Dispositif de transmission centrifuge. Cette invention a pour objet un dispositif de transmission permettant de transformer automatiquement un couple moteur constant a vitesse angulaire constante eu un couple d'eutraîneinent variable à vitesse angulaire variable suivait l'intensité de l'effort résis tant.
Dans ce dispositif, l'arbre moteur est relié à l'arbre résistant par l'intermédiaire d'un train planétaire pourvu d'au moins une masse excentrée qui, par suite de l'action de la force centrifuge, exerce sur l'arbre: résis tant des réactions, lesquelles sont utilisées pour l'entraînement de cet arbre.
Différentes formes d'exécution de l'objet de l'invention ont été représentées schéma- tiquement à titre d'exemple sur les dessins annexés La fig. L est une vue schématique en bout du dispositif destiné à montrer les, mou vements cinématiques; La fig. \? est une coupe axiale du dis positif ; La fig. 3 est une coupe axiale correspon dante d'une variante;
La fig. 4, un exemple de réalisation du dispositif appliqué à une transtnission d'au tomobile La fig. 5 une coupe axiale d'une autre forme d'exécution dans laquelle les pignons satellites du train planétaire sont montés dans un carter relié à l'arbre résistant ; La fig. 8 une coupe axiale d'une forme d'exécution analogue à celle de la fig. 5, mais dans laquelle la j ésistance est appliquée di rectement sur le carter lui-même; La fig. 7 une coupe schématique du dis positif dans lequel un volant est disposé sur l'axe du pignon satellite;
La fig. 8 une forme d'exécution du dis positif avec volant et embrayage appliqué à une voiture automobile ; Les fig. 9 et 10 sont des diagracnines; La fig. 11 un schéma d'un dispositif avec volant sur l'arbre résistant et disposition de deux sélecteurs agissant en sens inverse; La fig. 12 un schéma d'un dispositif ana logue à celui de la fig. 11 pourvu d'un re@ dresseur des impulsions négatives; La fig. 13 représente schématiquement un mode de montage de la masse excen trée obligée à suivre un profil de came;
La fig. 14 une coupe suivant la ligne 14-14 de la fig. <B>13;</B> L a fig. 1â titi mode de montage élastique de la masse excentrée de façon à permettre un déplacement tangentiel et axial de la masse; Les fig. 16, 17 et 18 montrent schéma tiquement des modes de montage de dispo sitifs comprenant plusieurs groupes de mas ses réunies deux à deux; La fig. 19 représente schématiquement en coupe le dispositif de la fig. 17 muni d'titt redresseur double;
Les fig. ?il, 21 et 22 sont des diagram mes se rapportant aux dispositifs des fig. 16. 17 et 18.
Sur l'arbre moteur a est calée une roue dentée b (à denture intérieure dans les exemples des figures 1, 2 et 4, mais qui peut être également à denture extérieure, fig. <B>3)</B> qui engrène avec un pignon denté e monté Fou sur un axe d; cet axe est porté par un bras de manivelle e qui est fixé à l'ex trémité de l'arbre résistant f.
Solidaire du pignon c se trouve une masse g dont le centre de gravité est à une distance h de l'axe d. D'autre part, sur l'ar bre résistant f' est disposé un sélecteur<I>i</I> qui etnp@che l'arbre de tourner dans un des deux sens de rotation. Ce sélecteur est constitué par un encliquetage à rochet oit mieux à rouleaux et le sens de son action petit être inversé, c'est-à-dire qu'il peut permettre la rotation de l'arbre dans l'un ou l'autre sens. Il petit également être débrayé de façon à ne s'opposer à aucun mouvement de rotation.
Le sélecteur peut d'ailleurs occuper une posi tion quelconque, soit sur l'arbre résistant, soit sur les manetons des masses des satel lites. On peut d'ailleurs avoir titi nombre de sélecteurs égal à celui des masses pour per mettre la réduction de l'encombrement.
Soit St la vitesse de rotation de l'arbre moteur a et 1t le rayon de la roue b, soit la longueur du bras de manivelle e et w la vitesse de rotation de l'arbre résistant, et soit @' le rayon du pignon<I>c et</I> m' sa vitesse de rotation;
cette vitesse (o' sera définie à chaque instant par les rayons R et r' et les vitesses L? et (o. En particulier, si on ne considère que les vitesses de même sens pour l'arbre moteur et l'arbre résistant, cette vitesse sera maxima pour (o = o-, elle sera nulle pour (o = S?.
