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Perfectionnements aux mécanismes d'entraînement à sens unique.
La présente invention concerne les mécanismes d'entraînement à sens unique (roues-libres) et plus spécialement ceux destinés à fonctionner à des *fréquences* élevées et variables et dont la prise doit être instantanée quelle que soit la position relative de l'élément moteur par rapport à l'élément conduit.
Les mécanismes de ce genre connus à ce jour peuvent se classer en deux catégories:
1 ) Roues-libres dans lesquellesla solidarisation entre élément moteur et élément conduit est provoquée, soit par le coincement d'un. corps roulant ou glissant entre deux surfaces excentrées l'une par rapport à l'autre, l'une faisant partie de l'élément moteur, l'autre de l'élément conduit; soit encore par le coincement d'un corps articulé excentriquement par rapport à une des surfaces de glissement.
Dans ces roues-libres la pression de mise en prise résulte de l'angle de coincement et cet angle est nécessairement très petit parce qu'il ne dépend que de la nature des surfaces de glissement, du graissage et de la viscosité du lubrifiant employés. Surtout pour des couples importants, ces roueslibres n'ont donné aucun résultat pratique, l'angle de coincement très petit provoquant des glissements sous charge lors de la mise en prise, ce qui conduit à des échauffementsexagérés et à un grippage rapide.
2 ) Roues-libres dans lesquelles la solidarisation entre éléments moteur et conduit est provoquée par le coincement d'un organe intermédiaire connecté à l'un des éléments, principalement à l'élément moteur et par conséquent directement commandé par celui-ci.
Cette disposition a l'avantage sur les types précédents : a) de rendre le système desmodromique, c'est-à-dire de contrôler l'organe de coincement pendant le mouvement libre.
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b) d'imposer un sens à l'effort agissant sur l'organe de coincement, ce qui permet d'augmenter dans une certaine limite l'angle sous lequel cet effort est appliqué, et de réduire ainsi le glissement de mise en prise.
Les roues-libres de la deuxième catégorie actuellement connues, présentent par contre l'inconvénient que l'excentricité d'attaque de l'organe de coincement est liée directement à l'angle de coincement, et par conséquent, pour un système de dimensions et de coefficient de frottement donnés, la capacité de transmission est limitée ainsi que les conditions d'autoblocage, indispensables dans les mécanismes destinés à transmettre des couples variant dans des proportions importantes.
Il est enfin connu d'augmenter le frottement produit par la pression résultante de l'effort moteur, en donnant aux surfaces de frottement une inclinaison supplémentaire qui multiplie la pression radiale initiale par un effet de coin. Outre les difficultés d'exécution et de montage que présente cette solution, elle donne l'inconvénient grave d'augmenter dans de fortes proportions les pressions supportées par les organes et de diminuer leur résistance mécanique en créant des sections dangereuses.
La présente invention a pour but de rendre indépendants l'un de l'autre, l'angle de coincement et l'effort de pression sur la surface de glissement qui en résulte, et par conséquent de supprimer la relation directe entre pression de contact, angle de coincement et coefficient de frottement, ce qui permet de régir les dites pressions en fonction du couple à transmettre.
Elle consiste principalement en un levier, qui constitue l'élément de coincement du système, et qui est commandé positivement par l'élément moteur auquel il est connecté par une biellette et qui agit sur l'élément conduit en prenant appui, en deux points dont l'un est situé sur la jante de l'élément conduit, de manière à ce que la réaction d'un des points d'appui ait une orientation telle que non seulement sa composante dans le sens radial s'ajoute à celle de l'action directe produite par le levier sur la surface de glissement de l'autre point d'appui, mais que sa composante perpendiculaire au sens radial se retranche de celle de l'action directe.
Il est dès lors aisé de faire varier individuellement, quelque soit l'angle sous lequel l'action directe du levier s'applique, la pression sur les surfaces de glissement et le dit angle, qui peut dès lors être supérieur à l'angle de coincement correspondant à l'angle de frottement et de satisfaire aux conditions déterminées par le coefficient de frottement en agissant sur le rapport des distances respectives du point d'application de l'effort moteur, du point d'appui direct et du point d'appui de la réaction.
De plus, le point d'application de l'effort moteur n'étant par conséquent plus déterminé à priori par une fonction invariable, l'excentricité d'attaque peut être choisie pour répondre aux conditions optima de construction.
Dans une forme d'exécution avantageuse de l'invention, le levier à réaction transmet les pressions résultant de l'action directe ou de la réaction, ou les deux, sur les surfaces de
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glissement de l'élément conduit, par l'intermédiaire d'un organe articulé et coulissant, propre a répartir cette ou ces pressions sur une surface de contact largement dimensionnée pour satis- faire les conditions de résistance à l'usure. Le centre d'arti- culation de cet organe peut se trouver à l'intérieur, sur ou à l'extérieur de la ligne de contact du dit organe avec la surface de glissement de manière à faire varier virtuellement le rapport d'action-réaction du levier.
