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Mécanisme d'entraînement.
La présente invention est relative aux mécanismes d'entraînement du genre employé dans les appareils cinématogra- phiques et dispositifs semblables, et elle a principalement pour objet un appareil et un procédé perfectionnés permettant de maintenir constant le couple fourni par une source de puis- sance à couple variable.
L'invention a aussi pour objet un mécanisme perfec- tionné permettant de maintenir le couple fourni par une source de puissance à couple variable, à une valeur constante pour toute une gamme de conditions de fonctionnement déterminées.
Elle a encore pour objet un dispositif perfectionné pour ré-'
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gler la valeur du couple constant obtenu à partir d'une source de puissance à couple variable.
Une source de puissance pouvant fournir un couple constant ou une force motrice constante présente un grand intérêt, pour des dispositifs que l'on désire faire fonctionner avec un couple constant ainsi que pour actionner divers mécanismes qu'il faut entraîner à vitesse constante et qui dépendent d'un mécanisme régulateur ou. emploient une avance constante, pour donner la vitesse constante requise. Le régulateur ou dispositif de contrôle de la vitesse fonctionne d'une manière beaucoup plus avantageuse lorsque le couple fourni est à peu près constant, mais d'autre part des raisons militent souvent en faveur de l'emploi d'une source de puissance inapte à fournir un couple constant.
On sait par exemple, que le couple fourni par un moteur à ressort tend à varier au cours de la détente de l'énergie emmagasinée par le ressort. Divers autres genres de mécanismes d'entraînement, par exemple, ceux comportant des manivelles et organes analogues, tendent également à fournir un couple ayant des variations indésirables. Selon l'invention, on réduit ces variations en produisant et en employant une force retardatrice commandée par le couple variable ou proportionnelle à celui-ci, de manière à créer un couple différentiel résultant constant, dans une gamme de conditions de fonctionnement dépendant des caractéristiques physiques du dispositif.
Si le dispositif est un moteur à ressort, la force retardatrice peut être une action de freinage ou de frottement produite par le couple du ressort moteur et proportionnelle à ce couple, mais différant de celui-ci d'une valeur de couple constante dans une gamme de fonctionnement déterminée. Un au-
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tre moyen permettant d'engendra* un couple résultant constant est constitué par un différentiel intercalé entre le moteur à couple variable et le dispositif entraîné à couple constante et muni d'un chariot commandant un couple retardateur diffé- rant du couple moteur d'une quantité donnée. Dans les deux cas la valeur du couple moteur résultant peut se régler au moyen d'un ressort à tension constante ou d'un autre dispositif ap- proprié servant à régler la pression d'un sabot de frein.
Les principes exposés permettront aux gens de métier de comprendre aisément comment on peut obtenir les mêmes résultats au moyen d'appareils autres que ceux mentionnés.
L'invention sera décrite ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
Figs. 1 et 2 montrent diverses vues d'un moteur à ressort construit conformément à une forme de réalisation de l'invention;
Fig. 3 est une vue d'une autre forme de réalisation dans laquelle on se sert d'un différentiel pour produire une force retardatrice, et
Fig. 4 montre une autre variante comportant un dispo- sitif à engrenages différent de celui de la fig. 3.
Le mécanisme d'entraînement à ressort des figs.l et 2 comprend un ressort 10 dont l'extrémité extérieure est atta- chée au tambour 11 monté sur l'arbre 12,et dont l'extrémité intérieure est attachée au tambour 13 à l'extrémité de l'arbre 14. Pour remonter le ressort 10 on actionne le tambour 11, au moyen d'une manivelle 15, d'un engrenage 16 et d'une couronne dentée 17 montée à la périphérie externe du tambour 11.
La rotation du tambour 11 en sens inverse après le remontage du ressort 10 est empêchée de la manière usuelle pour les moteurs à ressort, par une roue à rochet avec cliquet; touA
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tefois, dans le dispositif selon la présente invention, l'effort exercé par la roue à rochet 23 sur le cliquet 22 n'agit pas sur un pivot de support fixe, mais sur un sabot de frein 19, de telle sorte que la pression normale ou radiale du sabot de frein 19 sur le tambour 24 et, par conséquent, la puissance absorbée par le frein soient proportionnelles àlaforce tangentielle agissant sur le cliquet 22 de la roue à rochet.
