Mécanisme variateur de vitesse On connaît<B>déjà</B> des mécanismes variateurs, de vitesse, dans lesquels le rapport de transmission entre un arbre d#entrée. et un arbre<B>de</B> sortie peut être modifié<B>de</B> façon continue dans une certaine plage.
Dans la plupart des variateurs connus, l'entraîï- nement est effectué par friction, de sorte que ces variateurs comprennent généralement une garniture ou une courroie en matière souple dont l'usure est relativement rapide. En outre, ce genre de variateur ne se prête pas bien<B>à</B> la transmission de couples élevés.
La présente invention a pour objet un mécanisme variateur de vitesse ne comprenant pas de garniture en matière souple et présentant, de ce fait, une grande résistance<B>à</B> l'usure.
Ce mécanisme est caractérisé en ce qu'il com prend un multiplicateur de vitesse constitué par deux éléments rotatifs, les axes de rotation de ces deux éléments étant parallèles entre eux, un des, éléments entraînant l'autre par l'intermédiaire d'organes de liaison retenus sur l'un des éléments par un dispositf <B>à</B> roue libre, ces organes de liaison étant agencés de façon<B>à</B> pouvoir assurer l'accouplement des deux élé, ments <B>à</B> une distance variable<B>à</B> compter du centre d'un desdits éléments, un, dispositif permettant de modifier Fexcentricité d'un des éléments par rapport <B>à</B> l'autre de façon<B>à</B> faire varier ladite distance.
Le dessin annexé représente, schématiquement et<B>à</B> titre d'exemple, une forme d'exécution du méca nisme objet de l'invention.
La fig. <B>1</B> en est une coupe.
La fig. 2 est une coupe selon la ligne Il-Il de la fig. <B>1.</B>
La fig. <B>3</B> est une coupe partielle d#un multipli cateur de vitesse utilisé dans ce mécanisme.
Les fig. 4 et<B>5</B> représentent schématiquement et en bout deux éléments rotatifs de ce multiplicateur de vitesse.
La fig. <B>6</B> est une vue en perspective d'un seg ment du multiplicateur.
La fig. <B>7</B> est une vue de détail,<B>à</B> plus grande échelle, d'un dispositif<B>à</B> roue libre employé dans ce multiplicateur.
Les fig. <B>8</B> et<B>9</B> sont des schémas explicatifs.
Le mécanisme représenté comprend un boîtier<B>1</B> fermé par un couvercle 2, lequel est traversé par un arbre<B>3</B> d'entrée, tandis que le fond du boîtier est traversé par un arbre 4 de sortie. Ces deux arbres portent chacun un pignon denté planétaire<B>5,</B> respec tivement<B>6,</B> faisant partie, d'un différentiel. Deux pignons satellites<B>7</B> et<B>8</B> de ce différentiel sont portés par une cage<B>9</B> prolongée par une douille<B>10</B> munie d'une roue dentée<B>11.</B> Cette douille<B>10</B> tourne libre ment sur l'arbre<B>3,</B> d'une part, et dans un alésage d'une plaque 12, d'autre part.
La cage, du différentiel est entraînée<B>à</B> partir de l'arbre<B>3</B> par l'intermédiaire d'un pignon<B>13</B> claveté sur celui-ci et engrenant avec une roue dentée 14 solidaire d'un premier élément<B>15</B> d'un multiplicateur de vitesse, dont le second élément<B>16</B> porte une roue dentée<B>17</B> engrenant avec la roue dentée<B>11.</B> Le rap port de transmission entre le pignon<B>13</B> et la roue 14 est de<B>1 :</B> 2, tandis qu'entre les roues<B>11</B> et<B>17,</B> <B>il</B> est de<B>1 : 1.</B>
La plaque 12 est montée de façon rotative contre une paroi interne<B>18</B> du boîtier<B>1,</B> et elle est main tenue en place par trois sabots<B>19</B> fixés sur cette paroi<B>18.</B> Cette plaque 12 peut tourner sous l'action d'un levier 20 de commande qui est pivoté sur le boîtier<B>1</B> et dont une extrémité fait saillie<B>à</B> l'exté rieur. L'extrémité intérieure<B>de</B> ce levier 20 est ter minée par une fourche entre les bras<B>de,</B> laquelle est gage un téton 21 fixé<B>à</B> la plaque 12. Cette der- eng niùre porte un axe 22 pour l'élément<B>16,</B> tandis que l'élément<B>15</B> du multiplicateur de vitesse est porté par un axe<B>23</B> fixé au couvercle 2.
