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Dispositif de ahsngement de vitesse.
Le présente invention concerne un nouveau dispositif de changement de vitesse, susceptible d'être employé, d'une manière gêne raie, dans tous les @as où. un changement de vitesse est requis, soit, par exemple, dans les machines-outils, dans les véhicules automobiles, dans les appareils de levage,et,-,.
L'appareil présente, entre autres, comme caractéristique essentielle, l'avantage de pouvoir 'être employé et comme réducteur de vitesse et comme changeaient de vitesse.
D'autre part, l'agencement mécanique est tel que.l'arbre @ommandant tourne à une vitesse constante, tandis que l'arbre @ommande est susseptible de prendre toutes les vitesses comprises encre zéro et une vitesse maximum prédéterminée.
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A titre d'exemple de l'utilité et de l'imporlu-eiie de lfsppli3stion d'un tel dispositif, par exemple en construction automobile, il suffit de renseigner que le démarrage semit dans 3e cas extrêmement facile et effectué à l'iaterven- tion d'un simple levier qui fait varier la vitesse depuis zéro jusque la vitesse correspondant à la vitesse directe,
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le levier, en fin de -.^.ourse, pouvant accoupler àiré2tement le moteur à l'arbre commandé. On peut également réaliser une telle application de l'appareil de changement de vitesse sur un véhicule automobile, de telle manière que le premier fonction-
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ne automatiquement, n'est-à-dire sans intermédiaire de levier et au prorata de la charge.
Le dispositif suivant l'invention se caractérise prin@ipa-
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lement en ne que l'axe de commande, préférablf-ment à vitesse constante, transmet son mouvement, d'une part,à une transmission différentielle du type aonnu, reliée à l'axe so'n'asndé et, d'autre part, à un tambour à l'intérieur duquel est dispose un sxe auxiliaire, qui peut être excentré par rapport au dit tamcour, auquel il est relié par des bielles articulées et des embrayages à sens unique, de telle manière qu'on obtient la rotation continue à vitesse variable de ^et axe auxiliaire, ladite rotation étant communiquée au troisième élément du différen- tiel cité.
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Le rapport des vitesses entre l'arbre de 30m::18n.de et l'arbre commandé varie proportionnellement à l'excentricité de l'axe auxiliaire. cette excentricité peut être contrôlée à la main ou, d'une manière automatique en fonction de la charge imposée au mécanisme.
L'invention prévoit des moyens spéciaux pour réaliser cet-
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te aubompbieibé et notamment elle préconise l'utilisation de ressorts ou d'amortisseurs, qui limitent et déterminent la déviation de l'axe auxiliaire relativement au tambour.
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Une importante caractéristique est également celle relative aux embrayages à sens unique, signalés ci-dessus. En effet, selon l' invention, chacun de ces embrayages comporte deux chemins de roulement circulaires centrés, entre lesquels sont disposés des rouleaux à profil spécial, qui solidarisent ou libèrent les chemins de roulement cités, d'après le sens d'oscilla- tion du chemin interne, de manière à réaliser une rotation unils- térale du chemin extérieur.
A l'effet de mieux faire ressortir l'objet de l'invention, un mode préféré d'exécution est illustré aux figures ni-jointes, dans lesquelles:
LE) figure1 est unecoupeaxiale du dispositif de changement de vitesse suivant l'invention;
La figure 3 est une coupe axiale de l'ensemble des embrayages à sens unique;
La figure 3 est une partie d'un de ces embrayages montrant l'agencement des chemins de roulement et des éléments de calage;
La figure 4 est une coupe axiale de l'élément suivant fig.3;
La figure 5 est une épure montrant les différents éléments animés d'un mouvement soit de rotation, soit d'oscillation, permettant l'obtention du changement de vitesse;
La figure 6 est une vue du dispositif d'équilibrage et de ' contrôle du rapport de vitesse;
Le figure 7 montre le diagramme des déplacements angulaires des différents éléments du ménanisme.
Le dispositif comporte un carter 1, dans lequel est renfermé tout le mécanisme de transmission. un tambour 2 présente deux moyeux de grand alésage, sur lesquels sont montés les roulements à billes 3 et 4, qui sont fixés dans le carter 1. Un autre organe 5, composé avec le levier 6, forme une fourche qui repose dans le carter 1 et qui peut osciller librement. Entre les deux bras 5 et 6 est monté, sur roulements à billes, un arbre 7. sur
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set arbre sont montées qustre roues libres, d'une construction. spéciale, composées des organes 8 et 9, figures 1 et 2. Les pièces 8, en forme d'une manivelle, et pourvues d'un moyeu, formant la bague intérieure de la roue libre, peuvent tourner librement sur l'arbre et sur les moyeux des pièces 9, qui forment la bague extérieure de le roue libre.
