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" DISPOSITIF COMPENSATEUR POUR LA TRANSMISSION
DES FORCES
La présente invention est relative à un disposi- tif permettant d'exercer sur une pièce mobile, une force qui soit sensiblement la même, quelles que soient les posi- tions de cette pièce.
Il existe beaucoup de cas dans lesquels une charge doit être supportée ou entraînée de façon à permettre un mouvement important sans modification sérieuse de la force exercée sur cette charge, que ce soit une force portante ou une force motrice. Jusqu'ici , on avait l'habitude d'exer-
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cer cette force au moyen d'un poids et d'une poulie, d'un bras compensateur ou autre liaison appropriée. Cette dis- position nécessite cependant beaucoup de place du fait du déplacement du poids et des liaisons mécaniques nécessaires et, en particulier, lorsqu'il s'agit de très fortes charges, elle est coûteuse et peut être très dangereuse du fait de la possibilité de rupture à la suite de laquelle le contre- poids lourd ne serait plus supporté.
L'utilisation de res- sorts comme source'de force présente un avantage indéniable et, en conséquence, lorsque les conditions permettent une variation sensible de la force appliquée, on a généralement remplacé le poids par des ressorts. Dans d'autres cas les conditions régnantes ne permettent pas d'utiliser le poids à cause de la place qu'il demande ou à cause du danger en- couru et l'on doit, par suite, employer des ressorts quoique les variations de tension qui en résultent constituent une objection sérieuse.
Le fait qu'un ressort tendu ou comprimé à partir de sa forme normale (et par cela il faut comprendre la flexion d'un ressort à lame et l'enroulement d'un ressort spiral aussi bien que l'extension ou la compression d'un ressort à boudin) provoque une augmentation de tension et, par suite, on a admis qu'une variation dans la force appli- quée est une condition inhérente à l'emploi de ressorts.
On a constaté conformément à l'invention qu'il est possible d'utiliser un ressort comme source de force unifor- me dans toutes les positions d'une charge mobile sur laquelle la force s'exerce. On peut obtenir cet avantage en interca- lant dans la liaison, au moyen de laquelle la force s'exerce sur la charge, un dispositif faisant varier la prédominance mécanique du ressort sur la charge,de façon à compenser l'augmentation ou la diminution de la tension du ressort avec l'extension ou la contraction.
Ceci comporte de nom-
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breuses applications importantes parmi lesquelles on peut mentionner , par exemple, les suivantes :
1 - Canalisations de vapeur, etc... dans lesquel- les le poids d'une tuyauterie lourde doit être supporté par un bâtiment ou une charpente de façon à ce que le poids de la tuyauterie ne porte pas sur les joints et les connexions de celle-ci. Dans ce cas, l'emploi de ressorts n'a pas jusqu'ici donné satisfaction dans beaucoup de cas, du fait que, lors du refroidissement de la tuyauterie, quand la vapeur ou autre fluide à température élevée est coupé , le métal de la tuyauterie se contracte provoquant une compres- sion ou une expansion sensible du support élastique et, en conséquence, un changement dans sa tension qui peut être si grand qu'il provoque des défectuosités dans les connexions de la tuyauterie.
2 - Dans la commande de mécanismes, il est néces- saire d'avoir une tension constante, comme dans le cas d'échappement d'horloges ou de chronomètres et des chariots de machine à écrire ou à additionner. L'emploi de ressorts a provoqué jusqu'ici des irrégularités de fonctionnement.
Grâce à l'invention, la tension de commande, au lieu d'être variable, peut être convertie en une tension sensiblement constante et l'on peut obtenir une augmentation importante de l'exactitude et de l'uniformité des résultats de ces mécanismes, ainsi que de leur durée.
Dans une forme de réalisation de l'invention que l'on a constaté comme donnant particulièrement satisfaction; tel qu'un support, l'élément compensateur a la forme d'un levier pivotant sur lequel le ressort et l'élément portant la charge agissent en opposition l'un de l'autre. L'un de ceux-ci peut agir sur le levier en un point fixe, l'autre agissant sur le levier en un point qui varie conformément à la position du levier, de sorte que le bras de levier du
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ressort varie par rapport à la charge de façon à compenser les modifications de la tension du ressort et la force qui s'exerce sur l'élément portant la charge est sensiblement constante quoique la tension du ressort lui-même puisse varier dans une grande limite.
Sur le dessin annexé , on a représenté une forme de réalisation préférée de l'invention ainsi que plusieurs variantes.