Pour une certaine, position de la plaque 12, les axes 22 et<B>23</B> sont placés dans le prolongement l'un de l'autre, et si l'on fait tourner cette plaque 12 en agissant sur le levier 20, on provoque un décalage entre ces deux axes, ce qui fait apparaître une excentricité de l'élément<B>16</B> par rapport<B>à</B> l'élément <B>15</B> du multiplicateur<B>de</B> vitesse.
La fig. <B>3</B> est une vue<B>à</B> plus grande échelle du multiplicateur de vitesse, sur laquelle on retrouve les axes 22 et<B>23</B> et les roues dentées 14 et<B>17.</B> L'élément<B>15</B> comprend une pièce 24 tournant libre ment sur l'axe<B>23</B> et solidaire en rotation<B>de</B> la roue dentée 14. Cette pièce 24 présente un logement <B>de</B> forme annulaire dans lequel sont placés des rou leaux<B>25</B> maintenus en position par une cage<B>26 '</B> ainsi qu'une pièce<B>27</B> présentant une gorge pour le guidage<B>de</B> plusieurs segments<B>28</B> dont un est repré senté en perspective<B>à</B> la fig. <B>6.</B>
Comme le montre la fig. <B>5,</B> la pièce 24 présente une paroi cylindrique<B>29</B> dans laquelle sont prévues des encoches<B>30</B> uniformément réparties le long de cette paroi. Ces encoches sont constituées par des portions de surface cylindrique, dont l'axe est paral lèle<B>à</B> l'axe de rotation de l'élément<B>15.</B>
Une de ces encoches<B>30</B> est représentée en détail <B>à</B> la fig. <B>7</B> qui montre un rouleau<B>25</B> maintenu en position par la cage<B>26</B> grâce<B>à</B> des ressorts<B>31</B> en forme générale de<B>U</B> engagé sur chaque partie de la cage<B>26</B> qui sépare deux rouleaux voisins, les extré mités de ces, ressorts<B>31</B> pénétrant dans des gorges annulaires prévues sur chaque rouleau<B>25.</B> De cette façon, chaque rouleau est maintenu élastiquement dans une position déterminée par rapport<B>à</B> la cage <B>26.</B>
Un dispositif est prévu pour déplacer cette cage <B>26</B> de façon<B>à</B> décaler tous les rouleaux<B>25</B> par rapport aux encoches<B>30,</B> de sorte que chaque rou leau<B>25</B> vient prendre appui contre un bord incliné de l'encoche<B>30</B> correspondante. Chaque segment<B>28</B> présente une surface<B>32</B> constituant une portion cylindrique destinée<B>à</B> coopérer avec l'un ou l'autre des rouleaux<B>25.</B> On voit<B>à</B> la fig. <B>7</B> que cet arrange ment constitue un dispositif multiplicateur<B>à</B> roue libre permettant aux segments<B>28</B> de tourner dans un sens par rapport<B>à</B> la pièce 24, mais pas dans l'autre.
Ainsi,<B>à</B> la fi,-,.<B>7,</B> le segment<B>28</B> représenté pourrait tourner dans le sens de la flèche Fl, tandis que si on voulait le faire tourner en sens contraire, il se produirait un coinçage du rouleau<B>25</B> entre le segment et la pièce 24, par suite du bord incliné de l'encoche<B>30,</B> ce qui empêcherait le segment de tourner.
En faisant tourner la cage<B>26</B> par rapport<B>à</B> la pièce 24, on peut déplacer tous les rouleaux<B>25</B> pour les faire coopérer avec l'autre bord des encoches<B>30,</B> ce qui renverse le sens de blocage du dispositif<B>à</B> roue libre.
