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Mécanisme réglable progressivement pour le réglage continu de la vitesse sur une gamme quelconque de nombres de tours,
En corrélation avec les mécanismes réglables pro- gressivement, on connaît depuis de longues années le pro- blème consistant à transmettre une puissance constante avec une multiplication variable dans une gamme de grandeur quel-' conque. Les constructeurs s'efforçaient donc déjà aupara- vant d'obtenir des mécanismes réglables progressivement, à gamme de réglage aussi grande que possible en une fois.
Des limites sont toutefois imposées à cette tendance par le fort accroissement des moments de rotation pour les bas nom- bras de tours, Même dans les mécanismes hydrauliques, il est donc possible seulement jusqu'à présent de transmettre la 'pleine puissance du mécanisme sur une gamme relativement pe- t'ite de nombres de tours. Pour de bas nombres de tours, la puissance de transmission admissible décroît linéairement avec le nombre de tours, en concordance avec le moment de ro-
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tation maximum admissible à l'arbre de sortie. On a donc recherché déjà pour cette raison depuis des années des solutions qui remédient à cet inconvénient.
Le mode le plus connu de parcourir au moyen d'un mécanisme de réglage avec gamme de réglage limitée 'une gamme de réglage plus grande consiste à monter à la suite du mécanisme de réglage un mécanisme de changement à roues dentées. Il est ainsi possible, il est vrai, par exemple en cas d'un nombre de tours de sortie du mécanisme de réglage proprement dit de 3000 à 300 tours par minute, par intercalation d'un train d'engrenage ayant une démultiplication de 1:10 d'obtenir la gamme de nombres de tours de 300 à 30 tours par minute et par une nouvelle intercalation d'un mécanisme supplémentaire de démultiplication de 1:10 ou par l'adjonction d'une démultiplication d'ensemble de 1:100, d'obtenir des nombres de tours de .30 à 3 tours par minute.
Cette disposition a toutefois l'inconvénient que pour arriver de 301 à 299 tours par minute, le mécanisme doit régler d'abord de 301 tours par minute au moyen de l'étage de roues dentées, à 30,1 tours par minute et ensuite régler vers le haut à 299 tours par minute, ou bien régler vers le haut de 301 tours par minuts à 2990 tours par minute pour atteindre ensuite,par intercalation de l'étage de roues dentées de 1 10,299 tours par minute. On a par conséquent considéré comme autre solution des combinaisons à un mécanisme et aussi à deux mécanismes de rotation. Ces mécanismes composés ont toutefois l'inconvénient que la puissance de transmission s'abaisse aux petits nombres de tours vu qu'ici également, comme dans le mécanisme à liquide mentionné d'abord, le moment de rotation limite transmissible est réduit.
On a propose en outre un mode de construction n'appartenant pas à l'état de la technique, et qui permet d'employer alternativement dans une direction et dans l'autre la gamme de réglage d'un méoanisme réglable progressivement, tandis qu'on effectue chaque fois dans les po-
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sitions extrêmes un changement 'synchrone de mécanismes à roues dentées du côté de la commande et du côté de la sortie du mécanisme de réglage. L'inconvénient de cette disposition est toutefois que le nombre de tours de commande du mécanisme de réglage proprement dit est diminué, lors du changement vers la gamme de réglage inférieure voisine dans le rapport de la racine de la gamme de réglage.
De ce fait, la puissance de transmission du mécanisme s'abaisse dans le même rapport vu que le mécanisme de réglage peut être construit seulement pour un moment de rotation déterminé transmissible au maximum à l'arbre de commande.
Tous ces inconvénients sont éliminés par la présente invention. Elle permet de transmettre'une puissance constante en des gammes de réglage aussi nombreuses qu'on le désire, alignées l'une derrière l'autre de façon continue, et réglables l'une après l'autre de façon continue., et résoud par conséquent un problème qui est approximativement aussi ancien que le problème du réglage progressif du nombre de tours.