Dans le cas général, lawmasse g est sol licitée par une force centrifuge définie dont les composantes réagissent, d'une part, sur l'axe d du manchon de manivelle, et, d'autre part, sur la couronne dentée b.
La projection de cette force sur un axe perpendiculaire en c aux axes ce f subit une variation périodique sinusoïdale. Les réactions positives sur l'axe d sont transmises à l'ar bre f par l'intermédiaire dit bras, de mani velle e, tandis que les réactions négatives sont annulées parle bâti, grâce au sélecteur, sans accomplir de travail, puisqu'alors il n'y a pas de déplacement (lui point d'application de la réaction.
II résulte du calcul dynamique que la puissance ainsi transmise à l'arbre f est la puissance développée par le moteur ait ren dement près.
Si l'on suppose que l'arbre f soit calé, le travail nécessaire à la rotation des mas ses est nul, puisque la force engendrée par les masses ne se déplace pas suivant son axe. Cette période correspond ait débrayage. L'arbre f petit être calé, soit par un frein. soit par deux sélecteurs agissant en sens inverse.
Si l'on suppose que l'arbre f soit main tenu en place par le couple résistant moven, le travail est stil, mais le couple engendré atteint sa valeur maxima.
Dans le cas oit co --- Si, c'est-à-dire dan, le cas où la vitesse de l'arbre résistant est égale à la vitesse de l'arbre moteur (prise directe), le pignon e ne tourne pas sur lui- même.
La masse g s'oriente de telle façon que le couple sur la couronne dentée soit -gal au couple moteur, le couple résistant étant égal aussi ait couple moteur.
Les régimes intermédiaires sont des coin- binaisoris de ces deux régimes, le rendement qui est toujours très élevé, étant donné le petit nombre d'organes en action et le fait due la force est appliquée directement sur le maneton, va en s'améliorant vers la prise directe.
II @- a donc accroeliage toutes les fois que le couple résistant devient égal au cou ple moteur.
Air démarrage, le moteur marchant à vide, le couple peut être aussi grand qu'on veut, c'est une question de vitesse angulaire, de rayon et de ruasse.
On petit mettre un nombre pair de nias ses excentrées, symétriques par rapport aux axes cc f' de façon à équilibrer toute réaction dans les plans passant par ces axes.
Pour obtenir la marche arrière, il suffit d'inverser le sens d'action du sélecteur, le mouvement de l'arbre f change alors de sens. Dans ce cas, les couples sont très grands, puisque les valeurs de co et de !? sont de signe contraire et les vitesses de l'arbre f sont réduites.
Ce dispositif permet également le frei nage sur le moteur. Si l'on suppose, en effet, que l'appareil étant dans les conditions d'é quilibre (o - !), on abaisse le régime mo teur, l'appareil freine alors sur le moteur à la manière<B>dit</B> freinage ordinaire connu sous ce 110m.
Si, dans ces conditions, oit inverse le sélecteur, l'arbre f' prend un mouvement en sens inverse d'autant plus rapide que le mo teur tourne plus vite; on petit ainsi freiner avec la puissance du moteur.
La fig. 4 représente en coupe un exem ple d'application de l'appareil < i une traits- iniQsion d'automobile; a est l'arbre moteur, fi nue couronne dentée fixée à l'intérieur du volant b', c le pignon du train planétaire dont est solidaire la masse y, e est le bras de manivelle monté à l'extrémité de l'arbre de transmission<I>f, i</I> est le sélecteur. Le fonc tionnement de ce dispositif est exactement celui qui vient d'être décrit.
On a supposé jusqu'ici que l'appareil était plongé dans titi fluide de résistance négli- geable, dans ce cas la force centrifuge seule entre en jeu. II n'en est plus de même lors que l'appareil est plongé dans un fluide pré sentant aine certaine résistance, titi liquide par exemple; dans ce cas, des réactions pro venant de la résistance offerte au déplace ment des masses dans le fluide, se corribi- rient avec les réactions dues à la force centrifuge. Avec un liquide présentant une viscosité suffisante, oit peut même supprimer le sélecteur.