Ce déplacement de la cage<B>26</B> est commandé par un arbre,<B>33</B> dont une extrémité porte un téton excen trique 34 engagé dans une rainure de la cage<B>26</B> et dont l'autre extrémité porte un bras<B>à</B> fourche<B>35,</B> comme représenté aux fig. <B>3</B> et<B>8.</B> Lors du fonction nement du mécanisme, cet arbre<B>33</B> est entraîné en rotation en même temps que la roue 14 et l'élément <B>15,</B> et<B>à</B> chaque tour, il passe en regard d'un organe de commande<B>36</B> (fig. <B>1)</B> pivoté dans le couvercle 2 et dont l'extrémité intérieure présente une palette<B>37</B> susceptible de coopérer avec l'une ou l'autre de deux saillies<B>38</B> et<B>39</B> constituant la fourche dudit bras<B>35.</B> En référence<B>à</B> la fi-.<B>8,
</B> on voit que si l'arbre<B>33</B> se déplace dans le sens de la flèche F, et que la palette<B>37</B> occupe la position représeÎtée en trait plein, cette dernière passera entre les deux saillies <B>38</B> et<B>39</B> sans les déplacer. Par contre, si la palette <B>37</B> est amenée dans la position<B>37'</B> représentée en pointillé, elle rencontrera la saillie<B>38</B> au cours de cette rotation et fera pivoter l'arbre<B>33</B> en sens inverse des aiguilles, d'une montre, ce qui déplacera la cage<B>26</B> par rapport<B>à</B> la pièce 24. Des crans, non représentés, sont prévus pour maintenir la cage<B>26</B> dans l'une ou l'autre des deux positions utiles qu'elle peut occuper par rapport<B>à</B> la pièce 24.
En référence<B>à</B> la fig. <B>6,</B> chaque segment<B>28</B> présente une partie 40 destinée.<B>à</B> s'engager dans la rainure annulaire de la pièce<B>27</B> (fig. <B>3).</B> En outre, il présente une partie 41 en forme de secteur, des, tinée <B>à</B> prendre appui contre la face plane de la pièce 24, pour assurer un bon guidage du segment dans le logement annulaire de cette dernière. Chaque segment présente encore un doigt 42 sur lequel peut pivoter un galet 43, chacun de ces galets étant engagé dans une rainure 44 radiale légèrement arquée de l'élément<B>16.</B> Cet élément comprend six rainures arquées 44 et l'élément<B>15</B> porte également six seg ments<B>28,</B> dont deux seulement sont représentés<B>à</B> la fi-.<B>5.</B>
Le multiplicateur représenté fonctionne de la façon suivante<B>:</B> Lorsque les axes 22 et<B>23</B> sont disposés dans le prolongement l'un de l'autre, l'élément<B>15</B> entraîne l'élément<B>16</B> par l'intermédiaire des segments<B>28</B> qui constituent des, organes de liaison. Tous# les galets 43 sont concentriques<B>à</B> l'axe 22 de rotation de l'élément<B>16,</B> de sorte que ce dernier est entrâmé <B>à</B> la même vitesse que celle, de l'élément<B>15.</B>
Par contre, si on décale les axes 22 et<B>23</B> en faisant tourner la plaque 12 au moyen du levier 20, on provoque une excentricité e comme représenté schématiquement<B>à</B> la fig. 4, et les galets 43 sont excentrés par rapport<B>à</B> l'élément<B>16.</B> Dansa, ces con ditions, l'entrâmernent de l'élément<B>16</B> par l'élément <B><I>15</I></B> se fait par l'intermédiaire du segment portant le galet 43 qui est le plus proche de l'axe de rotation de, l'élément<B>16</B> et la vitesse angulaire de l'élément<B>16</B> est plus élevée que celle de l'élément<B>15.</B> En effet, si on considère le chemin parcouru par les galets 43, qui est représenté par<B>le</B> cercle pointillé<B>A à</B> la fig. 4,
il est visible qu7au cours d'une rotation complète de l'élément<B>15,</B> chaque galet s'éloigne et se rapproche du centre de l'élément<B>16.</B> En supposant que<B>l'élé-</B> ment<B>15</B> soit muni d'un seul galet 43a dont la posi tion soit fixe par rapport<B>à</B> cet élément, il est visible qu'au cours d'une rotation complète, dans<B>le</B> sens contraire des aiguilles d'une montre, le rapport des vitesses angulaires entre les éléments<B>15</B> et<B>16</B> variera autour d7une valeur moyenne par suite de la variation de la distance séparant le galet 43a du centre de l'élément<B>16.</B> Si on désigne par R la dis tance séparant le centre du galet 43a et le centre <B>de</B> rotation de l'élément<B>15,