Une autre disposition intéressante consiste à faire en sorte que le point d'appui de Inaction ou celui de la réaction du dit levier, ou les deux points d'appui, soient articulés sur une bague centrée sur, et tournant sur ou dans l'élément conduit de manière à former une genouillère ce qui permet de régir po- sitivement l'intensité respective des action et réactions résul- tantes de l'effet de genouillère, tout en gardant le contrôle desmodromique des points d'appui du levier pendant le mouvement libre où il n'y a pas transmission de pression.
Sur les dessins annexés qui représentent à titre d'exemple quelques formes de réalisation de l'invention :
La figure 1 montre schématiquement un dispositif gé- néral de mécanisme établi suivant l'invention.
.Les figures II, III et IV montrent schématiquement autant de mécanismes établis suivant des variantes du principe général montré par la fig. I.
Les figures V et VI montrent schématiquement des mé- canismes établis suivant l'invention où respectivement l'un des points d'appui du levier et les deux sont constitués par un organe articulé et coulissant.
Les figures VII, VIII et IX montrent schématiquement diverses réalisations de cet organe.
Les figures X et XI montrent schématiquement des mé- canismes établis suivant l'invention et dans lesquels respec- tivement l'un et les deux points d'appui du levier sont pivotés sur des bagues centrées sur et tournant sur ou dans l'élément conduit.
La figure XII montre schématiquement un mécanisme où deux systèmes de leviers à réaction sont montés en parallèle.
La figure XIII montre schématiquement un mécanisme, où deux systèmes de leviers à réaction sont montés en série.
Les figures XIV et XV montrent schématiquement des modes de réalisation dans lesquels le levier à réaction établi suivant l'invention sert de blocage à des roues-libres connues.
Selon l'invention, pour établir un mécanisme de roue- libre qui solidarise dans un sens de rotation l'élément conduit, constitué par un tambour de révolution comportant un moyeu 2 et une jante 3, calé sur l'arbre conduit 4, avec l'élément mo- teur constitué par un levier 1 animé d'un mouvement alternatif et centré par rapport à l'élément conduit, on procède comme suit ou de façon analogue : (Fig. I)
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l'élément moteur constitué par le levier 1 pivote librement sur le moyeu 2 de l'élément conduit et est relié par l'intermédiaire d'une biellette 6 au levier à réaction 5, lequel prend appui sur la jante 3 en b et sur le moyeu 2 en c.
Pour la clarté des figures le voile qui relie la jante 3 au moyeu 2 n'est pas représenté.
L'effort moteur, appliqué dans le sens de la flèche M sur le levier 1, se traduit sur le levier 5 par une force F, elle-même fonction du couple moteur, du bras de levier Od et de l'angle 0( que forme la biellette 6 avec le levier 1. Cette force F agit sur le point b où elle produit une action directe P et sur le point c par une force U, ces deux forces étant fonction des angles ss et # déterminés par la construction du système levier abc.
La force U se décompose à son tour d'une part en une force Q qui vient réagir sur le point de contact b du levier 5 avec la jante 3, où sa composante dans le sensradial s'ajoute à celle de la force d'action directe P pour créer le frottement P. sin¼.f, + Q.sin Ú.f, f étant le coefficient de frottement entre les surfaces de contact du levier 5 avec la jante 3.
Par contre la composante tangentielle de la réaction Q se retranche de celle de l'action P, en créant l'effort tangentiel P. cos ¼ -Q. cos w.
Il suffit dès lors que l'autre composante de la force U, soit R qui agit en force centripète, crée un frottement R.f', (f' étant le coefficient de frottement du levier 5 sur le moyeu 2), tel que l'absorption de force tangentielle ramenée au point b en faisant R.f'.m, soit égale ou supérieure au résidu
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tangentiel P. ces -Q. cos J nP. sin . f-Q. sin . f, pour que levier à réaction 5 et par conséquent le levier moteur 1 soient positivement calés par rapport à l'élément conduit 2-3.
Il ressort de là que l'angle Ú, qui est l'angle de coincement de l'élément de calage constitué par le levier à réaction 5, et l'angle ¼ qui est l'angle d'application de l'effort direct sur l'élément conduit ne sont plus liés directement et que d'autre part ce même angle de coincement Ú qui détermine le glissement de mise en prise, peut être notablement supérieur à l'angle de frottement f = tg # par suite de l'in- fluence des réactions Q et R ; ces dernières sont des variables indépendantes de Ú ce qui permet d'établir un système Odabc propre à satisfaire l'équation (inégalité) :
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P.sin .f + Q.sin w .f + R.f'.is - P.cos 6-Q.cos c.J. tout en permettant de définir certains ' paramètres sous réserve de faire varier les autres.