On peut surtout, dans ce cas, obtenir pont- telle loi de couple moteur don née, sine loi quelconque de couple résistant en fonction des vitesses relatives de rotation.
L'appareil qui vient d'être décrit peut être utilisé dans tous les cas où il est de mandé une force variable variant dans de grandes proportions, provenant d'un moteur ayant une marche de régime (moteurs à com- bristion interne, turbines, machines à vapeur, etc., et également moteur humain).
Il peut être appliqué à tous les problè mes de traction: véhicules automobiles, loco motives, bicyclettes, etc.; aux machines r coles ; aux appareils de levage, aux # ag <B>1</B> transporteurs funiculaires ou autres; aux machines-outils demandant une force varia ble et à la commande des arbres sur lesquels sont branchées des machines-outils travail lant irrégulièrement, etc.
Cet appareil constitue, en outre, un accouplement de sécurité donnant le dé- bray age automatique dans tous les cas lors que le couple résistant dépasse le couple moteur d'une quantité donné(-.
Au lieu d'être disposés sur des bras de ma nivelles. le.; pignons satellites peuvent être montés dans un carter qui petit. ou bien être solidaire. de l'arbre résistant. ou bien être lui-même soumis directement à l'effort résistant.
Dans la fig. 5, n est l'arbre moteur ter- imité par un pignon denté b qui engrène avec les pignons satellites c portant les masses excentrées y disposées symétrique ment par rapport à l'axe du dispositif. Les axes < l des pignons satellites sont montés, par l'intermédiaire de roulements à billes d', daiiuii carter 1, qui joue le rôle du bras de manivelle du dispositif décrit précédemment.
Ce carter, solidaire de l'arbre résistant f, porte le rotor il du sélecteur dont le stator il est fixé au bâti général.
Le fonctionnement du dispositif est iden tiquement le même que celui qui vient d'être décrit. Les mouvements du carter 1 qui se produisent dans le sens utile ou positif, se transmettent à l'arbre résistant, tandis que les mouvements négatifs sont empêchés par le ou les sélecteurs intercalés entre le carter et le bâti.
La fig. 6 représente une forme d'exécu tion du dispositif dans lequel le mouvement du carter est utilisé directement sans l'inter médiaire d'un arbre récepteur. Dans l'exem ple représenté, il s'agit d'une roue d'auto mobile dont le bandage Ic est monté sur le carter l lui-même qui agit sans aucun inter médiaire. Les mêmes lettres de référence désignent les mêmes organes que précédem ment.
Le sélecteur réversible a l'une de ses parties il solidaire de la roue, solidaire par exemple, d'iui tambour de frein<B>Il.</B> et l'autre partie i' reliée nu châssis.
Il est bien évident que le même dispo sitif s'applique non seulement aux roues d'au tomobiles, mais aussi aux roues des bicy clettes. dans ce cas l'arbre moteur est rem placé par le pignon de chaîne qui entraîne le pignon denté en prise avec les pignons satellites. Le dispositif s'applique également aux roues en contact avec une voie ferrée, aux s.#--itëmes à crémaillère, etc.
Ju,#:qu'ici on n'a envisagé que l'effet de la masse excentrf'e y tournant avec l'arbre du satellite c dans son mouvement de pré cession autour de l'axe général de rotation rc <I>f.</I> L'étude analytique des phénomènes d'oscillation dus à. l'action de cette masse montre que le couple négatif s'annule pour une certaine valeur de la vitesse de rotation de l'arbre entraîné autour de l'axe f.
D'au tre part on a constaté que si l'on adjoint un volant .u <B>(fi-,.</B> î) calé sur l'axe du satellite, on peut abaisser la valeur de la vitesse pour laquelle le couple négatif s'annule. L'effet de ce volant est de réduire les variations de vitesse angulaire du satellite en emiriagasi- nant de l'énergie lorsque cette vitesse angu laire tend à augmenter, pour la restituer quand elle tend à diminuer. Il diminue donc les variations du couple sans diminuer la valeur du couple résultant moyen. La pré sence de ce volant permet donc; dune part.
de diminuer l'amplitude maxima des couples oscillatoires transmis, en dehors de la prise directe absolue, et, d'autre part, d'abaisser la valeur de la vitesse à partir de laquelle le sélecteur cesse d'agir (vitesse pour laquelle le couple négatif s'annule) pour permettre la prise directe oscillatoire le plus de temps possible.
