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"Dispositif cinématique".
- L'invention concerne l'application. comme appareil de transformation de mouvement, d'un dispositif cinématique oapable d'être introduit dans tous les cas où. il est nécessaire de transformer un mouvement alternatif en un Mouvement circulaire, ou, inversement, à partir d'un mouvement circulaire en un mouvement alternatif
Ce dispositif cinématiques dans cette application noue velle, se caractérise notemment, par le fait que le mouvement à trans- former était traduit sur les organes transformateurs en une sollicita- tion de direction constante,
ladite sollicitation se décompose en une valetzr normale de résistance et une valeur tangentielle effectives dans de telles conditions que la loi de modification ou de variation successive de cette dernière est invar se de la loi de variation de l'effort moteur* Il en résulte que lorsque la résistance passive du système entraîné est minimum, la composante tangentielle est également
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minimum, en même temps qu'est minimum l'effort moteur; inversement, lorsque la résistance passive du système entraîna est man¯, otent- a-dire lorsque la composante tangentielle est maximan, la sollicitas tion motrice est également maximua.
Il résulte de ces caractéristiques que, par um choix judicieux des éléments cinématiques, en peut tendre vers un rendemat mécanique moyen optimum. En effet. aî l'on acupare pae telle disposition eînimatique à un '1'.1;ème- courent bielle et maa.velle par eXll1ple, on constate qu'on échappe à la superposition des lois 81nuso!dale., r.8pee.
tivement des couples résistante et moteurs* Bien entendu, il eat utile, pour atteindre ce résultat, de superposer deux micaniomm en sorte
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d'échapper aux Inconvénients notoirea des pointa mort..-
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le moyen caractérisent cette nouvelle disposition om%n-
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tique est que le profil spécial du chemin de roulement ou de glissement
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Interposé entre les orgmea comaatndeura et les organes o<8ll181.d4688t établi dans chaque cas# en sorte qu'à tout moment la surface sollicitée dudit chemin de roulement soit orientée en vue de produire une d6ocupo- aition 'Vectorielle tenant compte simultanément du moment des leT18D1,
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des forces vives en jeu,
des variations de la force motrice et des
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variations de vitesse* Ce profil est 8u1 influence par la considérât* tion de la durée des différentes aollieitations et da OCIIID8I1C8I1ent et
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de la fin de leur application.
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On peut évidaament imaginer une foule d'exécution* mécani...
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ques différentes d'un système cinématique dans lesquelles la sollicitation
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rectillgne, par exemple, est systématiquement décomposée en une composante nomale et une composante tangentîellep celle-ci entraînant le mécanisme cO!l!!l.ana8 .
Ia figure 1 adiimaties ce principe d'une manière extrêmement sommaire* -En et!8t, si l'on considère une tringle a sollicitée dans le sens de la tlèche 1. par un effort Qu Ia tringle a est iatérienremant ter- minée par un galet l en contact avec le plan Incliné e d'un chariot à prenant appui sur un support solide soue<*jacent je à l'interrention de galets h, h'. L'effort Q se décompose, au point de contact 1 entre le
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galet b et le plan incliné e en une composante N normale au support sous-jacent a et une composante tangentielle T parallèle alt plan dudit support e. La composante normale N tend à appliquer, aest-à. dire à immobiliser le chariot d sur son support; la composante tangen- tielle T sollicite ledit chariot à se déplacer sur ledit support.
Ltintenaitè de la composante tangentielle T pour une sollicitation 0, donné-a est directement fonction de la pente c du plan incline ce Il en résulte que l'on fait varier cette pente, o'eet-à-dire l'angle 0( selon une loi prédéterminée en accord soit avec la loi de variation de la sollicitation si la direction de cette dernière est constante, soit avec la loi de variation de la direction des efforts si ceux-ci
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sont m nstants.
En d'autres termes, il suffira d'adapter la variation de l'anglepsoit à la variation des efforts, soit à la variation de la direction des efforts pour atteindra un rendement mécanique optimum*
Les figures 2, 3 et 4 schématisent trêa sommairement les éléments de combinaisons cinématiques dans lesquelles les sollicitations sont variables, mais de direction constante*
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Plus particulièrement, la figure 2 schématise une combi- naieon cinéma.
tiC}!1 entre un élément moteur animé d'un mouvement recta- ligne alternatif, dont la sollicitation subit une loi pratiquement sinusoïdale Cette disposition est schématisée par un cylindre 1 dans
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lequel peut se déplacer un piston 2, dont la tige 3 dûment guidée est temninée à son extrémité libre par un galet le Ce galet est guidé dans la rainure 5 d'un chemin de roulement capable d'entraîner un axe 6 au.. quel sont reliés les mécanismes appelés à se déplacer dans un mouvement de rotation continu.
