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"Dispositif de changement de vitesse".
La présente invention est relative à un dispositif de changement de vitesse à engrenages, et elle a pour but de permettre de faire varier d'une manière continue et progressive le rapport de vitesse entre un organe moteur et un organe récepteur.
Dans ce but, selon l'invention, la transmission du mouvement s'opère par l'intermédiaire d'organes dentée tournants, susceptibles de s'engrener par. périodes et dont au moins un comporte des portions dentées disposées à des distances progressivement croissantes ou décroissantes de l'axe de rotation de cet organe, et dont l'autre est déplaçable de manière à pouvoir être amené en prise avec des portions dentées différentes de sorte qu'à chaque position relative de ces organes dentés correspond un autre rapport de vitesse.
A cet effet, selon l'invention. l'un de ces organes est formé par une crémaillère en spirale ou en hélice dont les spires se retrécissent progressivement, supportée par la face d'un support susceptible de tourner autour de son axe,
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et l'autre est constitué par un pignon denté cylindrique monté sur un arbre dont l'axe est parallèle à la face du support susdit et coupe l'axe de rotation du support, ce pignon étant solidarisé de son arbre au point de vue de rotation et capable d'être déplacé axialement sur cet arbre sans interrompre sa roation. et l'arbre susdit étant relié soit à l'organe récepteur, soit à l'organe moteur, de manière à assurer la transmission du mouvement.
Selon l'invention, le support de la crémaillière susdite peut être formé par un plateau, un cône ou un autre organe de forme géométrique appropriée.
Afin d'assurer la continuité de la transmission du mouvement, le dispositif, selon l'invention, comporte, pour une crémaillière, deux pignons dentés susceptibles chacun de venir en prise alternativement avec une même portion de cette crémaillère pendant un demi-tour de rotation du support susdit, de manière que chacun de ces pignons participe successivement à la transmission du mouvement.
Selon l'invention, les arbres de ces pignons dentés sont reliés d'une manière appropriée soit à l'organe moteur soit à l'organe récepteur de manière qu'il existe à tout moment une liaison entre ces derniers organes.
Afin d'obvier à la variation progressive de la vitesse de l'organe récepteur pendant la période d'engrènement des pignons avec la portion désirée de la crémaillère, selon l'invention, ces pignons sont en outre mobiles circulairement autour de l'axe de rotation du support de la crémaillère de manière à pouvoir rouler sur cette dernière pour provoquer une variation complémentaire de la vitesse de l'arbre du pignon en prise corrigeant la variation de vitesse due à la modification du rayon de courbure de la portion de la crémaillère engrenée pendant la période susdite.
Dans ce but, selon l'invention, l'arbre de chaque pignon
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denté est pivoté pendant l'engrènement, autour de l'axe de rotation susdit d'un angle déterminé par l'action d'une came, ce mouvement de pivotement introduisant une nouvelle variation du rapport de vitesse, grâce à laquelle l'organe récepteur reçoit une vitesse pratiquement uniforme.
A cet effet, dans une forme de réalisation de 1'nvention, chaque arbre de pignon est suspendu à un collier placé librement sur un tourillon disposé dans l'axe de rotation du support de la crémaillère, et est attaqué par une came d'un profil approprié animée d'un mouvement de rotation curant la transmission du mouvement, de manière à imprimer à l'arbre susdit une oscillation complète pendant un tour de rotation de l'organe-moteur.
Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse du nouveau dispositif, les dents des pignons cylindriques susdits sont droites et celles de la crémaillère sont taillées selon l'un ou l'autre des procédés connus, de manière à assurer l'engrènement convenable des organes en prise.
D'autres particularités et avantages de la présente invention ressortiront de la description desdessins ci-annexés qui représentent schématiquemen et à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation du dispositif de changement de vitesse selon l'invention.
Dans ces dessins :
Figure 1 est une vue latérale du dispositif.
Figure 2 est une coupe transversale du dispositif suivant la ligne I-I de la fig. 1.