On remarque sur la fig. 1, que le bras 20 reliant le sabot de frein 19 au pivot fixe 21, fait un angle aigu avec le rayon du tambour 24. Dans ces conditions, une traction vers la droite exercée sur le sabot de frein appuie ce sabot contre le tambour avec une force accrue. Cependant le tambour qui tend à tourner vers la gauche produit par frottement une force dirigée vers la gauche et appliquée au tambour de frein, et toute force tangentielle vers la gauche tend à soulever le frein et à libérer le tambour. Le frottement est ainsi automatiquement réglé à une valeur pour laquelle le sabot de frein est en équilibre.
Par exemple, un accroissement du coefficient de friction entre le tambour et le sabot de frein provoque un léger déplacement du sabot vers la gauche et diminue ainsi la force de frottement qui tend à reprendre sa valeur initiale. D'autre part une augmentation de la traction exercée vers la droite par le cliquet 22 augmente la pression radiale sur le tambour et fait croître le frottement dans une mesure correspondante, jusqu'à ce que ce frottement exerce sur le sabot de frein un effort vers la gauche accrût dans une mesure sensiblement égale. Par suite de l'angle aigu entre le bras 20 et le rayon du tambour, un très léger déséquilibre des forces tangentielles appliquées au tambour produit une grande variation de pression et de frottement radial.
On peut donc affirmer que le frottement est toujours de sens opposé et sensiblement égal à la résultante des autres
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celles produites par le cliquet 22 et par le ressort 18 dont le rôle est exposé plus loin.
L'explication précédente suppose que le frottement n'est pas suffisant pour empêcher la rotation du tambour, ou en d'autres termes que la force tangentielle exercée par le tambour sur le sàbot de frein est limitée par le frottement mais n'est pas limitée par le couple que le ressort produit sur le tambour.
Le fonctionnement du dispositif représenté aux figu- res 1 et 2 se comprend aisément. Lorsque le ressort 10 est re- monté, son effet total est appliqué par l'intermédiaire de la roue à rochet 23, sur le cliquet 22. Il en résulte que le sa- bot de frein 19 exerce sur le tambour 24 une pression suffisan- te en soi, pour empêcher la rotation de l'arbre 14.' Cependant le ressort auxiliaire 18 sert à exercer, sur le sabot de frein, une force s'opposant à celle du cliquet 22. La force tangentiel- le appliquée au sabot de frein par le ressort 18 tend à soule- ver le sabot 19 par rapport au tambour 24 et permet ainsi la rotation du tambour et de l'arbre entraîné.
On peut facilement démontrer que, dans ces conditions, le couple moteur effectif est proportionnel à l'effort de ten- sion sensiblement constant du ressort 18. Ainsi, si r est le rayon du tambour de frein 24, si T est le couple moteur du res- sort 10, et si P est la traction exercée par le ressort 18 sur le sabot 19, il en résulte que:
La traction vers l'arrière exercée par le cliquet sur le sabot de frein F = r
La traction vers l'avant exercée par le ressort sur le sabot de frein = P
L'effort tangentiel résultant sur le sabot de frein F - P
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On a montré que la force due .au frottement est égale à cette résultante F - P, et puisque le frottement re- tarde le tambour avec une force égale à celle qu'il exerce ' vers la gauche sur le sabot de frein, il en résulte que
Le coùple absorbé par le frein (F-P) r
Le couple fourni ou couple d'entraînement = T - (F-P) r = T - ( - P)
r = Pr - r
Le ressort 18 peut comporter un assez grand nombre de spires afin d'éviter toute variation sensible de sa tension lors des faibles déplacements du sabot de frein 19, et ce res- sort peut être muni d'un tendeur 25 ou d'un autre dispositif approprié permettant de régler la tension à la valeur requise.