Grâce à l'adjonction d'un volant iii, si l'importance de ce volant est suffisante; le démarrage peut se faire uniquement sur la quantité de mouvement de ce volant, partant. d'une vitesse nulle pour être amené rapide ment à une vitesse de régime assez élevée. Ceci conduit donc à utiliser le sélecteur dans certains cas particuliers en le doublant par un volant qui peut par surcroit rendre le démarrage possible, à lui tout seul.
Un des moyens de faciliter ce déniai- rage consiste, après avoir lancé le ou les volants à leur vitesse maxima en mettant le moteur à son régime (dans une voiture auto mobile par exemple), à embrayer le mouve ment de l'arbre résistant sur l'arbre récep teur de l'appareil, fonctionnant alors en prie directe, et de se servir ainsi de la quantité de mouvement des volants en question pour amener la vitesse de la voiture de zéro à une valeur V, pour laquelle le di,;liositif peut fonctionner sans sélecteur.
Dans ce cas la vitesse du système satellite est ramenée de la vitesse correspondant à la prise directe à celle correspondant à la vitesse l'. Pour obtenir ce résultat, il est nécessaire naturel lement d'intercaler un embrayage entre l'ar bre récepteur du dispositif de transmission centrifuge et l'arbre résistant.
Un exemple d'exécution d'une disposition de ce enre, appliquée à une voiture auto- '0 mobile. a été représenté sur la iig. 8 oir les mêmes lettres de référence désignent les mêmes organes (lue précédemment. )
e est le dispositif d'embrayage intercalé entre le car ter l qui joue le vole d'arbre récepteur de l'appareil et l'arbre o de transmission aux roues. Dans cette forme d'exécution les ruas ses g font corps avec les volants ni.
L'organe portant les pignons satellites peut être relié à Marbre résistant à entraîner par l'intermédiaire d'une liaison élastique (ressort de torsion spiral o(r cylindrique, laine d'acier.
etc.) Le but de cette liaison élasti que est de permettre, dans le sens conve nable, titi déplacement instantané des masses mobiles, suffisamment rapide pour utiliser toutes les fréquences aussi petites soient elles, quelle que soit la masse à entraîner, la réaction de l'organe élastique régularisant ensuite la transmission du mouvement aux niasses importantes.
Si loir dispose d'une ligne d'arbres assez longue, ces arbres peu vent être calculés pour fournir une torsion suffisante pour obtenir l'effet élastique cherché.
L'organe élastique peut être utilisé éga- lernent sur le carter. lorsqu'on prend ki foi-ce sur le carter, en interposant, entre celui-ci et l'organe qui utilise le travail, des liaisons élastiques permettant (tu mouvement angu laire relatif.
II peut également y avoir avantage à utiliser des liaisons élastique., en amont ou en aval de la transmission, étant donné que la loi des couples est tin jeu entre les oscil lations, leur durée, leur amplitude et les masses amont et aval, ainsi que les niasses (les satellites.
II a été reconnu que cette transmission est rêver sible : on petit donc prendre l'arbre moteur comme arbre résistant et récipro- quernent, comme cela a d'ailleurs déjà été indiqué précédemment à propos du freinage de la voiture sur le moteur. Il en découle la possibilité de mettre les organes élasti ques oir le but à atteindre nécessite leur présence.
D'autre part, les rapports de multiplica tion des satellites aux pignons moteurs ou récepteurs peuvent être très augmentés, car on utilise (les impulsions très courtes. Il est. (loue nécessaire de prévoir, dans certains cas. des trains (le satellites intérieurs ou exté- rieur-s, permettant des combinaisons complexes et des régimes oscillatoires élevés.
Dans ce qui précéde, on a prévu la dis position d'un sélecteur et d'une liaison élas tique en vue de totaliser les impulsions posi tives imprimées par les forces centrifuges < r, la transmission.
