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" Perfectionnements apportés aux transmissions automatiques à vitesse variable, notamment à celles pour véhicules ".
L'invention est relative aux transmissions automa- tiques à vitesse variable ; et elle concerne plus particulière- ment (parce que c'est dans leur cas que son application parait devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces transmissions,celles pour véhicules (bicyclettes, autos ou autres).
Elle a pour but, surtout, de rendre ces dispositifs tels qu'ils répondent, mieux que jusqu'ici, aux divers deside- rata de la pratique.
Elle consiste, principalement, à établir, entre l'or- gane moteur et l'organe entraîné par lesdispositifs du genre en question, un transformateur mécanique d'énergie jouant le rôle d'un accumulateur d'énergie, dont l'action varie progres- sivement et proportionnellement à la différence existant à tout moment entre le couple résistant et le couple moteur.
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Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale, en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application ainsi que certains modes de réalisation desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les transmissions au- tomatiques du genre en question comportant application desdites dispositions, les éléments et outils spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les installations fixes ou mobiles équipées avec de semblables transmissions.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
La fig. 1 montre, sous forme d'un schéma, le princi- pe mécanique sur lequel est basée l'invention.
Les fig. 2 et 3 de ces dessins montrent, respective- ment en élévation (parties en coupe axiale) et en coupe trans- versale selonIII-III fig. 2, une transmission à vitesse va- riable pour bicyclette et établie conformément à un premier mode de réalisation de l'invention.
La fig. 4 montre, à plus petite échelle et en vue de côté (parties en coupe)une transmission à vitesse variable établie selon un deuxième mode e dejréalisation de l'invention.
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application ainsi que ceux des modes de réalisa- tion de ses diverses parties, auxquelles il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant de réaliser une transmission automatique à vitesse variable, on s'y prend com- me suit ou de façon analogue.
Au lieu d'établir une liaison mécanique entre l'or-
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gane moteur et l'organe entraîné, en faisant intervenir, par exemple, un .ou plusieurs groupes d'engrenages démultiplicateurs dont la mise en et hors d'action est obtenue manuellement ou automatiquement, on a recours à un transformateur d'énergie qui joue le rôle d'accumulateur d'énergie et qui est assimila- ble à un transformateur du même genre utilisant un fluide et pour lequel, comme bien connu, il n'existe aucune liaison mé- canique directe entre l'organe moteur et l'organe entraîné.
On sait que les transformateurs d'énergie à fluide utilisent géné- ralement un fluide liquide ou gazeux qu'on refoule ou comprime dans un accumulateur et qui sert à actionner un mécanisme mo- teur ou transmetteur dont la puissance est réglée, à la main ou automatiquement, en fonction dé la valeur momentanée de l'ef- fort résistant.
Le transformateur d'énergie, établi selon l'inven- tion, est basé sur le même principe que celui indiqué plus haut à l'exception qu'il ne fait pas usage d'un fluide mais bien de moyens mééaniques -- plus spécialement des organes élastiquemen déformables-- pour recueillir et accumuler l'é- nergie produite par l'arbre moteur et pour transmettre cette é- nergie à l'organe entraîné. La restitution de 1' énergie accumu- lée se fait ou bien directement aussi longtemps que la diffé- rence momentanée entre le couple moteur et le couplerésis tant reste en dessous d'une valeur déterminée à l'avance ou bien sous forme d'impulsions decourte durée et qui se succèdent rapidement de manière à donner l'impression d'une continumté dans la transmission de l'effort.
L'importance de chacune de ces impulsions dépend du pouvoir accumulateur de l'organe élas- tiquement déformable qui la produit et le nombre de ces impul- sions varie automatiquement en fonction de la différence exis- tant à ce moment entre le couple résistant et le couple moteur.
La fig. 1 montre, schématiquement, le mode de cons- titution élémentaire de la transmission et permet de se rendre
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compte du principe de son fonctionnement.