La valeur du couple fourni à l'arbre entraîné 14 peut donc aisément être réglée à une valeur désirée quelconque en agissant sur le tendeur 25 afin de faire varier la tension exercée par le ressort 18 sur le sabot de frein 19. Les moteurs à ressort constituent un champ d'application des plus impor- tants de la présente invention, mais les avantages de l'inven- tion ne sont pas limités au- cas de l'emploi d'un ressort.
La fig. 3 montre une disposition permettant d'obte- nir ces avantages dans tout dispositif comportant une source de puissance variable. La manivelle représentée est un exemple d'une telle source. Afin d'exercer sur le sabot de frein une traction proportionnelle au couple moteur fourni et corres- pondant à la traction du cliquet des figures 1 et 2, la puis- sance est transmise à l'arbre entraîné 14 par l'intermédiaire d'un dispositif différentiel comportant un pignon entraîneur
26, un pignon entraîné 27 et un pignon satellite 28 monté dans un cadre tournant 29 relié au mécanisme de commande du frein.
On remarquera que ce dernier mécanisme comporte également un levier 30 articulé en 31 au chariot 29, une tige 32 dont l'ex-
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trémité inférieure est reliée au montant de support 33 et dont l'extrémité supérieure est articulée à l'extrémité gauche du levier 30, et enfin une tige de frein 34 servant à transmettre au sabot de frein 19 une force analogue à celle appliquée au sabot de frein de la fig. 1 par le cliquet 22 et la roue à rochet 23.
On voit que le mécanisme comportant le chariot 29, le levier 30 et la tige 32 doit être de dimensions telles que la traction tangentielle exercée sur le sabot de frein 19 par l'intermédiaire de la tige 34 soit égal au couple fourni par la manivelle 15 ou autre dispositif produisant un couple variable.
Dans les différentiels habituels à pignons coniques, le couple appliqué au cadre porte-satellite du différentiel est deux fois plus grand que le couple transmis d'un arbre à l'autre. Par conséquent on emploie dans ce cas un tringlage tel que la traction vers l'arrière exercée sur le sabot de frein 19 soit seulement égale à la moitié de l'effort produit à la périphérie du porte-satellite du différentiel.
Diverses variantes du dispositif à différentiel, dans lesquelles les arbres entraîneur et entraîné tournent à des vitesses différentes, peuvent être conçues. La figure 4, par exemple, montre un système d'entraînement dans lequel le pignon 35 monté sur l'arbre de la manivelle 15 actionne l'arbre entraîné 14 par l'intermédiaire des engrenages 36 et 37. Dans ce cas le sabot de frein 19 agit sur la périphérie externe de l'engrenage 37 et est commandé par les déplacements des engrenages satellites 36 de manière à exercer une force retardatrice proportionnelle à la puissance transmise de l'arbre moteur à l'arbre entraîné.
Ce résultat s'obtient au moyen d'un bras portesatellite 38 qui porte les engrenages 36, et dont une extrémité
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pivote autour de l'arbre entraîné, tandis que l'autre extrémité est articulée au mécanisme de commande du frein.
Lorsqu'on emploie un différentiel de ce genre, le couple appliqué à l'arbre entraîné et le couple de réaction agissant sur le porte-satellite sont facilement calculables, et le dispositif nécessaire pour augmenter ou diminuer la force tangentielle exercée sur le frein peut aisément être déterminé.
En négligeant les frottements dans le différentiel et aux au- tres endroits où ils peuvent produire de faibles efforts, il faut que la traction vers l'arrière exercée sur le sabot de frein soit exactement égale à la force tangentielle totale exer- cée sur le sabot de frein par le système entraîneur. Lorsqu'on ne réalise pas l'égalité, mais seulement une certaine propor- tionnalité entre ces deux forces le couple fourni n'a plus une valeur constante dépendant uniquement de la tension du ressort 18, mais est égal à la somme d'une quantité constante dépendant de la traction du ressort 18 et d'un second facteur proportion- nel au couple moteur agissant. Il est possible de rendre ce second facteur négatif de telle sorte que le couple fourni soit d'autant plus petit que le couple moteur est plus grand.
Cepen- dant le rôle normal du dispositif est de fournir un couple constant à partir d'une source de puissance à couple variable.
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