Le mouvement de retour qui se fait suivant la flèche L a pour effet de ramener le levier à réac-tion 5 suivant un sens opposé à celui de la flèche de l'effort F ce qui enlève tout contact de pression au point b entre le dit levier 5 et la jante 3. Un des points d'appui étant dès lors supprimé, le système dabc est libéré et le mouvement de retour peut s'effectuer sans effort.
Toutefois il peut être prévu avantageusement un élément élastique tel qu'un ressort 7 qui est appliqué entre le
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levier moteur 1 et le levier à réaction 5 de manière à rattraper le jeu éventuel et à maintenir un contact en b pour permettre le calage immédiat du système dès que le sens d'action du levier 1 se trouve changé.
Selon un second mode de réalisation les points d'appui des actions et réactions sont inversés comme le montre la figure II. Une décomposition des forces analogue à celle faite à propos de la fig. I peut être faite pour ce genre de dispositif de même que pour les deux autres modes de réalisation schématisés par les figures III et IV où les points d'appui de l'action et des réactions sont reportés respectivement sur les faces internes et externes de la jante 3. Dans ces deux derniers dispositifs les points d'appui b et c sont constitués par des saillies sur le levier 5.
Il est clair que dans tous ces modes de réalisation, ainsi que dans les suivants, l'élément élastique, concrétisé par le ressort 7 peut agir directement ou indirectement d'une façon quelconque sur le levier 5 et être adapté aux besoins constructifs; la seule condition à remplir est celle d'agir sur le dit levier 5 de manière à ce que le contact des points b et c soit assuré pendant le mouvement libre.
Suivant une disposition plus particulière, la pression résultante des action et réactions agissant sur les points de contact b et c du levier 5 avec la surface de glissement peut être avantageusement répartie sur une surface en interposant entre le dit levier 5 et la surface de glissement un élément articulé et coulissant constitué par un sabot 8 comme le montre la figure V.
Ce sabot 8 est articulé librement sur le levier 5 et transforme le contact théoriquement linéaire du point b en une surface de contact largement dimensionnée entre les surfaces de glissement.
De plus sa faculté d'osciller dans le levier 5 assure ce contact quel que soit le degré d'usure ou de déformation des éléments en contact et rend ces dernières inopérantes vis-à-visde la cinématique du système dabc.
Ce dispositif peut évidemment être étendu aux deux points de contact b et c comme le montre la figure VI.
Plus spécialement encore, l'introduction d'un élément articulé et coulissant entre les surfaces de contact permet avantageusement de faire varier le système abc sans changer aucun autre paramètre par simple déplacement du centre virtuel de pivotement.
Les figures VII, VIII et IX montrent divers agencements du sabot 8 où le centre de pivotement virtuel du levier à réaction 5 se trouve respectivement en-dedans, de, sur et en-dehors de la surface de glissement. Comme le montre le diagramme des efforts dans la fig. I l'action P et la réaction Q passent par le point b et leur sens dépend du système triangulaire abc. Ce même système abc pivote cinématiquement en b et en c. Si donc il est possible de modifier ces points de pivotement par des centres virtuels au moyen de sabots coulissants, tel que représenté par les figures VII, VIII et IX, les paramètres du système abc sont rendus variables sans autre changement des dimensions constructives.
D'autre part la matière du sabot peut être différente
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de celle du levier 5 et adaptée, la première au coefficient de frottement f le plus favorable au point de vue frottement et usure, la, seconde aux conditions exigées par la résistance des matériaux pour le levier 5.
Suivant un autre mode de réalisation, et dans cer- tains cas les points de pivotements virtuels b et c peuvent ^être matérialisés par un pivot et l'élément oscillant et ar- ticulé constitué par une bague ou portion de bague.
La figure X montre un tel mode de réalisation où¯ la réaction agit sur une bague 10 qui est centrée sur le moyeu 2 et articulée avec le levier 5 par le pivot c. Il se produit alors non seulement un effet de genouillère permettant de con- trôler les réactions R et Q, mais aussi une liaison desmodro- mique entre le levier 5 et la bague 10 qui maintient positive- ment le contact entre le moyeu 2 et la bague 10 pendant le mouvement retour.
Cette disposition peut évidemment s'appliquer éga- lement au point c qui agit alors (figure XI) sur une bague ou portion de bague 11 centrée et glissant dans la jante 3.
Ces dispositions et modes de réalisation montrés par les figures V a XI peuvent évidemment être appliqués aux modes de réalisation montrés par les figures II, III et IV.
Il est en outre possible de monter une pluralité de leviers à réaction dans un même organe.
