Dispositif (le changement de vitesse. L'objet de la. présente invention est un dispositif de changement de vitesse par biel les et manivelles, dans lequel le mouvement est transmis à un arbre récepteur par l'inter médiaire d'un mécanisme d'entraînement en sens unique commandé par un arbre portant une manivelle réceptrice accouplée à.
une bielle guidée par une manivelle-gui-de pivo tant autour d'un pivot et elle-même comman dée par un ensemble bielle-manivelle dont la manivelle tourne d'un mouvement continu, la variation de vitesse étant obtenue en fai sant varier la position relative de certains éléments, la position de l'arbre sur lequel est calé la. manivelle réceptrice et la.
longueur de cette manivelle étant déterminées de façon à ce que lorsque la vitesse de l'arbre récepteur est la plus grande, les angles d'arc-boutement de la manivelle réceptrice et de la bielle mo trice aux extrémités de la course de la mani velle réceptrice soient supérieurs à une va leur déterminée et que la vitesse angulaire maximum cle ladite manivelle réceptrice soit pratiquement constante pendant une brande partie de l'oscillation qu'elle décrit.
Les fig. 1 à 7 du dessin annexé montrent à. titre d'exemple, quelques formes d'exécu tion de l'objet de l'invention et des diagram mes illustrant leur fonctionnement.
La. fig. 1 montre schématiquement la par tie motrice d'un dispositif selon l'invention, La fig. 2 en montrant schématiquement la partie réceptrice; La fig. 3 est un diagramme des vitesses de la manivelle réceptrice en fonction du dé placement angulaire de la manivelle motrice;
La fib. 4 montre une forme d'exécution dans laquelle les variations de vitesse pont obtenues par un déplacement de l'arbre por tant la manivelle réceptrice; La fig. 5 montre une autre forme d'exé cution dans laquelle les variations de vitesse sont obtenues par le déplacement de l'arbre moteur et du pivot de la manivelle guide; La fig. 6 montre une forme d'exécution dans laquelle l'arbre moteur et l'arbre récep teur sont fixes, tandis que le pivot de la ma nivelle guide subit un déplacement destiné à obtenir la. variation de vitesse;
La fig. 7 montre en perspective une forme d'exécution comportant plusieurs dis positifs analogues à celui de la fig. 6 et coin- mandant un même arbre récepteur.
Le dispositif représenté schématiquement par les fig. 1 et 2 (la fi-. 1 correspondant à la partie motrice et la fig. 2 à la partie ré ceptrice), comporte un arbre moteur 1, tour nant d'une façon continue et commandant un ensemble bielle-manivelle 3, 2, la crosse de la bielle 3 étant guidée par l'e:,-trémité d'une manivelle guide 5, sur laquelle elle est fixée, laquelle manivelle 5, ,de longueur égale à celle de la bielle '3, pivote autour d'un axe 6.
Une bielle motrice 7 (fig. 2) également arti culée en 4 et de même longueur que la bielle 3, commande une manivelle réceptrice 8 de même longueur que la manivelle motrice 2 et calée sur un arbre 9 dont l'axe coïncide avec l'axe de l'arbre moteur 1; il s'ensuit que -la manivelle réceptrice 8 tourne à la même vitesse que la manivelle motrice 2.
Si, sans rien changer aux autres éléments, on augmente la longueur de, la manivelle ré ceptrice 8, cette dernière sera animée de vi tesses différentes ,de celles de la manivelle motrice 2. En outre, en s'imposant une valeur minimum pour les angles d'arc-boutement de la manivelle réceptrice 8 et de la bielle 7, aux extrémités de la course de la manivelle réceptrice, on détermine la position d'un nou veau centre 9' de l'arbre sur lequel est calée la manivelle réceptrice.
Si on considère que la période pendant laquelle le mécanisme d'entraînement en sens unique, monté sur l'arbre 9', entraîne l'arbre récepteur, a lieu pendant que la manivelle ré ceptrice se déplace suivant l'arc de cercle 10, 11, 10'-, et si on reporte sur l'arc de cercle décrit par l'extrémité de la.
manivelle récep trice les, différentes positions de cette extré- mité 11 pour des positions équidistantes de la manivelle motrice, on constate que ces dif- férentes positions sont pratiquement équidis tantes, sauf aux extrémités de l'oscillation de la manivelle réceptrice.