Un arbre rotatif a joue le rôle de l'organe moteur et porte une came b à un, deux ou un plus grand nombre de bos- sages. Sur cet arbre est engagé librement un plateau ± ou ana- logue portant, pour l'exemple montré, un seul levier coudé d articulé librement à un axe e porté par le dit plateau. Celui-ci peut tourner librement dans le même sens que l'arbre moteur a mais est empêché de tourner en sens contraire, par exemple en étant retenu par une roue libre ou analogue (non montrée). Une extrémité du levier d porte un galet ou e rgot f coopérant avec la came b alors que l'autre extrémité du levier est sollicitée par un organe élastiquement déformable, tel qu'un ressort mé- tallique g, une ou plusieurs bandes en caoutchouc etc., qui prend appui sur un point fixe h établi sur ledit plateau c.
L'emplacement ou l'orientation du ressort g ou analogue est tel que lorsque l'arbre a tourne et lorsque le galet f tend à se déplacer vers l'extrémité libre,du¯bossage de la came on obtienne la mise sous tension de l'organe élasti- que (ressort g). On donne à chaque bossage de la came une for- me telle que la mise sous tension du ressort g ou analogie se fasse progressivement pendant que le galet f roule sur une face arrondie b1 du bossage. Par contre, lors'que le galet f dépasse
2 l'extrémité libre du bossage, il s'engage sur une face b à pente abrupte de sorte que la détente du ressort se fait brus- quement.
On donne avantageusement au ressort g ou analogue une certaine tension initiale ce qui permet d'obtenir une accu- mulation d'énergie considérable dans ce ressort sans que celui- ci ait à subir une déformation importante. En outre, par cette tension initiale,on obtient un contact permalent entre le ga- let f et la came b principalement quand le ressort est sollici- té au minimum.
La rotation de l'arbre moteur a et de la came b tend
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donc à provoquer l'oscillation du levier d autour de son point fixe 1 et ce levier tend à entraîner le plateau c dans le mens sens que l'arbre moteur a, par l'intermédiaire du ressort g.
L'extrémité libre du levier d transmet l'effort à l'organe à entraîner et qui comporte, à cet effet, une couronne circula ire i concentrique à l'arbre a mais qui peut tourre r librement par rapport à cet arbre. L'entraînement de la couron- ne i par le levier d a lieu par un dispositif de transmission à sens unique par exemple et comme montré par un cliquet k coo- pérant avec des dents à rochets 1 établies sur la face interne de la couronne i. L'entraînement pourrait également se faire à l'aide d'une roue libre dont les'billes ou les rouleaux se- raient logés dans des encoches en forme de coin ménagées entre la couronne circulaire 1 et un anneau concentrique solidaire en mouvement du levier d.
Lorsque le couple résistant, qui agit sur la couron- ne i, est inférieur au couple moteur transmis par l'arbre a (supposéé tourne r dans le sens de la flèche x), le ressort g est suffisant pour empêcher que le galet f quitte la partie b1 de la came b de sorte que l'arbre a entraîne directement (en prise directe) la couronne 1 dans le sens de la flèche y, par l'intermédiaire du levier d, du cliquet k et de la roue à ro- chets 1, le plateau c avec les points d'appui e et h partici- pant, bien entendu, à ce mouvement de rotation. Il en est de même quand la différence entre le couple résistant et le couple moteur est nulle, cette valeur dépendant, entre autres, de la force ou de la tension initiale du ressort g, de la tome don- née aux bossages de la came b, etc.
Au fur et à mesure que la différence entre les deux couples augmente tout en restant en
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dessous de. la valeur limite, dont qucation ci-doonus, la gaT-et
1 f @'engage de plus en plus sur la face arrondie b du bossage de la came b et la tension du ressort g augmente en conséquen- ce mais l'entraînement continue toujours en prise directe. Ce
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n'est que lorsque la différence entre le couple résistant et le couple moteur dépasse cette valeur limite que le galet passe par dessus l'extrémité libre du bossage pendant que le ressort g est tendu au maximum.
Lorsque le galet s'engage aussitôt
2 après sur la partie b à pente abrupte de la came b on obtient la détente brusque du ressort g ou analogue et l'énergie accu- mulée dans celui-ci est transmise, sous forme d'une impulsion courte mais puissante, à l'organe 1 et celui-ci continua son mouvement si l'impulsion qu'il reçoit est suffisante pour vain- cre momentanément l'effort résistant.
