Dispositif réversible de transformation d'un mouvement alternatif en un mouvement circulaire. La présente invention a pour objet un dispositif réversible de transformation d'un mouvement alternatif en un mouvement cir culaire,. du type à pignons et à crémaillères.
Ce dispositif est remarquable notamment en ce qu'il comporte des galets portés par l'un des organes en mouvement et qui vien nent rouler pendant le temps neutre durant lequel le pignon et la crémaillère ne sont pas en prise, ainsi qu'un peu avant et un peu après ce üemps neutre, sur au moins. une rampe portée par l'autre organe.
Les dessins annexés représentent, uni quement à titre d'exemple, différentes formes d'exécution de l'objet de l'invention: La fig. 1 est une coupe axiale schéma tique d'une forme d'exécution du dispositif suivant l'invention, comportant à chaque ex- extrémité du châssis un galet s'engageant entre deux rampes solidaires de l'organe rotatif.
La. fig. 2 est une vue, à. plus gralnde échelle, du chemin de roulement du galet; La fig. 3 est une coupe axiale schémati que d'une variante du dispositif précédent; La fig. 4 est une coupe axiale schéma tique d'une troisième forme d'exécution du dispositif suivant l'invention, comportant à chaque extrémité du châssis deux galets pre nant appui chacun sur une rampe particu lière.
Le dispositif suivant l'invention est sup posé appliqué à la transformation, en un mouvement circulaire, du mouvement recti ligne alternatif d'un piston se déplaçant dans un cylindre de moteur ou de pompe, ou in versement à la transformation en mouvement rectiligne alternatif du mouvement circulaire d'Iun pignon.
Le mode général. de réalisation du dispo sitif représenté aux fig. 1 et 2 comporte deux crémaillères 1 et 2 formant les deux côtés opposés d'un cadre rigide DD' FF', so lidaire de l'organe de mouvement alternatif et pouvant se déplacer longitudinalement dans un bâti 3, les déplacements de ce cadre étant facilités par roulement de celui-ci sur des galets 4.
Ledit châssis DD' FF' peut, par exemple, être fixé à des pistons; E et E Un pignon P, suffisamment grand pour n'ê tre denté que sur un arc inférieur à une demi-circonférence quoiqu'il porte néan moins un nombre de dents correspondant à celui de chacune des crémaillères 1 et 2, est calé sur .l'arbre 0 et vient dans son mouve ment de rotation qui est toujours de même sens, engrener alternativement avec l'une et l'autre de ces crémaillères.
Le désengrènement de ces dernières à l'extrémité de leur course se fait automati quement au cours de la rotation du pignon quand la dernière dent de celui-ci quitte le creux qui lui correspond dans la crémaillère dont<B>la</B> mouvement rectiligne s'achève à ce moment.
L'engrènement de la crémaillère opposée se fait, au contraire, quand la première dent du pignon arrive dans le creux correspon dant à. cette crémaillère.
On voit que, si l'on désigne par R le rayon à la base des dents du pignon et par le la hauteur des dents, la largeur intérieure du châssis à la base des dents des crémail lères est de 2R + <I>2h.</I>
Pour faciliter les changements de sens du mouvement alternatif, des organes S et S' sont fixés respectivement aux pistons E et E' et portent des galets G et G' qui vien nent alternativement rouler, à chacun de ces changements de sens, entre deux rampes portées par la came T solidare de l'organe rotatif.
L'intervalle qui sépare ces deux rampes correspond au diamètre du galet, et le centre de celui-ci parcourt entre celles-ci une ligne 2s <I>v z x y</I> (fig. 2) déterminée de la façon suivante: L'angle u. <I>0 v</I> (fig. 2) correspond, et sans que ceci soit une limite absolue, à un dépla cement égal à celui qui a lieu entre le mo ment où, par exemple, l'axe de la dernière dent du pignon est perpendiculaire au grand côté du châssis et le moment où la dent cesse d'entraîner la crémaillère;
le segment de droite u, û est .égal au déplacement longitu dinal de la crémaillère pendant le même temps, et la courbe 2c <I>v</I> est alors tracée sui vant la composante du mouvement de ro tation du pignon et du mouvement. recti ligne de la crémaillère.