Les manivelles 8 sont reliées, par des bielles 10, à la paroi intérieure du tambour 2, par l'intermédiaire des noussinets 11, solidaires du tambour 2, fig.l.
Dans l'organe 5 est monté l'arbre de commande 12, monté, d'un côté,sur un roulement à billes 13 et, par l'autre côté, dans l'arbre commandé 14, qui est monté sur les roulements 15 et 16.
Sur cet arbre 12 sont fixés une roue dentée 17, pour chaîne Galle, et un pignon 18. L'arbre 14 est solidaire d'une double manivelle portant deux pivots 19, autour desquels peuvent tourner les satellises 20. Une roue 21, à denture extérieure correspondant aven le pignon 22. et denture intérieure correspondant avec les satellites 20, est pourvue d'un moyeu 23, qui est monté sur les roulements 24 et 25, à l'intérieur de l'organe 5, une roue dentée 26, pour chaîne Galle, est fiyée sur le tambour 2.
Le pignon 22 est solidaire du volant 27 et libresur l'arbre 7. Le manhon 28, fixé sur l'arbre 7, est relié au volant per l'intermédiaire de deux disques élastiques 29, en cuir-chrome, par exemple. considérons les roues libres,figures 2,3,4.
Les bagues extérieures 9 des roues libres, en forme de pou -lies, présentent un moyeu pour la fixation, l'un contre l'autre, sur l'arbre 7. Ils sont fixés par clavette et serrés par un érou 1. Les bagues intérieures 8 tournent librement sur des bagues en .bronze, la première autour de l'arbre 1 et les trois
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autres autour des moyeux des bagues extérieures 9. Les bagues intérieures sont pourvues d'une manivelle avec bague en bronze 10, et un contrepoids d'équilibrage 11.
Les galets/ont un profil spécial et sont montés sur des pivots 3 avec un jeu suffisant, ces pivots sont logés, de cha- que côté, dans des couronnes 4, de manière que tous les galets d'une roue libre sont équidistants. Les galets présentent une rampe en forme de spirale d'Archimède, sur la demi-circonféren- ce , tandis que l'autre partie est concentrique avec le centre.
De chaque sôté d'un galet, un petit ressort 5 agit pour faire tourner celui-ci dans le sens voulu, afin de mettre la rampe en contact avec la bague intérieure. Le moindre mouvement en avant de la bague intérieure produit la liaison solide des deux bagues, tandis que la bague intérieure !2. peut retourner libre- ment.
Il est à remarquer que ces roues libres peuvent fonction- ner à de grandes vitesses. Les bagues extérieures sont animées d'un mouvement de rotation uniforme. Les galets, par la force centrifuge, restent en contact avec la bague extérieure et pren -nent la même vitesse uniforme que- selle-si. Les ressorts assu- rent toujours le contant avec la uague intérieure qui est ani- mée d'un mouvement oscillant par rapport à la bague extérieure.
Il est à remarquer que ces roues libres diffèrent des au- tres systèmes du fait que : 1 / les oagues intérieures ou extérieures ne sont pas entaillées pour former des rampes; 2 / la bague intérieure est oscillante au lieu de la bague exté- rieure. Les galets ne sont pas retirés par le froztement de la bague extérieure,produit par la force centrifuge des ga- lets, parce que aette bague est en mouvement de rotation uni- forme et entraîne les galets; 3 / Oe système permet de disposer un grand nombre de galets, ce qui augmente considérablement la résistance.
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Le fonctionnement est comme suit .
L'arbre de commande 12 (fi.gs.l, 5, 6) , en mouvement de rotation, entraîne le tambour 2,par l'intermédiaire des roues 17 et 26 et une chaîne Galle 30, dans le sens de la flèche A, figs.5 et 6. D'autre part, le pignon 18 tend à faire tourner la couronne dentée 21 dans le sens inverse (flèche B), par l'intermédiaire des satellites 20, du moment qu'il y a une résistance sur l'arbre commandé 14.
La denture extérieure de la couronne agit sur le pignon 22, qui entraîne l'arbre 7. Le rapport des engrenages est tel que l'arbre 7 tourne à la même vitesse et dans le même sens que le tambour 2. Du moment que l'arbre commando 14 est calé, les roues libres ne fonctionnent pas, mais cela suppose que l'arbre 7 est situé dans le centre du tambour 2.