Suivant la présente invention, un mécanisme réglable progressivément est monté avec un mécanisme de branchement de puissance du coté de la commande, et un mécanisme de multiplication progressif en vue de la variation arbitraire progressive du rapport des nombfes de tours des deux arbres de branchement du mécanisme de branchement de puissance, de telle manière que, entre les deux arbres de branchement et l'arbre de sortie, on a disposé un mécanisme de changement étagé dans lequel le saut d'étage entre deux étages de changement à mettre enise l'un après l'autre est chaque fois égal au rapport du plus grand nombre de tours d'un arbre de branchement au nombre de tours le plus bas simultané de l'autre arbre de branchement (rapport limite du -nombre de tours des arbres de branchement),
et par lequel les arbres
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de branchement peuvent être mis en prise alternativement avec l'arbre de sortie, tandis que l'étage démultipliant plus fortement du mécanisme de changement étagé est accouplé à l'arbre de branchement tournant plus rapidement et l'étage démultipliant plus faiblement, à l'arbre de branchement tournant lentement. On peut alors,par un dimension- nement approprié des moments de rotation amenés aux deux arbres de branchement, obtenir des propriétés particulières, par exemple un rendement particulièrement élevé et une marche rapide particulièrement silencieuse, par le fait qu'on fait marcher plus lentement le mécanisme de multiplication progressif dans la gamme plus rapide du nombre de tours et qu'on le décharge de la transmission de puissance plus que dans les vitesses plus lentes.
Le mécanisme suivant la présente invention a en outre l'avantage que la puissance passant par le mécanisme de multiplication représente seulement une fraction de la puissance pouvant être prise à l'arbre de sortie.
Comme les roues à mettre en prise l'une avec l'autre à l'instant de la mise en prise sont complètement synchronisées, le changement d'une gamme progressive à la suivante peut se faire chaque fois tellement rapidement qu'on évite pratiquement une interruption de la force de traction. On peutéviter encore complètement une interruption de la force de traction,avec le dispositif, en munissant une partie des roues dentées de mécanismes de roues libres agissant d'un seul côté.
Le mécanisme est avantageusement établi de telle manière que le mécanisme de multiplication progressif est en liaison telle avec le mécanisme dé changement étagé, que ce dernier peut être changé seulement après obtention du rapport limite de nombres de tours des arbres de branchement.
Une réalisation particulièrement avantageuse pour les automobiles s'obtient par le fait que le mécanisme de
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'branchement de puissance, l'un des arbres de branchement et l'arbre de sortie, sont disposés coaxialement et le mécanis- me.de branchement de puissance établi de telle manière que, dans la gamme de vitesse la plus utilisée, il est immobile au moins approximativement et l'arbre de sortie est accouplé pour les vitesses rapides directement à l'arbre de branche- ment coaxial.
Pour pouvoir réaliser alors en cas de dérange- ment dans le mécanisme de multiplication progressif, un fonc- tionnement de secours, on peut prévoir des moyens pour ac- coupler directement l'arbre de sortie à l'arbre de branchement coaxial et de pouvoir intercaler en même tanps le mé- canisme de changement étagé entre l'arbre de sortie et l'au- tre arbre de branchement,
Uns transmission de puissance uniformément favo- rable dans toute la gamme de nombres de tours peut s'obtenir par le fait que le rapport limite de nombres de tours des arbres de branchement et par conséquent les sauts d'étage entre les différents étages de changement sont choisis égaux pour tous les étages de changement de même que les moments de rotation de commande aux deux arbres de branchement.
On obtient ainsi que, pour la transmission d'une puissance cons- tante de l'ensemble du mécanisme, le mécanisme de multiplica- tion est toujours chargé du même moment de commande et cela indépendamment du nombre de tours de sortie et des étages de changement mis en service, quel que soit l'arbre du mécanisme de multiplication qui est menant et celui qui est mené.
Le dessin représente schématiquement trois exemples de réalisation de l'objet de l'invention avec les diagrammes de puissance conjugués.
