Changement de vitesse progressif et automatique. La présente invention a pour objet un changement de vitesse progressif et automa tique permettant d'obtenir toutes les vitesses possibles entre la valeur zéro et une limite supérieure appropriée à chaque application particulière du dispositif et d'établir une re lation constante indépendante du conducteur de la machine, entre la puissance motrice et la résistance à vaincre, le dispositif en ques tion comportant une roue motrice mobile mu nie de bras d'entraînement oscillants termi nés par des crochets qui entraînent une roue fixe munie d'une couronne dentée qui reçoit ainsi des vitesses variables dépendant à la fois de la distance qui sépare les centres de la roue motrice et de la.
roue entraînée, et de la partie de la couronne qui est en prise avec les bras entraîneurs.
Le changement de vitesse dont il s'agit réalise l'application industrielle du principe suivant: Si un point matériel A (fig. 1) animé d'une vitesse uniforme et devant se déplacer sur une circonférence de centre 0, qui peut être désignée sous le nom de circonférenc; motrice, est relié à un second point B par un dispositif de bras articulés<I>A B</I> et<I>B0,</I> égaux l'un et l'autre au rayon de la circonférence précitée, le point B va parcourir la circonfé rence de centre 0 à la même vitesse que le point A.
Si on déplace le centre 0, de manière à l'amener dans la position 0', le point B' con tinuera à parcourir une circonférence de cen tre 0' qui peut être @désignëe sous le nom de circonférence entraînée et dont le rayon sera égal au précédent; mais la vitesse du point B' ne sera plus égale à celle du point A et elle variera suivant la position que ce point B' occupera. sur la -circonférence entraînée.
Les variations de ces vitesses sont d'ail leurs indiquées à l<B>a</B> fig. 2 des dessins annexés clans laquelle on a tracé cinq .diagrammes superposés I, II, III, IV et V, -correspondant à des variations de la distance des centres 0 0', égales chacune au cinquième du rayon des deux circonférences, et dans lesquels on a porté les temps en .abcisses et les vitesses en ordonnées. Pour mieux séparer ces dia grammes, on a adopté pour les ordonnées une échelle double de celle clés abcisses.
Le diagramme I correspondant à la .coïn cidence des centres 0 et 0' est constitué par une parallèle à l'axe des abcisses, puisque, dans ce cas, le point B est entraîné à, la même vitesse que le point A. Les autres diagram mes montrent que les variations de vitesse, dans les deux sens, vont en augmentant ait fur et à mesure que la distance entre les cen tres 0 et 0' augmente elle-même.
Cette va riation de vitesse sera, donc maximum lorsque le centre de la circonférence entraînée vien dra en 0" (fig. 1), position pour laquelle la dite circonférence passera par le centre 0 de la circonférence motrice.<I>A</I> ce moment, le mouvement d'entraînement devient indéter miné, et la. transmission du mouvement peut s'effectuer dans un sens ou dans l'autre.
Si le bras<I>A B",</I> partant du point .1, vient à être entraîné dans le sens du mouve ment moteur, le point B" pa.rcourera sur la circonférence entraînée des chemins égaux à ceux parcourus par le point .d sur la circon férence motrice; si, au départ, une résistance quelconque se produit dans les articulations .I ou B, le point _d va décrire la circonfrl- rence de centre 0, tandis que le point B" va rester fixe.
Les diagrammes de la fig. \? correspon- dent à une longueur du bras de liaison A B, égale au rayon des deux circonférences mo trice et entraînée. Mais on pourrait donner à ce bras une longueur plus grande, ce qui permettrait d'éloigner davantage les centres des :circonférences précitées. Cette disposi tion entraîne, dans les diagrammes (les vi tesses, fine particularité intéressante qui est mise en évidence à la fi-. II des dessins an nexés.
Les neuf diagrammes superposés sur c-tte figure correspondent à neuf.positions des cen tres des circonférences motrice et entraînée, en partant de leur .coïncidence et en s'échelon nant par écartements progressifs égaux clia- cun au cinquième du rayon de ces circonfé rences. Dans ces diagrammes, les chemins parcourus par le point B sont portés en abcisses, et les temps sont portés en ordon nées, à la même échelle.
Le .diagramme I correspond à la diago nale tau narré et les diagrammes II et III diffèrent peu de cette diagonale. Le dia- ""ramme IV présente une solution de conti nuité, mais les vitesses disponibles sont in téressantes.<B>A</B> partir du diagramme V, le mouvement rétrograde est nettement défini, la première inflexion de la.
courbry cinéma tique se produisant très lentement, et la se conde, ait contraire, rapidement. Lorsque la distance des centres clos deux circonférences sera égale à la longueur du bras d'entraîne- ment, il n',- aura, plus atieun entraînement, la solution de continuité dev orant égale à la.
circonférence elle-même.