Comme l'arbre moteur a continue à tourner la came b tend à nouveau le ressort g ou analogue qui accumule l'éner- gie et la restitue, au besoin, sous forme d'une nouvelle im- pulsion à l'organe entraîné 1.
Il est évident que le dispositif élémentaire, tel que décrit ci-dessus, n'a guère une valeur pratique pour la raison que le nombre d'impulsions qu'il est capable de produi- re et de transmettre par unité de temps est forcément réduit pour chaque tour complet de l'arbre a.
On peut toutefois augmenter le nombre de ces impul- sions de manière à obtenir une transmission de l'énergie pra- tiquement continue ce qui peut être obtenu:
1 en augmentant le nombre des bossages de la came a, par exemple deux bossages ou davantage;
2 en augmentant le nombre des leviers répartis autour de l'arbre a, le nombre de cinq leviers pouvant toutefois être difficilement dépassé pour des raisons d'encombrement;
3 en échelonnant plusieurs cames ou groupes de cames avec leurs leviers et ressorts correspondants le long de l'ar- bre a, tous les leviers et ressorts agissant bien entendu sur un organe entraîné unique, par exemple sur une même couronne i avec dents à rochets 1.
On conçoit qu'il suffit, pour cette dernière solu- tion, de décaler convenablement les bossages des cames sur
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l'arbre a pour qu'on obtienne une sorte de continuité dans l'action des impulsions successives transmises à l'organe en- traîné et qu'on peut facilement faire agir par exemple 120 impulsions par seconde sur l'organe entraîné i sans rencontrer des difficultés techniques et sans qu'il en résulte un encom- brement important.
Il est à noter d'ailleurs qu'on peut adopter des ressorts ayant une tension maximum peu élevée (donc légers et peu encombrants) puisque le grand nombre d'impulsions produites supplée à la valeur relativement peu élevée de leur intensité.
Sur les fig. 2 et 3 on a montré l'application de l'invention à un changement de vitesse automatique pour bi- cyclette, l'ensemble du mécanisme étant monté, comme à l'ha- bitude, sur le moyeu de la roue arrière.
On constitue le moyeu 1 de la roue arrière de ma- nière qu'il puisse être monté, comme à l'ordinaire et par l'intermédiaire des écrous 1et 12 dans les branches 21et 2 de la fourche arrière du cadre. Dans le moyeu on loge un axe 3 qu'on supporte à l'aide des paliers à billes 41 et 4 et qu'on fait tourner par l'intermédiaire d'un pignon à chaîne 5 et d'une roue libre 6. Cet axe 3 qui peut tourner librement dans le moyeu constitue donc l'organe moteur de la transmission à établir.
Sur les parties fixes du moyeu on engage librement et par l'intermédiaire des paliers à billes 4 1 et 43 deux flas- ques circulaires 71 et 7 qu'on établit de part et d'autre du plàn médian de la roue et entre le squels on intercale une cou- ronne périphérique circulaire 8, la solidarité entre ces piè- ces étant assurée par des boulons 9 de manière qu'on puisse aisément démonter l'un des flasques pour avoir accès au méca- nisme qui est logé dans le carter constitué par l'ensemble des pièces ?1 et ? 2 et 8 et qui sera décrit ci-après. Sur tout le contour'dudit carter on f ixe les rayons 10 de la rote de bicy- clette de sorte que ledit carter et plus spécialement sa cou-
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ronne périphérique 8 constitue l'organe entrafné de la trans- mission à établir.
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Sur l'axe 3 on fixe par exemple trois cames 11 ,
2 3 11 et 11 , à double bossage, qu'on établit les unes à côté des autres proximité du plan médian de la roue et qu'on dé- cale de 1200 entre elles de manière que l'intervalle entre les extrémités de deux bossages successifs soit de 60 environ.