Figure 3 est le dagramme des vitesses des différerentsorganes du dispositif selon l'invention pendant un tour de rotation de l'organe moteur et pour un rapport de vitesse déterminé.
Le dispositif de changement de vitesse selon l'invention est intercalé entre l'arbre entraîneur 1 et un arbre entraîné 2
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dont la vitesse de rotation doit pouvoir être modifiée à volonté et ceci d'une manière progressive.
Dans ce but, selon l'invention, l'arbre entraîné 1 est solidaire d'un plateau 3 sur la face plane duquel est réalisée une crémaillère en spirale 4 dont les différentes dents possèdent,comme connu des vitesses de rotation circonféren tielles variables progressivement entre une vitesse minimum correspondant à l'extrémité 5 et une vitesse maximum correspondant à l'extrémité 6 de la spirale.
Le dispositif comporte en outre deux pignons dentés cylindriques 7 et 7' montés sur des arbres cannelés 8 et 8; placés.parallèlement à la face du plateau 3 et orientés suivant des rayons de ce dernier, ce montage créant une solidarisation entre les pignons 7 et 7' et leurs arbres respectifs, tout en permettant de faire coulisser axialement ces pignons afin de provoquer leur engrènement avec toute portion choisie de la crémaillère 4.
Selon l'invention, les arbres 8 et 8' sont reliés par un dispositif approprié tel que, par exemple, un système de pignons d'angle 9, 9' et 10 à l'arbre récepteur 2, de manière que la rotation de chacun des pignons 7 et 7'provoque la rotation de cet arbre.
Selon l'invention, les pignons 7 et 7' sont placés à égale distance de part et d'autre de.l'axe de rotation du plateau 3 de sorte que, par suite de la forme en spirale de la crémaillère 4, chaque pignon se trouve en prise avec cette dernière pendant un demi-tour de rotation du plateau 3 et transmet le mouvement avec un rapport de vitesse déterminé par la distance de ces pignons de'axe de rotation du plateau 3.
Il résulte de ce qui précède qu'en faisant varier cette dernière distance on peut faire varier le rapport de vitesse et/par conséquent, la vitesse de rotation de l'arbre récepteur.
2. Dans ce but, les pignons 7 et 7' sont susceptibles d'être
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déplacés axialement.sur leurs arbres 8 et 8' par 1'actiond'un dispositif de commande approprié provoquant leur déplacement symétrique par rapport à l'axe de rotation du plateau 3. Dans la forme de réalisation représentée, ce dispositif est constitué par un levier 11 commandé par une poignée 12 et amenant les pignons 7 et 7' dans la position dans laquelle ces derniers engrènent successivement la portion de la crémaillère 4 donnant le rapport de vitesse désiré.
Etant donné, cependant, que pendant la période d'engrènement d'un pignon 7 (ou 7') avec une portion de la crémaillère, le rayon de cette dernière varie constamment et introduit, par conséquent, une variation indésirable du rapport de vitesse, selon l'inventio, on obvie à cet inconvénient, en imprimant à l'arbre du pignon en prise un mouvement circulaire autour de l'arbre 1 de manière que ce pignon roule sur la crémaillère en accroissant ou en réduisant d'une manière appropriée la vitesse résultante du pignon 10, et, partant, de l'arbre récepteur.
Dans ce but, selon l'invention, chaque arbre 8 et 8' est pivoté sur l'arbre 1 à l'aide d'un collier 23 ou 23' tournant fou sur ledit arbre et chaque pignon 7 et 7' supporte, éventuellement par l'intermédiaire d'un roulement à billes, une saillie latérale 13 ou 13' sur laquelle agit une came tournante 14 ou 14' profilée de manière à imprimer à l'arbre 8 ou 8' une oscillation complète pendant un tour de rotation du plateau 3.
A cet effet, les cames 14 et 14' sont supportées respec tivement par des arbres 15 et 15' commandée par l'arbre moteur 1 à l'aide d'un renvoi de mouvement tel que, par exemple, les pignons d'angle 16 et 17, la chaîne 18 et les roues à chaînes 19, 19' et 19" (Fig.2).
