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Mécanisme de liaison entre deux parties en Mouvement et pouvant servir en général de transmetteur de mouvement d'une des parties à l'autre partie en permettant la va- nation d'une ou de plusieurs caractéristiques dudit mena.- vement pour l'obtention d'un mouvement de caractéristiques
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êterm1nées.
L'invention est relative à un mécanisme de liaison entre deux parties en mouvement et pouvant servir en gé- néral de transmetteur de mouvement d'une des parties à l'antre partie en permettant la variation d'une ou de plusieurs caractéristiques dudit mouvement pour l'obten- tion d'un mouvement de caractéristiques déterminées.
L'invention a pour but de permettre la réalisation d'un tel mécanisme pouvant être utilisé comme changement de vitesse, comme transformateur de mouvement,etc..., mé-
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canisme dont le rendement mécanique soit très élevé, le fonctionnement silencieux et sûr.
L'invention consiste en mente temps qu'à faire compren- dre, au mécanisme en question, deux parties principales pouvant être l'une ou l'autre menante ou menée, à établir lesdites deux parties principales d'une fa- çon telle que: @ d'une part, l'une de ces parties soit formée d'un ou de plusieurs systèmes de moyens rigides, de mê- me longueur, articulés sur ladite partie de façon que leurs points d'articulation soient répartis sur une ou des oir- conférences, moyens pouvant se déplacer autour de leur axe d'articulation dans un ou des plans parallèles entre eux;
d'autre part, l'antre de ces parties soit formée d'un ou de plusieurs chemins d'appui et de glisse- ment des extrémités litres des susdits moyens, chemins d'appui et de glissement de forme appropriée notamment circonférentielle tels qu'ils soient contenus dans des plana de préférence parallèles entre eux, plans qui se confondent avec les plans de déplacement des meyens qui leur correspondent, chemins d'appui et de glissement pou- vant décrire un ou des mouvements quelconques par rapport à la susdite première partie mais tels que les susdits moyens rigides, restent constamment en contact par leur extrémité libre avec leur chemin d'appui et de glissement correspondant.
L'invention consiste encore dans le cas où l'on veut utiliser le susdit mécanisme comme changement de vitesse automatique, à lui adjoindre un mécanisme secondaire, for-
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mé par des moyens permettant l'excentration automatique de l'une des parties par rapport à l'autre, excentration contrôlée par un moyen élastique taré convenablement,
L'invention pourra être bien comprise 4 l'aide du complément de description qui suit et du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin ne sont donnés qu'à simple titre d'indication,
La figure 1 dudit dessin montre, très schématiquement,
en coupe longitadinale axiale, un dispositif de changement de vitesse à rapport de variation fixe, établi selon un premier mode de réalisation de l'invention.
Les figures 2,3 et 4 du dessin montrent, très schéma- tiquement, en coupe transversale respectivement suivant 2-2 fig.l, 3-3 fig.1. 4-4 fig.l, le dispositif de chan- gement de vitesse à rapport de variation fixe établi selon le premier mode de réalisation de l'invention.
La figure 6 du dessin montre, très schématiquement en coupe longitudinale axiale, un dispositif de changement de vitesse à rapport de variation variable automatiquement, établi selon l'invention.
La figure 6 du dessin montre un schéma d'une bielle et d'un chemin d'appui en deux positions différentes avec les vitesses de points déterminés représentées par des veoteurs.
Supposons, par exemple, que l'on ait deux arbres, l'un, l'arbre 1. qui soit moteur et animé d'un mouvement de rotation d'une certaine vitesse et l'autre, l'arbre 2, qui soit mené, et que l'on veuille disposer entre les deux arbres un mécanisme de changement de vitesse du genre en question, selon l'invention cedit mécanisme
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est réalisé comme suit:
Sur l'arbre 1 moteur est monté un excentrique 3 soli- daire en rotation dudit arbre 1 Moteur* Un tambour 4 est monté sur l'excentrique 3 mais n'en est pas solidaire en rotation, un système de quatre bielles articulées, dont deux les bielles 5, sont fixées au tambour, et deux, les bielles 6, à des parties fixes, lui permet tous les déplacements provenant de la rotation de l'excentrique, mais l'immobi- lise en rotation. L'intérieur de la couronne Tendit tambour 4 comporte deux gorges 8 qui constituent des chemins d'ap- pui et de glissement.
