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"Variateur de vitesse continu automatique".
La présente invention concerne un nouveau dispositif de changement de vitesse, susceptible d'être employé, d'une manière générale,dans tous les cas où un changement de vitesse est re- quis soit, par exemple, dans les machines-, outils, dans les vé- hicules automobiles, dans les appareils de levage, et,@,
Le but de la présente invention est de réaliser un mécanis- me de changement de vitesse, dont le rapport de variation peut être réglé d'une manière continue, pendant la marche ,de zéro jusqu'à une valeur maximum prédéterminée.
Le variateur de vitesse continu automatique selon l'inven- tion, se compose essentiellement d'un arbre de commande à mani- vella et à maneton, dont l'excentricité est réglable et qui com- munique un mouvement giratoire, dans son plan,à un plateau ou
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un ensemble de manivelles, sur le ou lesquelles sont articulées une pluralité de manivelles oscillantes à axes fixes oscillants, coopérant avec des embrayages à sens unique, dont les impulsions saccadées sont transmises à un axe récepteur central; l'écart de phases entre les impulsions citées étant détermine de manière à obtenir une rotation substantiellement uniforme de l'axe récepteur.
La construction de l'appareil présente de nombreuses inno- vations au point de vue de la disposition des éléments et de la commande de ceux-ci, En outre, l'invention concerne un servo- moteur de construction particulière, permettant la variation de la vitesse d'une manière continue.
L'appareil présente entre autres, comme caraotéristique essentielle, l'avantage de pouvoir être utilisé comme réducteur de vitesse et comme Changement de vitesse. D'autre part, l'agen- cement mécanique est tel que l'arbre commandant tourne à une vitesse constante, tandis que l'arbre commandé est susceptible de prendre toutes les vitesses comprises entre zéro et une vitesse maximum prédéterminée.
A titre d'exemples d'utilité et d'importance de l'applica- tion d'un tel dispositif, citons 1.) L'appareil est accouplé entre un moteur électrique à 1000 tours et une machine-outil à 250 tours maximum. Le nom- bre de tours maximum de l'arbre commandé de l'appareil est pré- déterminé sur 250 tours contre 1000 tours sur l'arbre commandeur.
Dans ce cas, l'appareil fonctionne comme réducteur donnant tous
250 les rapports entre zéro et 1000
2.) L'appareil est agaouplé entre un moteur à 1500 tours et une machine de papeterie jusque 2000 tours. Le nombre de tours de l'arbre commandé est prédéterminé sur 2000 tours contre 1500 sur l'arbre commandeur. Dans cecas, l'appareil fonctionne comme multiplicateur donnant tous les rapports entre zéro et 2000 1500 .
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L'appareil peut être transformé facilement de manière que le nombre de tours maximum de l'arbre récepteur soit en réduc- tion ou en multiplication par rapport à l'arbre commandeur.
Ce transformateur de vitesse peut être accouplé à tous les moteurs et le mode de variation de vitesse sur l'arbre récepteur se fait suivant le cas de l'application de l'appareil.
1.) La variation est obtenue par une petite roue à main graduée.
%. ) La variation peut être obtenue automatiquement et au prorata de la charge.
3.) La variation peut être obtenue par les deux systèmes com- binés.
4.) Accouplé à un moteur Diesel, la variation peut être obtenue par le régulateur même du moteur ou par un régulateur prévu sur l' appareil même. Ainsi, on pourrait dire que la vitesse de l'arbre récepteur dépend du couple de l'arbre commandeur.
Quelle que soit la manière de commande de variation, un dispositif de contrôle automatique agit constamment sur l'organe essentiel qui fait varier la vitesse de l'arbre récepteur.
On peut également réaliser une telle application de change- ment de vitesse sur un Véhicule automobile de telle manière que le premier fonctionne automatiquement, ou bien qu' il est actionné de par une manette montée sur le volant/direction.
Cet appareil présente encore la grand avantage de prendre automatiquement son zéro, si la charge devient trop grande sur l'arbre Commandé, et de repréndre la vitesse qui a été déterminée par la roue à main, dès que la Charge diminue.
De dispositif consiste simplement dans une soupape de sûreté placée sur le canal, qui laisse échapper l'huila du côté du piston rotatif où il tourne vers le zéro. Cette soupape est réglable par un ressort et par conséquent, la charge maximum peut être réglée facilement,
A l'effet de mieux faire ressortir l'objet de l'invention,
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un mode préféré d'exécution est illustré aux figuras ci-jointes dans lesquelles: la figure 1 est une coupe axiale du mécanisme de commande et une partie schématique du servo-moteur; la figure II donne une coupe du piston rotatif; la figure III est une vue en bout de l'arbre coudé avec son contrepoids monté dans la boita du piston rotatif; la figure IV donne 1.)une vue sur le disque avec les coulisseaux;
2.)une coupe de la roue libre selon le plan IVade la figure V.
