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" Rédacteur de vitesse automatique et continu ".
La présente invention concerne une transmission de force motrice à vitesse variable diane façon automatique et continue.
Les caractéristiques et propriétés essentielles de ce mécanisme ressortent de la description ci-après, faite en ré- férenoe aux dessins ci-joints.
Les figures 1 et 2 représentent une coupe radiale et axiale du mécanisme, tandis que la figure 3 ( coupe radiale partielle ) se rapporte à une modification du même mécanisme, destinée à le rendre adaptable au moteur d'automobile.
Le mécanisme se compose d'un tambour (1), fermé par deux
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couvercles (2 et 3). Sar la paroi interne da tamboar se développent,sur toute sa largeur., deux ( oa plusieurs) cames (15) disposées symétriquement, et séparées par des surfaces aylin- driques du tambour égales et de longueur suffisante. La section de ces cames est un arc de cercle oa de spirale tangeaht à sa naissance au. cylindre du tambour.
L'arbre moteur (4) porte un manchon (9) olaveté sur lui; il termine à l'extrémité du dit manchon et tourne librement dans les deux couvercles da. tambostr au moyen de roulements (11).
Sur le manchon (9) sont montés plusieurs couplez de disques ciroulaires (12) séparés par des rondelles (13). ohaque couple de disques porte,à sa périphérie,, un même nombre de perforations, disposées symétriquement autour du centre. Les couples de disques sont accolés directement l'un contre l'antre, mais sont décalés,l'un par rapport à l'autre, d'un angle égal à 1' angle interceptant deux perforations successives divisé par le nombre de couples de disques. Ces disques peuvent être olavetés sur le manchon, soit serrés contre une bride du manchon au moyen diane rondelle (10) et d'un anneau fileté de blocage (8).
De cette façon,les disques, entraînés par le manchon et l'arbre moteur, tournent librement dans le carter intériear formé par le tambour et les couvercles.
Dans les perforations des disques peuvent pivoter librement des masselottes (14) au moyen de petits axes, maintenus par le décalage des disques. Ces masselottes, petits organes destinés à agir uniquement par la réaction d'inertie de leur masse, seront constituées par exemple par une bande élastique convenablement repliée de façon à former un oeillet entourant l'axe support, et maintenant sertie entre ses deux branches libres une masse appropriée. La branche antérieure de cette lamelle élastique déborde de la masselotte proprement-dite et se termine par un arrondi. Elle assure,par son élasticité, an
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contact amorti entre la masselotte et la aame et,par sa flex- ion,un large contact avec la surface de la came, favorisant la formation d'un coin d'huile.
Sur la figure 1 une seule mas- selotte est représentée à titre d'exemple, la position des étant autres est indiquée par une ligne d'axe.
L'arbre résistant (5) se termine par une portion cylin- drique de centrage (16) clavetée en (7) sur le couvercle ar- rière du tambour, auquel il est en outre rigidement fixé par unebride (6) et des vis.
Le mécanisme fonctionne de la façon suivante ;
Supposons l'axe moteur animé d'une certaine vitesse an- gulaire; la réaction d'inertie oentrifuge appliquée au centre e (de gravité de la masselotte se décompose en 2 composant, dont l'une, dirigée suivant la ligne d'axe de la masselotte, développe une traction sur l'axe support dont le moment par rapport au centre de rotation est antagoniste du moment moteur, et lui fait équilibre, l'autre composante,perpendiculaire à la ant, ligne d'axe, développ' à l'extrémité de contact avec la came, une poussée sur celle-ci.
La composante tangentielle de cette poussée par rapport au centre de rotation constitue l'effort d'entraînement du tambour, et fait équilibre à l'effort résis-. tant, La somme des composantes tangentielles pour toutes les masselottes en contact avec les oames constitue l'effort mo- teur transmis par le mécanisme, Si l'effort résistant est in- férieur à cet effort moteur, les oames, sous l'excédent d'ef- fort moteur.prennent une accélération qui les fait avancer sur l'axe-moteur, de sorte que les masselottes glissent le long du profil de la came vers sa naissance, et s'accumulent dans 1' espace cylindrique intermédiaire.
