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" Perfectionnements aux mécanismes d'entraînement des sélec- teurs " .
La présente invention est relative à un mécanisme d'en- traînement destiné aux sélecteurs du type utilisé dans les systèmes de commande à distance, en particulier les installa- tions de téléphonie. Les sélecteurs de ce genre sont entraînés soit graduellement, ou " pas à pas", à l'aide d'électro-aimants commandés par des impulsions, soit d'une façon continue, à l'aide de moteurs, chaque moteur entraînant soit un groupe de sélecteurs, soit un sélecteur individuel seulement. L'entraî- nement des sélecteurs à l'aide de moteurs est préférable à l'entraînement graduel dans les cas où les vitesses du frotteu sont élevées parce que, dans ce mode d'entraînement continu, les chocs qui interviennent dans l'entrainement graduel et la fatigue qui en résulte de la matière du sélecteur sont évités.
Toutefois, l'entraînement par moteur présente aussi certains inconvénients. Etant donné que les exigences relatives aux vi- tesses des frotteurs sont de plus en plus sévères, on a trouvé
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@ qu'il est difficile d'effectuer l'essai sur les contacts de banc des sélecteurs de façon sûre et d'immobiliser ou "cen- trer" le sélecteur. Dans les sélecteurs à entraînement par moteur individuel, on a aussi trouvé qu'il est difficile d'ob- tenir, à l'aide des moteurs nécessairement très petits, les couples de démarrage nécessaires pour lancer le sélecteur et les couples de freinage nécessaire pour le centrer.
La présente invention a pour objet la suppression de ces inconvénients et consiste essentiellement dans le fait que le sélecteur est muni d'un mécanisme, connu en soi, pour trans- mettre le mouvement de l'arbre du moteur aux frotteurs,ce mécanisme étant, par exemple, composé d'une roue à goupilles et d'une crémaillère et étant destiné à convertir la vitesse périodiquement variable du frotteur. L'invention présente aussi l'avantage que la vitesse moyenne des frotteurs peut être considérablement augmentée au delà de la limite détermi- née par des fonctions du sélecteur, telles que la mise en marche, l'essai des contacts et le centrage, étant donné qu'on peut faire en sorte que toutes ou quelques-unes de ces fonc- tions aient lieu pendant les périodes de vitesse inférieure qui interviennent entre les vitesses maxima.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on donne au mécanisme de transmission des dimensions telles, par rapport aux distan- ces qui séparent les contacts du banc, que les maxima de la vitesse des frotteurs tombent entre les positions d'essai desdits frotteurs.
On décrira maintenant l'invention avec plus de détail en se référant aux dessins annexés sur lesquels:
Fig. 1 et 2 sont respectivement une vue de côté et une vue en plan représentant un détail d'un des modes de réalisa- tion de l'invention.
Fig. 3 et 4 sont des diagrammes représentant la relation entre l'espace parcouru par les frotteurs de sélecteur/des fig. 1 et 2 et le temps.
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Fig. 5 est un diagramme oorrespondant de la vitesse en fonction du temps.
Fig. 6 est un diagramme correspondant de l'accélération en fonction du temps.
Dans le mode de réalisation$selon les fig. 1 et 2, un moteur, non représenté, entraîne un arbre A présentant sur sa surface extrême des broches ou goupilles P 1 et P 2 qui sont parallèles à l'axe de rotation de l'arbre et en prise avec des dents T 1, T 2, T 3 d'une crémaillère BK servant de porte- frotteur. L'axe de rotation de l'arbre A est perpendiculaire à la crémaillère porte-frotteur BK, de sorte qu'une natation de l'arbre A dans le sens de la flèche indiquée sur la fig. 1 provoque d'une part un abaissement de la goupille P 1 dans le creux séparant les dents T 1 et T 2 et d'autre part une éléva- tion de la goupille P 2, ce qui dégage celle-ci du creux sépa- rant les dents T 2 et T 3.