En déplaçant l'arbre 7 par rapport au centre du tambour 2, les bagues intérieures 8 des roues libres prennent le mouvement oscillant, tout en tournant avec le tambour 2, mais les bagues extérieures des roues libres 9, qui sont fixées sur l'arbre 7, sont refoulées constamment l'un âpres l'autre dans le sens inverse de celui du tambour % et occssionnent un retard de la couron -ne dentée 21, par l'intermédiaire de l'arbre 7 et du pignon 22.
Le retard sur la couronne 21 donne l'avancement sur l'arbre =oN- mandé 14. La vitesse de l'arbre commandé augmente à mesure que la distante entre le centre du tambour et le centre de l'arbre 7 sera augmentée. Cette variation est obtenueen faisant basculer les bras 5 et 6 au moyen de deux vis reliées à une roue à main.
Cette variation peut se faire automatiquement, suivant la force résistante sur l'arbre commandé 14. Vu que la force résistante de l'arbre commandé a une réaction sur la couronne 21, la force est dirigée,suivant la flèche F, sur les bras 6 et 5. pour les petits appareils qui doivent varier automatiquement, ces bras 5 et 6. peuvent 'être soutenus par un ressort réglable.
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A meusrs que le force résistante sur l'arbre commandé devient plus grande, la réaution augmente et le centre de l'arbre 7 approche le neutre du tambour 2, la course des roues libres diminue, d'où, résulte un ralentissement sur l'arbre commande.
Si cette force devient exagérée, l'arbre 7 se met au centre du tambour 8 et l'arbre commandé reste calé. pour les appareils plus grands, les bras 5 et 6 sont soutenus par une bielle 34 et piston 33 se mouvant dans un cylindre 32. Le ylindre communique avec une chambre 36 par l'orifice 38.
Le cylindre et une partie de la chambre 36 sont remplis d'huile.
L'air sera comprimé dans la chambre 36 suivant la position des bras 5 et 6, et l'appareil fonctionne comme ressort. Les deux cylindres 36 sont en communication entre eux par un tuyau 37, pour avoir les pressions en équilibre. En augmentant ou en diminuant la quantité d'huile dans le cylindre, on fait varier la position des bras 5 et 6 et, par conséquent, la vitesse de l'arbre commen -dé. La vitesse de l'arbre commandé est zéro quand on abaisse l'arbre ? jusqu'au centre du tambour 2.
Les manivelles solidaires des bagues intérieures 8 des roues sont reliées,par des bielles 10,aux coussinets 11 solidaires du tambours (fige..5-et 7).
Quand ce tambour tourne concentriquement à l'arbre 7, les roues libres ne fonctionnent pas, mais du moment que l'arbre 7 se déplace, les bagues intérieures 8 commencent leur mouvement oscillent, dont l'amplitude augmente avec la distance des centres de rotation de l'arbre 7 et du tambour 8 et tout se passe, pendant un tour du tambour, comme si les quatre points o 1, 2, 3, 4 ont décrit un cercle, par rapport au centre de l'arbre 7, qui a pour rayon la distance entre les deux centres du tambour et de l'arbre 7.
La figure 7 montre que pour chaque quart de tour l'arbre 7
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a retardé de 1/8 de tour environ et-avec une vitesse pratiquement constante. wec quatre roues libres, l'arbre commandé aura dons une vitesse pratiquement uniforme. L'appareil peut être monté également avec un nombre de roues libres quelconque, mais, pour les appareils de précision, il sera avantageux de prendre un nombre de roues libres supérieur à quatre et d'interceler l'accouplement élastique montré sur la figure 1 et qui est ::on- stitué par un volant 27 solidaire du pignon 22, monté librement sur l'arbre 7. un moyeu 28, fixé sur cet arbre, est relié,par deux disques élastiques en cuir-chrome. au volant; les petites variations sont absorbées par ce volant.
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Speed change device.
The present invention relates to a new gear change device, capable of being used, in a way that is inconvenient, in all cases where. a gear change is required, ie, for example, in machine tools, in motor vehicles, in lifting devices, and, - ,.
The apparatus has, among other things, as an essential characteristic, the advantage that it can be used both as a speed reducer and as a speed changer.
On the other hand, the mechanical arrangement is such that the driving shaft rotates at a constant speed, while the driving shaft is capable of assuming all speeds including zero ink and a predetermined maximum speed.
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As an example of the usefulness and the imporlu-eiie of the lfsppli3stion of such a device, for example in automobile construction, it suffices to inform that the starting semis in the 3rd case extremely easy and carried out immediately. tion of a simple lever which varies the speed from zero to the speed corresponding to the direct speed,
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the lever, at the end of -. ^. bear, being able to immediately couple the motor to the controlled shaft. It is also possible to carry out such an application of the gear change device on a motor vehicle, such that the first function-
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not automatically, that is to say without lever intermediary and in proportion to the load.