L'action des masselottes di- minuant, le couple moteur diminue jusqu'à ce qui un équilibre s'établit avec le couple résistant; à ce moment tout mouvement relatif s'arrête, et les deux axes tournent en synchronisme,
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comme s'ils étaient rigidement liés entre eax. si,,au contraire l'effort résistant est supérieur à l'effort moteur, l'excédent d'effort résistant appliqué aux.cames imprime aax masselottes en contact une accélération négative, qui les fait pivoter vers l'arrière autour de leur axe-sapport.
Elles dégagent ainsi les cames, qui prennent un mouvement relatif vers l'arrière, c'est-à-dire que le tambour reste en retard sur l'axe moteur. Ceci constitue la période de d'émultiplication. Aussitôt qu'une masselotte est libérée par une came, elle prend,sons l'effet de la senle réaction d'inertie oentrifuge,un mouvement de rotation dans le sens positif, qai la ramène en position radiale prête à attaquer la came suivante.
L'excédent d'effort résistant reqais pour imprimer aux masselottes ce mouvement relatif vers l'arrière,croit avec l' accélération à communiquer, donc avec la vitesse de ce mouvement relatif, donc avec la démultiplication.
Il importe de remarquer que ce mouvement relatif des masselottes n'a point dtinfluence sur l'axe moteur ni sur le couple moteur développé par celui-ci. En effet,la diminution de force-vive que subit le groupe des masselottes en contact avec les cames est exactement équilibrée par l'augmentation de force-vive qu'acquiert le groape des masselottes en voie de redressement radial. Les essais prouvent,en effec,que le mécanisme prend en régime de démultiplication,un état d'équilibre, de sorte que la variation de la force-vive totale du mécanisme est nulle,
Le couple moteur étant donc constant, ainsi que sa vitesse angulaire, le couple résistant augmente à mesure que sa vi- tesae angulaire diminue.
Comme on peat le démontrer mathématiquement, les couples moteur et résistant sont inversement proportionnels aux vitesses angulaires des axes, ce qui caracté- rise un rédacteur parfait.
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L'effort tangentiel étant engendré par la réaction d' inertie centrifuge, le couple moteur développé croit suivant le carré de la vitesse angulaire. or,il est démontré qu'un semblable mécanisme ne peut convenir à transmettre le couple d'un moteur dtautomobile, couple qui reste pratiquement constant sur une large étendue des vitesses angulaires.
S'il est avantageux que le couple développé par le mécanieme de transmission varie suivant la loi parabolique pour le bas régime du moteur, du moins faut-il qu'à partir du seuil des vitesses angulaires moyennes jusqu'au régime élevé, le couple développé par le mécanisme suive une loi parallèle à oelle suivie par le couple du moteur, et lai soit en outre légèrement inférieur, pour t permettre la démultiplication.
Afin de permettre, qu'à partir du seuil des vitesses angulaires moyennes, le couple développé par le mécanisme quitte la loi parabolique, pour rester pratiquement constant sur une large zône des vitesses angulaires, la came fixe sera remplacée par une came mobile ; elle peat être flexible avec encastrement fixe à la naissance du profil, ou en un point situé au delà, mais à l'extérieur du cercle extrême de contact des masselottes; elle peut encore être rigide,mais pivotant autour d'un axe situé sous la ligne de naissance du profil, ainsi que le montre à titre d'exemple la figure 3.