L'invention porte tout particulièrement sur le profil de ce chemin de roulement, lequelest déterminé par différents facteurs: la décomposition statique à chaque point successif d'application de la sollicitation motrice doit donner une composante tangentielle relative- ment optimum; la composante tangentielle doit être proportionnée à la résistance passive du système mécanique; la marne composante tangentielle doit être maximum dais les limites les plus favorables de l'application de lteffort moto or
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Si l'on trace un chemin de roulement tenant compte de ces
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différente critères et aussi des motaents d'application des efforts maximum, on obtient une courbe sensiblement la même que celle schématisée aux figurée 2 et 4.
Pour un mouvement alternatif double, on obtient une courbe également double selon le profit schématisé à la figure 3. On remarquera que dans ces exécutions et contrairement à l'usage normal d'une came ou d'un excentrique, le chemin
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de roulement 5 mudécrit réalise un moyen cinématique intermédiaire entre le dispositif moteur et les orgmes récepteurs* Ce chemin de roulement a donc pour fonction nouvelle et essentielle de présenter successivement aux points de sol- licitation de l'effort moteur une surface orientée de la manière la plus favo- rable à la décomposition vectorielle de ladite sollicitation.
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Ia figure 2 schématise l'application de ce moyen nouveau la transformation d'un mouvement rectiligne alternatif en un mouvement circulaire continu.
On peut évidemment appliquer ce même moyen à toutes autres trans-
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formations de mouvemant, étant donné que toutes ..G8tfo#. qU8Ue. qu'elles soient,comportent soit des points morts, soit des points d'inflexion, soit encore des points de plus forte résistance passive On peut ainsi être amené
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à réaliser des mouvements, par exemple de propulsion, à partir d'ommoo moteurs animés d'un mouvement alternatif transformé en un mouvement de rotation continu* Un bel exemple d'application est fourni par la substitution de ce moyen nonveau au mécanisme à pédalier des bicyclettes ordinaires* On salit 111 effet que le mécanisme courant du pédalier avec chaine et double roue dentée présente de sérieux inconvénients à raison des mouvements négatifs qu'il implique et la présence des points morts haute et bas.
L'examen attentif de la mise en oeuvre d'un tel mécanisme à pédalier laisse rapidement apparaître son incompatibilité mécanique avec les effets physiologiques du système musculaire du cycliste* On remarque en effet que la position la plus favorable à la détente musculaire
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correspond à une disposition mécanique défavorable du système c1n¯tiqua et mveroeoen%* Si l'on ajoute à ces considérations les effets des points morts et la nécessité de ramener passivement le pédalier vers sa position actifs, on comprendra que leur rendement mécanique est précaire
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On obvie à la plupart de ces inconvénients par l'introduc- tion du système cinématique, 'objet de l'invention* Une telle application est schématisée aux figures 5 et 6.
Selon un mode d'exécution, on dispose de deux leviers 7, 8, capables de tourner autour d'un même axe 9 sous la sollicitation de l'effort moteur appliqué sur leur pédale respective 10, 11. Chaque levier est prolongé au-delà de l'axe 9 et ils sont chacun sur leur prolongement terminés par un galet, respectivement 12, 13.
Chaque galet appuie air un chemin de roulement 14, 15 dont le profil répond eux conditions précédemment développées et forment les caractéris- tiques indispensables mais suffisantes du dispositif cinématique, objet de l'invention. Ils tiennent compte notamment de la nécessité du ralentis- sement progressif de la jambe du cycliste de son arrêt et de son départ progressif en sans inverse* Ces deux chemins de roulement sont montés sur un axe commun 16 et chacun d'eux est prolongé au-delà des dits axes par une tringle, respectivement 17, 18.
Le bord antérieur de ces tringles 17, 18 est dentelé en tonne de crémaillère, dont les creux peuvent servir de point d'appui réglable pour une chaîne 19 qui, prenant appui sur l'une des tringles 17 par exemple, s'enroule autour d'une roue dentée 20 montée sur le moyeu 21 de la roue arrièrs 22 d'une bicyclette,, s'enroule ensuite autour d'un galet intermédiaire 23, revient vers le moyeu 21 et entoure une seconde rata dentée 20' pour venir finalement, par son bout libre, se fixer sur la seconde tringle le* Les profils des chemins de roulement 14, 15 ont été établis en sorte que, dûment combinés à la position initiale et à la position finale des pédaliers ?,
6 et à l'amplitude Ó du mouvement alternatif de ceux-ci, on provoque au droit du point d'application des galets 12 et 13 et de leur chemin de roulement respectif 14, 15, la décom- position vectorielle optimum au prorata des efforts moteurs* Les deux roues dentées 20, 23 seront montées à rochets, en aorte que le mouvement de bat- tement alternatif, respectivmeent des deux pédaliers 7, 8, soit transformé en un mouvement de rotation continu du moyeu 21 de la roue motrice, c'est- à-dire finalement d'un mouvement continu du véhicule.
