (et 1 ), 2, 3 et 4 sont respective- ment reliés aux points d'articulation A, B, C, D, à l'aide de tringles, de câbles ou d'autres organes de transmission appropriés. Les Figs. 1, 2, 3 et 4 montrent respectivement les quatre ordres d'alignement (ABCD, BADC, ADBC, DABC) de ces points qui répondent à l'objet en vue.
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Ces figures montrent aussi diverses positions re- latives du clavier ou pédalier, des servo-moteurs et des cloches, ainsi que diverses formes du distributeur qui peut être du type à fluide (liquide ou gaz) sous pression (Figs. 1, 2 et 4) ou à dépression (Fig. 3), 6 désignant le ou les ori- fices d'admission (qui sont ouverts à l'atmosphère dans la Fig. 3 où l'appareil est supposé actionné par de l'air sous dépression), 7 le ou les orifices d'échappement (qui débou- chent dans l'atmosphère dans la Fig. 1 où l'appareil est supposé actionné par de l'air comprimé), et 9, 10 les con- duits entre le distributeur et le cylindre moteur 11.
Dans les Figs. 1 et 3 la liaison entre le point D et le battant 4 est assurée par des tringles ou câbles 12 et un levier coudé 13 pivotant sur un axe fixe 14; dans la Fig. 2 le battant 4 est actionné par un câble 15 attaché au point fixe 16 et attaqué au noeud 17 par le câble 18; dans la Fig. 4 il est actionné par un câble 19 passant sur une poulie de renvoi 20.
La Fig. 5 est une reproduction, à plus grande échelle, de la Fig. l, destinée à illustrer le fonctionne- ment du mécanisme dans le cas particulier, choisi à titre d'exemple, où le fluide moteur est de l'air comprimé.
Avant l'intervention du carillonneur, la touche 1 (ou la pédale) articulée au point fixe 26, est maintenue par le ressort 21 contre la butée 23 dans la position 1 - 27 indiquée en traits pleins, ce qui maintient l'extrémité du .. levier flottant dans la position A: le tiroir de distribu- tion se trouvant en-dessous de sa position moyenne, laisse arriver l'air comprimé par 6 et 10 en-dessous du piston mo- teur 3, et met la face supérieure de ce piston en communi- cation par 9 et 7 avec l'atmosphère. La différence des pres- @
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sions sur ses deux faces maintient le piston appuyé contre la butée 25 ou le levier 5 contre la butée 24, l'une de ces deux butées étant seule nécessaire d'ailleurs. Le levier flottant 5 occupe donc la position A - D figurée en traits pleins.
Supposons à présent que l'exécutant, en abaissant la touche ou la pédale, en relève l'extrémité 27 d'un mou- vement que, pour simplifier le présent exposé, nous sup- poserons uniforme, mais qui peut tout aussi bien être va- rié suivant une loi quelconque. Le levier flottant commence d'abord par pivoter autour du point C maintenu fixe par la butée 24 (ou la butée 25), le point d'attaque D du battant s'abaissant tandis que le point d'attaque B du tiroir dis- tributeur se relève jusqu'au moment où les deux arêtes tra- vaillantes de ce dernier, ayant dépassé vers le haut leur position moyenne, permettent à l'air comprimé d'arriver par 6 et 9 sur la face supérieure du piston moteur et mettent sa face inférieure en communication par 10 et 7' avec l'at- mosphère.
Le piston moteur quitte alors sa butée 25 (ou le levier la butée 24) et commence à descendre, en tendant à ralentir d'abord, à arrêter ensuite le mouvement de montée du point B. Supposons que lorsque ce point B s'est nelevé jusqu'en B', les sections de passage par 6 et 9 avec la sour- ce d'air comprimé et par 10 et 7' avec l'atmosphère sont suffisantes pour qu'il s'établisse entre les deux faces du pis- ton 3 une différence de pression telle que la vitesse de descente du point C soit à celle de montée du point A comme BC est à AB.