La fig. 3, qui représente un diagramme des vitesses angulaires de la manivelle ré ceptrice, en fonction des angles décrits par la manivelle motrice, montre que pendant une grande partie de la rotation de la mani velle réceptrice, la vitesse de celle-ci reste pratiquement égale -à sa valeur maximum. La manivelle guide 5 ayant une longueur égale à celle de la bielle motzice, les diffé rents arcs de cercles décrits des différentes positions de la crosse de la bielle motrice, comme centre se rencontrent en un point com mun qui est le pivot 6 de la manivelle guide. Ce point 6 constitue donc le sommet d'un fu seau qui découpe la trajectoire décrite par l'extrémité de la manivelle réceptrice en un certain nombre de parties égales.
Pour faire varier la vitesse de l'arbre ré cepteur, il faut faire varier la. distance sépa rant le point 11 du pivot 6. Etant données les longueurs choisies, cette vitesse passe par zéro quand ces deux points sont confondus. Il faut donc si l'on veut obtenir pour les courbes des différentes vitesses de la mani velle réceptrice la même allure que celle de la fig. 3, que lorsq'on effectue cette variation de distance susmentionnée, que le fuseau dont le sommet est en 6, continue à découper la.
trajectoire de l'extrémité de la manivelle ré ceptrice en un certain nombre de parties égales -dont la longueur est naturellement proportionnelle à. la vitesse reçue. Il faut de plus éviter que les angles d'arc-boutement entre la manivelle réceptrice et la bielle mo trice aux extrémités de l'oscillation de la manivelle réceptrice pour laquelle sa. vitesse est maximum, ne descendent sensiblement au dessous de la. valeur que l'on s'est imposée.
Pour réaliser ces conditions, il suffit de faire varier la distance susmentionnée par déplacement du pivot 6 ou de l'arbre 9' sui vant un arc de cercle dont le centre 12 est déterminé graphiquement d'après les condi tions à réaliser. Si la. manivelle guide n'a pas la même longueur que la bielle réceptrice, le passage par la vitesse nulle ne peut avoir lieu. Néan moins dans ue cas on peut appliquer les mêmes raisonnements que ci-dessus.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 4, l'arbre sur lequel est calée la ma nivelle réceptrice 8 peut être déplacé autour du cer tre 12 vers le pivot 6 qui est maintenu fixe en même temps que l'arbre moteur 1; l'arbre 9' sur lequel la manivelle 8 est calée, porte un mécanisme d'entraînement en sens unique qui actionne un arbre tournant tou jours dans le même sens; ce dernier arbre porte un engrenage 13; il est monté ainsi que l'arbre 9' dans une pièce 15 que l'on peut faire pivoter autour d'un pivot dont l'axe passe pair le centre 12 susmentionné, au moyen d'une bielle 16.
Pendant le pivote ment de la pièce 15, l'engrenage 13 roale sur un engrenage 14 calé sur vn arbre récepteur final, dont l'axe passe également par le cen tre 12.
Au lieu d'enblenages roulant l'un sur l'autre tels que le 13 et 14, an pourrait égale ment employer une autre liaison mécanique pour transmettre le mouvement de rotation de l'arbre 9' à, l'arbre -récepteur final pendant le pivotement de la pièce 15.
Suivant une autre forme d'exécution, (fig. 5), la partie réceptrice du mécanisme: est maintenue. fixe, tandis que la partie mo trice est déplacée autour du centre 12. Cette forme d'exécution comporte un arbre l' animé d'un mouvement de rotation continu, l'axe de cet arbre l' passant par le centre 12 susmen tionné. Sur l'arbre l' est calé un engrenage 13' calé sur un arbre 1 porté par une pièce 15' que l'on peut faire pivoter en agissant par exemple sur une bielle 16, autour d'un pivot dont l'axe passe par le centre 12.
