<Desc/Clms Page number 1>
Mécanisme de transmission.
La présente invention concerne un mécanisme de transmission perfectionné se prêtant à divers usages et con- venant plus particulièrement pour la transmission de puis- sance à vitesse variable, sans qu'il soit nécessaire d'em- ployer un changement de vitesse à engrenages ou un disposi- tif équivalent.
L'invention permet d'atteindre le résultat désiré, d'une façon automatique, par l'emploi d'un mécanisme appro- prié intercalé entre l'arbre entraîneur et l'arbre entraîné ou entre des organes équivalents, ce mécanisme utilisant la
<Desc/Clms Page number 2>
force centrifuge qui anime, dans une mesure variable, un corps tournant qui fait partie du mécanisme et présente un poids, une forme et des dimensions appropriés pour pouvoir commander la rotation de l'arbre entraînée ce corps tournant peut être, d'une façon générale, un joint de cardan. L'inven- tion trouve une application particulièrement intéressante dans des automobiles ou autres véhicules à moteur, et permet d'éviter les manoeuvres usuelles, ainsi que les difficultés et inconvénients qui leur sont inhérents.
Une exemple de réalisation de l'invention est repré- senté sur les dessins annexée, dans lesquels :
Fig. 1 est une coupe verticale longitudinale du mé- canis.ne, dont certaines pièces sont brisées pour plus de clar- té;
Fig. 2 est une coupe verticale transversale suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1;
Fig. 3 est une coupe similaire, suivant la ligne 3-3 de la Fig. l, et
Fig. 4 montre une variante du joint de cardan re- présenté.
La transmission représentée sur la Fig. 1 comporte un arbre entraîneur 1 actionné de toute manière appropriée, par exemple par un moteur non représenté, et tournant dans un palier schématiquement représenté en 2. L'arbre 1 est relié à l'arbre entraîné 20 par un mécanisme de transmission qui s'adapte automatiquement à la vitesse du moteur et comporte non seulement un joint de cardan, mais aussi des organes qui le relient à l'arbre entraîné de manière à utiliser la force centrifuge propre au joint de cardan et aux organes de liai- son pour modifier la vitesse de l'arbre entratné.
Comme le montre la Fig. 1, l'arbre 1 porte, dans le @
<Desc/Clms Page number 3>
but de créer la force centrifuge, une bague 4 de poids approprié, susceptible de pivoter, en deux points diamétra- lement opposés, autour de bras 5 d'un moyeu 6 de l'arbre 1; dans la bague 4 sont montés, perpendiculairement aux bras 5 et de façon à pouvoir pivoter, des bras similaires 7 portés par un moyeu 8 auquel est fixé un arbre entraîneur auxiliaire 3 portant, rigidement fixé à son extrémité opposée, un pignon entraîneur 10.
Comme déjà indiqué, un des buts de l'invention est de procurer une construction susceptible de régler, en fonc- tionnement, l'action ou l'influence de la force centrifuge.
Cette force est engendrée dans chacun des organes en rotation, à savoir dans la bague 4 et les bras 5 et 7, et est propor- tionnelle à la masse ou au poids, à la vitesse de rotation et à la distance de l'axe, de l'organe en rotation. La bague 4 peut donc être construite, de préférence, de façon que son poids et sa forme lui donnent l'apparence d'un volant.
Le mécanisme représenté sur la Fig. 1 est monté et tourne dans un carter 11 contenant une quantité suffisante d'huile ou d'un autre lubrifiant 12; en un endroit approprié de sa paroi interne 13, le carter comporte une bride ou ner- vure 14 logeant un roulement à billes 15. Ce roulement suppor- te un disque 16 (Figs. 1, 2 et 3) percé en vue de livrer pas- sage et de servir de palier à l'arbre entraîneur auxiliaire 3, dont les mouvements, à l'exception de la rotation autour de son axe, sont partagés par le disque.
Afin d'équilibrer le mouvement de ce disque de sup- port avec l'arbre 3, le disque présente, sur une ou les deux faces, des contrepoids appropriés, par exemple des nervures 17.
Sur une de ses faces, le disque 16 présente un collier 18
<Desc/Clms Page number 4>
(Fig. 3) qui, comme expliqué plus loin, sert à la commande et sur lequel agit un sabot de frein 19 garni d'une matière de friction appropriée 19a et actionné par tout moyen appro- prié, par exemple à l'aide d'une tringle 19b dont le dessin ne montre qu'une partie.