La crémaillère porte-frotte est supposée être disposée sur le sélecteur (dont on n'a représen- té qu'une surface de glissement S servant de guide) de façon que, lorsque l'arbre A tourne, la crémaillère BK avance longi- tudinalement, cette crémaillère se mouvant alors entre des contacts de banc prévus d'une manière connue sous forme de fils mélalliques nus. Sur la fige 3, ces contacts de banc sont représentés par les deux surfaces hachurées F 1 et F 2, et les positions consécutives du frotteur porté par la crémaillère BK sont représentées en B 1, B 2, B 3 et B 4. Les goupilles d'en- traînement P 1 , P 2 sont représentées sur la fig, 3 par les deux cercles inoomplets situés à la partie supérieure de la figure .
Cette figure est aussi destinera montrer que, dans le mode de séalisation représenté, la distance qui sépare les centres des contacts F 1 et F 2 est égale à la distance qui sépare les centres des goupilles d'entraînement. En d'aubres termes, le pas de la crémaillère est égal au pas des contacts du banc. On pourrait, bien entendu, obtenir le même résultat
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à l'aide d'un engrenage possédant quelqu'autre rapport de transmission convenable . La roue à goupilles est munie de deux goupilles diamétralement opposées, ce qui veut dire, com- me il ressortira de ce qui suit, que les périodes de vitesse maximum des frotteurs ont lieu en les périodes d'essai desdits frotteurs.
Si l'on fait tourner l'arbre A à une vitesse cons- tante dans le sens de la flèche de la fig. 1, la goupille P 1 effectuera le mouvement susmentionné vers le bas. Si les sur- faces de limitation des dents sont parallèles à l'axe des goupilles d'entraînement et perpendiculaires à la direction du mouvement de la crémaillère et si, en outre, il existe un certain jeu entre la goupille P 1 et les dents T 1 et T 2, la crémaillère ne recevra au début aucun mouvement ou ne re cevra qu'un mouvement insignifiant. Pour cette raison, et en raison de la direction de l'application de la force entre la goupil- le P 1 et la dent T 2, on n'aura besoin que d'un très petit couple de démarrage pour mettre l'arbre en mouvement.
A mesu- re que l'angle de rotation de l'arbre augmente, la vitesse à laquelle la crémaillère B K se déplace augmente aussi, et cet- te vitesse atteint son maximum pour un angle de rotation de l'arbre de 90 . Après ce maximum, la vitesse de la crémaillère diminue jusqu'à ce que l'arbre ait tourné de 180 et que la goupille P 1 soit venue prendre la place de la goupille P 2.
L'opération ci-dessus se répète si l'arbre continue à tuurner dans le même sens .
L'exposé ci-dessus est illustré par les diagrammes des f ig. 3 à 6. Sur la fig. 3, le centre de rotation de l'arbre A est désigné par C. Dans la position de départ du sélecteur, le contact frotteur occupe sa position B 1, dans laquelle il effectue l'essai du contact de banc F 1. La relation entre la distance V parcourue par le frotteur et l'angle de rotation Ó de l'arbre A peut facilement être obtenu de la manière repré- sentée sur la fig. 3. Si l'on désigne par R la moitié de la distance séparant les centres des goupilles, on peut exprimer n
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Fig. 5 est un diagramme correspondant de la vitesse en fonction du temps.,
Fig. 6 est un diagramme correspondant de l'accélération en fonction du temps.
Dans le mode de réalisationselon les fig. 1 et 2, un moteur, non représenté, entraîne un arbre A présentant sur sa surface extrême des broches ou goupilles P 1 et P 2 qui sont parallèles à l'axe de rotation de l'arbre et en prise avec des dents T 1, T 2, T 3 d'une crémaillère BK servant de porte *- frotteur. L'axe de rotation de l'arbre A est perpendiculaire à la crémaillère porte-frotteur BK, de sorte qu'une mtation de l'arbre A dans le sens de la flèche indiquée sur la fig. 1 provoque d'une part un abaissement de la goupille P 1 dans le creux séparant les dents T 1 et T 2 et d'autre part une éléva- tion de la goupille P 2, ce qui dégage celle-ci du creux sépa- rant les dents T 2 et T 3.
