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BREVET D'INVENTION Variateur du couple du système bielle-manivelle et ses applications.
La présente invention a pouf objet un dispositif mécanique permettant de'faire varier le couple d'un système bielle-manivel- le par rapport à un axe sans modifier l'effont tangentiel.
Les dessina annexés montrent à titre d'exemple une forme d'exé- cution du variateur du couple.
Les Fig.I et Fig.2 sont respectivement la coupe suivant la ligne brisée a a et la vue en plan de ltensemble schématique du variateur ;
Les Fig.3 et Fig. 6 sont deux projections du schéma de monta- ge des glissières de commande des entraîneurs coulissants.
Les Fig. 4 et Fig. 5 sont deux projections d'un autre exemple schématique du montage des mêmes organes.
La Fig.7 est un graphique montrant l'allure générale de la. loi de variation de la vitesse angulaire du système bielle-mani- velle muni d'un variateur du coupleen\ fonction des déplacements angulaires de l'arbre récepteur du variateur;
La.Fig.8 est un graphique représentant, l'allure générale de la variation de l'effort tangentiel en fonction du déplacement an-
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gulaire dans le cas particulier d'un système bielle-manivelle ayant la bielle d'une longueur infinie et exerçant un effort constant;
La Fig. 9 est un graphique donnant l'allure générale de la va- riation du couple en fonction des déplacements angulaires pour le système bielle-manivelle muni d'un variateur du couple et sans le variateur du couple.
La disposition générale des organes d'un variateur du couple est la suivante.
Le mécanisme se compose essentiellement de deux systèmes de biellee-manivelles 2,3,4 et 5 dont le couple subit des variations imposées par la configuration des organes. Ce couple transformé est transmis à l'arbre récepteur I accouplé directement ou à l'ai- de d'une transmission appropriée à une machine quelconque mtili- sant l'énergie mécanique développée par les bielles-manivelles.
Sur le dessin annexé cette transmission ewt figurée par l'engre- nage 6. Les trois paliers supportants les arbres, 1,22 et 23 sont fixes les uns par rapport aux autres, en d'autres termes il font partie du même bâti.
L'arbre 1 est actionné par deux entraîneurs coulissants tel que 7'et 8. Ces deux entraîneurs sont généralement clavetés,sur l'arbre I; mais dans un cas particulier l'un deux peut entraîner l'arbre I au moyen d'une transmission quelconque, telsque, les chaînes 9 et 10 et les pignons II, 12 et 13, représentés en traits mixtes sur la Fig.2.
Dans ce cas particulier l'arbre I s'arrête au trait mixte 14 et l'entraîneur 8 est claveté sur un autre arbre qui commence à ,partir du trait mixte 15.
Les entraineurs coulissants 7 et 8 sont munis de glissières telles que 16 et 17 pouvant se déplacer tout du long des entrai- neurs coulissants 7 et 8.
Les glissières 15 et 17 xunt munies des axes tels que 18 et
19. Ces derniers étant montés dans les manivelles 20 et 21 soli- daires respectivement aux arbres 22 et 23, sont animés d'un mou- vdment de rotation avec les arbres moteurs 22 et 23.
Lesarbres 22 et 23' sont:parallèles à l'arbre I et, génétale-
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ment, sont coaxiaux. Mais pour un cas particulier il est possi- ble de les monter suivant deux axes parallèles.
En ce qui concerne les axesI8 et 19 leurs montages peut-être des plus variée Les Fig.3,Fig.4,Fig.5'et Fig.6 montrent à titre d'exemple ces axes montés fixes dans les glissières et fous dans les manivelles 20 et 21 et vice-versa. les même figures montrent le montage de ses axes dans le même plan que l'axe des entraîneurs coulissants et dans un plan parallèle. Ces glissières peuvent être montées également mâles ou femelles suivant la section des entra- neurs coulissants.
Les manivelles telles que 20 et 21 sont généralement directe- ment entraînéespar deux systèmesbielles-manivelles tellesque 3 et 4 fixés sur les arbres 22 et 23. Mais dans un cas particulier elles peuvent être entraînées par une transmission quelconque tels que les pignons 24 et 25 et la chaîne 26. Ces trois organes sont représentés très schématiquement en traits mixtes sur la fig.I.
Les manivelles 3 et 4 peuvent être clavetées sur leurs arbres avec le même angle que les manivelles correspondantes telles que 21 et 20, mais pour certains cas particuliers elles peuvent avoir un décalage par rapport aux manivelles correspondantes telles que 21 et20.
Dans le cas où les bielles telles que 20, et 21 sont commandées au moyen d'une transmission dans le genre des pignons 24 et 25 et de la chaîne 26, il est évident que le mouvement des manivelles, ainsi déportées tellè 32 et qui peuvent être multiples doit être synchronisé avec le mouvement de la bielle 21 qui lui correspond.