Sur l'arbre 2, qui est mené, est monté solidaire en rotation une sorte de manchon 9, comportant deux rainures 10 dans chacune desquelles sont logées les extrémités de trois bielles 11 qui s'articulent sur ledit manchon 9 grâce à des axes 12. Les extrémités libres desdites biel- les 11 venant se loger dans les gorges 8 du tambour 4 au fond desquelles elles appuient sous l'action de petite res- sorte de rappel 13.
Le fonctionnement d'un tel mécanisme est le suivant: l'arbre moteur 1 tournant dans le sens de la flèche,, l'ex- centrique 3 est entraîné en rotation, le tambour 4 sous l'action dudit excentrique 3 se déplace de façon telle qu'il ne tourne pas mais que son centre décrive une circonférence égale à celle que décrit le centre de l'excentrique 3. A chaque position déterminée de l'excentrique 3 correspond une position bien déterminée pour chaque bielle 11, maie suivant la position de leur axe d'articulation 12 par rap- port au centre de l'excentrique 3, lesdites bielles 11 sont différemment inclinées par rapport ,IL la surface
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interne des gorges 8 du tambour 4.
Considérant l'arbre moteur 1 et l'excentrique 3 en rotation, par conséquent le tambour 4 se déplaçant comme indique ci-dessus, les ex- trémités libres des bielles 11 sont bien toutes en con- tact awaa le chemin dtappui leur correspondant, mais à un instant donné lesdits chemins d'appui du tambour 4 qui est en mouvement ne réagissent pas de la même façon sur toutes les bielles 11.
En effet tous les pointa des chemins d'appui se déplacent à la même vitesse en décrivant des circonférences identiques, l'extrémité libre d'une bielle 11 quelconque sollicitée seulement par son chemin d'appui prendra donc une vitesse que l'on peut représenter graphiquement par un vecteur 14 tangent à la circonférence trajectoire 15 de l'extrémi- té libre de la bielle 11. L'extrémité articulée de la même bielle 11 se déplace à son tour, en tournant au- tour de l'axe de l'arbre 3 mené, sa vitesse peut donc être également représentée par un vecteur 16 tangent à la circonférence trajectoire 17 de l'axe d'articulation de la bielle 11.
On peut remarquer que, sauf le cas où la bielle consi- dérée est dans une position telle que l'axe d'articulation de la dite bielle 11 se trouve dans le plan passant par l'axe de l'excentrique 3 et l'axe de l'arbre 2 menant,)les deux vecteurs-vitesse 14 et 16 ne sont pas parallèles et de même sans à la fois la bielle 11 pivotant autour de son axe d'articulation 12 en même temps que son axe d'ar- ticulation 12 décrit la circonférence trajectoire 17, biel- le 11 dont la vitesse de rotation autour de son axe de ro- tation est représentée par le vecteur 18 joignant l'extré'-
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mite des deux autres vecteurs 141 et 16 (le vecteur 141 étant parallèle et égal au vecteur 14).
Comme chaque bielle 11, pour un tour complet de l'excentrique 3 ne passe qu'une fois par cette position où les vecteurs-vitesse 14 et 16 sont parallèles et de même sens, après en avoir été à un maximum d'éloignement, et s'en être rapproché jusqu'à l'atteindre pour la dépas- ser à nouveau, il résulte que lesdits vecteurs-vitesse mentionnée occupent l'un par rapport à l'autre différen- tes positions, depuis celle où ils sont parallèles et de même sens, jusqu'à celle où ils sont parallèles et de sens opposés pour revenir enfin à la première position.
donc que la vitesse de l'axe d'articulation de la bielle,, vitesse qui seule est utile et recueillit, atteint un maxi- mum puis un minimum en passant par une suite de valeurs intermédiaires, le volant 9 de l'arbre mené comportant six bielles, il est bien évident qu'il sera mû à chaque instant par la bielle dont l'axe d'articulation est ani- mé de la plus grande vitesse, chacune des six bielles ocou- pant à tour de rôle les position' où la vitesse de son ex- trémité portant l'axe d'articulation est maximum, chacune des bielles sera menante à tour de rôle.