La figure 1 est une vue de côté d'un support cons- truit conformément à l'invention.
La figure 2 est une vue schématique montrant le fonctionnement du levier par rapport aux autres parties.
La figure 3 est une vue en plan.
La figure 4 est une coupe faite suivant la ligne IV-IV de la figure 3.
La figure 5 est une vue schématique montrant un dispositif supplémentaire de compensation.
La figure 6 est une vue de côté, représentant une façon dont on peut appliquer l'invention en utilisant un ressort spiral lorsque la force doit être exercée en ligne droite.
Sur les figures 1 et 3, un support fixe ou bâti 10 est fixé à une poutre ou autre pièce d'un bâtiment ou d'une charpente au moyen de boulons 11 . Le bâti 10 , tel qu'il est représenté, est fait en forme d'U et comporte des prolongements 12 qui, à leurs extrémités, sont soudés ou fixés de tout autre façon à une barre transversale 13 ou font corps avec elle et des ressorts 14 sont fixés à cette barre au moyen de boulons de réglage 15.
Près du fond du bâti 10 ,les côtés sont rainurés comme on le voit en 16 et l'élément porteur 17 comporte - des galets anti-friction 18 et est monté dans l'U de façon à ce que ces galets 18 se déplacent dans les fentes 16. Les
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fentes 16 servent donc à la fois à guider et à limiter le mouvement de la pièce 17 portant la charge. Des leviers 19 pivotent sur le bâti 10 près du niveau des fentes 16 .
Ces leviers comportent des surfaces portantes 20 qui suppor- tent les galets 18 et leurs extrémités libres sont fixées aux extrémités des ressorts 14.La face portante 20 , comme on le voit sur la figure 1 , est sensiblement en ligne droite passant par le pivot et elle a une position telle qu'elle se déplace également de chaque côté de la perpendi- culaire abaissée du pivot sur la pièce 17 portant la charge.
L'extrémité du levier 19 , sur laquelle est fixé le ressort 14 , se déplace suivant un arc dont la corde est sensible- ment à 45 par rapport à la ligne de traction du ressort 14 dans sa position médiane. Pendant le fonctionnement du dis- positif décrit ci-dessus, la pièce portant la charge 17 monte et descend avec la charge qu'elle porte. Lorsqu'elle se déplace, la fente 16 guide les galets 18 le long de la ligne de traction de la pièce 17 portant la charge et le levier 19 se déplace ou peut se déplacer autour de son pivot, la face portante 20 glissant légèrement le long du galet 18 . Lorsque le levier 19 se déplace d'une position à une autre, l'extrémité du ressort 14 qui y est fixée se dé- place suivant une direction approximativement à 45 de sa ligne de traction.
Il en résulte que la ligne de traction du ressort se déplace en se rapprochant ou en s'écartant du pi- vot du levier 19 , d'une distance sensiblement égale à l'expansion ou à la contraction du ressort 14 , d'où il résulte que le bras de levier du ressort sur le levier 19 est modifié sensiblement de la même quantité que l'est la tension du ressort, mais en sens contraire, de façon à compenser la modification de tension.
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Quoique la forme de réalisation de l'invention décrite ci-dessus assure une compensation avec un degré d'exactitude qui est suffisant pour la plupart des emplois, il est bien entendu cependant qu'il y a des approximations dans la construction, de sorte que la compensation ntest pas entièrement exacte. Dans la plupart des emplois, la simplicité obtenue est importante et les inexactitudes sont relativement insignifiantes et, en conséquence, il est préférable d'utiliser le modèle indiqué sur le dessin et décrit ci-dessus. Toutefois, il est possible de compen- ser ces inexactitudes, par exemple, au moyen du dispositif représenté sur la figure 5 dans lequel les ressorts 21 et 22 , fixés au levier 19 à l'une de leurs extrémités et à la barre transversale 13 à l'autre, agissent sur la came 23 exactement tracée et solidaire du levier 19 .
Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 5 , la came 23 comporte une rainure circonférentielle centrale et les ressorts 21 , qui sont en corde à piano ou autre fil élas- tique résistant à l'usure , comportent chacun une partie droite réunie à une partie en spirale de façon telle que la partie droite passe dans la rainure de la came 23. La résis- tance opposée par les ressorts 21 et à la séparation provoquée par la came 23, augmentée de la traction des ressorts sur le levier, sert à compenser les inexactitudes du dispositif ne comportant pas ce système de compensation.