</B> le rapport de transmis sion variera<B>à</B> peu près sinusoïdalement entre les valeurs
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<B>.</B> La forme arquée des rainures 44 a pour effet d%pporter une correction<B>à</B> cette variation sinusoïdale, de façon que<B>le</B> rapport de transmission reste pratiquement constant sur un arc s'étendant sur 30o en avant et en arrière de la position d'excentricité maximum, comme on l'expli quera plus en détail en référence<B>à</B> la fig. <B>9.</B>
Etant donné que le dispositif multiplicateur pré sente six galets, 43 et que ceux-ci sont reliés<B>à l'élé-</B> ment<B>15</B> par un mécanisme<B>à</B> roue libre, il en résulte que le rapport de transmission reste fixé<B>à</B> la valeur de<B>1</B> car chaque fois qu'un galet sort de la plage
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pour laquelle ce rapport est sensiblement cons tant et en dehors de laquelle ce rapport diminue, le galet suivant pénètre dans cette plage et assure l'en- traimement de l'élément<B>16.</B> Quant au galet qui est sorti de ladite plage, il est poussé par la rainure 44 correspondante de l'élément<B>16,</B> de sorte qu'il se déplace en roue libre par rapport<B>à</B> l'élément<B>15</B> en tournant plus vite que ce dernier.
Si on considère un galet 43 au cours de la rotation de l'élément<B>15,</B> on voit que ce galet est rendu solidaire de l'élément<B>15</B> par le mécanisme<B>de</B> roue libre qui passe du point ci au point<B>b</B> de sa trajectoire<B>A,</B> puis après avoir dépassé le point<B>b,</B> ce galet est entraîné plus vite que l'élément<B>15</B> jusqu'à ce qu'il atteigne de nouveau le point a et qu7il soit donc<B>à</B> nouveau bloqué sur l'élément<B>15</B> par le dispositif de roue libre.
La figg. <B>9</B> montre<B>à</B> plus grande échelle la coopé ration entre un galet 43 et une rainure 44 pendant le passage du point a au point<B>b</B> de la plage d'entraîï- nement. Le cercle B représenté en trait mixte est concentrique<B>à</B> l'élément<B>16</B> et son rayon est égal<B>à</B> la distance séparant le point a du centre de l'élément <B>16.</B> Ce rayon représente donc la distance entre<B>le</B> centre de l'élément<B>16</B> et le galet 43 au moment oÙ il commence<B>à</B> entreiner cet élément.
Du point a au point m, pour lequel le galet 43 est le plus proche du centre de l'élément<B>16,</B> les li-nes A-B s'éloignent progressivement l'une de l'autre et le galet coulisse dans la rainure 44 en se rapprochant du centre de l'élément<B>16.</B> Par suite de l'obliquité de la rainure 44 par rapport<B>à</B> un rayon de l'élément<B>16,</B> cette obliquité étant mesurée par un angle<B>a</B> au point de fonctionne ment considéré,
ce coulissement dans la rainure 44 provoque un déplacement angulaire de l'élément<B>16</B> par rapport<B>à</B> la position qu'il occuperait si la rai nure 44 était dirigée radialement. Ce déplacement angulaire est indiqué<B>à</B> la fig. <B>9</B> par la lettre<B>d</B> et correspond<B>à</B> un retard de la rotation de l'élément <B>16</B> par rapport au cas où la rainure 44 serait radiale. De<I>m<B>à b,</B></I> ce décalage angulaire s'annule, de sorte que l'élément<B>16</B> tourne plus vite que si la rainure 44 était radiale.
Il en résulte qu7en donnant<B>à</B> la rainure 44 une inclinaison correcte, on peut obtenir que le rapport de transmission soit pratiquement constant entre Îes éléments<B>15</B> et<B>16</B> pour la plage d'entrdînement de,<I>a<B>à b.</B></I>
<B>Il</B> résulte de ce qui précède que le rapport de transmission entre les éléments<B>15</B> et<B>16</B> augmente en fonction de, lexcentricité entre ces deux éléments, quels que soient le sens et la direction de cette excentricité. Lorsque la grandeur absolue de cette dernière est égale, par exemple,<B>à</B> la moitié de la distance entre l'axe du galet 43 et l'axe<B>de</B> rotation de l'élément<B>15,</B> le rapport de multiplication est de <B>1 :</B> 2, c7est-à-dire que l'élément<B>16</B> effectue deux tours lorsque l'élément<B>15</B> en effectue un.