La. pièce 15' porte également le pivot 6 de la manivelle guide 5, laquelle est com mandée par la. bielle 3 de l'ensemble bielle- manivelle 2, 3, calée sur l'arbre 1. La mani velle guide actionne la. bielle 7 connectée à la. manivelle réceptrice 8, calée sur l'arbre 9', qui, par l'intermédiaire du mécanisme d'en- traînementi en sens unique,- actionne l'arbre récepteur final.
L'emploi des engrenages est évité dans la forme d'exécution de la fig. 6; l'arbre\ moteur 1 et l'arbre à mouvements alternatifs 9' sont fixes, tandis que le pivot 6 de la manivelle guide 5 est déplacé vers l'arbre récepteur; le point 6 doit décrire dans son rapprochement vers l'arbre 9' avec le point 12 comme centre, un arc ,de cercle de rayon 6-12, le point 12 ayant été déterminé graphiquement d'après les conditions à. remplir.
D'autre part, il est indispensable que, quoique le pivot 6 se déplace par rapport à l'arbre moteur 1, la distance 1-6 reste cons tante, de façon à ce que l'orientation de l'arc de cercle décrit par la crosse de la bielle mo trice 7 soit toujours telle qu'elle était lors que la vitesse de réception était maximum.
Le point 6 devant décrire un arc de cercle de centre 12 et de rayon 6-1.2 et un arc de cercle de centre 1 et de rayon 1-6, il fau drait que les centres 1 et 12 soient confondus et que les rayons 1-6 et 6-12 soient égaux.
Pour ramener le centre 1 en 12 on peut d'abord ramener le centre 1 sur le rayon 6-12, puis déplacer ce centre suivant le rayon 6-12. Ceci peut s'obtenir comme suit: 1o En commandant la manivelle guide 5 par la bielle 3, en un point 1.8 faisant avec le pivot 6 de la manivelle guide et le point 17 où celle-ci est reliée à la. bielle motrice, un angle a égal à celui existant dans le cas de la vitesse reçue maximum entre la position normale de l'arbre moteur 1, le pivot 6 de la manivelle, et le centre 12 du déplacement du pivot de la manivelle guide. 20 En comman dant la manivelle guide par la.
bielle 3 en un point 19 qui divise la longueur 6-18 de la manivelle guide dans le même rapport que le centre 12 divise la longueur qui sépare le pivot 6 de la manivelle guide de l'arbre mo teur 1.
Ces deux moyens peuvent naturellement être appliqués également s'il s'agit de rame ner le centre 12 sur l'axe de l'arbre moteur 1.
En pratique, comme on peut être amené à devoir tenir compte des possibilités de la construction, principalement dans le cas de plusieurs dispositifs d'entraînement comman dant un même arbre récepteur, comme on peut ne pas pouvoir toujours décaler la manivel13 guide de l'angle voulu, limité qu'on est sou vent par des questions d'encombrement ou de construction, il peut ne pas être possible de s'en: tenir à l'égalité des rayons 6-12 et 1-6 donc à la position idéale des centres 12 et 1 superposés.
Les arcs de cercle de centre 12 et de cen. ire 1 ne sont plus alors superposables.
On choisit alors pour le centre 12 une position et pour le rayon 6-12 une longueur telles que les deux arcs se superposent pra tiquement.
Si la: position du centre 12 par rapport à celle du centre 1 est telle que les deux arcs sont trop dissemblables ou forment un angle trop grand entre eux, 1a courbe -de vitesse au point 11 sera trop fortement altérée pour cer taines positions de 6 sur l'arc de cercle de rayon 6-12.
D'un autre côté il est à remarquer que la courbe des vitesses du point 11 est altérée de façon semblable si sans rien changer aux positions respectives des arbres 1 et 9' ni des longueurs des bielles et manivelles on dimi nue ou augmente suivant le cas la. distance 1-6.
On peut donc faire varier cette distance en proportion telle qu'elle corrige les courbes de vitesse défectueuses provenant de ce que les centres 12 .et 1 sont trop écartés.