Il résulte des c-xplirations qui pré@:èdent due le changement rie vitesse faisant l'objet de la présente inveiltiori peut; recevoir deux modes d'utilisation différents.
10 On peut utiliser les variations de vi- ies,:e, sur une même partie (le la. circonfé rence entraînée, en fonction de la .distance des centres des deux circonférences.
9e On petit urtiliser, pour une position dé terminée dos centres, les variation: de vitesse di,,poriibles tout autour de la circonférence entraînée.
On a représente,, < < titre cl'ezemple, fi,,,.
T et 5 des dessin annexés l'application indus trielle du premier des deux modes d'utilisa tion ci-dessus spécifiés à la commande d'une bicyclette.
Dans cet exemple, l'écartement maximum clos centres de la @-irconférence mo'r:ce (ac tionnée par la ebaîrie commandée par la roue du pédalier) et de <B>la</B> circonférence entraînée (calée sur le moveii (le la. roue arrière<B>d-</B> la bieyelette) a. élé déterminé de manière que le rapport maximum de multiplication soit égal à 3,5; 1(:
di < i@@ra inme des vitesses pré sente alors la conformation indiquée à la fib. 3.
La circonférence motrice 1 de centre 0 est constamment en prise, par la couronne dentée qu'elle comporte avec la chaîne 2 ac tionnée par la roue dentée 3 calée sur l'axe I du pédalier. Cette roue motrice 1 porte des bras 5 ayant tous la même longueur, et se terminant par des crochets ô'. La circonfé- rence entraînée 7 de centre 0' est calée sur le moyeu de la roue arrière $ de la bicyclette et porte une denture en scie 9 avec laquelle coagissent les crochets 6. Cette denture spé ciale est nécessaire pour la raison suivante.
Lorsque les deux centres 0 et 0' ne coïn- cident'pas, les bras 5 entraînent la roue den tée 7 à une vitesse qui varie suivant la par tie de la circonférence de cette roue oii ils se trouvent en prise. Dans ces conditions, par conséquent, si plusieurs bras se trouvaient simultanément en prise, à des endroits diffé rents, le mouvement ne pourrait se produire.
Mais avec la denture en scie spécifiée ci- dessus, c'est le bras correspondant à la plus grande vitesse qui entraîne la roue 7, les cro chets des autres bras sautant sur le dos des dents 9 par suite de leur retard. Des ressorts 10, montés sur la roue 1, agissent d'ailleurs sur les bras 5 au voisinage de leur point d'articulation 11 sur ladite roue, de manière à maintenir constamment ces bras en contact avec la périphérie de la roue 7. Dans ces conditions, à chaque position relative des cen tres 0 et 0' correspond une vitesse différente pour la. roue entraînée et cette vitesse est la plus grande du diagramme correspondant.
Il importe d'ailleurs de remarquer que la distance des centres peut être modifiée à tout moment sans arrêter le mouvement de ro tation.
Ce mode d'application est .très simple, mais il ne permet d'utiliser que la. partie des diagrammes de vitesse située au-dessus de la ligne droite I-I (fig. 2) qui correspond à la, coïncidence des centres, c'est-à-dire à la plus petite vitesse qui puisse être réalisée.
En ce qui concerne le nombre des bras d'entraînement 5, on voit, en se reportant aux diagrammes de la. fig. 2, que les grandes vitesses situées au-dessus de l'horizontale ont lieu pendant un temps très réduit et qu'il fau drait, en conséquence, un grand nombre de bras passant successivement aux mêmes points pour obtenir une vitesse secondaire régulière. Par contre, les petites vitesses situées au-des sous de l'horizontale, ont lieu à peu près ré gulièrement pendant un temps assez long, et il faudrait un nombre peu élevé de bras pour les utiliser d'une façon pratique.
En réalité il faut tenir compte du fait que les têtes des bras ne doivent pas se che vaucher dans deux positions consécutives, cor respondant aux plus petites vitesses, ce qui fait que le nombre des bras disposés autour de la roue motrice ne doit pas dépasser quatre ou cinq, comme tel est le cas de l'exemple re présenté au dessin.