En ce qui concerne un certain décalage utile pour certains cas par- ticuliers la remarque précédente à ce sujet s'applique parfaitement
Le fonctionnement du variateur du couple est le suivant:
Supposons pour fixer les idées que la configuration du mécanis- me et l'orientation de l'excentrage entre les arbres I et 23 sont conformes au dessin de la Fig.I, considérons la moitié gauche du cercle décrit par la manivelle 2,3. Dans la majeure partie de ce demi-corcle la distance entre l'axe 19 et l'axe I est plus grande que la distance de l'axe 19 et l'axe 23. Nous constatons donc que
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dans la majeure partie du secteur considéré le couple par rapport à l'axe I est plus grand que par rapport à l'axe 23 ? Par contre la vitesse angulaire de l'entraîneur coulissant 7 est plus fai- ble que celle de la manivelle 21.
Par contre dans la partie du cercle décrit par la manivelle 2 la distance entre les axes 19 et 1 ,est plus petite qu'entre les axes 19 et 23. Donc le couple est plus faible par rapport à l'a - xe 1 que par rapport à l'axe 23 et la vitesse angulaire de l'en- traîneur coulissant 7 est plus grande que celle de la manivelle 21.
La partie gauche du cercle considéré correspond à la course u- tile de la bielle agissant sur la manivelle 2,3 et la partie droi- te de ce cercle correspondsu mouvement de retour de la bielle.
L'allure générale de la courbe de la variation de vitesse an- gulaire de la manivelle 21 en fonction de la vitesse angulaire de l'arbre I est donnée par l'harmonique 27 de la Fig.7. Pour cette harmonique ainsi que pour toutes les autres courbes des Fig.7 et Fig.8 et 9 l'origine des abscisses correspond au point d'inter- section du diamètre horizontal avec le cercle ayant pour centre l'axe I et à gauche de cet axe I. La valeur des abscisses son t les déplacements angulaires de l'arbre I en degrés comptés dans le sens contraire de l'aiguille d'une montre. D'autre part, ces courbes ne sont relatives à aucun cas particulier et indiquent seulement l'allure générale des fonctions.
En analysant le mouvement d'autres pièces du variateur du cou- ple et en supposant, pour fixer les idées, que les entraineurs coulissants 7 et 8 sont décalés de 180 on aura comme courbe repré- sentant les'variations de la vitesse angulaire de la manivelle 20 l'harmonique 28 de la Eig. 7.
La ligne droite représente la vitesse angulaire moyenne de deux entraîneurs, donc celle de l'arbre 1 .
Etant donné d'autre part, que la loi de variation de l'effort tangentiel pour le cas le plus élémentaire d'une bielle de la mon- gueur infinie est une harmonique de cosinus représentée par la cour be 29 de 1 a Fig. 8 .
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Etant donné en plus que la longueur du rayon d'une manivelle , ordinaire est constante la variation du couple de la bielle de la longueur infinie est aussi une harmonique de cosinus tracée à une échelle convenable sur la Fig. 9 en 30.
Cette harmonique 30 représente donc le couple dû à l'effort tangentiel dans le cas d'un système ordinaire de bielle-manivelle, tel le couple de la bielle manivelle 2,3 et considérée comme applj quée à l'arbre 1. Pour tracer un graphique analogue les variations du couple dû à l'action du variateur c'est-à-dire de couple engen- dré par la bielle manivelle 2,3 et transmis par le variateur à l'arbre récepteur 1, il est nécessaire de tenir compte de la confi guration du mécanisme.
L'allure générale de cette courbe est tracée approximativement que le Fig. 9 en 31 et très sensiblement à la même échelle que la courbe 30. La courbe 31 a son point d'intersection avec l'abscisse un peu avant de la courbe 30 car la manivelle 3 arrive au point mort bas un peu avant que l'arbre récepteur lait accompli un mou- vement de rotation d'un quart de cercle.
On remarque aisément que le variateur du couple ainsi décrit présente deux qualités intéressantes: d'un côté il permet,, sans augmenter l'effort de la bielle de développer un couple plus grand dans un secteur le plus intéressant de l'action de la bielle; d' autre côté il permet pour la même vitesse angulaire moyenne d'a- voir une vitesse instantanée de la manivelle dans le secteur du travail utile plus grande que dans le secteur de retour de la bielle. Ces deux qualités sont de nature à augmenter la puissan- ce développée par les bielles sans augmenter la vitesse angulaire moyenne.
Le variateur du couple est favorable pour tout système bielle- manivelle susceptible de supporter les variations de la vitesse angulaire dont l'allure est représentée par la courbe 27 de la Fig. 7.
Il est prévu pour les applications les plus variées comme par exemple :cycles, tri-porteurs, voitures de malades, canots, avions, pompes, moteurs à mouvement alternatif, de tous genres, etc.
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.Cette énumération étant purement nominative et non limitati- ve.