Selon l'invention, les cames 14 et 14' sont maintenues en contact permanent avec les saillies 13 et 13' par l'action
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de la crémaillère 4 sur les pignons 7 et 7'. En outre, ces saillies sont solicitées par des ressorts 20 et 20' à prendre constamment appui sur les cames susdites.
Pour permettre, d'autre part, l'action des cames 14 et 14' quelle que soit la distance des pignons 7 et 7' de l'axe de rotation du plateau 3, selon l'invention ces cames onta forme d'un bout d'arbre torse d'une longueur appropriée.
Le dispositif selon l'invention fonctionne de la manière suivante :
En supposant que le plateau 3 tourne dans le sens de la flèche a et que les pignons 7 et 7' sont amenés et maintenus dans la position représentée au dessin, le pignon 7 sera attaqué par la crémaillère 4 depuis le moment où par exemple, la dent 21 de la spirale vient en contact avec ce pignon, jusquau moment où la dent 22 quittera les dents du dit pignon (Fig.1),
Pendant cette période le pignon 7' n'est pas en prise avec la crémaillère étant donné que le rayon de courbure de cette dernière est supérieur, à cet endroit, à la distance du pignon 7' de l'axe de rotation du plateau 3.
La transmission du mouvement s'effectuera donc uniquement par le pignon 7, son arbre 8 et le pignon 9qui communiquera au pignon 10 et, partant, à l'arbre récepteur 2, un mouvement de rotation continu dans le sens dela flèche indiquée au dessin. Etant donné cependant, l'augmentation continue et progressive du rayon de courbure de la portion 21-22de la crémaillère 4, la vitesse de l'arbre récepteur 2 serait progressivement croissante depuis v1 jusqu'à v2 pendant cette période ainsi que cela est représenté à la Fig. 3 par la partie en trait plein v7 de la droite représentant la variation de la vitesse de l'arbre récepteur 2 en fonction des rayons de courbure de la crémaillère 4.
Toutefois, l'action de la came 14 corrige cette variation de vitesse indésirable. Cette came provoque en effet, pendant
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la même période, une oscillation complète de l'arbre 8 autour du centre de la spirale 4 et agit ainsi simultanément surla vitesse de rotation du pignon 7 et sur le pignon 10.
Pendant un quart de tour du plateau 3, la came relève l'arbre 8 ce qui oblige le pignon 7 de rouler à l'encontre du mouvement de la crémaillère et augmente dès lors la vitesse de rotation de l'arbre 8. D'autre part, pendant cette période l'arbre 8 agit sur le pignon 10 à la manière au d'un levier et lui imprime une accélération dans le sens de la flèche. Toutefois, grâce au profil spécialement étudié de la came, la somme de ces deux augmentations de vitesse devient de plus en plus faible, passe par 0. dans la position de la
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came représentée à la fig. 1 pour devenir négative pendante 1/4 de tour suivant du plateau 3.
La vitesse du mouvement imprimé par la came est représentée à la Fig. 3 par la droite v14 de sorte que la vitesse résultante de l'arbre 2 obtenue par l'addition des vitesses v7 et v14 devient uniforme et constante et peut être représentée par la droite V parallèle à l'axe des abscisses.
Le même phénomène se produira pendant le second demi-tour du plateau 3 lorsque l'engrènement de la crémaillère 4 etdu pignon 7 ayant cessé, la même portion 21-22 de la crémaillère aura été amenée par la rotation du plateau 3 à attaquer le pignon 7'dont l'arbre 8 est actionné par la came 14t. Les vitesses partielles v7 et v14; et la vitesse résultante V de l'arbre récepteur sont représentées pour ce pignon dans la région du diagramme de la fig. 3 comprise entre les abscisses 2700 et 450 .
La présente invention permet, dès lors avantageusement de faire varier le rapport de vitesse d'une manière progressivem et continue et de modifier la vitesse V de l'organe entraîné en déplaçant simplement les pignons 7 et 7' sur leurs arbres respectifs 8 et 8' de manière à ce que la vitesse de
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rotation v7 et v7 de ces pignons se trouve dans la partie désirée de la droite de v du diagramme de la fig.3.