A titre d'exemple la figure XII montre un tel or- gane où deux systèmes à réaction sont montés en parallèle sur le même levier moteur 1 et identifiés respectivement par les lettres dabc et d' a' b' c'.
On peut également conce voir un mode de réalisation où deux ou plusieurs systèmes à réaction sont montés en série et où seul le dernier système est autobloquant, les précédents servant à répartir les pressions sur les surfaces de glisse- ment. A titre d'exemple la figure XIII montre un tel mode de réalisation où deux systèmes à réaction sont montés en série.
Le premier système dabc est commandé par le levier moteur 1.
Il n'est pas autobloquant en ce sens qu'il ne satisfait pas l'équation (inégalité) :P.sin ¼.f + Q.sinw. f + R.f'.m/n ¯ P.cos ¼-Q.cosw mais qu'il laisse un résidu tangentiel qui est une partie de P.cos ¼. Ce résidu est transmis au second système d'a'b'c' par la bague 10 comme le montre la figure XIII, mais il est évident qu'il pourrait être transmis à ce système secon- daire d'a'b'c' par tout autre élément relié au système primaire dabc. Le système secondaire est autobloquant mais ne doit absorber que le résidu cité plus haut et non plus l'effort initial F, déterminé par le couple moteur C et le levier Od.
Dans les figures XII et XIII les éléments oscillants et articulés qui transmettent les réactions des points c et c' sont constitués par des portions de bagues indépendantes. Il est clair que tout en gardant cette indépendance il est permis de relier les deux demi-bagues 10 et 10' desmodromiquement par une frette qui assure leur Maison pendant le mouvement retour tandis qu'elle n'affecte pas la transmission des réactions. Les bagues pourraient également être entières et se trouver côte à côte.
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Dans le même ordre d'idées que celui des modes de réalisation schématisés par les figures XII et XIII on peut concevoir un autre mode de réalisation tel que les éléments constituant un système à réaction autobloquant soient attelés à la suite d'un mécanisme de roue libre connu pour absorber son résidu tangentiel, de telle sorte qu'il ne soit par conséquent plus nécessaire que ce dernier système soit autobloquant ce qui permet alors d'augmenter son angle de coincement et éviter ainsi les inconvénients qui résultent d'un petit angle de coincement, tels que fortes pressions, glissement de mise en prise coincement au début du mouvement retour etc.
Les figures XIV et'XV illustrent deux exemples suivant ce mode de réalisation où l'élément primaire connu est constitué dans l'un (fig. XIV) par un corps 12 articulé sur le levier moteur 1 et provoquant un coincement entre ce corps et la jante 3, et dans l'autre (fig. XV) par un galet 14 coincé entre l'excentrique 13 solidaire du levier moteur 1 d'une part et la jante 3 d'autre part. Dans les deux exemples le résidu de l'effort non absorbé par l'élément primaire est transmis au système à réaction autobloquant dabc qui agit alors comme décrit ci-dessus.
Bien entendu les mécanismes décrits ci-dessus sont réversibles et il est évident que si l'on imprimait à la jante 3 un mouvement dans le sens de la flèche L (fig. I), l'ensemble serait *bloqué et le levier 1 entraîné.
Par contre si l'on imprime à la jante 3 un mouvement dans le sens de la flèche M le levier 1 n'est pas entraîné en l'appareil est en roue libre.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation employé, on a de toute façon réalisé un mécanisme dont le fonctionnement ressort suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'entrer à son sujet dans aucune explication complémentaire et qui présente par rapport aux dispositifs de ce genre déjà existants de nombreux avantages, notamment : celui de rendre indépendants l'un de l'autre l'angle de coincement et l'effort de pression sur la surface de contact qui en résulte, celui de supprimer toute relation directe entre pression de contact, angle de coincement et coefficient de frottement, celui de permettre le contrôle des dites pressions en fonction du couple à transmettre et indépendamment des angles envisagés;
et subsidiairement, par l'interposition d'éléments articulés et oscillants entre les points de contact, celui de transformer ces points en surfaces de contact largement dimensionnées qui seules permettent la transmission de couples importants, et d'assurer ce contact quel que soit le degré d'usure ou de déformation du système.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux de ses @
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modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués ; elleen embrasse au contraire toutes les variantes.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Mécanisme d'entraînement à sens unique (roue libre) caractérisé en ce que l'élément de coincement, constitué par un levier commandé positivement par l'élément moteur auquel il est relié par une biellette, agit sur l'élément conduit comportant un moyeu et une jante, en prenant appui en deux points dont l'un est situé sur la jante, de manière à ce que la réaction d'un des points d'appui ait une orientation telle que non seulement sa composante dans le sens radial s'ajoute à celle de l'action directe produite par le levier sur la surface de glissement de l'autre point d'appui, mais que sa composante tangentielle se retranche de celle de l'action directe.