La came (A B) est constituée par une lame rigide, renforoée sur les bords par des nervures (M). Cette lame est soudée à une masaelotte-oontrepoids (C) montés sur un axe (D) porté par des brides intérieures (G) du tambour. une lamelle élastique (H), fixée au tambour, forme ressort et prend appui,par son extrémité libre, sur un talon (N) dont est pourvu la masselotte contrepoids (C), La réaction élastique de ce ressort fait équilibre à la poussée provenant de la réaction d'inertie oentri- fuge des masselottes et de la came elle-même, une tension ini-
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tiale suffisante lui sera donnée pour équilibrer cette pous- sée jusqu'au seuil des vitesses angalaires moyennes.
Sous la ultérieure poussée croissante de la réaction centrifuge totale, la lame ressort fléchit, et la oame pivote autour de Itaxe (D). De cette façon,une portion croissante de Itarc (B A) atéloigne au delà. du cercle extrême de contact des masselottes, de aorte que la longueur active restante de la came diminue, Il en ré- sulte que l'accroissement de la réaction centrifuge des masse- lottes est compensé par la dimination de la composante tangen- tielle, et la diminution du nombre de masselottes agissant sur les cames.
La masselotte-contrepoids (0) ainsi que la masselotte (F) montée sur l'axe (E), servent à équilibrer une portion de la masse de la came (A B). En effet,on peut démontrer qae le rapport entre la masse de la oame et celle des masselottes ac- tives doit rester dans des limites restreintes, pour que la démultiplication se produise dtune façon correcte. L'axe E porte,en outre, une série de lamelles,telles que (Fumais dont les rampes de contact avec la masselotte (C) sont échelonnées en hauteur, de sorte que celle-ci n'entre pas simultanément en contact avec toutes les lamelles à la fois, mais bien suc- cessivement avec chacune d'elles, à mesure qu'elle pivote aa- tour de l'axe (D).
Nous avons dit en effet qae le nombre de masselottes actives diminue avec le pivotement de la came, donc la fraction de la masse de la came à équilibrer augmente. Un petit axe (K) limite la chute de ces lamelles à l'arrêt da mé- canisme .
L'invention n'est pas limitée aux formes et détails kd' exécution décrits ci-desaus à titre d'exemple; des modifier. tions de détail, soit dans le mode de liaison des masselottes avec l'axe moteur, soit dans la forme de la came mobile ( ri-' gide ou flexible ), soit dans la disposition de Itprgane élus-
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tique et des masselottes-contrepoids, ne modifient ni le prin- cipe de fonctionnement ni les caractéristiques essentielles du mécanisme revendiqué dans le présent brevet.
REVENDICATIONS.
1. Rédacteur de vitesse automatique et continu, compor- tant an axe moteur et un axe commandé, caractérise non seule- ment par le fait qu'on utilise la réaction dtinertie eentri- fage de masses entraînées en révolution par l'axe moteur pour créer des composantes tangentielles d'entraînement sur des cames profilées solidaires de l'arbre commandé jusqu'à équi- libre entre le couple moteur et le couple résistant, ( oarao- tériatique que possèdent généralement les accouplements dits centrifuges:
avec possibilité de glissement), mais qu'en outre, en cas de retardement de l'axe commandé sur ltaxe moteur, le mouvement relatif de ces masses engendre sur les cames une ré- @ action dinertie supplémentaire capable d'équilibrer an excé- dent d'effort résistant sur l'effort moteur, de aorte que les efforts moteur et résistant soient à tout moment inversement proportionnela aux vitesses angulaires des axes, propriété qui fait de ce mécanisme un rédacteur parfait.
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"Automatic and continuous speed editor".
The present invention relates to a transmission of driving force at variable speed diane automatically and continuously.
The essential characteristics and properties of this mechanism emerge from the description below, made with reference to the accompanying drawings.
Figures 1 and 2 show a radial and axial section of the mechanism, while Figure 3 (partial radial section) relates to a modification of the same mechanism, intended to make it adaptable to the motor of an automobile.