La roue motrice 1 est montée sur une âme fixe 12 présentant un évidement central 13 destiné à permettre son mouvement de translation par rapport au centre 0' de la . roue entraînée 7 calée sur le moyeu 14 de la roue arrière de la bicyclette. L'âme 12 est portée par un bras 15 pouvant osciller autour d'un axe 16 monté sur la fourche arrière 17 et normalement soutenu dans la position cor respondant à l'écartement maximum des cen tres 0 et 0', c'est-à-dire dans la position cor respondant à la vitesse maxima, au moyen d'un - ressort 18 qui accroche un ergot 19 monté sur le bras 15.
Le changement de vitesse, ci-dessus décrit, comporte un dispositif de verrouillage et de retour par rétropédalage établi de la manière suivante: La. chaîne 2 passe sur un pignon tendeur denté 20, porté par un bras 21 qui peut os ciller autour d'un axe 22 porté par un col lier .23 fixé sur la partie 24 du cadre de la machine. Ce collier porte en outre un secteur denté 25 avec lequel coagit un cliquet 26 monté sur un axe 27 et dont la queue 28 est reliée par une bielle d'accouplement 29 à une roue à, rochet 30, montée libre sur l'axe 31 du pignon 20 et eoagissant avec un cliquet 32 monté sur ledit pignon.
Dans ces conditions d'établissement, le changement de vitesse fonctionnera de la ma nière suivante: Lorsque la. circonférence motrice 1 tourne à une vitesse constante et que les deux cen tres 0 et 0' ne coïncident pas, les crochets 6 des bras d'entraînement 5 parcourent sur la circonférence entraînée 7 des chemins inégaux pendant des temps égaux, Les variations de vitesse ainsi obtenues sont indiquées sur le braphique de la fig. 3 dans lequel les che mins égaux parcourus sur la circonférence motrice 1 par les extrémité articulés 11 des bras 5 sont portés en abcisses, et les chemins inégaux parcourus par les crochets 6 desdits bras sont portés en ordonnées.
La partie hachurée de ce diagramme correspond au maximum utilisable des variations de vitesse, le minimum de ces dernières ayant lieu lors que les centres 0 et 0' coïncident, les chemins parcourus, dans ce cas, par les crochets 6 sur la circonférence entraînée étant égaux et le diagramme correspondant se réduisant alors à une ligne droite I-I parallèle à l'axe des abcisses.
Normalement, les divers éléments occu pent les positions indiquées en traits pleins à la fi-. 4 des dessins, c'est-à-dire que les cen tres 0 et 0' des circonférences motrice et en traînée respectivement occupent les positions correspondant à leur écartement maximum, lequel correspond d'ailleurs à la plus grande vitesse transmise à la roue 7.
Lorsqu'une résistance vient à se produire, l'effort supplémentaire qui en résulte sur la chaîne 2 a pour effet de rapprocher l'un de l'autre les centres<I>0 et 0' ce</I> qui produit automatiquement une réduction de vitesse.
Il i- a lieu à ce moment d'annuler l'action du ressort 18 dont la. tension diminuerait le bénéfice de la réduction de l'effort à fournir par le cycliste.
A cet effet, le changement de vitesse se verrouille automatiquement à une vitesse quelconque, par l'intermédiaire du dispositif de tendeur-verrouilleur ci-dessus décrit.
D'un autre côté pour déverrouiller le changement de vitesse, il suffit de donner un léger coup de pédale en arrière. L'action de la draine ? sur le pignon 20 déplace ce der nier dans le sens correspondant à l'emprise du cliquet 32 sur la roue à rochet 30, em prise qui détermine, par l'int-rniédiaire de la bielle d'accouplement 29, le dégagement cl-ut cliquet 26 et du secteur denté 25.
Il s'en suit que le ressort 18 pouvant alors exercer libre ment son action sur le bras 15 portant l'âme 12 de la roue motrice 1, ramène cette der nière du côté correspondant aux grandes vi tesses.
Il y a lieu de remarquer que, dans l'ap plication qui vient d'être décrite, les crochets des bras entraîneurs se trouvent être presque en contact, du côté des petites vitesses, lorsque les deux centres 0 et 0' sont le plus éloigné possible. Mais il ne faut pas perdre de vue que ces petites vitesses ne sont pas utilisées dans l'application dont il s'agit, et que c'est seulement le bras entraîneur animé de la plus grande vitesse qui commande la transmission.
Il a été représenté fig. 12 une variante de réalisation du changement de vitesse en ques tion appliqué à la bicyclette. Dans cette ap plication, la roue mobile 1 porte .deux tiges de guidage, dont l'une, I:1, coulisse dans une glissière 42 et l'autre, 40, porte; à son extré mité, le piston 43 du frein à liquide. Ce frein est constitué par un cylindre 44 rem pli d'un liquide visqueux, tel que l'huile, la glycérine etc., dans lequel peut se déplacer le piston 43, constamment sollicité vers la Pauclie par le ressort 45.