Ces procédés de correction de la courbe de vitesse au point 11 s'appliquent également à tous les cas dont il a été parlé.
Il est à. signaler également que dans cer tains cas il y a intérêt à choisir pour l'arbre 9' une position telle que les angles d'arc-bou- tements aux fins de course de la, manivelle réceptrice soient inégaux.
En outre, dans les cas des centres 12 et 1, non superposés, il y a. lieu de veiller à ce qu"hu cours du déplacement du pivot 6 vers l'arbre 9' les angles d'arc-boutement au point 11 ne tombent pas au-dessous d'une limite donnée par la pratique sans quoi l'influence destructive des. mouvements serait trop brande et influencerait désavantageusement sur le rendement.
Il est possible en combinant plusieurs dis positifs analogues à celui de la, fi-.<B>6,</B> par exemple, de façon à ce que leurs temps mo teurs se succèdent sans intervalles, d'obtenir pour l'arbre récepteur une vitesse continue. Un tel ensemble, représenté à la fig. 7, com porte trois dispositifs analogues à celui r:pré- senté schématiquement à la fig. 6, (les signes de référence de la. fig. 7 correspondent à.
ceux de la fig. 6.) L'action motrice est don née par l'arbre moteur 1 sur lequel sont. ca lées les manivelles 2; les organes de réglage, dont le déplacement provoque une variation de vitesse sont montés sur un ensemble indé formable 20, tournant autour du centre 12.
La. combinaison de plusieurs dispositifs d'entraînement commandant un même arbre récepteur peut naturellement être appliquée pour d'autres formes de réalisation que celle de la fig. 6.
Les mécanismes décrits ci-dessus peuvent être appliqués à- toutes les machines dans les quelles il est avantageux de pouv.ir faire varier la vitesse de régime d'une façon pro gressive en partant d'une vitesse nulle ou pratiquement nulle.
Device (the gear change. The object of the. Present invention is a gear change device by connecting rods and cranks, in which the movement is transmitted to a receiving shaft through a drive mechanism. in one direction controlled by a shaft carrying a receiving crank coupled to.
a connecting rod guided by a crank-guide-pivot around a pivot and itself controlled by a connecting rod-crank assembly whose crank rotates in a continuous movement, the speed variation being obtained by varying the relative position of certain elements, the position of the shaft on which the. receiver crank and the.
length of this crank being determined so that when the speed of the receiving shaft is the greatest, the angles of bracing of the receiving crank and of the driving connecting rod at the ends of the crank stroke receiver are greater than a determined value and that the maximum angular speed of said receiver crank is practically constant during a large part of the oscillation which it describes.
Figs. 1 to 7 of the accompanying drawing show to. by way of example, some embodiments of the object of the invention and diagrams illustrating their operation.
Fig. 1 schematically shows the driving part of a device according to the invention, FIG. 2 schematically showing the receiving part; Fig. 3 is a diagram of the speeds of the receiving crank as a function of the angular displacement of the driving crank;
The fib. 4 shows an embodiment in which the variations in bridge speed obtained by a displacement of the shaft carrying the receiving crank; Fig. 5 shows another embodiment in which the speed variations are obtained by the displacement of the motor shaft and of the pivot of the guide crank; Fig. 6 shows an embodiment in which the motor shaft and the receiving shaft are fixed, while the pivot of the guide level undergoes a displacement intended to obtain the. speed variation;
Fig. 7 shows in perspective an embodiment comprising several positive devices similar to that of FIG. 6 and involving the same receiving shaft.
The device shown schematically in FIGS. 1 and 2 (Fig. 1 corresponding to the driving part and Fig. 2 to the receiving part), comprises a motor shaft 1, rotating continuously and controlling a connecting rod-crank assembly 3, 2, the butt of the connecting rod 3 being guided by the e:, - end of a guide crank 5, on which it is fixed, which crank 5,, of length equal to that of the connecting rod '3, pivots around a axis 6.
A driving rod 7 (fig. 2) also articulated in 4 and of the same length as the rod 3, controls a receiving crank 8 of the same length as the driving crank 2 and wedged on a shaft 9 whose axis coincides with the motor shaft axis 1; it follows that -the receiving crank 8 rotates at the same speed as the driving crank 2.