Le moteur 1 agit par l'intermédiaire d'un arbre de commande 2 sur un mécanisme 3 de branchement de puissance qui actionne-deux arbres de branchement 4 et 5. Ces arbres de branchement sont reliés par un mécanisme de multiplication
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progressif 6, par lequel le rapport des nombres de tours des deux arbres de branchement peut être modifié arbitrairement progressivement. Entre les deux arbres de branchement 4 et 5, et l'arbre de sortie 7 de l'ensemble du mécanisme, on a intercalé un mécanisme de changement étagé 8 par lequel l'arbre de sortie 7 peut être mis en prise alternativement avec les deux arbres de branchement 4 et 5.
On n'a pas représente des moyens spéciaux de changement à l'aide desquels on peut obte nir que le mécanisme de changement étagé peut être renversé seulement après obtention du rapport limite de nombres de tours des arbres de branchement, tandis que l'étage démultipliant plus fortement du mécanisme de changement étagé est accouplé à l'arbre de branchement marchant rapidement et l'étage démult ipliant plus faiblement, à l'arbre de branchement marchant lentement. Ces moyens peuventre établis de diverses manières connues.
Aussi bien le mécanisme de branchement de puissance que le mécanisme de multiplication progressif ne sont liés dans le cadre de la présente invention à aucun mode de construction déterminé. Le mécanisme 6 de multiplication pro- gressif est représenté dans les exemples de réalisation sous la forme d'un changement de vitesse à poulies comportant une chaîne à maillons circulant entre des paires de poulies coniques coulissantes.
L'arbre de branchement 4 sera supposé avoir le nombre de tours n'avec le nombre de tours limite inférieur n4u, et le nombre de tours limite supérieur n4o, l'arbre de branchement 5, le nombre de trous n5 avec lesnombres de tours limites n5u et n5o; on supposera en outre
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(1) n40, = n 5 0 = b. 5a "4u
Le mécanisme de changement étagé 8 comprend, dans la forme de réalisation suivant la fig.l, trois vitesses dont
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les roues correspondantes sur les arbres de branchement et le contre-arbre sont désignées par I,II et III. L'arbre de sortie 7 peut donc être mis en prise par la vitesse I avec l'arbre de branchement 4, par la vitesse II avec l'arbre de branchement 5 et par la vitesse III de nouveau avec l'arbre de branchement 4, ce qui produit les trois gammes de réglage.
La multiplication de la vitesse I sera supposée celle de la vitesse II sera supposée b.c et celle de la vitesse III sera supposée b2.c de sorte que les sauts d'étage dans le mécanisme de changement étagé sont toujours égaux entre eux et égaux à b. Le nombre de tours de l'arbre de sortie 7 sera désigné par n7 et ses valeurs hors de la mise en prise des différents étages du mécanisme 8 par n7I, n7II et n7III.
On a alors pour la vitesse 1 n4 = c n7I
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" "II n5 = bec, n7II " " III n4 = b2.
= b2. c . n7III
C'es relations sont valables aussi bien pour les nombres de tours limites supérieurs que pour les nombres de tours limites inférieurs,qui sont distinguéspar l'adjonc- tion respectivement de o et de u.
Si dans la première gamme de réglage l'arbre de branchement 4 tourne avec son nombre de tours limite supé- rieur n4o, on a alors n7Io = n4o/c. Au moyen du mécanisme de multiplication progressif 6, le nombre de tours de l'ar- bre de branchement 4 peut être abaissé par réglage à la'va- leur limite inférieure n4u de sorte que l'arbre de sortie 7 prend un nombre de tours n7Iu = n4u/c.
L'arbre de branchement 5 reçoit alors le nombre de tours limite supérieur n5o. Or à cause de l'équation (1)
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"4u n5o/b et par conséquent, on a n7Iu =n5o/b.c.
La valeur du côté droit de cette équation représente toutefois le nombre de tours n7IIo pour le cas où l'arbre de sortie 7 est relié à l'arbre de branchement 5 tournant à n5o par la vitesse II du mécanisme de changement étagé, qui a la multiplication b.c. On a alors en effet n7IIo = n5o/b.c. Par conséquent n7Iu = n7IIo, de sorte qu'il est possible à cet instant de changer le mécanisme de changement étagé de la marche I à la marche II et de relier ainsi l'arbre de sortie à l'arbre de branchement 5.