L'arbre entraîné 20 est monté dans un palier appro- prié 21, comme le montre la Fig. 1. Cet arbre porte une roue dentée conique folle 23, du type à denture interne, qui peut être calée par tout moyen approprié, par exemple à l'aide d'un accouplement 22, et qui engrène avec le pignon 10 de l'arbre 3. L'extrémité de l'arbre 3 porte, en outre, une roue dentée conique 24 servant au renversement du sens de marche et susceptible d'être calée sur l'arbre, au lieu de la toue 23, par l'accouplement 22, si on désire renverser le sens de ro- tation de l'arbre 20. La roue 24 est maintenue en place, sur l'arbre, à l'aide d'un écrou 25 vissé sur ce dernier.
On conçoit que les bras 5 tournent toujours dans un plan perpendiculaire à l'arbre moteur et que, sous l'influence de la force centrifuge, la bague 4 tend, normalement, à tour- ner dans le même plan. Cependant, les bras 7 qui sont touril- lonnés dans la bague 4 et portent l'arbre 3 incliné par rap- port à l'arbre 1, font pivoter la bague 4 sur les bras 5, cette bague s'inclinant, au cours d'une révolution complète par rapport à l'arbre entraîné 20, une fois de chaque côté du plan normal de rotation des bras 5, comme c'est le cas dans les joints de cardan usuels et comme c'est indiqué, en traits interrompus, sur la Fig. 1.
Pendant l'oscillation de la bague 4, les extrémités extérieures des bras 7 se déplacent alter- nativement sur deux trajectoires inclinées l'un par rapport à l'autre et,comme déjà indiqué, par rapport au plan de rota- tion des bras 5. Ces trajectoires des bras 7 croisent le plan
<Desc/Clms Page number 5>
de rotation des bras 5 et décrivent pendant une révolution de la bague 4 par rapport à l'arbre entraîné 20, deux chemins en forme de V situés alternativement de côtés opposés du plan ou du chemin de rotation des bras 5 et s'écartant du chemin des bras 5.
Dans la bague 4 est naturellement engendrée une for- ce centrifuge qui est proportionnelle à la vitesse de la bague et exerce, aux différentes périodes de rotation de cel- le-ci, deux influences : lapremière influence tend toujours à faire tourner la bague 4 dans un plan perpendiculaire à l'arbre 1 et s'oppose à la tendance des bras 7 de faire oscil- ler la bague 4 sur les bras 5. Cette influence s'exerce pen- dant ce qui sera appelé la période A, au cours de laquelle les bras 7 s'éloignent du plan de rotation des bras 5; elle s'oppose à l'influence mentionnée des bras 7 et oblige l'ar- bre 3 à tourner, comme une manivelle, autour de l'arbre 20 auquel l'arbre 3 est relié par la roue dentée 23, et cette influence s'accentue à mesure que la bague 4 s'écarte de la position perpendiculaire à l'arbre 1.
La seconde influence est celle de la force centrifuge qui tend toujours à faire tourner la bague 4 dans un plan perpendiculaire à l'arbre 1, pendant la période qui sera appelée la période B au cours de laquelle les bras 7 se rapprochent du chemin de rotation des bras 5; elle tend à favoriser le mouvement des bras 7, mais n'intervient pas efficacement dans le fonctionnement de la transmission, parce qu'elle tend à faire tourner l'arbre 3 autour de son axe.
On sait que la grandeur de la force centrifuge ani- mant un corps en rotation dépend de la masse de ce corps, du nombre de tours par minute et de la distance du corps de son centre de rotation, et que, toutes choses égales d'ailleurs,
<Desc/Clms Page number 6>
la force centrifuge engendrée dans les différentes parties du corps décroit progressivement à mesure que décroit la distance de cette partie au centre de rotation du corps.
Dans un corps convenablement dimensionné, les in- fluences mentionnées de la force centrifuge, pendant les pé- riodes A et B, sont négligeables pour une faible vitesse de rotation, mais deviennent rapidement plus efficaces avec l'ac- croissement de la vitesse. La commande de la transmission suivant l'invention est basée principalement sur la première des influences mentionnées, qui sera appelée l'influence A.
Lorsque l'influence A de la force centrifuge est suffisante pour empêcher la bague 4 d'osciller autour de l'axe des bras 5 et pour empêcher les bras 7 de tourner autour de leurs axes, dans le bague 4, alors l'arbre 3 ne peut tourner autour de son axe mais, tant que l'arbre 1 continue à tourner, l'arbre 3 doit tourner, comme une manivelle, autour de l'axe des arbres 1 et 20. La roue dentée 23 et le pignon 10 étant en prise, la roue 23 et l'arbre 20 doivent tourner avec l'arbre 1, avec le rapport des vitesses de 1 : 1.