3.) une coupe des pignons d'entraîne- ment de l'arbre commandé par pignons des roues libres, selon le plan IVb de la figure V. la figure V est une coupe axiale de la roue libre et du pignon commandeur; la figure VI donne l'épure de commanda des roues liores; la figure VII donne un diagramme résultant des mouvements des roues libres ; la figure VIII donne les schématismes du système d'équili- brage.
La figure IX donne une coupe longitudinale de l'appareil.
Le dispositif comporte un carter (1) .Figure I, dans le- quel est renfermé tout le mécanisme de commande et le servo- moteur.
L'arbre de commande (2) monté sur des roulements à billes, est solidaire d'une bride (3) qui, à son tour, est fixée soli- dement contre une botte (4). Un flasque (5) fixé contra la botte (4), est pourvu d'une portée qui tourne dans le roulement (6).
Tout l'ensemble peut donc tourner librement dans ses trois pa- liers. Un piston rotatif (7) , fig.I et II, peut se mouvoir dans la boite (4) et est solidaire d'un arbre coudé (8); celui-ci est logé exoentriquement dans la botte et porte sur le bout une
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vis à quatre filets (9) logée partiellement dans l'arbre de commande (2). Le maneton de l'arbre sondé est excentré d'une distance A au centre exactement égal à la distance B du centre de l'arbre de cet arbre jusqu'à l'axe/de commande (2).
On peut donc placer le maneton de l'arbre coude exactement surl'axe de l'arbre de commande, en le fixant sur ce point et, en tournant l'arbre de commande (8), on ne pourra transmettre aucun mouvement de translation. Si,au contraire,on tourne l'arbre coudé d'un demi- tour et on le fixe sur ce point, on obtiendra une excentricité du maneton, égale à la distance A + B, et on aura le maximum de mouvement de translation, C'est le principe sur lequel est basé la variation de vitesse, c'est-à-dire 1.) tourner l'arbre oudé 8 d'une quantité voulue dans son logement, qui, lui-même, est déjà excentré .
2) le tenir solidement et exactement en place par un dispositif de contrôle automatique.
Le piston rotatif (7), fixé solidement sur l'arbre oudé (8), a pour but de déplacer celui-ci. D'autre part, la vis (9), étant fixée sur l'arbre coudé, fait glisser une bague (10) sur l'arbre de commande et déterminer chaque moment, la position du maneton de l'arbre coudé. Le mouvement de la bague (10) est transmis aux leviers (13) par l'intermédiaire d'un roulement et d'un organe (11) dans lequel est fixée la bague extérieure du roulement. La bague intérieure du roulement est fixée sur la bague (10). Une tige de guidage (12) est fixée dans l'organe (11).
Les deux leviers (13) sont fixés sur un arbre (14) lequel est muni d'un troisième levier (15) à l'extérieur du earter. Le levier (15) Communique son mouvement à un système différentiel par l'intermédiaire d'une bielle (16).
Deux banaux (17 et 18) sont pratiqués dans l'arbre de commande et communiquent avec lestrous (46 et 47, Fig.II)dans la botta à piston rotatif.
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Par une pression d'huile,on peut donc faire tourner l'arbre coudé 8 par l'intermédiaire du piston rotatif.
Le dispositif de réglage et de contrôle comporte une pompe qui amène l'huile, sous pression constante, dans le dispositif de contrôle, par le oanal (21) qui aboutit sous les deux soupapes (22 et 23). Les deux chambres (24 et 25) sont. d'une part, en communication avec les canaux (17 et 18) par l'intermédiaire d'un manchon (19) dans lequel peut tourner librement de commande et ,d'autre part, aveo les chambres (26 et 27); ces chambres,à leur tour,sont en communication aveo une valve équilibrée (28) qui a pour but de laisser échapper l'hui- le par l'un ou par l'autre côté du piston rotatif. L'huile d'échappement revient par les canaux (29 et 30) dans la cham- bre d'admission de la pompe. Une ouverture d'admission supplé- mentaire est prévue dans la pompe pour récupérer les pertes ou d'huile qui prraient se produire.
L'appareil différentiel de réglage comporte un secteur (31) pouvant osciller librement autour d'un arbre (32). Un levier (33) peut osciller autour d'un pivot (34) qui est soli- daire du secteur (31). Ce levier est relié au levier (15) par l'intermédiaire d'une bielle (16).