La forme elliptique de la came représentée sur la figure 5 est suffisamment exacte pour les utilisations de la prati- que. Toutefois, le contour exact de la came, s'il était tracé mathématiquement , s'écarterait un peu d'une ellipse et varierait légèrement suivant le tracé général des carac- téristiques principales du support.
Quoique l'on ait représenté sur le dessin et décrit ci-dessus une forme particulière de l'invention, il
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est entendu que l'on peut y apporter de nombreux changements en restant dans le cadre de celle-ci. Il est évident que l'on peut s'écarter de nombreuses façons du dispositif décrit pour compenser les modifications de tension du ressort, en plus du système de leviers représenté ou à la place de celui-ci. Par exemple, la fente 16 peut être faite de façon à déplacer la position relative des galets 18 d'une façon ou d'une autre de manière à faire varier les bras de levier et ainsi à compenser les variations de la tension.
Ou bien le levier 19 peut pivoter dans une fente du bâti 20 et sa position être commandée au moyen d'une came montée sur le levier 19 ou la pièce 17 ou autrement, de façon à modifier les bras de levier. Ces dispositions étant un peu moins simples que celle qui est représentée, sont, de ce fait, moins avantageuses sauf lorsque l'on veut avoir une plus grande exactitude. Evidemment, également, on peut utiliser des ressorts travaillant à la compression au lieu de ressorts travaillant à 1.extension et l'on peut faire varier ou inverser la longueur relative des leviers reliés à la pièce portant la charge et aux ressorts. Ces modifica- tions ne sont toutefois que des exemples des différentes façons suivant lesquelles l'invention peut prendre corps.
Quoiqu'on ait décrit ci-dessus le dispositif représenté sur les figures 1 à 5 dans son application comme support, il est bien entendu qu'il peut être utilisé égale- ment comme élément d'entraînement , par exemple pour le fonctionnement de moteurs d'horloge ou autres appareils nécessitant une force sensiblement constante. Ainsi le bras 17 , au lieu d'être réuni à une charge qui doit être portée, peut être réuni à une tige motrice ou à une bande flexible agissant sur un tambour d'enroulement ou un treuil au moyen duquel la traction directe de cet appareil peut être con- vertie en une force rotative comme cela est fait de façon
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courante avec les moteurs actionnés au moyen d'un poids.
Dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 6 , au lieu d'un ressort travaillant à la compression ou à l'extension représenté sur les figures 1 à 5 , on utilise un ressort spiral qui est mis sous tension par enroulement ou déroulement spiral. Comme cela est représenté, le dispositif peut servir soit comme support, soit comme élément moteur destiné à donner une force sensi- blement constante suivant une ligne de traction donnée.
Dans l'exemple représenté, la traction est exercée sur la bande flexible 25 qui est fixée à l'une de ses extrémités à un bloc spiral'26 fixé à l'extérieur d'un barillet 28 dans lequel est monté le ressort 27 et auquel l'extrémité extérieure du ressort est fixée. L'extrémité intérieure du ressort est fixée à l'axe ou arbre 29 autour duquel se fait l'enroulement. Le bloc spiral 26 a une forme précise qui lui a été donnée eu égard aux caractéristiques du res- sort 27, de sorte que, pour une position quelconque du barillet 28 , le bloc 26 maintient la partie tangente de la bande flexible 25 à une distance du barillet 28 qui compense sensiblement l'augmentation de tension du ressort 27 pour cette position.
Lorsque la tension du ressort augmente, en faisant tourner le barillet en s'écartant de la position du repos du ressort 27 , le bloc 26 augmente d'épaisseur au-delà du point suivant lequel la bande 25 y est tangente et, en conséquence, la bande s'écarte radialement du barillet 28 de sorte que le bras de levier du ressort sur la charge décroît à mesure que la tension du ressort augmente et le couple de rotation qui en résulte, et en conséquence la force réelle exercée sur la charge, reste sensiblement cons- tant .
Quoique l'on ait représenté sur la figure 6 et décrit ci-dessus une façon très simple et satisfaisante de
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compenser la variation de la tension du ressort spiral, les personnes du métier se rendront compte facilement qu'il y a beaucoup d'autres façons suivant lesquelles la compensation peut être effectuée. Ces personnes du métier comprendront facilement que la présente invention consiste à ce que l'on fait varier la prédominance mécanique du ressort sur la charge de façon à compenser la variation de tension du res- sort lui-même et il est évident qu'il y a bien des façons de mettre en pratique l'invention car il existe bien des façons de faire varier la prédominance mécanique.