Si l'influence de la force centrifuge de la bague 4 est insuffisante pour empêcher entièrement l'oscillation des bras 7 et de la bague 4, autour des bras 5, mais parvient à retarder l'oscillation, il en résulte, pour l'arbre 3, un mouvement combiné qui se compose, premièrement, d'une rota- tion autour de son propre axe, sans qu'une révolution corres- ponde à une révolution de l'arbre 1, en raison de ce que la force centrifuge s'oppose à l'oscillation des bras 7; la différence des nombres de tours est causée par la rotation de l'arbre 3, comme une manivelle,autour des axes des arbres 1 et 20, cette dernière rotation constituant la seconde com- posante du mouvement de l'arbre 3.
Ce fonctionnement corres- pond à un rapport des vitesses dépassant 1 : 1 et égal, par @
<Desc/Clms Page number 7>
exemple à 2 : 1, et la valeur de ce rapport dépend de la grandeur de la force centrifuge de la bague 4, en relation avec l'inertie ou la charge de la roue dentée 23 qui tend à empêcher cette roue de tourner.
Lorsque l'arbre 1 tourne relativement vite, par exemple à 700 tours par minute, il se produit une forte in- fluence centrifuge pendant la période A, ou influence A, et, la charge de la roue dentée 23 étant faible, l'arbre 3 avec le pignon 10 tourne, comme une manivelle, autour de l'axe de l'arbre 20,comme déjà décrit; si, ensuite, la charge de la roue 23 augmente, la vitesse relative de la roue 23 diminue, par exemple jusqu'à un rapport de transmission de 2 : 1, du fait que l'arbre 3 tourne simultanément autour de son propre axe et, commé une manivelle, autour de l'axe de l'arbre 20.
Le frein 19 n'est utilisé que rarement ou jamais pour produire un mouvement intermédiaire du disque de freinage 16.
Le frein est en général complètement desserré, ou serré suf- fisamment pour empêcher la rotation du disque 16. Lorsque le frein est serré et la roue dentée 23 est calée sur l'arbre 20, le disque ne permet qu'un seul mouvement de l'arbre 3, à savoir autour- de son propre axe, et il s'établit, entre l'arbre 1 et l'arbre 20, un rapport de transmission élevé, déterminé par l'ensemble des conditions de fonctionnement, l'arbre 20 tournant dans le sens des aiguilles d'une montre; si c'est la roue dentée 24 qui est calée sur l'arbre 20, il s'établit un rapport de transmission déterminé, avec renver- sement du sens de marche.
En fonctionnement, si l'on fait tourner l'arbre 1 à une faible vitesse, par exemple comme celle de la marche à vide ou au ralenti d'un moteur d'automobile, qui est insuf- fisante pour permettre à la bague 4 d'empêcher les bras 7 de
<Desc/Clms Page number 8>
faire osciller cette bague 4, et si la puissance est insuffi- sante pour vaincre la résistance de la charge de l'arbre 20, l'arbre 3 tourne autour de son axe et le pignon 10 roule sur la roue dentée 23. Aucune puissance n'est donc transmise à l'arbre 20, et la situation correspond à celle du débrayage.
Si, à partir de cette situation, la vitesse de l'arbre moteur 1 augmente, la force centrifuge de la bague 4 augmente également et tend, pendant la période A, à empêcher les bras 7 de faire pivoter la bague 4 autour des bras 5 et à empêcher, de cette façon, la rotation de l'arbre auxiliaire 3, avec le pignon 10, autour de leur axe commun. L'effet de cette tendance varie entre la suppression totale du pivotement de la bague 4 autour des bras 5, et la retardation de ce pi- votement et, d'autre part, entre la suppression totale de la rotation de l'arbre 3 et du pignon 10 autour de leur axe com- mun, et la retardation de cette rotation.
Dans la mesure ou a lieu cette retardation ou limitation de la rotation de l'arbre 3 et du pignon 10 autour de leur axe commun, il se produit une solidarisation partielle des roues dentées 10 et 23 et il en résulte un mouvement combiné de l'arbre 3 et de la roue 10, qui se compose de leur rotation autour de leur axe commun, et d'une rotation, comme celle d'une manivelle, autour de l'axe de l'arbre entraïné 20 auquel ils sont reliés par la roue 23, la rotation ayant lieu dans le sens de ro- tation de l'arbre auxiliaire 3 et de l'arbre entraîneur 1, ou dans le sens des aiguilles d'une montre.