La crémaillère porte-frotteur est supposée être disposée sur le sélecteur (dont on n'a représen- té qu'une surface de glissement S servant de guide) de façon que, lorsque l'arbre A tourne, la crémaillère BK avance longi- tudinalement, cette crémaillère se mouvant alors entre des contacts de banc prévus d'une manière connue sous forme de fils Métalliques nus. Sur la fig. 3, ces contacts de banc sont représentés par les deux surfaces hachurées F 1 et F 2, et les positions consécutives du frotteur porté par la crémaillère BK sont représentées en B 1, B 2, B 3 et B 4. Les goupilles d'en- trainement P 1 , P 2 sont représentées sur la fig. 3 par les deux cercles incomplets situés à la partie supérieure de la figure .
Cette figure est aussi destinera montrer que, dans le mode de réalisation représenté, la distance qui sépare les centres des contacts F 1 et F 2 est égale à la distance qui sépare les centres des goupilles d'entraînement. En d'aubres termes, le pas de la crémaillère est égal au pas des contacts du banc. On pourrait, bien entendu, obtenir le même résultat
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à l'aide d'un engrenage possédant quelqu'autre rapport de transmission convenable . La roue à goupilles est munie de deux goupilles diamétralement opposées, ce qui veut dire, com- me il ressortira de ce qui suit, que les périodes de vitesse maximum des frotteurs ont lieu en les périodes d'essai desdit frotteurs.
Si l'on fait tournerl'arbre A à une vitesse cons- tante dans le sens de la flèche de la f ig. l, la goupille P 1 effectuera le mouvement susmentionné vers le bas. Si les sur- faces de limitation des dents sont parallèles à l'axe des goupilles d'entraînement et perpendiculaires à la direction du mouvement de la crémaillère et si, en outre, il existe un certain jeu entre la goupille P 1 et les dents T 1 et T 2, la crémaillère ne recevra au début aucun mouvement ou ne reevra qu'un mouvement insignifiant. Pour cette raison, et en raison de la direction de l'application de la force entre la goupil- le P 1 et la dent T 2, on n'aura besoin que d'un très petit couple de démarrage pour mettre l'arbre en mouvement.
A mesu- re que l'angle de rotation de l'arbre augmente, la vitesse à laquelle la crémaillère B K se déplace augmente aussi, et cet- te vitesse atteint son maximum pour un angle de rotaticn de l'arbre de 90 . Après ce maximum, la vitesse de la crémaillère diminue jusqu'à ce que l'arbre ait tourné de 1800 et que la goupille P 1 soit venue prendre la place de la goupille P 2.
L'opération ci-dessus se répète si l'arbre continue à tourner dans le même sens .
L'exposé ci-dessus est illustré par les diagrammes des fig. 3 à 6. Sur la fig. 3, le centre de rotation de l'arbre A est désigné par C. Dans la position de départ du sélecteur, le contact frotteur occupe sa position B 1, dans laquelle il effectue l'essai du contact de banc F 1. La relation entre la distance V parcourue par le frotteur et l'angle de rotation Ó de l'arbre A peut facilement être obtenu de la manière repré- sentée sur la fig. 3. Si l'on désigne par R la moitié de la distance séparant les centres des goupilles, on peut exprimer @
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mathématiquement la courbe correspondante (voir le point M de cette courbe) par la formule
EMI7.1
'P = R ( 1-eos o( ).
La relation entre la distance V parcourue parle frotteur et le temps t peut être exprimée, par exemple, par V = f (t).
Si R = 1 et si la vitesse angulaire de l'arbre A est constan- te et égale à w, la relation entre V et t sera la suivante*.