The device according to the invention is characterized prin @ ipa-
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Lely by only the control axis, preferably at constant speed, transmits its movement, on the one hand, to a differential transmission of the aonnu type, connected to the so'n'asndé axis and, on the other hand , to a drum inside which there is an auxiliary sxe, which can be eccentric with respect to said tamcour, to which it is connected by articulated connecting rods and one-way clutches, in such a way that continuous rotation is obtained with variable speed of ^ and auxiliary axis, said rotation being communicated to the third element of the cited differential.
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The speed ratio between the 30m :: 18n.de shaft and the driven shaft varies in proportion to the eccentricity of the auxiliary axis. this eccentricity can be controlled by hand or automatically according to the load imposed on the mechanism.
The invention provides special means for achieving this
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te aubompbieibé and in particular it recommends the use of springs or shock absorbers, which limit and determine the deviation of the auxiliary axis relative to the drum.
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An important characteristic is also that relating to the one-way clutches, mentioned above. Indeed, according to the invention, each of these clutches comprises two centered circular raceways, between which are arranged rollers with a special profile, which join together or release the aforementioned raceways, according to the direction of oscillation. of the internal path, so as to achieve a unilateral rotation of the external path.
In order to better highlight the subject of the invention, a preferred embodiment is illustrated in the accompanying figures, in which:
LE) figure1 is an axial section of the gear change device according to the invention;
FIG. 3 is an axial section of the assembly of the one-way clutches;
Figure 3 is a part of one of these clutches showing the arrangement of the raceways and the wedging elements;
Figure 4 is an axial section of the element according to fig.3;
FIG. 5 is a diagram showing the various elements driven by a movement either of rotation or of oscillation, making it possible to obtain the change of speed;
Figure 6 is a view of the gear ratio balancing and controlling device;
Figure 7 shows the diagram of the angular displacements of the various elements of the menanism.
The device comprises a housing 1, in which is enclosed the entire transmission mechanism. a drum 2 has two large bore hubs, on which are mounted the ball bearings 3 and 4, which are fixed in the housing 1. Another member 5, made up of the lever 6, forms a fork which rests in the housing 1 and which can oscillate freely. Between the two arms 5 and 6 is mounted, on ball bearings, a shaft 7.on
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set shafts are mounted qustre freewheels, of a construction. special, composed of members 8 and 9, figures 1 and 2. The parts 8, in the form of a crank, and provided with a hub, forming the inner ring of the freewheel, can rotate freely on the shaft and on the hubs of parts 9, which form the outer ring of the freewheel.
The cranks 8 are connected, by connecting rods 10, to the inner wall of the drum 2, by means of the noussinets 11, integral with the drum 2, fig.l.
In the member 5 is mounted the control shaft 12, mounted, on one side, on a ball bearing 13 and, on the other side, in the controlled shaft 14, which is mounted on the bearings 15 and 16.
On this shaft 12 are fixed a toothed wheel 17, for Galle chain, and a pinion 18. The shaft 14 is integral with a double crank carrying two pivots 19, around which the orbit 20 can rotate. A wheel 21, with toothing outer corresponding aven pinion 22. and inner toothing corresponding to planet gears 20, is provided with a hub 23, which is mounted on bearings 24 and 25, inside member 5, a toothed wheel 26, for Galle chain, is attached to drum 2.
The pinion 22 is integral with the flywheel 27 and free on the shaft 7. The manhon 28, fixed on the shaft 7, is connected to the flywheel by means of two elastic discs 29, in leather-chrome, for example. consider the freewheels, figures 2,3,4.
The outer rings 9 of the free wheels, in the shape of pulleys, have a hub for fixing, one against the other, on the shaft 7. They are fixed by key and tightened by a nut 1. The rings inner 8 rotates freely on .bronze bushings, the first around shaft 1 and the three
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others around the hubs of the outer rings 9. The inner rings are provided with a crank with a bronze ring 10, and a balancing counterweight 11.
The rollers / have a special profile and are mounted on pivots 3 with sufficient play, these pivots are housed, on each side, in rings 4, so that all the rollers of a freewheel are equidistant. The pebbles present a ramp in the form of an Archimedean spiral, on the semi-circumference, while the other part is concentric with the center.