En se reportant<B>à</B> la fig. <B>1,</B> on comprend que lorsque le rapport du multiplicateur est de<B>1 : 1,</B> l'arbre 4 de sortie est immobile, le rapport du varia teur étant alors<B>1 - 0.</B> Cette condition n'est évidem ment valable que lorsque la cage<B>9</B> tourne<B>à</B> une vitesse angulaire égale<B>à</B> la moitié de celle du pignon planétaire<B>5.</B> Dès que l'on agit sur le levier 20 pour déplacer la plaque 12, on augmente l'excentricité du multiplicateur et la vitesse de rotation de la cage<B>9</B> devient plus grande que la moitié de celle du pignon <B>5,</B> de sorte que le pignon<B>6</B> est entramé dans le même sens que le pignon<B>5.</B> Pour fixer les, idées, en admet tant que la vitesse de rotation de l'arbre<B>3</B> soit<B>de</B> <B>1000</B> T/min.
et que le rapport du multiplicateur soit de<B>1 :</B> 2, on obtient la vitesse de rotation de <B>1000</B> T/min.<B>de</B> l'arbre de sortie 4.
Si Fon agit sur le levier<B>36</B> pour inverser le sens de la roue libre du variateur, on n'obtient plus un entrailnement de l'élément<B>16</B> par l'élément<B>15,</B> mais l'inverse, c7est-à-dire un freinage de l'élément<B>16</B> par l'élément<B>15,</B> freinage qui s'oppose au couple de rotation exercé sur la cage<B>9</B> par les pignons<B>5</B> et<B>6.</B> Dans ce cas, la cage<B>9</B> du différentiel tourne plus lentement que la demi-vitesse de l'arbre<B>3,</B> cet effet étant d'autant plus marqué que l'excentricité du mul tiplicateur est grande.
Pour une excentricité donnant un rapport de<B>1 :</B> 2 pour le multiplicateur, si la vitesse de rotation<B>de</B> l'arbre<B>3</B> est de<B>1000</B> T/min., on obtient une rotation de la cage<B>9</B> dans<B>le.</B> même sens de<B>250</B> T/min. et une rotation en sens inverse du pignon<B>6 à</B> une vitesse de<B>500</B> T/min.
On voit donc qu'en admettant -une variation maximum de<B>1:</B> 2 pour le multiplicateur, le méca nisme variateur représenté permet une variation con- tinue du rapport de transmission entre les valeurs
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Le multiplicateur représenté est très avantageux puisqu7il ne comprend pas d'entraînement par fric tion et qu!iI ne comprend donc pas de garniture susceptible de s'user. En outre, les frottements sont faibles,<B>-de</B> sorte que le rendement est élevé.
<B>Il</B> est bien entendu que l'on pourrait apporter différentes modifications au mécanisme variateur décrit et que, dans certains cas, celui-ci pourrait être constitué uniquement par le multiplicateur représenté aux fig. <B>3 à 8.</B> Dans ce dernier, on pourrait, bien entendu, remplacer le dispositif<B>à</B> roue libre décrit par d'autres dispositifs équivalents de type connu.
Dans une forme de réalisation simplifiée, les rainures de l'élément<B>16</B> pourraient être rectilignes, si l'on admet de légères fluctuations dans le rapport de transmission du multiplicateur. Ces fluctuations ne sont d'ailleurs pas très importantes et dans le cas représenté, comprenant six rainures, elles seraient inférieures<B>à<I> </I> 5</B> % lorsque l'excentricité est égale au demi-rayon mesurant la distance entre l'axe d'un galet 43 et l'axe de rotation de l'élément<B>15.</B> La valeur de ces fluctuations diminue d'ailleurs avec une augmentation du nombre de rainures et une diminu tion de l'excentricité entre les éléments<B>15</B> et<B>16.</B>