Dans la seconde gamme de réglage, on peut aumoyen du mécanisme 6 de multiplication progressif, abaisser le nombre de tours de l'arbre de branchement 5 à la valeur limite inférieure n5u, de sorte que l'arbre de sortie 7 reçoit le nombre de tours n7IIu = n5u/b.c. En même temps, le nombre de tours de l'arbre de branchement 4 s'élève à n4o. Si l'on pose pour n5u la valeur prise de l'équation (1) n5u = n4o/b, on a alors n7IIu = n4o/b2c. La valeur située à droite est toutefois le nombre de tours n7IIIo que l'arbre de sortie 7 aurait s'il était actionné par l'arbre de branchement 4 tournant à n4o par l'intermédiaire de la marche III du mécanisme de changement étagé 8, qui a la multiplication b2.c.
On a donc n7IIu = n7IIIo, de sorte qu'à cet instant le mécanisme de changement étagé 8 est changé de la marche II à la marche III et que par conséquent l'arbre de sortie 7 peut être changé de l'arbre de branchement 5 à l'arbre de branchement 4.
Pour cette liaison des arbres, on peut alors, dans la troisième gamme de' réglage au moyen du mécanisme 6 de multiplication progressif,abaisser le nombre de tours de l'arbre de branchement 4 à n4u, de sorte que le nombre de tours limite inférieur n7IIIu = n4u/b2.c est atteint.
On pourrait de la même manière par d'autres étages du mécanisme de changement étagé, former avec les multipli- cations b3.c, b4.c etc.. d'autres gammes de réglage.
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Tous les changements ont lieu lors du synchronisme des roues dentées à mettre en liaison et les gammes de nombre de tours de l'arbre de sortie 7 s'alignent l'une à la suite de l'autre de façon continue et sans intervalle.
Les conditions correspondantes s'obtiennent lorsque le rapport b n'est pas constant pour toutes les gammes de réglage, que sa valeur varie d'une gamme de réglage à l'autre par variation de la multiplication entre le mécanisme de branchement de puissance et les arbres de branchement. Si les valeurs de b sont alors b1, b2, b3, etc, il vient à la place de
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b.c, b2.c, b3 c, etc., les valeurs bloc, bl.b2.o, bl, b2ab3.0, etc,*,
Pour les puissances, on obtient ce qui suit :
Lorsque la puissance de sortie correspondant à la puissance du moteur est désignée par N, les puissance dérivées des arbres de branchement 4 et 5 pour le nombre de tours limite supérieur n4c et le nombre de tours limite inférieur n5u par N4o et N5u, on a 'd'une part,
N4o + N5u = N et d'autre part, on déduit l'une de l'autre
EMI9.2
N40 -- n40 b N5u 5u N 5u = ï+b N 5u 1+'b
Si l'arbre de branchement 4 est en liaison avec l"arbre de sortie 7, la puissance N5 doit être transmise par le mécanisme 6 de multiplication progressif à l'arbre de sortie 7, le nombre de tours de l'arbre de branchement 5 calant n5u = n4o/b.
Si le mécanisme de multiplication progressif est amené dans la position de réglage opposée dans laquelle l'arbre de branchement 4 tourne avec n4u et l'arbre de branchement 5 à n5o, on a alors
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4u + N50 = ue - U50 - n5, = b$ N4u xi4u U50 = b li
La puissance à transmettre de l'arbre de branchement 5 par le mécanisme de multiplication progressif 6 à l'arbre de sortie 7 vaut alors b fois la puissance à transmettre précédemment. Si l'on suppose en outre que les nombres de tours limites correspondants des deux arbres de branchement sont égaux l'un à l'autre en valeur absolue, que n5o = n4o et n5u = n4u, on a alors n5o = b.n5u. Le nombre de tours n5o pour lequel il faut transmettre b fois la puissance vaut donc b fois n5u, nombre de tours pour lequel la puissance était à transmettre antérieurement.