The mechanism consists of a drum (1), closed by two
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lids (2 and 3). Sar the internal wall of the tamboar develop, over its entire width., Two (oa several) cams (15) arranged symmetrically, and separated by aylindrical surfaces of the drum equal and of sufficient length. The section of these cams is an arc of a circle oa of spiral tangeaht to its birth at. drum cylinder.
The motor shaft (4) carries a sleeve (9) olaveté on it; it ends at the end of said sleeve and turns freely in the two lids da. tambostr by means of bearings (11).
On the sleeve (9) are mounted several pair of circular discs (12) separated by washers (13). o each pair of discs carries, at its periphery, the same number of perforations, arranged symmetrically around the center. The pairs of discs are placed directly against one another, but are offset, one with respect to the other, by an angle equal to the angle intercepting two successive perforations divided by the number of pairs of discs . These discs can be olavetés on the sleeve, or clamped against a flange of the sleeve by means of a washer (10) and a threaded locking ring (8).
In this way, the discs, driven by the sleeve and the motor shaft, rotate freely in the internal casing formed by the drum and the covers.
Weights (14) can freely rotate in the perforations of the discs by means of small axes, held by the offset of the discs. These weights, small organs intended to act solely by the inertia reaction of their mass, will be constituted for example by an elastic band suitably folded so as to form an eyelet surrounding the support axis, and now crimped between its two free branches. appropriate mass. The anterior branch of this elastic strip protrudes from the flyweight itself and ends in a rounded shape. It ensures, by its elasticity, an
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damped contact between the weight and the blade and, by its flexion, a large contact with the surface of the cam, favoring the formation of an oil wedge.
In FIG. 1 a single mas- selotte is shown by way of example, the position of the others being indicated by an axis line.
The resistant shaft (5) ends with a cylindrical centering portion (16) keyed at (7) on the rear cover of the drum, to which it is furthermore rigidly fixed by a flange (6) and screws.
The mechanism works as follows;
Let us suppose the motor axis animated by a certain angular speed; the centrifugal inertia reaction applied to the center e (of gravity of the flyweight breaks down into 2 components, one of which, directed along the axis line of the flyweight, develops traction on the support axis, the moment of which by relation to the center of rotation is antagonistic to the driving moment, and balances it, the other component, perpendicular to the ant, axis line, development 'at the end of contact with the cam, a thrust on the latter.
The tangential component of this thrust with respect to the center of rotation constitutes the driving force of the drum, and balances the resistance force. The sum of the tangential components for all the weights in contact with the oames constitutes the motor force transmitted by the mechanism, If the resistant force is less than this motor force, the oames, under the excess d The engine force picks up an acceleration which causes them to advance on the engine shaft, so that the weights slide along the profile of the cam towards its origin, and accumulate in the intermediate cylindrical space.
As the action of the weights decreases, the engine torque decreases until an equilibrium is established with the resistive torque; at this moment all relative movement stops, and the two axes rotate in synchronism,
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as if they were rigidly linked between eax. if, on the contrary, the resistive force is greater than the motor force, the excess resistive force applied to the cams gives the weights in contact a negative acceleration, which causes them to pivot backwards around their axis. report.
They thus release the cams, which take a relative rearward movement, that is to say, the drum remains behind the motor axis. This constitutes the period of emultiplication. As soon as a weight is released by a cam, it takes, under the effect of the centrifugal inertia reaction, a rotational movement in the positive direction, which brings it back to the radial position ready to attack the next cam.
The excess resistance force required to impart to the weights this relative rearward movement increases with the acceleration to be communicated, therefore with the speed of this relative movement, therefore with the reduction.
It is important to note that this relative movement of the weights has no influence on the motor axis or on the motor torque developed by it. In fact, the reduction in force to which the group of weights in contact with the cams undergoes is exactly balanced by the increase in force acquired by the groape of the weights in the process of radial recovery. The tests prove, in fact, that the mechanism takes in gear ratio, a state of equilibrium, so that the variation of the total live force of the mechanism is zero,
The motor torque being therefore constant, as well as its angular speed, the resistive torque increases as its angular speed decreases.
