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APPAREIL VARIATEUR PROGRESSIF DE VITESSE @ La présente invention concerne les appareils utilisés pour transformer la vitesse de rotation d'un arbre moteur en une vitesse différente, progressivement variable, appliquée à un organe entraîné.
Elle a pour but de procurer un appareil pouvant être utilisé'comme réducteur de vitesse, ou plus spécialement employé dans un "changement de vitesse" susceptible de réa- liser, progressivement et insensiblement, toutes les vites- ses comprises entre le démarrage à vitesse nulle et la vites= se maximum prévue, au plus égale ou sous-multiple de celle de l'arbre moteur, et cela sans devoir recourir à des cour- roies ni à des chaînes, pignons dentés, coniques, balladeurs ou satellites, comme c'est généralement le cas.
Dans ce but, l'appareil, objet de l'invention, est caractérisé par une ou plusieurs cames en coeur entras- nées directement par l'arbre moteur et coulissant perpendi- culairement sur ce dernier, de manière à obtenir une course progressivement variable de zéro au maximum prévu.
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Cette course variable est commandée par une broche coulissant librement à l'intérieur de l'arbre moteur, qui est creux, et commandée àe l'extérieur, la dite broche portant deux méplats et deux rampes symétriques entraînant deux tenons, solidaires de la came en coeur correspondante.
Là où les dites cames en coeur tournent sans jeu entre deux galets, solidaires d'un cadre rigide, guidé et coulissant entre deux glissières fixes faisant partie du carter étanche enfermant tout le méoanisme.
Ce cadre entraine alternativement, à l'aide de deux crémaillères (par came en coeur) et de deux pignons fous, l'arbre commandé, muni en conséquence de deux dispositifs " à roue libre " par galets de coincement, de telle manière qu'il soit toujours entraîné dans le même sens de façon cone tinue, et ce, d'une vitesse de rotation proportionnelle exac- tement à la course alternative imprimée au cadre par la came en coeur correspondante.
Les dessins ci-joints montrent un exemple typique d'appareil construit suivant l'invention.
La figure 1 représente l'appareil en coupe longi- tudinale suivant l'axe.
La figure 2 une coupe transversale suivant l'axe de l'arbre moteur et d'une came en coeur.
La figure 3 une coupe transversale suivant l'axe de l'arbre commandé et des crémaillères et pignons, fonction- nant en roues libres.
La figure 4 montre le tracé d'une came en coeur spéciale, dont le profil est arrondi pour favoriser le fonction nement à grande vitesse de rotation de l'appareil.
La figure 5 montre le tracé d'un système d'entrai- nement par billes ou rouleaux de coincement, à droite et à gauche suivant le sens de commande des crémaillères.
La figure 6 représente un système d'entraînement
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par cames de coincement oscillantes, orientées à droite ou à gauche suivant le sens de commande des crémaillères.
Enfin, les figures 7, 8 et 9 représentent des formes de réalisations de l'appareil à deux, trois ou quatre cames en coeur, suivant la puissance à transmettre ou le degré de régularité dans la continuité du mouvement à obte nir.
L'appareil élémentaire à une seule came en coeur se compose donc d'un bâti, formant boite ou carter étanche 1, fermé hermétiquement par un couvercle 2, portant l'un et l'autre des glissières 3, dans lesquelles coulisse sans jeu un cadre rigide 4, comportant d'une part deux galets fixes 5, montés sur billes, rouleaux ou aiguilles, entre lesquels tourne, sans Jeuy la came en coeur 6 montée sur l'arbre de commande 7, d'autre part les crémaillères 8 et 9 engrenant avec les pignons fous 10 et 11, tournant autour de l'arbre commandé 12.
Entre les deux pignons 10 et 11, formant boite, un renflement de l'arbre 12 porte deux ou plusieurs rampes 13, en nombre pair de préférence, sur lesquelles peuvent se déplacer des billes ou rouleaux 14, constamment repoussés par des ressorts 15, et toujours orientées de telle manière que la rotation des pignons,entraînés alternativement de droite à gauche et de gauche à droite, ou inversement, en- traînera toujours l'arbre commandé par coincement dans un même sens de rotation, déterminé à l'avance, d'un mouvement uniforme et pratiquement continu.
Par exemple, si nous admettons que l'arbre mo- teur ou de commande 7 tourne à droite, dans le sens indiqué par la flèche (Fig.l), et qu'il entraîne le pignon de droite 10 par la crémaillère inférieure de droite 8, et le pignon de gauche 11 par la crémaillère supérieure de gauche 9, tou- tes les rampes 13 dans les deux pignons 10 et 11 seront o- rientées vers la droite suivant le tracé plein du dessin,
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pour entraîner par coincement l'arbre commandé 12 dans le sens de rotation à droite, suivant la flèche indicatrice des Figu- res 1, 5 et 7.
Pour entraîner l'arbre commandé 12 dans le sens de rotation à gauche, l'arbre moteur ou de commande tournant toujours à droite, il suffirait d'inverser de droite à gauche le sens d'orientation de toutes les rampes 13 suivant le tracé en pointillé de ces rampes dans les Figures 1 et 5.
Comme variante de réalisation pour l'obtention du même résultat, les billes ou rouleaux 14 et les rampes 13 peuvent être remplacés par des cames oscillantes 16, constam- ment repoussées dans un sens déterminé qui est celui de rota- tion par des ressorts 17, et comportant des rampes de coincer ment 18 convenablement orientées, comme dans le cas précédent suivant le sens de rotation désiré de l'arbre commandé.
