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C HAUGE:':L iV'r DE VITESSE
Etant donné que le différentiel est un mécanisme qui constitue en soi un variateur de vitesse, il peut être indiqué de super- poser, a ce mécanisme, d'autres différentiels en vue de réaliser des appareils plus perfectionnés et répondant parfaitement en tant que changements de vitesse, aux désiderata de certaines branches de la construction mécanique actuelle.
Toutefois, la manoeuvre d'appareils conçus sur la base de ce qui précède ne pourrait être exécutée sans l'adjonction, au variateur de vitesse, d'un dispositif spécial mécanique ou physique de commande automatique ou non de chacun des organes de ces appareils permettant d'obtenir en fin de compte les variations de vitesse requises.
C'est sur ces considérations que repose la présente invention laquelle conduit à la réalisation, sur la base de la description ciaprès et du dessin ci-annexé :
I ) d'un changement de vitesse à trois mouvements différents dans . le sens direct du mouvement rotatif initial communiqué soit directement ou indirectement au variateur de vitesse.
2 ) d'un changement de vitesse à quatre mouvements différents dans le sens direct du mouvement rotatif initial communiqué soit directe- ment ou indirectement au variateur de vitesse ; bien à trois mouvements différents dans le sens direct du mouvement rotatif initial communiqué soit directement ou indirectement au variateur de vitesse et un dans le sens inverse à ce mouvement.
Le champ d'application de cette invention étant plutôt étendu, il est hors de question d'entreprendre dans ce mémoire la description d'appareils appropriés à des types de machine bien
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déterminés et, par conséquent, il ne paut attribuer qu'un sens de généralité aux exemples considérés. Cependant, une application d'un changement de vitesse à. trois mouvements différents les uns des autres, dans le sens direct du mouvement rotatif initial, est donnée ici à titre tout à fait indicatif.
D'autre part, comme il s'ag'it, en l'occurrence, d'appareils transformateurs d'un mouvement rotatif initial en plusieurs autres différents ou égaux à. celui-ci, il n'est pas non plus question de considérer comme définitif le type de différentiel primaire choisi dans les exemples des fig. I & 2 du dessin ci-annexé. En e@fet, ce type de différentiel devra être choisi en fonction de la valeur maximum de la premiere vitesse et éventuellement de la deuxième vitesse à obtenir.
Il n'en sera pas de même des différentiels second.aire et tertiaire, lesquels devront être construits selon les types définis dans ce mémoire, en vue d'obtenir : Ic) Dans le cas d'un variateur de vitesse à trois variations dens le sens direct du mouvement initial, une deuxième vitesse dont la valeur maximum sera exactement égale 4 la vitesse moyenne comprise entre la valeur maximum de la plus petite vitesse, soit la préfère vitesse, et la vitesse maximum de initiale de l'appareil, soit la troisième vitesse.
2 ) Dans le cas d'un variateur de vitesse à quatre variations dans le sens direct du mouvement initial, une troisième vitesse dont la valeur maximum sera exactement égale à la moitié de la somme de la valeur maximum de la deuxième vitesse et la vitesse maximum de rotation initiale de l'appareil, soit la quatrième vitesse.
3 ) Dans le cas d'un variateur de vitesse à quatre variations dont trois dans le sens direct du mouvement initial et une dans le sens inverse à ce mouvement, une deuxième vitesse dont la valeur maximum sera exactoment égale la moitié de la somme de la valeur maximum de la première vitesse et la vitesse maximum de rotation initiale de l'appareil, soit la troisième vitesse.
La fig. I du dessin ci-annexé représente, à titre exemplatif mais non limitatif, une vue schématique en coupe d'un appareil complet susceptible de réaliser, suivant l'invention, un changement de vitesse à trois variations. Il comporte un variateur de vitesse à deux différentiels superposés - le second étant superposé par son croisillon au planétaire libre du premier - ainsi qu'un dispositif mécanique de commande non automatique de freinage, @ blocage et d'embrayage entre eux des planétaires libres des deux différentiels du variateur de vitesse.