Il en résulte que le mécanisme de multiplication progressif est actionné toujours avec le même moment de rotation pour les différentes positions de réglage, que par conséquent lorsqu'on choisit comme mécanisme de multiplication un mécanisme qui est capable de transmettre des puissances en correspondance avec un moment de rotation restant constant de l'arbre de commande, ce mécanisme est utilisé pleinement dans toutes les positions de réglage. On obtient en outre qu'avec la combinaison de mécanismes suivant la présente invention, on peut transmettre dans chaque position de réglage une plus grande puissance que celle devant passer par le mécanisme de multiplication incorporé, ce qui est déjà connu pour des mécanismes à branchement de puissance.
On a représenté à la fig.2 les valeurs de puissance obtenues pour le mécanisme de la fig.l, en fonction du nombre de tcurs n7 de l'arbre de sortie 7. On voit que la puissance de transmission N5 du mécanisme 6 de multiplication progressif est toujours une partie seulement de la Puissance 17 disponible s. l'arbre de sortie.
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Les fig.3 à 6 représentent deux autres réalisations de mécanismes suivant l'invention avec le diagramme de puis- sance conjugué. L'arbre 2 du mécanisme 3 de changement de puissance, l'arbre de branchement 4 et l'arbre de sortie 7 sont disposés coaxialement et montés de façon à pouvoir tour- ner librement l'un dans l' autre. Le bloc de roues dentées, monté de façon à ne pas pouvoir tourner mais à pouvoir cou- lisser axialement sur l'arbre de sortie 7, du mécanisme 8 de changement étagé porte des moyens d'accouplement 9, de sorte que, par déplacement vers la gauche, il peut être mis en,prise avec un manchon d'accouplement 10 monté sur l'ar- bre de branchement 4 et que de ce fait l'arbre de sortie 7 peut être accouplé directement à l'arbre de branchement 4.
On fait ainsi en sorte que, danscette prise directe, le mé- canisme de branchement de puissance reste immobile autant que possible.
Le mécanisme de changement étagé 8 présente en , outre une vitesse II et une marche arrière R dans lesquelles l'arbre de sortie 7 est relié à l'arbre de branchement 5.
La réalisation de la fig. 3 montre une constitution telle qu'on peut réaliser un fonctionnement de secours en cas de rupture de la chaîne du mécanisme de multiplication pro- gressif 6. A cet effet, le manchon d'accouplement 10 peut cou- lisser axialement sur l'arbre 4, de sorte qu'également lors- que la vitesse II est en service dans le mécanisme de change- ment étagé, il peut être mise en prise avec les moyens d'ac- couplement 9 et par conséquent l'arbre 4 peut être accouplé à l'arbre de sortie 7.
La réalisation suivant la fig.5 diffère de celle sui- vant la fig.3 par le fait qu'ici l'arbre 4 est actionné par rap- port à l'arbre 5 à partir du mécanisme 3 de branchement de puis- sance avec un moment de rotation double. De ce fait, la propor- tion de.puissance (voir fig.6) qui, lors de l'accouplement di-
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rect de 9 à 10 est transmise du mécanisme de branchement de puissance 3 par l'arbre 4 à l'arbre de sortie 7, est ici notablement plus élevée quedans la réalisation suivant les f ig.
3 et 4. En concordance, la puissance qui passe, dans ce mode de construction, dans la gamme de vitesse rapide, à travers l'autre branchement de puissance et le mécanisme de multipli- cation progressif est notablement plus minime. Comme suivant l'expérience, les mécanismes de véhicules automobiles marchent suivant les vitesses lentes seulement pour environ 4% de leur durée d'existence, une semblable réalisation comportant une décharge pour le moment de rotation du mécanisme de multiplication progressif dans les vitesses les plus employées permet un dimensionnement notablement plus petit de la partie du mécanisme de multiplication progressif et contribue en même temps à améliorer le rendement de l'ensemble du mécanisme.