On peut substituer au mouvementde battement des pédaliers 7,8un mouvement de rotation continu à l'image d'un pédalier ordinaire.
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Dans ce cas, on introduira entre le pédalier et le moyen de la roue motrice, un dispositif cinématique Mica. l'inTention, mais double, en sorte que l'on garde le bénéfice de la décomposition mécanique optimum.
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Une telle application est schématisée aammairamant à la figure 9. Cette exécution offre l'avantage d'une plus grande simplicité mécanique* En effet, le galet 24 du pédalier est en contact permanant avec le chemin de roulement continu 25 formé en quelque sorte par la superposition de
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deux chemins actifs ordinaires, selon les prescriptions aasdécritrs.
Ce chemin de roulement 25 est solidaire d'un balancier 26 servant de support, par exemple, à une tige filetée 27, 28 disposée angulairemant et symétri-
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quement par rapport à lau ZB Joignent le tourillon 36 et le mo7*u 21 et filetée dans un sens en 27 et dans l'autre sens en 28. sur la tige
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filetée 27.
28 sont montés des eorseurs, respectivement 30, 31 et ces curseurs serrant d'attache aux ex%r8miM* d'una chaîne 32 Tenait .'en.- rouler autour d'un pignon denté 33 monté sur le moyeu 21 de la roue mo- trice, et autour d'un second pignon denté en sorte qu'un effort de
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traction SUCC88SiV8lI8nt sur les deux brins de la chaîne 32 déplace le moyen 21 dans le même sens de rotation* La tige filetée 27, ±2 peut être simultanément déplacée par rotation sur elle-mame, à l'intenention, par exemple, d'un écrou. à papillon 35. On pourrait évidement encore appliquer
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ce dispositif cinématique de nombreuses autres manières 41ren1;es. les organes mécaniques étant pratiquement infinis dans leur forme et leur con<* ception.
Il suffit, pour réaliser un tel dispositif, d'interposer entre le moyen moteur et les organes récepteurs au moins un chemin de roulement présentant à l'organe moteur une surface d'appui, dont l'orientation est successivement modifiée, en vue d'atteindre une décomposition mécanique
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optimum au prorata des lois de Tuiatien du moment des levierop des forces vins, des vitesses et de l'amplitude des mouvements dsamodromiquemt commandés,
On remarquera que, dans certains cas, la surface de roulement ou de glissement approche le profil d'une came, plus spécialement de la came
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en coeur, 1I1Oyeunent toutefois de substantielles différences* Quelle qne
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@ soit l'analogie,
il fait se rappeler que les cames partent d'un mouvement déjà existant en abondance mouvement dont elles ne prennent qu'une pe- tite partie qu'elle transforment ensuite pour, par exemple, louer une soupape ou faire glisser un tiroir sans plus. Elles puisent, par exemple, du mouvement dans "la quantité de mouvement" du volant d'une machine à vapeur*
Il en est tout autrement des chemins de roulement selon l'invention. Ceux-ci transmettent non des mouvements, mais des forces (et à certains moments de l'énergie cinétique) mais ils s'efforcent de rendre indépendants les mouvements de l'élément moteur de celui de l'orgene qui reçoit la force*
Le premier est même considéré comme postérieurdans le temps au second, celui-ci n'étant pas la conséquence de celui-là.
Des forces sont transmises d'un organe à l'autre sans que ces organes ne doi- vent changer le mode de mouvement qui leur est propre.
Dans l'exemple déjà pris du cycliste, on constate qu'eu moment où il va appuyer sur la pédale pour transmettre une force, il n'y a pas encore de mouvement* Si la force a été suffisante et toutes les résistances vaincues, un premier mouvement est créé et le pied doit suivre le mouvement pour pouvoir appliquer une nouvelle force. Les jambes du cycliste ne font que suivre le mouvement qu'elles ont créé l'instant pré- cèdent, de façon à être à même de transmettre de nouvelles forces* Or, il y a avantage à ce que ce mouvement "de poursuite" se fasse en conformité avec la physiologie du cycliste et non pas en conformité avec des lois théoriques (Spirale d'Archimède, sinusoïde, etc.).
D'où la nécessité de l'invention, qui interpose entre l'organe moteur et l'organe récepteur un chemin de roulement qui favorise tantôt la vitesse tantôt la force*
L'invention réalise entre ces deux mouvements un lien élas- tique, mais dont l'élasticité n'empêche pas la transmission des forces, mais au contraire la favorise. Otent la différence essentielle entre @ l'objet de l'invention et les éléments cinématiques/présentant une cer- taine analogie morphologique avec le chemin de roulement de l'invention.