La fig. 2 du dessin ci-annexé représente 3 titre exemplatif :nais non limitatif, une vue schématique en coupe d'un appareil complet susceptible de réaliser, suivant l'invention, un changement de vitesse à quatre variations de vitesse . Il comporte un variateur de vitesse 9 trois différentiels superposés - le deuxième étant superposé par son croisillon au planétaire libre du premier, tandis que le troisième est superposé aux deux autres par l'intermédiaire du planétaire libre du différentiel secondaire - ainsi qu'un disno- sitif mécanique de commande non automatique de freinage, de blocage et d'embrayage entre eux des planétaires libres des différentiels primaire et secondaire, aussi bien que du freinage et du blocage du croisillon du différentiel tertiaire.
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Les fonctions des différentiels primaire et secondaire étant de même nature dans chacun des variateurs de vitesse donnés à titre d'exemple dans le dessin ci-annexé sous les fig. I & 2, il est superflu de faire une description détaillée respective de chacun des variateurs de vitesse en question, d'autant plus que si abstraction est faite du différentiel tertiaire entrant en ligne de compte dans la description ci-dessous du variateur de vitesse de la fig. 2, le détail du variateur de vitesse de la fig. I se trouve de lui-même par le fait d'une numérotation correspondante de ses organes.
Sur l'axe moteur I, commandant le variateur de vitesse représenté à la fig. 2, sont calés les planétaires moteurs 2, 3 & 4 respectifs des différentiels primaire, secondaire et tertiaire. Ces planétaires, constitués, pour les deux premiers, d'une roue dentée conique et, pour le dernier, d'un engrenage droit à denture intérieure, attaquant respectivement les satellites 5,6 & 7 tournant librement sur leurs axes propres 8,9 & 10. Les satellites 5 & 6, constitués par des pignons coniques, attaquant respectivement les planétaires libres II & 12, tandis que les satellites 7, constitués par des pignons droits à denture extérieure, commandent le planétaire libre 13. Ces planétaires libres II, I2 & 13 sont constitués, pour les deux premiers, d'une roue dentée cônique et, pour le dernier, d'un pignon droit à denture extérieure.
Le diamètre primitif ainsi que le nombre de dents des planétaires libres II & 12 sont respectivement égaux deux à deux au diamètre primitif et au nombre de dents des planétaires moteurs 2 & 3, tandis que le diamètre primitif et le nombre de dents du planétaire libre 13 sont plus petits que le diamètre primitif et le nombre de dents du planétaire moteur 4. Le croisillon central 15 supportant les axes 8 des satellites 5, est calé sur l'axe 14 pivotant en 16 sur l'axe moteur I. Faisant corps avec le planétaire libre II, la couronne à cannelures rectilignes 17 supporte intérieurement les axes 9 des satellites 6 et constitue ainsi le croisillon du différentiel secondaire.
Le disque 18, libre en 19, constitue le croisillon du différentiel tertiaire et supporte les axes 10 des satellites 7. La couronne 20, coulissant dans les cannelures rectilignes extérieures' de la couronne 17, est solidaire du disque 21. Ce d.isque, cônique en 23, porte en 24 des dents hélicoïdes qui permettent l'embrayage du disque 22. Ce dernier est également muni en 25 de dents hélicoldes et commande les planétaires libres 12 & 13 desquels il est solidaire.
En annexe à l'appareil qui vient d'être décrit est placé le dispositif mécanique de commande non automatique du freinage ou du blocage des disques 18, 21 & 22 et d'embrayage entre eux des diques 21 & 22. La description qui suit concerne aussi bien le dispositif de la fig. I que celui de la fig. 2 puisque dans les deux cas le mécanisme est identique et la numérotation des organes analogue.
Sur l'axe carré 26, pivotant sur tourillons 27 dans des trous pratiqués dans les parois du carter 28, coulisse la came ou patin 29. Cette came ou patin est munie d'une gorge 30 permettant l'engagement de la fourchette 31 fixe sur l'axe 36. Cet axe 36 glissant dans des trous ad hoc pratiqués dans le carter 28, est manoeuvré par le levier 32 ayant son point d'appui sur le support 37. Le levier continuellement engagé dans la gorge 33 du galet 34 assure les mouvements de va et vient de la fourchette 3I par l'intermé-
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diaire de 7'axe 36. En dehors du carter 28 et en bout de l'arbre carré 26 est calée la pédale 35 qui permet les oscillations requises de la came ou patin 29.