A partir de ce moment le tiroir distributeur reste immobile dans la position qui correspond à B' et pen- dant que l'exécutant fait monter le point A de A' en A" par @
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exemple, le piston moteur 3 fait descendre le point C de C en C" et le point d'attaque du battant de D'en Dit.
Si le carillonneur arrête le mouvement de montée de A, par exemple en A", le piston moteur 3 continue à descen- dre de C" en C"' et le point d'attaque du battant de D" en DIT' jusqu'à ce que le point B soit arrivé dans une position B"' telle que le tiroir distributeur obture exactement les canaux 9- et 10, le piston et le battant restent alors dans les positions qui correspondent à C" et à DIT'.
On voit donc que le levier flottant exécute suc- cessivement les trois mouvements suivants:
1 ) de AD en A'D' par une rotation autour de C.
2 ) de A'D' en A"D" par une rotation autour de B'
3 ) de A "D" en A"A"' par une rotation autour de A".
Par un réglage préalable du mécanisme au moyen d'un écrou tendeur placé en 28 ou en 28' on a fait en sorte que la distance de B à B"' soit très faible. Par le choix d'un recouvrement nul pour le tiroir de distribution et de larges sections de passage, on a rendu également très faible la distance B"'B' dont il faut que ce tiroir dépasse sa position moyenne pour obtenir une vitesse de descente de C correspondante à la vitesse de montée de A. Il en résulte que la partie initiale A A' de la course du point A est très faible vis-à-vis de la partie principale A' A" de cette course, et que de même les parties initiale DD' et finale D"D"' de la course du point D sont très faibles vis-à-vis de sa partie principale D'D".
Par conséquent les phases N 1 et N 3 du mouvement du levier AD ont peu d'importance vis-à-vis de la phase N 2, qui consiste en une rotation ,autour de B'.
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Si nous appelons x la partie principale A'A" du parcours du point d'attaque de la touche ou de la pédale, et X la partie principale D'D" du parcours du point d'attaque du battant, les triangles semblables D'B'D" et A'B'A" don- nent :
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X B9D9 ¯BD x -A9B' - AB
D'autre part, f étant l'effort de traction exercé en A par l'exécutant et F l'effort résistant transmis en D par le battant, on peut établit que:
EMI7.2
F A9C AC f - CD' - CD
En multipliant (1) et (2) membre à membre, on obtient : ou :
EMI7.3
FX ¯AC.BD fx - AB. CD FX = 'fx. AC.BD 'X-.
AB.CD
Si le mouvement imprimé au point A par l'exécutant est varié au lieu d'être uniforme, on obtient encore la même expression, pourvu que la masse du levier flottant AD soit suffisamment faible pour pouvoir être négligée vis-à- vis de la masse du battant, et grâce aussi à la petitesse du déplacement B B' du point B.
On voit donc finalement que le travail mécaninue FX fourni au battant est égal au travail mécanique fx effec- tué par le carillonneur sur la touche ou la pédale, multi- plié par un facteur constant
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AC.BD AB.CD plus grand que l'unité (puisque
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AC 7 1 et BD 7 1) AB CD et que, par un choix convenable des distances relatives AB, BC, et CD, ce rapport de multi- plication peut être fixé à telle valeur que l'on désire, de- puis l'unité (pointe B et C confondus, le levier flottant AD devenant un levier ordinaire avec point fixe en B-C comme dans la Fig. 9) jusqu'à l'infini (points C et D confondus).
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Inversement, si on abaisse le point A en relevant la touche ou la pédale 1, ou en la laissant se relever sous l'action de son ressort de rappel 21, on produira de même un mouvement de retour du point D, mouvement qui commandera le retour du battant avec le même facteur de multiplication de l'énergie.