V= 1 - cos # t.
Il ressort des fig. S et 4 que la distance ne varie d'abord que très lentement avec le temps. Lorsque le contact flotteur a atteint sa position B 2 et s'est par conséquent séparé du contact de banc F 1, la distance augmente presque propor- tionnellement au temps et, après que le frotteur a dépasse la position B 3, cette distance augmente de plus en plus lentement. Pour permettre la comparaison, on a tracé une li- gne droite ON qui représente la relation entre la distance parcourue et le temps dans le cas d'une transmission à engre- nage .
Lorsque la distance qui sépare les contacts F 1 et F2 a été parcourue par le contact frotteur, on peut obtenir la courbe de la distance en fonction du temps pour le demi- tour suivant de l'arbre en déplaçant les coordonnées parallè
EMI7.2
lement â elles-mêmes jusqu'à oe que le point d'arig31a1 0 de la fig. 4 coïncide avec le point M.
Il est facile d'obtenir la vitesse du frotteur en fonc- tion du temps en dérivant
EMI7.3
H .. 1'1 (t ) .- dv = ev sin w t dt La vitesse du frotteur est ainsi une fonction sinusoïdale du temps (fig. 5). La vitesse est zéro aux points 0 et L, c'est- à-dire aux moments de l'essai, et atteint son maximum entre ces moments. Par un déplacement parallèle des coordonnées,de façon que l'origine 0 coïncide avec le point L, on obtiendra la courbe dés vitesses afférente à la demi-révolution suivante
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de l'arbre A. Comme il ressort de la courbe des vitesses, on obtiendra pour chaque degré, dans un dispositif suivant l'in- vention, une faible vitesse de départ et de freinage, d'où ré- , sultera une longue durée d'essai pour le frotteur.
Pour la même raison, l'énergie requise par le moteur entraînant l'ar- bre A au départ et pendant l'essai du contact frotteur sera faible et, en même temps, l'énergie disponible du moteur sera utilisée de la meilleure façon possible entre les périodes d'essai.
L'accélération du frotteur est donnée par l'équation:
EMI8.1
G = f" (t) = dH = d2V c,v zeo5 oet. dt dt2
L'accélération de l'arbre A (fig. 6) varie ainsi brus- quement d'une valeur positive (accélération) à une valeur né- gative (retardation) (déplacement de l'original âu point Q).
En outre, la courbe selon la fig. 6 fait ressortir les pro- priétés du dispositif d'entraînement précédemment mentionné qui le rendent avantageusement applicable à la commande des sélecteurs. Pour chaque période, l'accélération passe deux fois par zéro, savoir une fois d'une façon continue, lorsque la vitesse atteint son maximum, et une fois brusque ment, lorsque la vitesse est zéro. En raison du jeu existant prévu comme on l'a dit plus haut entre la goupille d'entraînement et la surface des dents, cette dernière valeur zéro de l'ac- célération sera maintenue pendant une courte période de temps, d'où il résulte que le couple d'entraînement que le moteur de commande sera appelé à développer au commencement de cha- que période est faible.
Un autre avantage du système d'entraînement suivant l'in- vention est que, si l'arbre a été immobilisé dans la position qu'occupe la roue à goupilles sur la fig. 1, cette roue ver- rouillera la crémaillère porte-frotteur en rendant ainsi im- possible toute transmission de forces d'inertie de la cré- maillère au moteur. Comme il ressort des fig. 1 à 3, ce ver-
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rouillage a lieu exactement aux positions des contacts. Lors- qu'on travaille avec des moteurs individuels l'invention procure ainsi l'avantage que la masse qui doit être freinée par le moteur est faible, étant donné qu'il n'est pas néces- saire que la masse de la crémaillère en fasse partie.
Ceci est spécialement intéressant lorsque le freinage du moteur et le centrage du sélecteur doivent être effectuées à l'aide d'un champ de freinage électromagnétique.