La courbe x y est déterminée d'une façon analogue, la première dent du pignon étant engrenée dans la crémaillère opposée, et le pignon tournant en sens inverse pour tenir compte à ce moment du jeu de la dent à l'in- t6rieur @de son creux, ce qui permet de faire manoeuvrer l'appareil en sens contraire dans les mêmes conditions.
L'angle v 0 x correspond alors à un dé placement du pignon égal à celui qui a lieu entre le moment où la dernière dent du pi gnon cesse d'entraîner une crémaillère et celui où la première dent se présente flans son creux correspondant de la. crémaillère opposée. C'est donc un temps neutre qui cor respondrait à ce moment à une immobilisa tion complète du piston aux extrémités de sa course, si la courbe v x était un arc de cer cle de rayon 0 v et ce centre 0. Mais on peut alors profiter de ce temps neutre pour rendre encore moins brusque en v l'amortis sement du mouvement rectiligne du piston en le prolongeant par exemple, comme repré senté, au moyen d'une courbe appropriée, jusqu'en z. pendant le temps correspondant. à.
la moitié de la rotation de ll'angle <I>v 0 x.</I> L'amorçage du mouvement rectiligne de la crémaillère opposée peut être de même com mencé beaucoup plus progressivement en z, la courbe<I>z x,</I> symétrique de la courbe<I>z</I> v. se raccordant en x à la dernière partie x y de la rampe 2c <I>v x y.</I>
Il résulte du tracé de cette courbe<I>v z x</I> due le piston continue encore sa. course pro gressivement ralentie après le désengrène ment d'une crémaillère sur une longueur dont l'amplitude extrême eâ éjgale, à la diffé rence de longueur des rayons 0 v et 0 z.
En un mot, la rampe 2c <I>v z x y</I> joue le même rôle que le talon d'une came en coeur dans laquelle la spirale d'Archimède géné ratrice du mouvement uniforme est rempla cée par une crémaillère, ce qui permet de donner au système un encombrement bien moindre et surtout de lui procurer une réver sibilité absolue.
Cette partie <I>v z x</I> de la rampe<I>211 v z x y</I> est donc la seule qui travaille pendant le changement de sens du mouvement, et ce travail est naturellement d'autant plus grand que le mouvement est lui-même plus rapide. Il y a donc intérêt à ce que sa surface soit rendue la plus grande possible par l'aug mentation de sa longueur résultant, soit de l'augmentation de son éloignement du centre. 0, soit de l'augmentation de l'angle<I>v 0 x;</I> la largeur peut de même êtreaugmentée fa cilement.
L'augmentation de l'angle<I>v 0 x</I> par la suppression d'une ou plusieurs dents sur le pignon entraîne nécessairement une diminu tion correspondante de la<B>,</B> longueur de la course du piston; si on ne peut pas toucher à cette dernière, il y a lieu dans ce case d'aug menter en conséquence le diamètre du pi gnon.
Au lieu d'employer tin seul galet roulant alternativement sur chacune des deux ram pes limitant la rainure pratiquée dans la. came solidaire de l'organe rotatif, on peut utiliser deux galets disposés tous deux dans la même rainure, chacun des ces galets rou lant constamment sur la rampe qui lui cor respond sans jamais venir en contact avec l'autre rampe. On peut obtenir ce résultat en utilisant deux galets de même diamètre lé- (Yèrement désaxés l'un par rapport à l'autre. et radialement par rapport au centre 0.
Pour des raisons de symétrie et d'équi libre, on peut également fixer un ensemble gorge et galet sur chacune des faces du châssis<B><I>DU</I></B><I> FF'</I> et de chaque côté du pignon.