La variation supplémentaire totale des vitesses dûes à l'action de la came 14 (ou 14') étant la même pour toutes les positions du pignon 7 (ou 7') sur son arbre, la came susdite provoquera automatiquement la correction nécessaire pour que la vitesse résultante V, tout en étant variable selon le rapport de vitesse choisi, reste constante pour chaque position déter- minée des pignons 7 susdits sur leurs arbres respectifs.
Il va de soi que la présente invention n'est nullement limitée à sa forme de réalisation matérielle telle que décrite et représentée. Ainsi, par exemple, la crémaillère 4 pourrait être enroulée en hélice sur la surface d'un support conique ou tronconique auquel cas les arbres des pignons 7 et 7t seraient placés parallèlement à deux génératrices du support susdit.
REVENDICATIONS.
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1. Dispositif de changement de vitésse progressif à engrenages, c a r a c t é r i s é en ce que la transmission du mouvement s'opère par l'intermédiaire d'organes dentés tournants, susceptibles de s'engrèner par périodes et dont au moins un comporte des portions dentées disposées à des distances progressivement croissantes ou décroissantes de l'axe de rotation de cet organe et dont l'autre est déplaçable de manière à pouvoir être amené en prise avec des portions dentées différentes, de sorte qu'à chaque position relative de ces organes dentés correspond un autre rapport de vitesse.
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"Gear change device".
The present invention relates to a geared speed change device, and its aim is to make it possible to vary in a continuous and progressive manner the speed ratio between a driving member and a receiving member.
For this purpose, according to the invention, the transmission of the movement takes place by means of rotating toothed members, capable of meshing by. periods and at least one of which comprises toothed portions arranged at progressively increasing or decreasing distances from the axis of rotation of this member, and the other of which is movable so as to be able to be brought into engagement with different toothed portions so that each relative position of these toothed members corresponds to another speed ratio.
For this purpose, according to the invention. one of these components is formed by a spiral or helical rack whose turns gradually narrow, supported by the face of a support capable of rotating around its axis,
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and the other is constituted by a cylindrical toothed pinion mounted on a shaft whose axis is parallel to the face of the aforesaid support and intersects the axis of rotation of the support, this pinion being secured to its shaft from the point of view of rotation and capable of being moved axially on this shaft without interrupting its roation. and the aforesaid shaft being connected either to the receiving member or to the motor member, so as to ensure the transmission of the movement.
According to the invention, the support of the aforesaid rack can be formed by a plate, a cone or another member of suitable geometric shape.
In order to ensure the continuity of the transmission of the movement, the device, according to the invention, comprises, for a rack, two toothed pinions each capable of coming into engagement alternately with the same portion of this rack during a half-turn of rotation. of the aforesaid support, so that each of these pinions successively participates in the transmission of movement.
According to the invention, the shafts of these toothed pinions are connected in an appropriate manner either to the driving member or to the receiving member so that there is at all times a connection between these latter members.
In order to obviate the progressive variation in the speed of the receiving member during the period of engagement of the pinions with the desired portion of the rack, according to the invention, these pinions are also movable circularly around the axis of rotation of the rack support so as to be able to roll on the latter to cause a complementary variation in the speed of the gear shaft in engagement correcting the variation in speed due to the modification of the radius of curvature of the portion of the meshed rack during the aforementioned period.
For this purpose, according to the invention, the shaft of each pinion
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toothed is pivoted during the engagement, around the aforesaid axis of rotation by an angle determined by the action of a cam, this pivoting movement introducing a new variation of the speed ratio, thanks to which the receiving member receives virtually uniform speed.
To this end, in one embodiment of the invention, each pinion shaft is suspended from a collar placed freely on a journal arranged in the axis of rotation of the support of the rack, and is engaged by a cam of a appropriate profile animated with a rotational movement curant the transmission of the movement, so as to impart to the aforesaid shaft a complete oscillation during one revolution of the motor member.