If, without changing anything in the other elements, the length of the receiving crank 8 is increased, the latter will be driven at different speeds from those of the driving crank 2. In addition, setting a minimum value for the bracing angles of the receiving crank 8 and of the connecting rod 7, at the ends of the travel of the receiving crank, the position of a new center 9 'of the shaft on which the receiving crank is wedged is determined .
If we consider that the period during which the one-way drive mechanism, mounted on the shaft 9 ', drives the receiving shaft, takes place while the receiving crank moves along the arc of a circle 10, 11 , 10'-, and if we refer to the arc of a circle described by the end of the.
receiving crank the different positions of this end 11 for positions equidistant from the driving crank, it can be seen that these different positions are practically equal, except at the ends of the oscillation of the receiving crank.
Fig. 3, which represents a diagram of the angular velocities of the receiving crank, as a function of the angles described by the driving crank, shows that during a large part of the rotation of the receiving crank, the speed of the latter remains practically equal - at its maximum value. The guide crank 5 having a length equal to that of the motzice connecting rod, the various arcs of circles described from the different positions of the crank of the driving connecting rod, as the center, meet at a common point which is the pivot 6 of the crank. guide. This point 6 therefore constitutes the top of a bucket which cuts the path described by the end of the receiving crank into a number of equal parts.
To vary the speed of the receiver shaft, it is necessary to vary the. distance separating point 11 of pivot 6. Given the lengths chosen, this speed passes through zero when these two points are merged. It is therefore necessary, if one wishes to obtain for the curves of the different speeds of the receiving crank the same speed as that of FIG. 3, that when this variation of the aforementioned distance is carried out, that the spindle, the apex of which is at 6, continues to cut the.
trajectory of the end of the receiving crank in a number of equal parts - the length of which is naturally proportional to. the speed received. It is also necessary to prevent the angles of bracing between the receiving crank and the driving rod at the ends of the oscillation of the receiving crank for which its. speed is maximum, do not drop significantly below the. value that we have imposed on ourselves.
To achieve these conditions, it suffices to vary the above-mentioned distance by moving the pivot 6 or the shaft 9 'following an arc of a circle, the center 12 of which is determined graphically according to the conditions to be achieved. If the. Guide crank does not have the same length as the receiving rod, the passage through zero speed cannot take place. Nevertheless in ue case we can apply the same reasoning as above.
In the embodiment shown in FIG. 4, the shaft on which the receiving level 8 is wedged can be moved around the ring 12 towards the pivot 6 which is kept fixed at the same time as the motor shaft 1; the shaft 9 'on which the crank 8 is wedged, carries a one-way drive mechanism which actuates a rotating shaft always in the same direction; this last shaft carries a gear 13; it is mounted as well as the shaft 9 'in a part 15 which can be pivoted about a pivot whose axis passes through the aforementioned center 12, by means of a connecting rod 16.
During the pivoting of the part 15, the gear 13 runs on a gear 14 wedged on a final drive shaft, the axis of which also passes through the center 12.
Instead of rolling shutters such as 13 and 14, one could also employ another mechanical linkage to transmit the rotational movement of shaft 9 'to the final receiving shaft during the pivoting of the part 15.
According to another embodiment, (fig. 5), the receiving part of the mechanism: is maintained. fixed, while the driving part is moved around the center 12. This embodiment comprises a shaft driven by a continuous rotational movement, the axis of this shaft passing through the aforementioned center 12. On the shaft l 'is wedged a gear 13' wedged on a shaft 1 carried by a part 15 'which can be made to pivot by acting for example on a connecting rod 16, around a pivot whose axis passes through the center 12.
The piece 15 'also carries the pivot 6 of the guide crank 5, which is controlled by the. connecting rod 3 of the connecting rod-crank assembly 2, 3, wedged on the shaft 1. The guide crank actuates the. connecting rod 7 connected to the. receiving crank 8, wedged on the shaft 9 ', which, by means of the one-way drive mechanism, - actuates the final receiving shaft.