Tout mouvement du piston provoque le passage d'une certaine quantité de liquide dans le conduit 46 qui porte un robinet 4 7 susceptible (le prendre les trois positions: 10 complètement ouvert, 20 complètement fermé, 01) laissant un Pas sage très étroit. Cette dernière est la position normale de marche, Le fonctionnement de l'appareil ainsi constitué est le suivant: Quand l'effort du cycliste est normal, c'est-à-dire pendant la marche en palier, la résistance offerte au mouvement du piston par le ressort 45 et le robinet 47 est égale à.
la tension de la chaîne 2, et, par conséquent, la roue mobile 1 reste dans la position de vitesse maximum, le pignon tendeur occupant la position 48. Mais quand le cycliste aborde une côte, son effort devient plus considéra ble; la tension de la. chaîne 2 est plus forte que la résistance du frein et le piston 43 se déplace dans le sens de la flèche f jusqu'à ce que la roue 1 ait pris la position correspon- dant à une multiplication telle que l'équilibre soit rétabli entre la tension de la chaîne 2 et la résistance du frein. Dans cette dernière position, la tension du brin conduit 2' de la chaîne est assurée par le pignon tendeur qui a pris la. position 49.
Si maintenant la pente de la côte devient moins forte, la tension de la chaîne 2 dimi nue et le piston se meut en sens inverse pour rétablir à nouveau l'équilibre.
Le réglage de la multiplication la plus convenable se fait donc sans l'intervention du cycliste. Il est à remarquer que le seul ré glage à faire consiste à adapter l'orifice de passage du robinet 47 à la force de la per sonne qui doit employer la machine.
La position ouverte du robinet a été pré vue pour le cas où la machine étant en marche à vitesse réduite, le cycliste veut re prendre le développement maximum. Il ou vre alors le 'robinet 47, en agissant sur la transmission 50: le liquide pouvant circuler librement dans le conduit 46, le ressort 45 ramène la roue mobile 1 à sa position d'ori gine.
La position fermée du robinet permettra au cycliste de fixer invariablement la posi tion occupée par le piston et, par conséquent, la. multiplication de la machine qui fonction nera. alors comme une machine sans change ment de vitesse, tant que le robinet restera dans cette position.
Les applications qui viennent d'être dé crites en détail dans le cas de la bicyclette comportent l'utilisation des grandes vitesses, situées au-dessus de la ligne horizontale I-I des diagrammes des fig. 2 et 3.
Mais, on pourrait également utiliser les petites vitesses, situées au-dessous de l'hori zontale précitée, et qui présentent plus de régularité.
Si on considère à cet effet (fig. 6) la cir conférence motrice 1, de centre 0, et la cir conférence entraînée 7, de centre 0', et si l'on dispose sur la circonférence 1, aux som mets -d'un polygone régulier, par exemple aux six sommets<I>a</I> b <I>c d e f</I> d'un hexagone des bras entraîneurs 5 dont la longueur est égale au rayon des circonférences 1 et 7, on voit que les plus petites vitesses réalisées sur la circonférence 7 se trouvent dans la partie d' e' qui est parcourue lorsque l'extrémi'cé du bras d'entraînement montée sur la circon- férence 1 passe du point d au point e.
Lorsqu'on rapproche le centre 0' de la. circonférence 7 du centre de la circonférence 1, le lieu géométrique des points d' et e' se trouve être constitué par deux arcs de cercle décrits, respectivement, .des points d et e comme centres; pour chaque position relative des deux circonférences, les plus petites vi tesses réalisées seront toujours comprises dans le triangle curviligne<I>0 e f.</I>
Lorque les deux centres 0 et 0' .coïncident les arcs <I>d e et d'</I> e' sont égaux et la vitesse secondaire devient régulière et égale à la vi tesse de .la roue motrice.
Inversement, si le centre 0' vient coïn cider avec le point c de la circonférence 1, l'arc d' e' se réduit à un seul point qui se confond avec le centre 0, et dans ce cas la vitesse secondaire devient nulle.
Le diagramme représenté à la fig. 7 des dessins montre que la courbe .des vitesses pré sente une très grande régulatrité dans la par tie hachurée, en particulier entre les deux points d et e, même lorsque les deux centres présentent leur écartement maximum.
La fig. 6 des dessins annexé indique un dispositif permettant d'utiliser pratiquement cette solution.