In a particularly advantageous embodiment of the new device, the teeth of the aforementioned cylindrical pinions are straight and those of the rack are cut according to one or other of the known methods, so as to ensure the proper engagement of the engaging members. .
Other features and advantages of the present invention will emerge from the description of the appended drawings which represent schematically and by way of non-limiting example, an embodiment of the gear change device according to the invention.
In these drawings:
Figure 1 is a side view of the device.
Figure 2 is a cross section of the device along the line I-I of FIG. 1.
FIG. 3 is the diagram of the speeds of the various organs of the device according to the invention during one revolution of the motor organ and for a determined speed ratio.
The speed change device according to the invention is interposed between the drive shaft 1 and a driven shaft 2
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whose speed of rotation must be able to be modified at will and this in a progressive manner.
For this purpose, according to the invention, the driven shaft 1 is integral with a plate 3 on the planar face of which a spiral rack 4 is produced, the different teeth of which have, as known, circumferential rotation speeds which vary progressively between a minimum speed corresponding to the end 5 and a maximum speed corresponding to the end 6 of the spiral.
The device further comprises two cylindrical toothed pinions 7 and 7 'mounted on splined shafts 8 and 8; placed parallel to the face of the plate 3 and oriented along the radii of the latter, this assembly creating a connection between the pinions 7 and 7 'and their respective shafts, while allowing these pinions to slide axially in order to cause them to engage with any selected portion of the rack 4.
According to the invention, the shafts 8 and 8 'are connected by a suitable device such as, for example, a system of angle gears 9, 9' and 10 to the receiving shaft 2, so that the rotation of each pinions 7 and 7 'cause the rotation of this shaft.
According to the invention, the pinions 7 and 7 'are placed at an equal distance on either side of the axis of rotation of the plate 3 so that, as a result of the spiral shape of the rack 4, each pinion is engaged with the latter during a half-turn of rotation of the plate 3 and transmits the movement with a speed ratio determined by the distance of these pinions from the axis of rotation of the plate 3.
It follows from the foregoing that by varying this latter distance it is possible to vary the speed ratio and / consequently the speed of rotation of the receiving shaft.
2. For this purpose, the pinions 7 and 7 'are likely to be
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axially displaced on their shafts 8 and 8 'by the action of an appropriate control device causing them to move symmetrically with respect to the axis of rotation of the plate 3. In the embodiment shown, this device is constituted by a lever 11 controlled by a handle 12 and bringing the pinions 7 and 7 'into the position in which the latter successively engage the portion of the rack 4 giving the desired speed ratio.
Since, however, during the period of engagement of a pinion 7 (or 7 ') with a portion of the rack, the radius of the latter varies constantly and therefore introduces an undesirable variation in the speed ratio, according to the inventio, this drawback is obviated by imparting to the shaft of the engaged pinion a circular movement around the shaft 1 so that this pinion rolls on the rack while increasing or reducing in an appropriate manner the resulting speed of pinion 10, and hence of the drive shaft.
For this purpose, according to the invention, each shaft 8 and 8 'is pivoted on the shaft 1 by means of a collar 23 or 23' rotating idly on said shaft and each pinion 7 and 7 'supports, optionally by through a ball bearing, a lateral projection 13 or 13 'on which acts a rotating cam 14 or 14' profiled so as to impart to the shaft 8 or 8 'a complete oscillation during one turn of the plate 3.
For this purpose, the cams 14 and 14 'are supported respectively by shafts 15 and 15' controlled by the motor shaft 1 by means of a movement return such as, for example, the angle gears 16 and 17, chain 18 and chain wheels 19, 19 'and 19 "(Fig.2).
According to the invention, the cams 14 and 14 'are kept in permanent contact with the projections 13 and 13' by the action
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rack 4 on pinions 7 and 7 '. In addition, these projections are solicited by springs 20 and 20 'to constantly bear on the aforementioned cams.