La courbe représentant la vitesse de l'arbre 2 mené sera donc constituée par la succession de parties de sinu- soldes, (sinusoïdes représentant la vitesse des extrémités libres des bielles 11) parties de sinusoïdes choisies à l'endroit où elles se rapprochent le plus d'une droite*
Le changement de bielle se fait lorsque le centre de l'excentrique 3 se trouve sur la bissectrice de 1'angle formé par les rayonsjoignant le centre de l'arbre 8 mené
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aux axes d'articulations des bielles 11 considérées, c'est- à-dire quand les extrémités libres des bielles 11 ont la même vitesse, mais l'une ayant une vitesse croissante, l'antre décroissante.
Si r désigne le rayon d'excentricité et R la distan- ce des axes 12 d'articulation des bielles Il 4 l'axe de l'arbre 2. le rapport, de la vitesse de l'arbre 2 mené, à la vitesse de rotation de l'arbre 1 menant, sera égal à r.
En effet considérant la fig.6 (représentant très @ schématiquement et en simples traits, une bielle avec son chemin d'appui en deux positions différentes)on com- prend que lorsque l'extrémité libre de cette bielle 11 décrit la circonférence qu'elle peut décrire sous l'action de l'excentrique 3 commandant ledit chemin d'appui quand l'arbre a fait un tour elle parcourt une longueur égale à 2x, l'extrémité articulée de ladite bielle 11 qui ne peut que tourner autour de l'axe de l'arbre 2 se déplacera sur une circonférence de rayon !.d'une longueur égale approxi- mativement à 2r, donc pour un tour de l'arbre 1 menant on
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aura approximativement 8yr se r tours de l'arbre 2 mené ce r qui montre bien que le rapport de réduction est approximati- vement r.
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Un tel mécanisme de changement de vitesse présente de sérieux avantages: a) il est possible de l'établir de façon telle que les bielles 11 soient normales à la surface in- térieure des chemins d'appui quand elles sont en période astive c'est-à-dire quand elles transmettent le mouvement de l'arbre 1 menant à l'arbre 2 mené, les forces de glisse- ment sont alors presque nulles.
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b) le fonctionnement de ce changement de vitesse est silencieux aucun choc ne se produisant, et aucun jeu ne pouvant se produire.
Il est à remarque r que l'abre 1 menant pourrait tourner dans le sens opposé à celui indique, tout en com- muniquant un mouvement de rotation à l'arbre 2 ment, de même sens que précédemment. Dans ce cas ce sont les biel- les 11 inférieures qui travaillent. Le glissement est plus important du fait de la plus grande obliquité des bielles travaillant par rapport à leur chemin d'appui.
Supposons maintenant que l'on veuille faire compor- ter application de l'invention à une bicyclette par exem- ple, en disposant un changement de vitesse automatique pour l'entrainement de sa roue arrière, ce mécanisme de changement de vitesse automatique réalisé selon l'invention se présentera comme suit:
Le pignon denté 19 recevant la chaîne qui lui trans- met l'effort reçu au pédalier est monté fixe en rotation sur une pièce 20 composée: d'un moyeu extérieur 21 compor- tant une partie filetée 22 et un chemin de roulement 23 de roulement à billes ; d'un moyeu intérieur 24 comportant un chemin de roulement 25 de roulement à billes et un tarauda- ge 26; d'une flasque 27 reliant les deux moyeux 21 et 24.
Cette pièce 20 est vissée sur une pièce 28 comportant un moyeu 29 avec chemin de roulement 30 de roulement à bil- le s et une flasque 31.
Une sorte de bague 32 est montée sur le moyen 29 de la pièce 28 et peut coulisser le long de ce moyeu 29.