La présente invention possède donc les avantages suivants: Déplacement du battant proportionnel au déplace- ment de la touche ou de la pédale; - Effort transmis au battant proportionnel à l'effort exercé sur la touche ou sur la pédale ; - Energie transmise au battant proportionnelle à l'énergie fournie à la touche ou à la pédale et plus grande que cette dernière; - Rapport entre ces deux énergies indépendant de la pression d'alimentation, pour autant que la valeur effective de cette pression soit suffisante; - Concordance entre les mouvements, dans les deux sens, de la touche ou de la pédale et du battant, et possibilité d'exé- cuter les notes répétées et les trilles aussi bien qu'avec un mécanisme à action directe.
Les Figs. 6 et 7 montrent, à titre d'exemple, deux des multiples dispositions que l'on peut adopter si l'on veut faire usage d'un servo-moteur à simple effet, ou appliquer la présente invention à un carillon déjà muni de servo-moteurs de ce genre. Les dispositions représen- tées supposent l'emploi de l'air comprimé comme fluide-mo- teur et le choix:,des ordres ADCB et ABCD des points de liaison du levier combinateur 5.
L'air comprimé arrive par 6 et l'échappement par l'atmosphère se fait par 7. Dans ce cas, comme le retour' du piston moteur 3 ne peut se faire par l'action du fluide sous pression (ou dépression), un contrepoids ou un ressort @
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additionnel placé en tout point convenable tel que 29 (Fig. 6 ou 7), assure ce retour. On peut facilement tenir compte de la résistance additionnelle à vaincre de ce fait, en augmentant le rapport de multiplication du levier com- binateur et, si nécessaire , la surface du piston moteur.
Dans la Fig. 5 on avait supposé la but@e 24 (ou 25) située en regard du point C de liaison du levier 5 avec le piston moteur 3. Cet emplacement a l'avantage de permettre à l'opérateur de déplacer le levier 5 pendant la première partie A A' de sa course sans déplacer en même temps le piston 3, et par conséquent, pour le cas particulier du servo-moteur à double effet, sans être influencé par la différence entre les pressions sur les deux faces du pis- ton, laquelle est maximum pendant cette première partie de la course. Mais on peut démontrer qu'avec cet emplace- ment de la butée, l'opérateur sentira une augmentation de résistance de la touche ou de la pédale au moment où le levier 5 passera par la position qui fait entrer en action le servo-moteur.
Si la butée se trouvait très près d'un point en regard de B, il sentirait par contre pour la même position une diminution de résistance. Le calcul permet de déterminer entre B et C, la position E (Figs. 6 et 7) qu'il convient de donner à la butée pour que le carillonneur ne sente en ce moment ni augmentation ni diminution de la ré- sistance à l'enfoncement de la. touche ou de la pédale.
La Fig. 7 montre que dans ce cas les mouvements successifs du levier combinateur, lorsqu'on déplace le point A de A en A" sont : 1 ) de AD en A'D' par rotation autour de E ; 2 ) de A'D' en A"D" par rotation autour de B'; 3 ) de A"D" en A"D"' par rotation autour de A".
Un carillon dont les butées des divers servo-moteurs
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sont établies aux points E calculés comme ci-dessus, se jouera donc sans que le carillonneur puisse sentir le moment d'entrée en action des servo-moteurs pendant les cour- ses descendantes des touches ou des pédales et, par consé- quent, sans que son jeu soit troublé de ce chef.
La présente invention peut s'appliquer avantageuse- ment de la façon suivante aux cloches successives d'un ca- rillon.
La figure 8 représente à titre d'exemple le clavier d'un carillon à trente-six cloches, dont les touches sont indiquées respectivement en 11 136 et dans lequel, ainsi qu'il est d'usage, les derniers demi-tons vers le bas ont été omis.
La courbe abcd représente la loi suivant laquelle doit varier le travail mécanique T à effectuer sur les di- verses touches pour faire résonner toutes les cloches avec la même intensité musicale ; la valeur a'a pour la plus petite cloche jusqu'à la valeur d'd pour la plus grosse.