Si l'on représente les couples C en fonc tion des angles de rotation cc du pignon satel lite et par suite de la masse excentrée qui en est solidaire, on obtient pour ces couples une fonction périodique qui a été représen tée sur la fig. 9. Le couple moyen transmis C;" est tel que la surface 27, C", = '/2 sur face de la sinusoïde.
La liaison élastique a pour but de per mettre l'accomplissement aussi rapide que possible de la demi-période -0 à -.
Si l'on suppose qu'on supprime cette liaison élastique et qu'on monte sur l'arbre résistant f (fig. 11) un volant p ayant un montent d'inertie 1, il se pourra que l'amorce de la réaction négative<I>de - à</I> 2r soit appli quée au volait avant que le sélecteur i ait pu agir, et ceci à, cause des déformations élastiques des bâtis.
Polir éviter cet inconvénient et être cer- taiii qu'aucune impulsion négative lie soit transrnise au volant p, il suffit. de monter entre le volant et le sélecteur i un 2'lle sélec teur rq agissant en sens inverse du premier (fig. 11).
Le fonctionnement du dispositif est le suivant: Pour une impulsion positive, l'arbre f tourne dans le sens de la flèche @r, le second sélecteur rï entraîne sa couronne extérieure également dans le sens de la flèche .r et l'impulsion se communique au volant p.
Pour une impulsion négative, l'arbre f est arrêté en sens inverse de la flèche a par le 1@'r sélecteur i; le 2'lle sélecteur (q, au contraire, laisse sa couronne extérieure libre de continuer. soir mouvement solidaire de celui du volant; ce dernier totalise donc les impulsions positives.
11 peut également être intéressant d'aug menter la valeur des couples moyens trans mis. On peut combiner dans ce but les 2 sélecteurs de façon à redresser les impulsions négatives.
C'est un dispositif de ce genre qui a été représenté sur la fig. 12, dans lequel la cou ronne extérieure du sélecteur i est reliée par un jeu de pignons d'angle r dont les axes sont tenus dans des paliers fixes solidaires du bâti, à titi pignon s calé sur l'arbre f. Lors d'une rotation de l'arbre dans le sens de la flèche .x: (pour une impulsion positive), le les' sélecteur i n'entraîne pas les pignons et tout se passe comme précédemment.
Pour une impulsion négative, le sélecteur i., tournant dans le sens de la flèche y, entraîne sa couronne extérieure et, par l'intermédiaire des pignons r, l'arbre<I>f</I> dans le sens de la flèche x puisqu'à ce moment le 2'"e sélecteur !t n'en traîne plus sa couronne extérieure. Le volant p totalise donc alors les impulsions positives et négatives et le couple moyen transmis est celui représenté fig. 10, sauf lorsque les arbres<I>a</I> et<I>f</I> tournent à la même vitesse, c'est-à-dire pendant la prise directe.
Il est possible, dans tous les cas, si l'on désire avoir des actions plus progressives, d'intercaler des liaisons élastiques aux endroits convenables, comme cela a été prévu précé demment.
Un des moyens de réaliser l'auto-sélec- tion, nu le redressement, ainsi que la pro gressivité désirables, peut être de fixer les masses excentrées dans des profils de came; convenablement étudiés, et tels que les nias ses ne restent pas à une distance constante de l'a-:e du satellite, en même temps qu'elles peuvent également modifier leur position an gulaire par rapport au satellite.
C'est une disposition de ce genre qui a été représentée sur les figures 13 et 14 où la masse excentrée g se déplace dans une rainure t d'une came ii. La partie centrale de la came 2c petit être rattachée an satel lite par des moyens divers. On introduit ainsi une nouvelle fonction f (t), arbitraire. qui permet de modifier les lois des couples dans une mesure importante.
Ait lieu d'agir sur le chemin relatif du satellite et de la masse, on petit agir sur le déplacement des composantes normales et tangentielles, et alors avoir, par exemple, une masse y en équilibre entre deux ressorts r axiaux et le tout ayant un déplacement tan gentiel possible. Un tel dispositif serait favo rable aux couples de démarrage. Ce dispositif a été représenté, figure 15, où t' représente un chemin relatif décrit par la masse ç/ en tin tour du satellite, à un régime donné.