Etant donné, ainsi qu'il a été expliqué précédemment, que plusieurs bras entraîneurs ne peuvent se trouver simultanément en prise, -ce qui annulerait tout mouvement, il y a lieu de cacher les dents de la circonférence en traînée de manière à ne laisser à découvert que la partie que l'on désire utiliser.
Les crochets des bras entraîneurs glissent ainsi sur la cache, pendant la rotation de la roue motrice et s'engagent dans les dents, ou abandonnent ces dernières en suivant un dou- cine qui termine les extrémités de la cache. Etant donné -que la distance suivant laquelle s'effectue la prise est variable avec l'écarte ment des centres 0 et 0', il faut que les ex- trémités de la. cache se placent automatique ment dans la position correspondante.
<B>A</B> cet effet, la. cache est constituée en deux parties 33, 3d- qui peuvent tourner lib-e- ment autour d'un axe perpendiculaire au plan rie la roue 7 et passant par le centre 0' de cette dernière, les deux parties de la cache s'ouvrant et se fermant comme les deux lames d'un ciseau; deux goujons prisonniers 35, 36 disposés à. la. partie supérieure de chacui:e des moitiés de la cache assurent ce mouve ment en s'engageant dans deux rainures cor respondantes, solidaires du carter, et paral lèles aux courbes 0 e et o f.
Au moyen de ce dispositif, le seul mou vement de rapprochement ou d'é'.oigneinent des deux centres 0 et 0' provoque automa tiquement le degré convenable d'ouverture de la cache, pour l'utilisation de la. plus petite vitesse possible.
La vitesse nulle doit être obtenue théori quement lorsque le centre 0' de la. circon férence 7 coïncide avec le point c de la, cir conférence 1; à. ce moment, tous les crochets des bras d'entraînement devraient se trouver superposés au centre 0, mais cela est impos sible en pratique, car ces crochets ont une certaine épaisseur et se trouvent dans le même plan vertical, par conséquent, il est néce,- saire de réaliser la vitesse nulle avant la su pc.rposition des points 0' et c.
A cet effet, les goujons 35 et; 36 sont pla cés assez loin des extrémités de la cache et les rainures du carter sont disposées (le fa çon que les doucines de raccordement soient complètement superposées un peu avant la position limite. Les dents de la roue 7 sont alors toutes cachées, et aucun mouvement d'entraînement ne se produit plus.
Dans les fib. 8, 9 et 10 des dessins an nexés, on a représenté une variante du dis positif de caches faisant l'objet de la fi-. 6. Dans cette variante, les deux pièces se recou vrant à la manière de ciseaux sont rempla cées par une pièce unique en forme de came, ne découvrant suivant sa. position, ,que les dents correspondant à. la série des vitesses que l'on veut utiliser. Cette came permet également de produire l'arrêt de la transmis- sion de mouvement.
Conformément à cette application, on éta blit une came spéciale 37 dont le contour e;t déterminé de manière que, suivant la. posi tion que l'on peut lui faire occuper en la. fai sant tourner autour d'un axe 38, les crochets extrêmes des bras d'entraînement 5, articulés en a<I>b e d</I> e <I>f</I> g h. sur la roue motrice 1 peu vent venir en prise avec la. denture de la roue entraînée 7 soit seulement dans la partie cor- respondant à la. plus petite vitesse (fig. 8), soit seulement dans la partie correspondant à.
la, plus grande vitesse (fig. 10), soit rester enfin constamment éloignés de cette denture (fi,. 9).
Le changement de vitesse progressif et î autom- atiquQ faisant l'objet de la. présente in- vention ne s'applique pas seulement aux ma chines mobiles telle, que les voitures auto mobiles et les cycles, mais il s'applique égale ment aux machines fixes, telles que les ma chines outil:.
Le système dont il s'agit. est aussi. applicable à la, commande des appa reils de lavage, application qui permet d'ob tenir dans la manoeuvre de ces appareils la, préparation de la, puissance disponible d'une manière proportionnelle à. l'effort nécessaire pour vaincre la. résistance qui se présente.
Il y a lien de faire remarquer au sujet de cette application que l'on peut obtenir un ré sultat industriel des plus intéressants, en doublant le dispositif dont il s'a-@t, de ma nière à faire coïncider entre elles les pet'tes et les grandes vitesses des cercles du disposi tif double. En supposant que chacune des deux partie; du dispositif puisse donner des variations de vitesse allant de 1 à 10, on voit que l'ensemble donnera. alors des variations de vitesse allant de 1 à 100.