Le degré de solidarisation, complète ou partielle, entre les roues dentées 10 et 23, et leur rotation qui en est la conséquence, dépendent de la relation entre la puis- sance requise pour la marche de l'automobile, ou de la charge sur l'arbre 20, et la force centrifuge ou d'inertie engendrée,
<Desc/Clms Page number 9>
à chaque instant, dans la bague 4. A chaque vitesse de l'arbre 1, suffisante pour provoquer une solidarisation partielle des roues 10 et 23, correspond une rotation de l'arbre 20, dans le sens des aiguilles d'une montre, à une vitesse appro- priée pour équilibrer les différentes forces agissant dans la transmission entière.
Lorsque le n'ombre de tours par minute augmente et les roues dentées 10 et 23 sont complètement solidarisée ce qui est le cas quand la tendance centrifuge de la bague 4 et des autres organes d'accouplement est suffisante pour em- pêcher complètement le pivotement de la bague 4 autour des bras 5, sous l'influence des bras 7, l'arbre 3 et la roue dentée 10 tournent comme une manivelle et entraînent l'arbre entraîné 20 à la vitesse de rotation de l'arbre entraîneur 1.
Si l'on désire établir un rapport de transmission déterminé entre les arbres 1 et 20, on peut le faire en ser- rant le frein 19 avec son sabot de frein 19a, pour empêcher la rotation du disque 16; l'arbre 3 et la roue dentée 10 ne peuvent alors tourner qu'autour de leur axe commun et font tourner l'arbre 20 autour de son axe. Dans ce cas, la force centrifuge de la bague 4 est surmontée par le réglage positif de la position du disque 16, et la bague 4 pivote sur les bras 5 pour permettre à l'arbre 3 de tourner autour de son axe.
Si l'on désire renverser le sens de rotation de l'arbre 20 tout en conservant un rapport de transmission dé- terminé, on cale la roue dentée 24 sur l'arbre 20 en ramenant l'accouplement 22 vers l'intérieur, ce qui a pour effet de le mettre en prise avec la roue 24 et de dégager la roue 23, comme c'est indiqué en traits interrompus sur la Fig. 1; en- suite on serre le frein 19 sur le disque 16, comme déjà dé- crit, pour empêcher le disque, l'arbre 3 et la roue dentée 10
<Desc/Clms Page number 10>
de tourner autour de l'axe de l'arbre 30. La 'roue dentée 10 tourne alors, avec l'arbre 3, autour de son axe et fait tour- ner la roue dentée 24 et l'arbre 20 dans le sens contraire à celui de l'arbre 1 ou des aiguilles d'une montre.
L'engrenage de renversement 24 n'étant nécessaire ou désirable que lorsqu'il est nécessaire ou désirable de pouvoir renverser le sens de marche du véhicule, il est pos- sible de réaliser l'invention en vue de la marche avant seu- lement.
Si on le désire, on peut accrortre le poids ou la charge de la bague 4 en la munissant de plusieurs boules ou oreilles 25 uniformément réparties sur la périphérie de la bague pour que celle-ci reste équilibrée, ou situées, comme le montre la Fig. 4, aux extrémités opposées des bras 7.
On conçoit qu'avec une bague 4 ayant un poids en rapport avec la puissance que le mécanisme doit transmettre, on peut réaliser une gamme illimitée de rapports de transmis- sion qui s'obtiennent automatiquement et dépendamment de la vitesse de l'arbre 1 et, par conséquent, de la force centri- fuge de la bague 4.
Pour engendrer la force centrifuge dans la bague 4, ou un organe équivalent, la matière à la périphérie de la bague est plus efficace-que celle moins rapprochée de la périphérie, et en outre, la.matière ou la masse est d'autant plus efficace qu'elle est plus rapprochée du point de la périphérie qui se rapproche le plus de l'arbre 1 pendant le pivotement.de la bague 4.
Ainsi, en plaçant les masses en face des extré- mités des bras 7 qui sont décalés de 90 par rapport aux bras 5, et de façon qu'elles soient, pendant le pivotement de la bague 4, aussi rapprochées que possible du centre de rotation, c'est-à-dire de l'axe de l'arbre, on les utilise au
<Desc/Clms Page number 11>
maximum pour créer la force centrifuge qui influence la commande de l'arbre 3 et des roues 10 et 23, et par conséquent du mécanisme de transmission entier.
L'invention n'est pas limitée à la construction dé- crite et représentée, dont les détails peuvent être modifiés sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS
1) Mécanisme de transmission comportant un arbre en- traîneur, un arbre entraîné et un dispositif servant à l'en- traïnement de l'arbre entraîné par l'arbre entraîneur à une vitesse variable, caractérisé en ce que ce dispositif compor- te un arbre auxiliaire articulé à cardan à l'arbre entraîneur et relié à l'arbre entraînée et susceptible de tourner autour de son propre axe et autour de l'axe de l'arbre entraîhé.