The use of gears is avoided in the embodiment of FIG. 6; the motor shaft 1 and the reciprocating shaft 9 'are fixed, while the pivot 6 of the guide crank 5 is moved towards the receiving shaft; point 6 must describe in its approach to the shaft 9 'with point 12 as the center, an arc, with a circle of radius 6-12, point 12 having been determined graphically according to the conditions at. fill.
On the other hand, it is essential that, although the pivot 6 moves relative to the motor shaft 1, the distance 1-6 remains constant, so that the orientation of the circular arc described by the butt of the driving rod 7 is always as it was when the reception speed was maximum.
Since point 6 must describe an arc of circle with center 12 and radius 6-1.2 and an arc of circle with center 1 and radius 1-6, it would be necessary that the centers 1 and 12 be the same and that the radii 1- 6 and 6-12 are equal.
To bring center 1 back to 12, we can first bring center 1 back to radius 6-12, then move this center along radius 6-12. This can be obtained as follows: 1o By controlling the guide crank 5 by the connecting rod 3, at a point 1.8 making with the pivot 6 of the guide crank and point 17 where the latter is connected to the. driving rod, an angle a equal to that existing in the case of the maximum received speed between the normal position of the driving shaft 1, the pivot 6 of the crank, and the center 12 of the movement of the pivot of the guide crank. 20 By controlling the crank guide by.
connecting rod 3 at a point 19 which divides the length 6-18 of the guide crank in the same ratio as the center 12 divides the length which separates the pivot 6 from the guide crank of the motor shaft 1.
These two means can naturally also be applied if it is a question of rowing the center 12 on the axis of the motor shaft 1.
In practice, as one may have to take into account the possibilities of the construction, mainly in the case of several drive devices controlling the same drive shaft, as one may not always be able to shift the crank13 guide by the angle wanted, limited that we are often by questions of size or construction, it may not be possible to: stick to the equality of radii 6-12 and 1-6 therefore to the ideal position of centers 12 and 1 superimposed.
The arcs of center 12 and cen. ire 1 are then no longer superimposable.
A position is then chosen for the center 12 and for the radius 6-12 a length such that the two arcs are practically superimposed.
If the position of the center 12 with respect to that of the center 1 is such that the two arcs are too dissimilar or form too large an angle between them, the speed curve at point 11 will be too strongly altered for certain positions of 6. on the arc of radius 6-12.
On the other hand it should be noted that the speed curve of point 11 is altered in a similar way if without changing anything at the respective positions of the shafts 1 and 9 'nor of the lengths of the connecting rods and cranks we decrease or increase as appropriate. the. distance 1-6.
This distance can therefore be varied in proportion such that it corrects the faulty speed curves resulting from the fact that the centers 12. And 1 are too far apart.
These methods of correcting the speed curve at point 11 also apply to all the cases mentioned above.
He is at. also point out that in certain cases it is advantageous to choose for the shaft 9 'a position such that the angles of arcing at the end of travel of the receiving crank are unequal.
In addition, in the case of centers 12 and 1, not superimposed, there is. instead of ensuring that during the displacement of the pivot 6 towards the shaft 9 'the angles of bracing at point 11 do not fall below a limit given by practice, otherwise the destructive influence movements would be too large and would adversely affect the yield.
It is possible by combining several positive dis positive analogues to that of, fi-. <B> 6, </B> for example, so that their engine times follow one another without intervals, to obtain for the tree receiver a continuous speed. Such an assembly, shown in FIG. 7, comprises three devices similar to that r: shown schematically in FIG. 6, (the reference signs in. Fig. 7 correspond to.
those of fig. 6.) The driving action is given by the driving shaft 1 on which are. set the cranks 2; the adjustment members, the displacement of which causes a variation in speed, are mounted on an indeformable assembly 20, rotating around the center 12.
The combination of several drive devices controlling a same receiver shaft can naturally be applied for other embodiments than that of FIG. 6.
The mechanisms described above can be applied to all machines in which it is advantageous to be able to vary the operating speed in a progressive manner starting from zero or practically zero speed.