Suivant la variante représentée fig. 3, clans laquelle les crémaillères sont placées, à l'extérieur du châssis, l'arbre 0 ne porte que la. came sur laquelle sont fixées des deux rampes pour l'amorçage et l'amortissement du mouvement alternatif et entre lesquelles viennent rouler les galets G et G' portés par les pièces S et S' fixées sur les pistons E et E'. Les crémaillères 1 et 2 engrènent cha- cune avec un pignon distinct, Pi pour la crémaillère 1 et PZ pour la crémaillère 2.
Avec cette disposition, la. largeur inté rieure du châssis est ramenée, au seul dia mètre de l'arbre 0, car la. pièce portant les rampes de changement de sens du mouve ment est située en dehors du plan du châssis.
Suivant <B>la</B> forme d'exécution représentée fig. 4, les rampes 26i y' et 211' y' sont établies sur la came solidaire de l'organe rotatif, c'est- à-dire du pignon P et le support S solidaire du piston E est muni de deux galets G', G'. Naturellement clans ce cas ces galets sont situés entre le support S et la came et sont par conséquent représentés en pointillé sur le dessin.
Suivant ce mode de réalisation, les rampes sont constituées par les faces extérieures d'un bossage 12 porté par la came. Chacune de ces rampes -est déterminée comme il est indiqué ci-dessus et comporte trois éléments de courbe ltti v1, v1 xi, x' y' pour la. première et 2c' v', v' x', x' <I>y'</I> pour la seconde.
Toutefois, il faut remarquer que dans ce cas, les axes des deux galets G', G' étant re lativement éloignés l'un de l'autre, les: deux courbes représentant les lieux géométriques de la projection des deux axes sur la came ne sont pas parallèles et la courbe 11i cor respondant au galet extérieur G' a une plus faible courbure que la courbe 112 correspon dant -au galet intérieur G'. Les rampes 2111 y1 et z11' <I>y\</I> sont respectivement à des dis
tances des courbes 11i et t' èga.les au rayon desi galets G', G'.
De cette façon, chaque galet travaille toujours avec la, même rampe et dans le même sens., ce qui permet de supprimer le ,jeu, même très faible, qui est. nécessaire lorsqu'on emploie un seul galet roulant al ternativement sur deux rampes placées de part et d'autre de son axe.
Il est évidemment possible d'appliquer ce dernier dispositif à la. variante de la fia. 3 représentée précédemment, concernant la. dis position relative des pignons, crémaillères et cames. En raison de l'effort tangentiel continu exercé par les crémaillères sur les dents du pignon et par les galets star les rampes pen dant toute la durée du mouvement alterna tif, les dispositifs ci-dessus décrits permet tent de recueillir sur le pignon la plus grande partie de l'énergie dépenslée sur .les faces du piston.
Ils permettent notamment la récupération presque complète de toute l'énergie perdue dans les dispositifs habi tuels, aux environs desl points morts, par la compression de la bielle et du bras du vile brequin lorsque ces deux organes sont sensi blement dans le même plan.
De plus, le piston étant relié d'une façon rigide à son embase qui lui sert aussi de guide, ce système permet encore la récupé ration de l'énergie qui se trouve perdue par suite des frottements exercés par le piston sur la paroi du cylindre lorsqu'on emploie une bielle à forte obliquité.
L'énergie dépensée étant mieux utilisée, il en résulte naturellement, pour un travail donné, une notable économie de combustible ou de force motrice.
Naturellement la. présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation repré sentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple, et il est possible d'y apporter diverses modifications de détail sans pour cela sortir du domaine de l'invention;
en par ticulier, le galet employé pour conjuguer les mouvements des crémaillères et du pignon pendant le temps neutre peut étre porté par une pièce solidaire de l'organe rotatif et les rampes portées par les pistons eux-mêmes ou une pièce solidaire de ces derniers. Dans ce cosy le tracé des rampes est orienté en con séquence. L'invention s'applique également au cas où le châssis portant les crémaillères reçoit un mouvement transversal au moyen de cames calées sur l'arbre du ou des pi gnons.