As can be shown mathematically, the motor and resistance torques are inversely proportional to the angular speeds of the axes, which characterizes a perfect writer.
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The tangential force being generated by the reaction of centrifugal inertia, the engine torque developed increases according to the square of the angular speed. Now, it has been demonstrated that such a mechanism cannot be suitable for transmitting the torque of an automobile engine, a torque which remains practically constant over a wide range of angular speeds.
If it is advantageous that the torque developed by the transmission mechanism varies according to the parabolic law for the low speed of the engine, at least it is necessary that from the threshold of the average angular speeds up to the high speed, the developed torque by the mechanism follows a law parallel to that followed by the engine torque, and lai is also slightly lower, to allow the reduction.
In order to allow, from the threshold of the average angular speeds, the torque developed by the mechanism leaves the parabolic law, to remain practically constant over a large zone of angular speeds, the fixed cam will be replaced by a mobile cam; it can be flexible with fixed embedding at the start of the profile, or at a point located beyond, but outside the extreme circle of contact of the weights; it can still be rigid, but pivoting around an axis located under the birth line of the profile, as shown by way of example in Figure 3.
The cam (A B) consists of a rigid blade, reinforced at the edges by ribs (M). This blade is welded to a masaelotte-oontreweight (C) mounted on an axis (D) carried by internal flanges (G) of the drum. an elastic strip (H), fixed to the drum, forms a spring and is supported, by its free end, on a heel (N) with which the counterweight flyweight (C) is provided, The elastic reaction of this spring balances the thrust from of the oentrifugal inertia reaction of the weights and of the cam itself, an initial tension
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Sufficient tial will be given to it to balance this thrust up to the threshold of the mean angalar velocities.
Under the further increasing thrust of the total centrifugal reaction, the leaf spring flexes, and the oame pivots around Itaxe (D). In this way, an increasing portion of Itarc (B A) moves away beyond. of the outermost circle of contact of the weights, so that the remaining active length of the cam decreases, It follows that the increase in the centrifugal reaction of the mass-burbot is compensated by the decrease in the tangential component, and the reduction in the number of weights acting on the cams.
The weight-counterweight (0) as well as the weight (F) mounted on the shaft (E), are used to balance a portion of the mass of the cam (A B). Indeed, it can be shown that the ratio between the mass of the blade and that of the active weights must remain within restricted limits, so that the reduction occurs in a correct way. The axis E also carries a series of slats, such as (Fumais whose contact ramps with the weight (C) are staggered in height, so that the latter does not simultaneously come into contact with all the lamellae at a time, but successively with each of them, as it pivots around the axis (D).
We have said in fact that the number of active weights decreases with the pivoting of the cam, therefore the fraction of the mass of the cam to be balanced increases. A small axis (K) limits the fall of these slats when the mechanism stops.
The invention is not limited to the forms and details of execution described above by way of example; modify them. tions of detail, either in the mode of connection of the weights with the motor axis, or in the form of the movable cam (rigid or flexible), or in the arrangement of Itprgane elected-
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tick and counterweights, do not modify the principle of operation or the essential characteristics of the mechanism claimed in the present patent.
CLAIMS.
1. Automatic and continuous speed reducer, comprising a motor axis and a controlled axis, characterized not only by the fact that we use the inertial reaction and entrainment of masses driven in revolution by the motor axis to create tangential drive components on profiled cams integral with the controlled shaft until equilibrium between the engine torque and the resistive torque, (aromatic which generally have the so-called centrifugal couplings:
with the possibility of sliding), but that in addition, in the event of delay of the axis controlled on the motor axis, the relative movement of these masses generates on the cams an additional inertia reaction capable of balancing in excess. resistance force on the motor force, so that the motor and resistance forces are at all times inversely proportional to the angular speeds of the axes, a property which makes this mechanism a perfect editor.