Cette bague 32 porte sur sa surface extérieure deux té- tons 33 qui peuvent se déplacer dans deux rainures 34
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prévues dans l'évidement intérieur d'une sorte de bague 35, bague 35 comportant visses sur sa surface extérieure deux chemins de roulement 36 de roulement à billes.
Les rainures 34 de la bague 35 sont inclinées de 45 par rapport au plan de ses faces et sont telles que, les tétons 33 de la bague 32 étant dans ces rainures 34, celle-ci butant contre la flasque 27 de la pièce 20, ltaxe de la bague 32 soit confondu avec l'axe desroulements à billes de la bague 35 et que lorsque la bague 32 bute cou- tre la flasque 31 de la pièce 28 l'axe de la bague 32 soit désaxé dune quantité voulue par rapport à l'axe des rou- lements à billes de la bague 35.
Une sorte de tambour 37,...comportant à son intérieur des chemina de roulement 38 à roulement à billes correspon- dant à ceux montée sur la bague 35 et des chemins d'appui 39 circonférentiels,-est monté par l'intermédiaire de roulemetns à billes sur la bague 35.Un système de quatre bielles dont deux bielles ont une de leurs extrémités qui est artieulée sur ledit tambour 37 et l'autre sur une sor- te de cadre 40 de forme ovale et deux bielles, une extrême té articulée sur une pièce 41 Vissée sur l'axe fixe 42 de la roue arrière de bicyclette et l'autre sur le même cadre 40 de forme ovale,
permet au tambour 37 de se déplacer de façon que son centre puisse occuper n'importe quel point dans le cercle limité par la circonférence que décrit le centre de la bague 35 quand elle est excentrée au maximum* Le moyeu de la roue sur lequel sont fixés les rayons formant la roue comporte deux flasques 43 et 44, en- tretoisées.
l'une des flasques, la flasque 44, a un chemin de roulement 45 de roulement à billes correspondant au
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roulement monté sur la pièce 20, l'autre flasque 43 est montée sur une sorte de galet 46 monté sur l'axe fixe 42 de la roue arrière de la bicyclette, par l'intermédire de deux roulements à billes 47, Ce galet est pourvu de plusieurs rainures circulaires 48 dans lesquelles sont engagées les extrémités des neuf petites bielles 49*trois bielles par rainuxe, bielles 49 qui sont articulées sur ledit galet 46 grâce à des axes 50. L'antre extrémité de chacune desdites bielles 49 venant prendre appui dans les chemins d'appui 39 leur correspondant du tambour 37;
un petit ressort de rappel tendant constamment maintenir l'extrémité libre desdites bielles 49 contre leur chemin d'appui 39 respectif.
Un carter 51, fixé sur une sorte de bouchon 52 cempor- tant un taraudage 53 permettant sa fixation sur l'essieu 42 fixe de la roue arrière de la bicyclette et un chemin de roulement 54 de roulement à billes, contient un ressert 55 en hélice appuyant constamment par l'intermédiaire des poussoirs 56, d'un roulement de butée 57 et d'autres pous- soirs 58 sur la bague 32.
Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant:
L'effort exercé sur le pédalier est transmis par la chaîne au pignon denté 19, qui, lui, entraîne les deux pièces 20 et 28 qui tournent autour de l'axe fixe 42 de la roue arrière.
Le ressort 55 agissant sur les poussoires 56 et 58 chasse au repos constamment la bague 32 qui est plaquée contre la flasque 31 de la pièce 28 de façon qu'elle soit excentrée au maximum.
L'excentricité maximum permise à la bague 35 par rap-
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port à l'axe fixe 42 étant établie pour que la roue tourne à une vitesse maximum par rapport au pignon denté 19 pour cotte excentricité maximum, et de façon que cette vitesse Maximum ne soit jamais atteinte pratiquement, la roue tour* nera à uns vitesse inférieure mais voisine de cette valeur maximum possible si l'effort à vaincre est très faible.
Si pour une cause quelconque la résistance vient à augmenter, par suite d'une rampe par exemple, les réactions des bielles 49 sur les chemins d'appui 39 vont tendre à ramener la bague 32 dans une position d'excentricité plus faible, ce qui ne pont se produire qu'en provoquant le déplacement de la dite bague 32 le long du moyeu 29 de la pièce 28. à rencontre du ressort 55.
