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Perfectionnements aux mécanismes de changement devitesse.
On connaît le principe de produire un rapport de transmission variable de manière continue entre un arbre entraîneur et un arbre entraîné en employant une came à excentricité variable actionnée par l'arbre moteur. Le mouve- ment rotatif se transmet avec un rayon variant avec l'excen- tricité de l'axe de la came, à l'arbre entraîné dont la vi- tesse de mouvement est ainsi une fonction de l'excentricité.
Les dispositifs servant à réaliser ce principe com- prennent en substance les éléments suivants:
1) un arbre moteur
2) une came à excentricité variable
3) des organes pour transmettre le mouvement de la came à l'arbre entraîné.
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4) un arbre entraîné.
Le nombre d'organes transmettant le mouvement dépend du degré d'uniformité de transmission voulu et ils comportent habituellement un mécanisme de roue libre.
Suivant la présente invention, on utilise le prin- cipe précité avec certaines modifications essentielles aux divers organes formant le système, grâce auxquelles on débar- rasse chacun de ces organes des défauts qui, jusqu'à présent, ont empêché la réalisation pratique des appareils proposés jusqu'ici.
Les difficultés caractéristiques du problème sont les suivantes:
1) lorsqu'on emploie une came à excentricité va- riable, la question de l'équilibre dynamique pour toute excen- tricité revêt une importance vitale, étant donné qu'un défaut d'équilibre des masses rend impraticable toute application du système, tandis que suivant la présente invention on ob- tient une disposition spéciale des masses, telle que l'équi- libre dynamique soit assuré pour toute excentricité.
2) Les solutions du problème, proposées jusqu'à présent, exigeaient des éléments de dimensions notables en comparaison de la puissance de la transmission et il en ré- sultait des efforts produits par les masses mobiles de dif- férentes manières. Suivant la présente invention, les diverses masses ne subissent, grâce à leur construction, que des ef- forts très limités, et par suite les dimensions du mécanisme sont réduites et les diverses masses mobiles se trouvent elles aussi diminuées.
3) La transmission du mouvement de l'arbre à excen- trique à l'arbre entraîné est opéré, dans les mécanismes exis- tants, par des organes auxquels les effets dynamiques et le frottement font subir de notables efforts. La présente inven- tion utilise un nouveau dispositif de roue libre dans lequel ces efforts sont réduits au minimum, ce qui permet de diminuer
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les dimensions.
Pour que l'invention puisse être comprise plus clai- rement, on la décrira ci-après à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
Fig. 1 est une coupe axiale d'un dispositif cons- truit conformément à l'invention, tandis que
Figs. 2, 3 et 4 sont des schémas explicatifs.
Fig. 5 est une coupe transversale suivant la ligne.
V-V de la Fig. 1, -Fig. 6 est une coupe transversale suivant la ligne VI-VI de la Fig. 2,
Fig. 7 est une variante du dispositif représenté sur la Fig. 1.
L'appareil faisant l'objet de la présente invention comprend quatre parties ou éléments fondamentaux (Figs. 1, 5 et 6), savoir
1) un arbre moteur 1 portant une came 4 et un dis- positif 2, 3 pour faire varier l'excentricité de celle-ci;
2) un accouplement constituant une liaison avec le carter ou palier 5;
3) un élément à portée 6 monté fou sur la came et relié à l'accouplement de manière que chaque point de celui-ci décrive un cercle d'un rayon égal à celui de l'arbre excen- trique, et à une vitesse angulaire égale à tout moment à celle du dit arbre.
Cet élément comporte sur la face latérale opposée à l'accouplement des rainures radiales 7 dans lesquel- les sont engagés des pivots ou goujons coulissants 9 reliés à sens unique, par un accouplement de roue libre, à l'arbre entraîné;
4) un arbre entraîné 8 actionné par le troisième élément 6 par l'intermédiaire de liaison 9, 10. La première question à résoudre est évidemment celle d'équilibrer les masses disposées excentriquement, et cette solution est ri-
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goureuse. Pour l'expliquer, on se référera à la Fig. 2.
Soit M le pivot de came qu'on peut, par un mouvement angulaire autour de l'axe C-D, amener à une distance différente de l'axe de rotation principal A-B. On suppose que la masse excentrique soit concentrée en M. Pour obtenir l'équilibre dynamique, il est nécessaire que pendant la rotation autour de A-B, à tout moment, le système de forces centrifuges des masses mobiles ait une résultante égale à zéro. Soit m la masse excen- trique concentrée en M et soit une autre masse m' solidaire de la première masse et située en M', sur le diamètre OM, à une distance R de 0.