Les bossages de chacune des cames coopèrent avec des leviers oscillants 12, par exemple au nombre de cinq, régulièrement répartis autour de l'axe moteur 3. Comme on dispose de trois cames, on fait donc intervenir cinq groupes de trois leviers 12, chaque groupe étant supportépar un axe commun 13 prenant appui sur des plateaux 141 et 14qu'on engage librement sur le moyeu 1 de part et d'autre de l'ensemble formé par lesca- mes et lesleviers. Chaque levier 12 est susceptible d'agir sur un ressort 15 ou analogue, les ressorts de chaque groupe pre- nant appui sur une tige commune 16 montée sur lesplateaux 141
2 et 14 susdits.
On c onstitue avantageusement les points d'ap- pui des ressorts de manière qu'on puisse, à volonté, modifier la tension initiale des ressorts 15, par exemple en attachant ceux-ci à des cames excentrées 17 calées sur chaque tige 16 et en rendant celle-ci aisément accessible depuis l'extérieur par un orifice 18 qu'on ménage dans le flasque 71 en regard de l'extrémité, à bout carré, de la tige 16.
Chaque levier porte, en outre, un cliquet 19 avec ressort 20 qui coopère avec un anneau dont la face interne por- te des dents à rochets 21 qui s'étendent, de préférence, sur une largeur telle dudit anneau qu'elles correspondent à l'en- combrement en largeur des différents cliquets 19. L'anneau est, bien entendu, rendu solidaire de la couronne 8 et des flasques 71 et 72 sur le squels on monte les rayons et la jante de la roue.
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On a dit plus haut que les plateaux 141 et 14 , qui portent les appuis 13 et 16 des leviers 12 et des ressorts 15,
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sont engagés librement sur l'axe 3. Ces plateaux peuvent tour-
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ner librement dansile même sensquce.t a.a.mai.s sont empêchés de tourner en sens inverse en prenant appui sur le moyeu 1 par l'intermédiaire d'un dispositif d'entraînement à sens unique tel qu'une roue libre ou une roue à rochets 22 fixée sur ce moyeu et coopérant avec des cliquets 23 portés par le plateau
141 par exemple. La présence de ce dispositif d'entraînement à sens unique est nécessaire pour former un point d'appui sur lequel s'exerce la réaction des ressorts 15 pendant leur mise sous tension.
Avec le dispositif ainsi constitué et en admettant que le pédalier est actionné à 60 tours par minute , on obtient que le pignon 5 tourne à environ 4 tours par seconde ce qui permet d'obtenir avec quinze leviers et trois cames à double bossage 4 x 15 x 2 = 120 impulsions par seconde. Le dispositif peut donc être considéré comme donnant un effet de continuité.
La présence de la roue à rochets 19-21 permet égale- ment la marche en roue libre de la bicyclette.
Le dispositif ainsi constitué fonctionne d'une ma- nière analogue à celui décrit en se référant à la fig. 1 de sorte qu'il paraît inutile de reprendre en détail les explica- tions données plus haut. On fait seulement observer qu'il n'e- xiste également aucune liaison directe entre l'axe ou essieu 3,sur lequel s'exerce l'effort moteur,et la couronne 9 solli- citée par l'effort résistant, que l'effort moteur est transmis par les cames et les leviers 12 aux ressorts 15 qui restituent cet effort intégralement (en prise) par les cliquets 19 à la couronne dentée 8 aussi longtemps que le couple résistant ne dépasse pas une valeur déterminée.
Par contre, lorsque cette valeur est dépassée, les ressorts accumulent progressivement l'énergie motrice jusqu'à une valeur maxima, choisie à l'a- vance, et transmettent cette énergie sous forme d'impulsions à l'organe entraîné.
Le nombre des ressorts intervenant àtout instant et
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par conséquent le nombre des impulsions transmises et qui se succèdent rapidement (à causede la multiplicité des cames et des leviers), augmentent ou diminuent automatiquement et pro- gressivement en fonction de la valeur de la différence existant momentanément entre le couple résistant et le couple moteur. Il en résulte que la vitesse de la roue de bicyclette diminue au fur et à mesure que la différence entre les valeurs des couples augmente pour toute valeur momentanée du couple moteur qui peut être constant ou variable. uand cette différence atteint
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la valeur limite voulue ou dev.enréalA â.,éia...Z'ntraineruent en prise directe reprend automatiquement.