VARIATIONS DE VITESSE DANS LE EELE SENS QUE LE ROUVE@ENT INITIAL.
La came ou patin 29 est amené successivement, au moyen de la fourchette 31 manoeuvrée par le levier 32, en face des disques 21 & 22 et, ensuite, en face de la partie conique 23 du disque 21.
Cette came ou patin 29 reçoit la pression voulue pour exercer le freinage ou le blocage des disques 21 & 22 et l'embrayage du disque 21 avec le disque 22, par l'intermédiaire de la pédale 35.
Ces différentes manoeuvres ont pour résultat de faire varier la vitesse du croisillon central comme suit : I ) Le frei.nage ou le blocage du disque 21 provoque respectivement le ralentissement ou l'arrêt du planétaire libre II ce qui a pour effet de faire varier la vitesse du croisillon central 15, et ce dans le sens direct du mouvement initial, jusqu'à une limite égale à la moitié de la valeur de la vitesse des planétaires moteurs.
Toutefois, en ce qui concerne la valeur maximum de cette vitesse, ce qui vient d'être dit ntest vrai que nour autant que le diamètre primitif et le nombre de dents du planétaire libre II soient égaux au diamètre primitif et au nombre de dents du planétaire moteur 2, ce qui est le cas dans cet exemple. En effet, plus le diamètre primitif et le nombre de dents du planétaire libre du différentiel primaire seront petits par rapport au diamètre primitif et au nombre de dents du planétaire moteur de ce différentiel, plus la valeur de la vitesse du croisillon central se rapprochera de la vitesse initiale de l'appareil. Ainsi, par exemple, avec un planétairemoteur dont le nombre de dents sera double du nombre de dents du. planétaire libre, la valeur maximum de la premiere vitesse sera égale aux deux tiers de celle du planétaire moteur.
2 ) Le freinage ou le blocage du disque 22 donne lieu respectivement au ralentissement on à l'arrêt du planétaire libre 12, ce qui a pour effet de faire varier la vitesse du planétaire libre II du différentiel primaire et ce dans le sens direct du mouvement initial jusqu'à une vitesse maximum égale à la moi.tié de la vitesse initiale c'est-à-dire, la moitié de celle des planétaires moteurs. Par suite, la vitesse du croisillon central croîtra, dans le cas qui nous occupe, jusqu'à une vitesse maximum égale aux trois quarts de la vitesse initiale de l'appareil. Soit donc une vitesse maximum égale à la moitié delasomme d.e la vitesse maximum obtenue au croisillon central après blocage du planétaire libre du différentiel primaire, et de la vitesse initiale communiquée au variateur de vitesse.
3 ) La pression de la came ou patin sur la partie conique 23 du disque 21 fait coulisser, vers le disque 22, la couronne 20 dans les cannelures rectilignes d.e la c ouronne 17; de sorte que les dents hélicoïdes 24 du disque 21 engrènent avec les dents héliclïdes 25 du disque 22. Ces deux disques deviennent donc solidaires l'un de l'autre et, puisqu'il ne saurait plus y avoir de différence de vitesse entre le planétaire libre 12 et la couronne 17 formant croisillon du différentiel secondaire, ils sont ainsi amenés à tourner une vitesse égale à la vitesse du planétaire moteur 3,
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c'est-à-dire, à la vitesse initiale de l'appareil.
Par suite, le planétaire libre II du différentiel primaire tournera à une vitesse égale à celle du planétaire moteur 2 et ainsi le croisillon central 15 tournera également à une vitesse qui sera égale à celle de l'arbre moteur I.
4 ) La came ou patin 29 est amenée au moyen de la fourchette 31, manoeuvrée par le levier 32 en face du disque 18. Cette came ou patin reçoit ensuite la pression voulue par l'intermédiaire de la pédalo 35, pour exercer le freinage ou le blocage .de ce disque 18.
Au moment où cette opération s'effectue, la vitesse du croi- sillon central 15 est supposée égale à zéro ; parconséquent, dans le cas qui nous occupe, le planétaire libre II tourne à une vitesse égale à celle du planétaire moteur 2 mais en sens contraire. Comme le olanétaire libre II est solidaire de la couronne 17, croisillon du différentiel secondaire, le mouvement et la vitesse de rotation d.e ce croisillon sont donc égaux et de même sens que ceux du planétaire libre II. Par suite, les planétaires libres 12 & 13 tournenont dans le même sens que le planétaire libre II, mais à une vitesse trois fois supérieure.