To allow, on the other hand, the action of the cams 14 and 14 'regardless of the distance of the pinions 7 and 7' from the axis of rotation of the plate 3, according to the invention these cams have a shape of an end. torso shaft of an appropriate length.
The device according to the invention operates as follows:
Assuming that the chainring 3 rotates in the direction of arrow a and that the pinions 7 and 7 'are brought and held in the position shown in the drawing, the pinion 7 will be engaged by the rack 4 from the moment when, for example, the tooth 21 of the spiral comes into contact with this pinion, until tooth 22 leaves the teeth of said pinion (Fig. 1),
During this period the pinion 7 'is not in engagement with the rack since the radius of curvature of the latter is greater, at this location, than the distance of the pinion 7' from the axis of rotation of the plate 3.
The transmission of the movement will therefore be effected only by the pinion 7, its shaft 8 and the pinion 9 which will communicate to the pinion 10 and, therefore, to the receiving shaft 2, a continuous rotational movement in the direction of the arrow indicated in the drawing. Given, however, the continuous and progressive increase in the radius of curvature of the portion 21-22 of the rack 4, the speed of the receiver shaft 2 would be progressively increasing from v1 to v2 during this period as shown in Fig. 3 by the solid line part v7 of the line representing the variation in the speed of the receiver shaft 2 as a function of the radii of curvature of the rack 4.
However, the action of cam 14 corrects this unwanted variation in speed. This cam causes in fact, during
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the same period, a complete oscillation of the shaft 8 around the center of the spiral 4 and thus acts simultaneously on the speed of rotation of the pinion 7 and on the pinion 10.
During a quarter turn of the plate 3, the cam raises the shaft 8 which forces the pinion 7 to roll against the movement of the rack and therefore increases the speed of rotation of the shaft 8. On the other hand On the other hand, during this period the shaft 8 acts on the pinion 10 in the manner of a lever and gives it an acceleration in the direction of the arrow. However, thanks to the specially designed profile of the cam, the sum of these two speed increases becomes smaller and smaller, passing through 0. in the position of the
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cam shown in fig. 1 to become negative pending 1/4 turn of the next plate 3.
The speed of movement imparted by the cam is shown in Fig. 3 by the line v14 so that the resulting speed of the shaft 2 obtained by adding the speeds v7 and v14 becomes uniform and constant and can be represented by the line V parallel to the abscissa axis.
The same phenomenon will occur during the second half-turn of plate 3 when the engagement of rack 4 and pinion 7 having ceased, the same portion 21-22 of the rack will have been caused by the rotation of plate 3 to engage the pinion. 7 'whose shaft 8 is actuated by cam 14t. Partial speeds v7 and v14; and the resulting speed V of the receiving shaft are shown for this pinion in the region of the diagram of FIG. 3 between the x-coordinates 2700 and 450.
The present invention therefore allows advantageously to vary the speed ratio in a progressive and continuous manner and to modify the speed V of the driven member by simply moving the pinions 7 and 7 'on their respective shafts 8 and 8'. so that the speed of
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rotation v7 and v7 of these gears is in the desired part of the line of v in the diagram in fig. 3.
The total additional variation of the speeds due to the action of the cam 14 (or 14 ') being the same for all the positions of the pinion 7 (or 7') on its shaft, the aforesaid cam will automatically cause the necessary correction so that the resulting speed V, while being variable according to the speed ratio chosen, remains constant for each determined position of the aforementioned pinions 7 on their respective shafts.
It goes without saying that the present invention is in no way limited to its material embodiment as described and shown. Thus, for example, the rack 4 could be wound helically on the surface of a conical or frustoconical support, in which case the shafts of the pinions 7 and 7t would be placed parallel to two generatrices of the aforesaid support.
CLAIMS.
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1. Device for progressive change of speed with gears, characterized in that the transmission of the movement takes place by means of rotating toothed members, capable of meshing by periods and of which at least one comprises portions toothed arranged at progressively increasing or decreasing distances from the axis of rotation of this member and the other of which is movable so as to be able to be brought into engagement with different toothed portions, so that at each relative position of these members toothed corresponds to another gear ratio.