La limite de l'effort possible ou la capacité de puissance du dispositif utilisé est atteinte lorsque l'effort résistant devient supérieur à la somme des efforts des différents ressorts quand ils sont à l'état tendu.
Dans ce qui précède on a assimilé le dispositif transformateur d'énergie à un transformateur d'énergie à flui- de. On constate en effet que l'axe 3 est l'organe moteur, que la ou les cames peuvent être considérées comme étant des orga- nes compresseurs, les ressorts 15 des réservoirs ou accumula- teurs d'énergie, les cliquets 19 et la roue à rochets 21 comme étant des organes récepteurs et la couronne 8 l'organe entraî- né. La différence essentielle avec un transformateur d'énergie à fluide est que, selon la présente invention, le fluide est remplacé par des organes mécaniques simples, économiques et peu encombrants.
Le changement de vitesse établi selon l'invention peut être appliqué dans tous les cas où il est nécessaire, utile ou avantageux de pouvoir obtenir une transformation auto- matique du couple moteur pour l'adapter à la valeur momentanée du couple résistant.
Son application n'est donc pas limitée aux bicyclet- tes mais est également possible à.d'autres véhicules tels que que des motocyclettes, des automobiles, etc. Son application
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convient tout aussi tien à des installations motrices ou indus- trielles notamment pour faciliter le dénarrage de certains mo- teurs électriques ou autres ou pour obtenir la miseen marche des machines-outils fonctionnant sous charge.
Le mode de réalisation selon la fig. 4 convient tout particulièrement aux roues motrices d'un véhicule automobile.
Dans ce cas on monte un dispositif analogue à celui décrit plus haut et qui n'a plus été indiqué en détail sur la f ig. 4, dans le moyeu de chacune des roues motrices et on entraîne directe- ment ou indirectement les organes moteurs 3 des deux roues par le moteur du véhicule. Ceci permet de supprimer, entre autres, la botte de vitesses et le différentiel.
Pour cette application il est essentiel de complé- ter le dispositif par des moyens permettant d'obtenir l'inver- sion du sens de marche des roues pour la marche arrière. La fig. 4 montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation simple et efficace qui permet d'obtenir ce résultat. Dans ce cas on fixe les rayons ou analogues de la roue non pas à la couronne à rochets 8-21 comme pour l'exemple précédant mais bien à un an- neau 24 concentrique à l'axe moteur 3 et à ladite couronne. On munit cet anneau 24 d'une denture intérieure 25 et on établit sur la face externe de l'anneau 8 une denture extérieure 26.
Entre les deux dentures concentriques on intercale un nombre voulu de pignons 27 calés sur leurs axes respectifs 28 portés 1 par les flasques 71 et 7 . Et on fait intervenir des moyehs commandés à distance depuis le siège du conducteur pour pouvoir immobiliser les pignons 27 lesquels constituent alors de sim- ples organes de liaison entre la couronne 8 et l'anneau 24 le- quel tourne alors dans le même sens que l'axe 3 (en marche avant), ou pour pouvoir libérer les axes 28 et les pignons 27 lesquels inversent-alors le sens de rotation de l'anneau 24 (marche arrière). Ces moyens peuvent être constitués, par exem- ple, par des leviers 29 portés par des axes 30 fixés sur le
2 flasque intérieur 7 et sollicités par des ressorts de rappel
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31.
Chaque levier 29 porte un galet 32 engagé; sur un cône 33 susceptible d'être déplacé, par la commande à distance (non montrée) suivant la direction de l'axe 3 ce qui provoque le dé- placement angulaire du levier 29. Celui-ci porte à son extré- mité libre un doigt 34 qui peut venir se placer sur le passage d'un ergot 35 faisant saillie sur l'axe 28 du pignon 27 corres- pondant pour immobiliser celui-ci quand le conducteur agit sur la commande pour obtenir la marche avant. Quand la manoeuvre est terminée, le cône 33 et les leviers 29 reviennent à leurs positions initiales ce qui libère les pignons 27 pour permettre la marche arrière.
Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
RÉSUMÉ.
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