En conséquence, en deçà et au delà de cette dernière vitesse du planétaire libre 13, la valeur de la vitesse du croisillon central 15 sera différente de zéro et sa rotation respectivement de même sens ou de sens inverse de celle de l'axe moteur I.
PRESSION AUTOMATIQUE Dans les appareils mûs par courroie ou par chaines spéciales, la pression,sur la came ou patin de freinage, de blocage et d'embrayage entre eux, des organes ad hoc du variateur de vitesse, peut être exercée automatiquement. Pour réaliser l'automaticité des mouvements d'oscillations adéquats de cette came ou patin, il faut recourir d'une part, aux effets de tension s'exer- çant sur la courroie ou la chaine lors de la transmission de la forcemotrice au variateur de vitesse et d'autre part, éventuellement aux effets de distension de l'élément de transmission lors du retrait de cette force motrice. Par conséquent, il faut qu'un contact soit établi entre la pédale 35 et l'organe de transmission de force motrice.
Ce contact s'effectuera, par exemple, dans le cas d'une courroie, par l'intermédiaire d'un galet et, dans le cas d'une chaîne Galle, par l'intermédiaire d'un pignon denté.
Une réalisation de ce procédé est donnée à titre exemplatif mais non limitatif à la fig. 3 du dessin ci-annexé. Ce dessin représente une vue en élévation d'un changement de vitesse complet adapté à. une bicyclette. Ce changement de vitesse comporte un variateur de vitesse 38 et un dispositif mécanique 28 de commande automatique des variations de vitesse. Le variateur de vitesse est composé de deux différentiels superposés suivant fig. I. Le croisillon central est adapté par vissage sur le moyeu de la roue arrière du vélo. Les planétaires moteurs des deux différentiels constituant le variateur de vitesse sont directement solidaires d'un pignon denté ordinaire entrainé par la chaine Galle 44.
Afin d'assurer un blocage rapide et parfait des planétaires libres des différentiels primaire et secondaire, les disques respectifs de ces planétaires sont divisés en segments, par exemple au nombre de trois, sur leur pourtour.
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Entre ces segments s'engage et se dégage successivement le cliquet 29 du dispositif mécanique de commande automatique des variations de vitesse. Ce dispositif est directement fixé au moyen de l'écrou 41 à l'axe 40 du moyeu de la roue arrière du vélo et ce en dehors de la fourche 39. Il est constitué suivant les fig. 1 & 2 du dessin ci-annexé et son automaticité est assurée par les effets de pression et de dépression de la chaîne Galle 44 sur le levier 35 par l'intermédia ire du pignon denté 42 tournant fou sur l'axe 43. Les déplacements du cliquet 29 sur l'axe carré 26 sont assurés par la fourchette 31.
Cette fourchette est calée sur l'axe 36 dont les mouve- ments de va et vient sont assurés d'une part par un ressort de rappel placé sur le dit axe en dedans du carter 28 et d'un câble flexible en dehors du dit carter.
Dans le cas de la bicyclette, il n'est plus nécessaire de recourir à une puissance extérieure pour donner la pression néces- saire au cliquet 29 puisque l'action de blocage et d'embrayage entre eux des planétaires libres du variateur de vitesse est intermittente et directement liée aux effets de tension imprimés à la chaîne Galle suivant les apports de force motrice, tandis que l'action de déblocage et de désembrayage des planétaires libres du variateur de vitesse est directement liée aux effets de distension de la chaine Galle suivant les retraits de force motrice.
ROUE LIBRE .- Pour autant que le croisllon central 15 soit amené à devoir continuer sa rotation par suite d.e la vitesse ou de la force vive acquise et que l'action de la force motrice sur les planétaires moteurs persiste ou non, cet fait roue lihre automatiquement et ce dès que toute action de freinage, de blocage et d'embrayage a cessé sur les organes à ce destinés du variateur de vitesse. Toutefois, il n'est pas exclu d'intercaler un système quelconque de roue libre entre le planétaire libre du différeptiel primaire et la couronne cannelures rectilignes, e'est-à-dire le croisillon du différentiel secondaire.
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