La variabilité progressive du nombre de tours de l'arbre commandé s'obtient de la manière suivante :
L'arbre moteur 7 est creux et renferme une broche coulissante 19 comportant deux méplats et deux rampes symé- triques 20, en forme de rainures dans lesquelles peuvent cou- lisser sans jeu deux tenons 21, solidaires d'une même came en coeur 6.
Le déplacement longitudinal de la broche 19 pro- voque ainsi positivement à volonté le déplacement transversal, perpendiculairement à l'axe de l'arbre moteur 7, de la came en coeur 6, depuis le centrage à zéro provoquant une course nulle des crémaillères 8 et 9, jusqu'à l'exoentrage maximum de la came en coeur 6 provoquant la course maximum des dites crémaillères 8 et 9.
La broche 19 peut être commandée de l'extérieur à l'aide d'une bague solidaire 22, d'un levier à fourche 23 ar- ticulé sur un support 24 solidaire du carter 1, par une trin- gle 25 reliée à un levier, à une manette ou pédale de change- ment de vitesse sur une automobile ou sur toute machine ou
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appareil tributaires d'une vitesse variable à tout instant et instantanément, cette manoeuvre pouvant facilement être rendue automatique en liaison convenable avec tout organe en mouvement de l'appareil commande, ou avec un servo-moteur mécanique, hydraulique ou électrique approprié.
Une pièce 26 (Fig.4) formant pont, rapportée sur la came en coeur, assure le franchissement correct des galets 5 par dessus la mortaise d'entraînement de la dite came.
Une même broche 19 peut commander à volonté deux, trois et quatre cames en coeur, disposées par exemple suivant les Figures 7, 8 et 9.
Dans le cas de deux cames opposées à 180 (Fig.7) la broche comportera deux méplats et quatre rainures symétri- ques et inversées deux à deux.
Dans le cas de trois cames à 120 Fig.8, la bro- che sera hexagonale et comportera -six rainures symétriques et convenablement disposées deux à deux.
Dans le cas de quatre cames opposées deux à deux à 180 et disposées à 90 les unes des autres, fig.9, la bro- che sera carrée et comportera huit rainures symétriques et convenablement disposées deux à deux.
Un plus grand nombre, toujours pair de préférence, de cames en coeur, six, huit... etc..., se rapportera toujours ensuite à l'un des exemples précédents.
Dès lors le fonctionnement d'un tel appareil "VARIATEUR DE VITESSE" se comprend aisément et s'explique de là manière suivante :
L'arbre moteur 7 tournant de manière continue, entraîné soit directement par un moteur électrique, soit par engrenages ou par courroie, et la ou les cames en coeur 6 "centrées" en course nulle autour de cet arbre, la broche 19 étant ramenée à fond vers la droite (Fig.2) le cadre 4 ne recevra des galets 5 qu'un mouvement alternatif insignifiant provenant uniquement de la forme non parfaitement circulaire
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de la came 6 et d'un effet pratiquement nul sur l'entraîne- ment de l'arbre commandé 12.
Au fur et à mesure que nous repousserons la broche 19 vers la gauche, nous augnenterons ainsi progressi- vement, et aussi lentement que nous le voudrons, l'excentra- ge de la came 6 et, conséquemment, l'amplitude de la course alternative du cadre 4.
Ce dernier, à l'aide de ses crémaillères 8 et 9, entraînera les pignons fous 10 et 11 d'un mouvement rotatif, mais alternatif, d'une amplitude angulaire cette fois, pro- portionnelle à la course imprimée au cadre 4 par la came 6.
Les pignons fous 10 et 11, à leur tour, entrai- neront l'arbre commandé 12, mais dans un seul sens seulement, par coincement des billes ou rouleaux 14 repoussés par les ressorts 15 sur les rampes 13 solidaires de l'arbre 12, ces billes ou rouleaux se dégageant automatiquement dans le mou- vement de retour du pignon fou correspondant.
Le même résultat pouvant être obtenu exactement de la même façon par les cames oscillantes 16 en remplace- ment des billes ou rouleaux 14.
Les crémaillères 8 et 9 agissant alternativement en haut et en bas des pignons fous 10 et 11, et ce, sans aucune interruption, il s'en suit que, même avec une seule came et un seul cadre, le'mouvement d'entraînement rotatif de l'arbre 12 est rigoureusement continu.
Sa régularité cyclique résulte du profil de la came en coeur, qui assume le mouvement uniforme contraire- ment à celui de l'excentrique circulaire, couramment employé, et qui est sinusoïdal, donc donnant un mouvement circulaire "saccadé".
Sa variation progressive est douce et insensible, étant produite par une rampe de faible inclinaison et à lon- gue course.
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Quant à la vitesse de rotation engendrée de l'ar- bre entraîné, elle est fonction directe du rapport entre la course des crémaillères et le diamètre primitf des pignons fous.
Ainsi que nous l'avons vu, elle part d'une valeur nulle, faculté précieuse pour démarrer avec précaution, et précision des charges fragiles ou considérables, et sa valeur maximum peut atteindre au plus directement celle de l'arbre moteur.
Une vitesse transmise plus grande sera alors ob- tenue par un rapport convenable d'engrenages ou de poulies de transmission en dehors du variateur.