En écrivant que la somme des composantes de la force centrifuge suivant l'axe 0-X est égale à zéro, on obtient avec les symboles indiqués sur la figure l'équation suivante : m r sin 9 = ml.R. sin 9 d'où ml = m r/R
R
Lorsque la masse m' répond à cette relation, la ré- sultante des forces centrifuges a suivant l'axe 0' - 0 une com- posante constante par rapport à l'angle de rotation.
En effet, cette composante s'avère proportionnelle à l'expression r m (1 - cos 0) + m' (R cos 9 + r) = (m + m')r = constante.
Cette composante, indépendante de 0, peut évidemment être compensée par une masse m" solidaire de l'arbre princi- pal et située sur le rayon 0 O2 à une distance R2, en M2, de manière à satisfaire à l'équation m" R2 = (m + m')r. De cette façon, ou avec cette répartition des masses, les masses soumises à la force centrifuge sont toujours en équilibre, quelle que soit l'excentricité, c'est-à-dire la position occupée par le point M1.
Quant au dispositif, il est à noter que grâce à l'accouplement entre la came ou pivot excentrique et le troi- sième élément 6 de la Fig. l, chaque point de cet élément
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décrit un cercle égal à celui décrit par le pivot excentrique.
Le mouvement de ce troisième élément se transmet à l'arbre entraîné par l'intermédiaire de rainures, creusées dans cet élément, qui poussent des pivots 9, 10 reliés à sens unique à l'arbre entraîné. L'accouplement précité imprime à l'arbre entraîné une vitesse sensiblement uniforme. A la limite, il peut être affirmé théoriquement qu'en multipliant le nombre de pivots 9 d'accouplement à sens unique et en faisant en sorte que, grâce au sens unique de l'accouplement, le mouve- ment se transmette par des arcs infiniment petits, la trans- mission peut s'opérer à vitesse constante, étant donné qu'un pivot est toujours suivi d'un pivot adjacent infiniment rap- proché. Pour donner une idée de la régularité du mouvement qu'on peut ainsi obtenir, la Fig. 3 montre le cercle de centre 0, décrit par les rainures 7 accouplées aux pivots à sens unique.
Au moment considéré il y a en 0 un point d'attaque d'un pivot.
Quand la rainure commandant le pivot décrit un arc d'un angle - le point 0 passe en P en décrivant sur la circonférence de rayon R un angle/3 tel que
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sin 0( - R sin r où r est le rayon d'excentricité, et par suite ss = arc sin (r/R.sin [alpha] ). Comme on le voit, a vitesse angulaire #', de l'arbre entrainé, facile à déduire, varie avec l'angle 0( qui définit l'arc suivant lequel la rainure transmet un mouvement au pivot à sens unique. On comprend facilement que lorsqu'on désire obtenir une certaine valeur maximum de variation de vitesse, la formule écrite ci-dessus donne l'angle sur l'éten- due duquel on doit se servir du couple rainure-pivot pour la transmission du mouvement.
Pour une uniformité voulue, on trouve aussi de manière bien déterminée le nombre de couples à aménager pour procurer cette uniformité de mouvement. Les particularités caractéristiques de l'accouplement à sens unique reliant l'élément 6 (Fig. 1) à l'arbre 8 sont représentées sur
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la Fig. 4. Le pivot l' (Fig. 4) accouplé à l'élément 6 (Fig.l) est solidaire d'un patin 2' (Fig. 4) se déplaçant dans une rainure 3'. Pendant le mouvement du pivot l' dans le sens de la flèche'5', la face inclinée 4' vient en contact avec la face également inclinée d'un autre patin 8' se déplaçant en 9'.
Ce deuxième patin 8' comporte deux autres surfaces inclinées 10' attaquant des plans parallèles de la rainure, de sorte que l'élément 10 est entraîné par friction conjointement avec l'arbre sous l'action du pivot 1'. Le fonctionnement du système comme dispositif de roue libre est évident. L'avantage du système réside dans la sûreté de la transmission, celle-ci étant assurée par les réactions R1 et R2 qui sont notables en comparaison des forces F1 et F2.