A un moment donné un équilibre se produira entre les réactions des bielles 49, tendant à centrer la bague 32 et le ressort 55 tendant à l'excentrer, l'appareil fonctionnera pour un rayon d'excentricité déterminé approprié à la résistance à vaincre, le changement de vitesse se produira comme il est expliqué plus haut.
Ce mécanisme joue donc bien le rôle d'un changement de vitesse automatique, et de plus il permet avantageuse- ment la roue libre, en effet, lorsque à l'occasion d'une descente, la roue tourne plus vite qu'elle ne tournerait sous l'action du pédalier et du tambour 37, les bielles 49 entraînées par leur axe 50 tournent dans le tambour en glissant sur leur chemin d'appui 39 et n'offrent aucune résistance.
La vitesse maximum permise par l'excentricité maximum est choisie avantageusement en dehors des limites maximum pouvant être pratiquement atteintes de façon que le di spo- sitif de changement de vitesse automatique fonctionne cons- tamment.
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L'invention ne se limite en aucune façon aux modes d'application et de réalisation plus particulièrement indi- qués, elle en embrasse au contraire toutes les variantes.
Variantes d'application qui sont notamment:
1 ) application aux changements de vitesse à rapport de variation fixe,
2 ) application aux changements de vitesse à rapport de variation variable, rapporte variation variant soit automatiquement (comme indiqué dans le deuxième dispo- sitif décrit) soit sous l'action de dispositifs commandés,
3 ) application aux transformateurs de mou- vement.
En effet les chemins d'appui décrivant des mouvements tels que la trajectoire de leur centre soit contenue dans la circonférence décrite par ledit centre excentré au ma- ximum par rapport à l'axe de l'arbre, les bielles action- nent toujours l'arbre mené à tour de rôle. Il est bien évident que dans ce cas le nombre de bielles devra être plus élevé pour obtenir la continuité et la régularité du mouvement de rotation obtenue.
4 application aux embrayages.
Dans ce cas le système des quatre bielles 5 et 6 figu- re 4 et du cadre 59 servant à l'immobilisation en rotation des chemins d'appui peut tourner autour de l'axe de la roue, et permet ainsi la rotation des chemins de roulement. rotation qui peut être freinée par des moyens appropriés.
L'entratnement d'une des parties du dispositif par l'autre partie ne pouvant avoir lieu que lorsque les che- mins de roulement sont immobiles en rotation,,l'entraîne- ment a lieu forcément avec le freinage des systèmes des
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quatre bielles et du cadre sur lequel elles sont articulées,
Variantes de réalisation telles notamment que:
1 ) celle où les chemins d'appel au lieu d'ê- tre des surfaces lisses seraient soit des surfaces rugueu- ses soit des surfaces à alvéoles, etc...,
2 ) celle où les moyens rigides seraient de formes quelconques appropriées et seraient munis par exem- ple de galets pouvant rouler sur des chemins appropriés et éviter le frottement desdits moyens rigides sur leur che- min d'appui pendant leur période non active,
3 ) celle ou les moyens rigides pourraient être pourvus a leur extrémité libre d'une sorte de patin monté par axe dtartleulation ou rotule sur lesdits moyens rigides,
4 ) celle où les chemins d'appui seraient in- térieurs à la pièce portant les axes d'articulation des moyens rigides.
5 ) celle où les chemins d'appui seraient constituée par des dispositifs de roue libre ou disposi- tifs analogues à coincement,
6 ) celle où le moyen élastique contrôlant l'excentration serait constitué par des moyens élastiques quelconques appropries pouvant être avantageusement réglés en tenant compte de la meilleure utilisation du moteur.
7 ) celle où les chemins d'appui et de rou- lement formant carter seraient fixes et ou l'arbre portant les moyens rigides serait animé d'un mouvement tel que l'axe dudit arbre décrive une circonférence dans le cas du changement de vitesse à rapport constant, des spirales dans le cas du changement de vitesse à rapport de variation
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