Dans le cas du redresseur, il est loisible. par analogie avec ce qui se 'passe dans le courants électriques ou dans les moteurs polycylindriques, d'obtenir des sommations d'impulsions et par suite de régulariser le couple transmis en employant des groupes de masses, dont les calages diffèrent deux<B>il</B> deux, par exemple deux groupes de deux masses calés à. 90 . trois groupes de deux masses calés à 120 , etc. Dans ce cas, il est indispensable de totaliser séparément les im pulsions négatives et positives des groupe des nasses deux à deux, au moyen d'autant de redresseurs qu'il y a de groupes de deux masses.
Cela revient en somme à juxtaposer sur le même arbre récepteur, un certain nombre de transmissions centrifuges, redres sées, agissant séparément, ayant même pé riode et ayant des différences de phases de 90 , 120 , etc. suivant le montage des mas ses. On peut d'ailleurs employer des fré quences différentes en utilisant des pignons satellites de raygrrs différents. On petit obte nir ainsi toute la série d'impulsions vibra toires qui deviennent, dès lors, des éléments individuels simples permettant l'obtention de fonctions complexes sur l'arbre général résultant.
L'invention peut s'appliquer à ri groupe de deux ou plusieurs masses et permet d'ob tenir les combinaisons -,vivantes 1 Système diphasé: 2 masses <B>là</B> 180 , dont le montage est représenté selrénratique- ment figure 1d. 2J Sy stéme quadriphasé :
'_' groupes de masses, les 2 première: èt 181 , les 2 autres à 90 des premières, le montage est repré senté schématiquement figure 17.
3 Système hexaphasé : 3 groupes de 2 ruasses à. 180", les groupes de 2 ruasses étant décalés de l20 les uns par rapport aux autres (montage schématique de la fig. 18), et ainsi de suite, le nombre des phases étant toujours pair de façon iL obtenir l'équilibrage complet des masses deux à, deux.
On décrira ci-aprè\ tin groupe quadri- phasé pour préciser le montage des satelli tes, des masses, des bras ou carters mobi les, des arbres et du redresseur double.
.La fig. 17 représente schématiquement. le montage du dispositif.
Les deux masses g' y' du premier groupe sont solidaires des satellites c' c' qui sont reliés par titi bras (ou titi carter) e'.
Les deux masses g'= 92 du deuxième groupe sont solidaires des satellites c2 c2 qui sont re liés par tin bras (ou titi carter) e2. Ces bras ou carters doivent avoir un mouvement relatif l'rrrr par rapport à l'autre, de façon â per mettre que chaque groupe communique ses impulsions propres à. l'arbre résistant géné ral.
A cet effet, le bras e' correspond à. un arbre central<I>f'</I> et le bras e' à, titi bras creux f 2 tournant autour du premier. Les satellites engrènent toits avec la même cou ronne dentée L portée par l'arbre moteur a.
La fig. 19 donne aire vue schématique en coupe suivant 19-19 de la fig. 17 et montre la répartition symétrique des niasses de part et d'autre des satellites ainsi que la disposition du redresseur double. Le redres seur correspondant à l'arbre central f' est identique â, celui décrit précédemment. Le, mêmes lettres de référence affectée: de l'in dice 1 indiquent les mêmes organes.
Autour de ce redresseur est disposé un deuxième redresseur qui correspond à, l'arbre creux extérieur<B>f</B> l. Ce redresseur a également deux sélecteurs i2 et q2 disposés comme dans le cas précédent.
L'impulsion positive est trans mise par des engrenages droits ru dont l'axe est logé dans titi palier fixe solidaire du bâti et par le séle,teur i2; l'impulsion négative au moyen d'un train de pignons différentiels y- concentriques aux premiers et tournant sur des axes logés dans des paliers fixes solidaires du bâti et par le sélecteur q2.
L'arbre unique résistant général f reçoit donc les impulsions positives et négatives des deux groupes de masses, impulsions qui se totalisent. comme le moptre le diagramme de la fig. 20 oir la courbe supérieure en trait fort montre la totalisation résultante, sur l'arbre général, des impulsions pendant une période, sauf lorsque les arbres a. et<I>f</I> tour nent îr la même vitesse, c'est-à-dire pendant la prise directe.
La figure 21 représente le diagramme correspondant à deux masses et, la fig. 22, le diagramme correspondant â six masses.