Les inclinaisons des diverses faces sont telles qu'elles constituent des systèmes réversibles avec les sièges respectifs. Tous les éléments décrits ci-dessus, qui assurent avec la régularité nécessaire la transmission du mouvement en- tre les éléments 9 et 10 de la Fig. 1, peuvent trouver de la place dans une seule couronne circulaire avec des avantages certains quant au dimensionnement.
La forme d'exécution de l'invention, décrite ci- dessus (Figs. 1, 5 et 6) fonctionne comme mécanisme démulti- plicateur ; en effet, le carter est fixe, tandis;que l'arbre entraîneur tourne à une vitesse angulaire transmise avec dé- multiplication à l'arbre entraîné, et le rapport de démulti- plication est déterminé par le degré d'excentricité d'un or- gane intercalé entre les deux arbres. La vitesse de l'arbre entraîné diminue avec l'excentricité et se ramène à zéropour une excentricité nulle.
Toutefois, il est à remarquer qu'on peut faire fonc- tionner le même dispositif comme multiplicateur de vitesse angulaire si l'on maintient fixe l'arbre entraîneur et fait tourner le carter. Dans ce cas, pour une excentricité nulle
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dudit organe, la vitesse angulaire de l'arbre entraîné est égale à la vitesse du carter et elle augmente quand l'excen- tricité croit.
Comme pour certaines fins pratiques il n'est guère commode d'imprimer le mouvement d'entraînement au carter du mécanisme décrit avec référence aux Figs. 1, 5 et 6, on peut en créer une variante selon laquelle, tout en gardant inchangée la construction du mécanisme, on intervertit les fonctions et les éléments correspondants de l'arbre entraîneur et du carter, de manière à procurer un groupe dans lequel le carter est fixe, tandisque l'arbre entraîneur commande l'arbre entraîné ' par l'intermédiaire d'un dispositif à excentricité variable en imprimant à l'arbre entraîné une vitesse égale ou supé- rieure en rapport avec la grandeur donnée à l'excentricité.
Une forme d'exécution de cette variante est repré- sentée sur la Fig. 7 qui représente schématiquement, en coupe axiale,un multiplicateur de vitesse à variation progressive du rapport de multiplication.
L'arbre entraîneur 11 est supporté dans le carter 12 par des roulements à billes 13. L'arbre entraîneur comporte.à son extrémité intérieure un plateau 14, des rainures 15 étant creusées suivant le diamètre de ce plateau. Dans ces rainures sont engagés des crabots 16 d'un -élément 17. Cet élément com- porte à son autre face des rainures ou guides 18 dont la di- rection fait un angle de 90 avec la direction du diamètre passant par les crabots 16.
Dans les rainures 18 sont engagés des crabots 19 d'un plateau 20 rendu solidaire d'un organe 21 par le tourillon ou pivot 22. L'organe 21 est creusé de rainures ou guides radiaux 25 dans lesquels sont engagés les pivots 24 comman- dant les blocs 25 du mécanisme de roue libre 26 qui est monté sur l'arbre entraîné 17 supporté par des roulements à billes 28.
De préférence, les rainures ou guides radiaux 23 sont disposés
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en croix. Sur le tourillon 22 solidaire du plateau 20 et de l'organe 21 est monté avec interposition d'un roulement à billes 30 un collier 29 qui, sous l'action d'un levier de commande 31, impose l'excentricité de l'axe de l'élément 20-21- 22 par rapport au système.
Pendant le fonctionnement, quand l'axe de l'élément 20-21-22 coïncide avec l'axe commun des arbres 11 et 27, le système entier tourne à la même vitesse angulaire que l'arbre 11, tandis que le carter est immobile ; contraire, quand l'axe de l'élément 20-21-22 est rendu excentrique à l'aide du levier de commande 31, par rapport au carter 12, et, partant, par rapport aux parties rotatives du mécanisme, il s'établit un rapport de multiplication de vitesse angulaire entre les deux arbres 11 et 17 en fonction de l'excentricité de ces élé- ments 10-11-12. Dans ce cas la direction de l'excentricité par rapport au carter 12 est fixe, tandisque dans le cas de la Fig. 1 cette direction tournait avec l'arbre entraîneur et le complexe d'organes munis de guides en croix était fixe angulairement.
La présente invention a été représentée et décrite avec référence à une forme d'exécution schématique, mais il est clair qu'on peut y apporter en pratique de nombreux change- ments sans sortir du cadre de l'invention.
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