Une petite roue à main graduée de réglage (35) est fixée sur l'arbre (32). Cet arbre est pourvu d'une came (36) en forme de spirale d'arohimède qui vient buter contre un arrêt (37).
Un levier en équerre (38) reposant sur le secteur (31) est relié,d'autre part, à la tige de la valve (28).
Le fonctionnement est comme suit:
Supposons le maneton sur l'axe de l'arbre de commande, la roue à main de réglage marque zéro et la vitesse de l'arbre commandé est zéro. Le secteur (31) est tourné à gauche, le levier (38) est abaissé, la valve (28) est ouverte en O et
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l'huile sait échapper, d'un côté du piston rotatif, par le canal (41), à travers la chambre (24),le oanal (39) et la chambre (27). L'huile a passé la valve ouverte et les canaux (39 et 30) pour passer dans la chambre d'admission de la pompe.
Tournons la roue à main à gauche, la came vient buter contre l'arrêt (37) et entraîne le secteur à droite., Le le- vier (38) s'enlève en entraînant la valve (28) qui s'ouvre en M. Au même moment, une dépression s'est produite dans la cham- bre (26 et 25). l'huile peut s'échapper d'un côté du piston rotatif,par les canaux (42 et 40) et par l'ouverture M, pour se rendre dans la chambre d'admission de la pompe. Une dépres- sion s'est produite au-dessus du piston solideire de la soupa- pe (43) et en dessous du piston de la soupape (44); par con- séquent,la soupape (22)' s'enlève facilement tandis que l'au- tre reste fermée.
L'huile est refoulée sur l'autre côté du piston rotatif. celui-ci se met à tourner sous l'influence de la pression d'huile$ entraîne la vis (9), et en même temps le secteur (si) par l'intermédiaire des bagues (10 et Il,) des leviers (13 et 15). de la bielle (le) du levier (33) et de l'arrêt (37) qui forme point d'appui contre la came.
Tout le système se déplacera jusqu'à ce que le levier(38)sera justement au point où les pressions sont équilibrées. c.à.d. quand les ouvertures M et 0 sont fermêes.On peut remarquer que le levier (38) revient automatiquement sur la place exact, Par conséquent,l'arbre coudé doit rester en place et la pression d'huile de chaque côté du piston rotatif rend celui-ci solidaire de la boite (4) et en même temps de l'arbre commandeur.
Les différentes réactions sur le maneton de l'arbre coudé sont toujours réactionnées par le fait que la pompe à huile tend toujours à refouler l'huile sur le côté ou règne la plus grande pression.
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Sur le maneton de l'arbre coudé est monté,sur roule- ments à billes,un disque (20) Fig.I et IV qui est pourvu d'une rainure circulaire dans laquelle sont logés quatre ooulioseaux (48) qui attaquent,à leur tour,les manivelles des roues libres (49). Ioi ce disque remplace avantageuse- ment les quatre bielles utilisées actuellement. Il est à remarquer que le disque ne tourne pas sur lui-même et que les ooulisseaux (48) ne se déplacent que très légèrement pendant la charge,sur les roues libres. Le diamètre du dis- que est choisi en rapport avec les longueurs des manivelles des roues libres et la course de l'arbre coudé,de telle manière que l'arbre commandé reçoit un mouvement homooinétique.
La Pig.Vl montre clairement les angles utiles pour quatre et pour cinq roues libres et que quatre roues libres suffisent pour obtenir unehomocinétie relative,applicable à presque tous les appareils.
D'autre part, un simple amortisseur peut absorber faci- lement les petites variations.
Les roues libres sont attaquées directement par l'arbre coude et le disque. Les bagues intérieures (50) Fig.IV et V, sont solidaires des manivelles (49) dont les manetons sont montés dans les coulisseaux (48) qui sont loges dana le disque.
Il est à remarquer que l'ensemble de l'arbre de commande, botte* piston rotatif et disque est équilibré. parfaitement à n'importe quelle position de l'arbre cpudé. Le schéma Fig. XVIII, montre nettement le système d'équilibrage. L'ensem- ble de l'arbre coudé avec le piston rotatif et le disque est équilibré dans le sens de rotation et dans le sens longi- tudinal, puis le centre de gravité de cet ensemble,étant déter- miné (ce centre ne change pas d'excentrage), est équilibré de nouveau par des contre poids placés sur la boite du piston rotatif.