On each side of a roller, a small spring 5 acts to rotate the latter in the desired direction, in order to bring the ramp into contact with the inner ring. The slightest forward movement of the inner ring produces a strong bond between the two rings, while the inner ring! 2. can return freely.
It should be noted that these freewheels can operate at high speeds. The outer rings are driven by a uniform rotational movement. The rollers, by centrifugal force, remain in contact with the outer ring and take the same uniform speed as the saddle. The springs always keep the constant with the inner ring which is animated by an oscillating movement relative to the outer ring.
It should be noted that these freewheels differ from other systems in that: 1 / the inner or outer rings are not notched to form ramps; 2 / the inner ring oscillates instead of the outer ring. The rollers are not removed by the friction of the outer ring, produced by the centrifugal force of the rollers, because this ring is in uniform rotational movement and drives the rollers; 3 / The system makes it possible to have a large number of rollers, which considerably increases the resistance.
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The operation is as follows.
The control shaft 12 (fi.gs.l, 5, 6), in rotational movement, drives the drum 2, via the wheels 17 and 26 and a Galle chain 30, in the direction of arrow A , figs.5 and 6. On the other hand, the pinion 18 tends to rotate the ring gear 21 in the opposite direction (arrow B), via the satellites 20, as long as there is resistance on the ordered tree 14.
The outer toothing of the crown wheel acts on the pinion 22, which drives the shaft 7. The gear ratio is such that the shaft 7 rotates at the same speed and in the same direction as the drum 2. As long as the commando shaft 14 is stalled, the freewheels do not work, but this assumes that the shaft 7 is located in the center of the drum 2.
By moving the shaft 7 relative to the center of the drum 2, the inner rings 8 of the freewheels take on the oscillating movement, while rotating with the drum 2, but the outer rings of the freewheels 9, which are fixed on the shaft 7, are constantly forced one after the other in the opposite direction to that of the drum% and occssionnent a delay of the toothed crown 21, via the shaft 7 and the pinion 22.
The delay on the crown 21 gives the advance on the shaft = ON-demand 14. The speed of the controlled shaft increases as the distance between the center of the drum and the center of the shaft 7 is increased. This variation is obtained by tilting the arms 5 and 6 by means of two screws connected to a hand wheel.
This variation can be done automatically, depending on the resistive force on the controlled shaft 14. Since the resistive force of the controlled shaft has a reaction on the crown 21, the force is directed, according to the arrow F, on the arms 6 and 5. for small devices which are to vary automatically, these arms 5 and 6. may be supported by an adjustable spring.
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As the resistive force on the controlled shaft becomes greater, the recaution increases and the center of the shaft 7 approaches the neutral of the drum 2, the travel of the freewheels decreases, resulting in a slowing down on the tree command.
If this force becomes exaggerated, the shaft 7 moves to the center of the drum 8 and the driven shaft remains wedged. for larger devices, the arms 5 and 6 are supported by a connecting rod 34 and piston 33 moving in a cylinder 32. The ylinder communicates with a chamber 36 through the orifice 38.
The cylinder and part of the chamber 36 are filled with oil.
The air will be compressed in the chamber 36 according to the position of the arms 5 and 6, and the device operates as a spring. The two cylinders 36 are in communication with each other by a pipe 37, in order to have the pressures in equilibrium. By increasing or decreasing the quantity of oil in the cylinder, the position of the arms 5 and 6 is varied and, consequently, the speed of the started shaft. Is the speed of the controlled shaft zero when lowering the shaft? to the center of the drum 2.
The cranks integral with the inner rings 8 of the wheels are connected, by connecting rods 10, to the bearings 11 integral with the drums (fig..5-and 7).
When this drum turns concentrically to the shaft 7, the freewheels do not work, but as soon as the shaft 7 moves, the inner rings 8 begin their movement oscillate, the amplitude of which increases with the distance from the centers of rotation shaft 7 and drum 8 and everything happens, during one revolution of the drum, as if the four points o 1, 2, 3, 4 have described a circle, with respect to the center of the shaft 7, which has for radius the distance between the two centers of the drum and the shaft 7.
Figure 7 shows that for each quarter turn the shaft 7
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delayed by about 1/8 of a turn and-with practically constant speed. With four freewheels, the driven shaft will have virtually uniform speed. The apparatus can also be mounted with any number of freewheels, but, for precision apparatus, it will be advantageous to take a number of freewheels greater than four and to interlace the elastic coupling shown in figure 1 and which is :: on- stitué by a flywheel 27 integral with the pinion 22, freely mounted on the shaft 7. a hub 28, fixed on this shaft, is connected by two elastic discs in leather-chrome. driving; small variations are absorbed by this steering wheel.