Ce travail est en effet, pour chaque cloche, la som- me d'un travail Tl, destiné à vaincre la résistance des par- ties du mécanisme (touche ou pédale, transmission, etc. ) qui @ sont les mêmes pour les diverses cloches, et d'un travail T2 destiné à vaincre la résistance des pièces (battant ou mar- teau, etc) d'un poids proportionnel à celui de la cloche.
Supposons par exemple que le travail c'c à effectuer sur la touche 17 de la 7e. cloche'soit le plus grand qui' soit admissible. Dans ce cas on appliquera avantageusement un servo-moteur à chacune des cloches n .6, 5, 4, 3, 2, 1, avec des rapports de multiplication choisis de telle sorte que la manoeuvre de ces six cloches exige le même travail t que celui qui est nécessaire à l'actionnement de la cloche n .7.
La loi des travaux à effectuer sera alors représen- tée pour l'ensemble des cloches par la courbe abce.
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On pourrait également munir de servo-moteurs toutes les cloches en dessous de la cloche n .14 par exemple, avec des rapports de multiplication choisis de telle sorte que, en dessous de cette cloche n .14, le travail à effectuer augmente suivant la loi linéaire be, et donc, pour la to- talité des cloches, suivant la loi abe ;on dépassera pas non plus la valeur maximum d'e = c'c que l'on peut admettre.
On pourrait de même choisir les rapports de multi- plication des diverses cloches de façon à réaliser telle autre loi des travaux à effectuer que l'on jugerait préféra- ble, par exemple même dans un cas extrême, un travail cons- tant ou à très peu près constant, ainsi que c'est le cas pour un clavier de piano.
Dans les figures 9, 10 et 11 on a montré, à titre d'exemple, comment on pourrait disposer divers servo-moteurs en vue de réaliser la loi abce de la figure 8, c'est-à-dire obtenir l'égalité des travaux requis pour artionner les touches 17 à 11 des sept plus grosses cloches.
Dans la Fig. 9, dont le disposition spéciale est destinée à faciliter sa comparaison avec les Figs. 10 et 11, la cloche 87 (correspondant au n 7 de la Fig. 8) est atta- quée directement, les points B,C du levier flottant étant confondus et reliés à un point fixe 30, (rapport de multi- plication
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FX = 1) . fx Les cloches plus lourdes (jusqu'au n 1) sont munies de servo-moteurs dont les leviers flottants respectifs ont été établis de façon telle Que leurs rap- ports de multiplication
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FX = AC.BD fx AB.CD sont proportionnels aux travaux relatifs T nécessaires pour actionner ces clo- ches par rapport au travail t requis pour actionner la cloche N 7 attaquée directement.
A cet effet on peut faire usage de leviers flottants 5 identiques, à condition qu'ils soient percés d'une rainure ou de trous 31 permettant de @ --
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varier la position du point C. De même pour pouvoir consti- tuer les cylindres moteurs t les chapelles de distribu- tion des diverses cloches en autant de groupes constructifs identiques, on a interposé à titre d'exemple dans la liaison - du tiroir distributeur 2 avec le levier flottant 5 un le- vier additionnel 32 oscillant autour d'un axe fixe 33 et per- cé de trous, ou d'une rainure 34, permettant de varier la position de l'extrémité 35 de la liaison avec B. Les Figs.10 et 11 montrent respectivement les mécanismes d'actionnement des cloches 84 (N 4) et 81 (N0 1).
Les mécanismes complets des diverses cloches, ayant leurs organes identiques et placés dans les mêmes positions relatives pourront dont être groupés en autant de blocs constructifs absolument identiques.
Il est'bien entendu que les dispositions représen- tées sur les dessins ne sont indiquées qu'à titre d'exemple et peuvent êtremodifiées sans sortir du cadre de l'invention.
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