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L'équilibrage en plan est comme suit:
1) M représente les masses du disque de l'arbre coudé et piston rotatif/ F la force centrifuge créée par la masse M. le
Fe la force centrifuge créée par la casse Mc tel/que l'équilibre soit formé par rapport au point O' entre les Masses M et Mc.
2) #M représente la résultantedes masses M et Mc qui causera dans le point 0' (centre de gravité du système M-Me) une foroe centrifuge P autour du centre 0. le ' #Mc causera une force centrifuge P' tel que l'équilibre sera formé par rapport au centre 0 entre les masses #M et #Mc.
L'équilibrage en longueur est comme suit:
1) La masse M résulte des deux fractions f (M) et f' (M).
Par rapport au point d'appui A, Mc équilibre M.
2) La masse #M résulte du système M, Mc. Par rapport au et f' (#Mc) point d'appui C,les fractions f (#Mc) et f'(#Mc) équilibrent #M.
Considérons les roues libres Fig.IV et v.
Les bagues extérieures des roues libres, étant d'une pièce avec les arbres (57), sont montées ,sur des roulements à billes dans un second carter (61) Fig.IX,et de manière que leurs cen- ie tres soient équidistants du centre de l'arbre commandé et sous un angle de 90 pour quatre roues libres; quatre pignons (59), fixés sur oes arbres (57), entraînant un pignon central (60) qui est fixé sur l'arbre commandé. DU fait que les roues li- 'bras sont placées à 90 , elles reçoivent leur mouvement, l'uneaprès l'autre,dans des temps égaux, et transmettent leur mouvement, dans un sens, à l'arbre commandé, d'une manière continue.
Les bagues extérieures (51) des roues libres en forme de poulies présentent un arbre qui est monté sur des roulements à billes. Les bagues intérieures tournent librement sur une
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bague en bronze qui est montée librement sur un bout d'arbre à l'intérieur et sur la bague extérieure. Les bagues inté- rieures sont solidaires d'une manivelle (49) et sont pourvue d'un contre-poids d'équilibrage (52)
Les galets (53) ont un profil spécial et sont montés sur des pivots (54) avec un jeu suffisant. Ces pivots sont logès, de chaque côté, dans des couronnes (55), 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-oiroonférenoe, tandis que l'autre partie est concentrique avec le centre.
D'un côté du galet, un petit res- sort (56) agit pour faire tourner celui-ci dans le sens voulu, afin de mettre la rampe en contact avec la bague intérieure.
Le moindre mouvement enavant de la bague intérieure (49) pro- duit la liaison solide des deux bagues, tandis que la bague intérieure peut retourner librement.
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 oentrifuge, restent en contact avec la bague extérieure et , prennent la -.même vitesse uniforme que celle-ci. Les ressorts assurent toujours le contact avec la bague intérieure qui est animée d'un mouvement oscillant par rapport à la bague exté- rieure.
Il est à remarauer que ces roues libres diffèrent des autres systèmes du fait que:
1) les bagues intérieures ou extérieures ne sont pas entaillées pour former des rampes.
2) La bague intérieure est osoillante au lieu de la bague extérieure,
Les galets ne sont pas retirés par le frottement de la bague extérieure, produit par la force -centrifuge des ga-
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lets paroe que cette bague est en mouvement de rotation uniforme et entraîne les galets.
3) Ce système permet de disposer un grand nombre de galets, ce qui augmente considérablement la résistance.
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif de changement de vitesse à variations continues, préférablement automatique , caractérise par le fait qu'il se composa essentiellement d'un axe de commande à manivelle et à maneton, dont l'excentricité est réglable, qui communique un mouvement giratoire, dans son plan, à un plateau remplaçant des manivelles, sur lequel sont articulées une pluralité de manivelles cscillantes à axes fixes oscillants , coopérant avec des embrayages à sens unique, dont les impulsions saccadées sont transmises à un axe récepteur central; l'écart de phases entre les impulsions citées étant déterminé: de manière à obtenir une rotation substantiellement uniforme de .--'axe récep- teur.
2.- Dispositif de changement de vitesse selon la revendi- cation 1, caractérisé par le fait que la manivelle de commande comporte une contre-manivelle mobile de même excentricité, dont le maneton peut occuper toute position excentrique entre l'axe de commande principal et une valeur maximum égale à la somme des l'excentricités de la manivelle et, de la contre-manivelle; l'excantricité du maneton étant réglée de l'extérieur par un servo-moteur hydraulique.
3.- Dispositif de changement de vitesse selon les reven- dications 1 et 2, caractérisé par le fait que les embrayages à sens unique cités sont constitués par des roues libres à galets ou rouleaux à périphérie en forme de spirale ou similaire.
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