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Dispositifs de transmission de l'énergie mécanique notamment applicables comme convertisseurs continus de couple.
La présente invention concerne des dispositifs de trans- mission de l'énergie mécanique particulièrement applicables comme embrayages et comme changements de vitesses progressifs (on dit aussi: "convertisseurs de couple continus") notamment, pour les véhicules (terrestres, aquatiques ou syriens), mais susceptibles d'autres applications fort variées, telles aue la commande des machines-outils, des vannes, des tourelles, des gouvernails, etc...
Autrement dit, l'une des applications principales de l'invention, mais non la seule est celle-ci: étant donné un arbre moteur tournant à une vitesse continue #1, il s'agit de transformer cette vitesse angulaire continue #1 en une vitesse angulaire continue #2 d'un second arbre, le rapport
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étant susceptible de varier graduellement, dans d'excel.lentes conditions de rendement..
D'autre part, les appareils selon l'invention sont eb- selument distincts des appareils connus utilisant des roues- libres ou encliquetages; s'ils utilisent des roues-libres ou enclicuetages, ce n'est qu'à titre auxiliaire, et, selon certains modes de réalisation préférés, ils n'utilisent pps du tout de roues-libres ou encliquetages.
L'invention concerne surtout des dispositifs de trans- mission de l'énergie mécanique dans lesquels, en vue principale- ment d'obtenir une variation graduelle du rapport # 1/# 2 ci-dessus
W 2 défini, au moins un réservoir d'énergie est alimente par l'éner- gie mise en jeu, les échanges d'énergie de ce réservoir avec les arbres moteur et récepteur se faisant selon certaines lois, in- diquées plus loin, et le réservoir pouvant être éventuellement, à certains instants, partiellement ou totalement isolé de l'un au moins des deux arbres moteur et récepteur.
Ledit réservoir d'énergie peut en certains cas, rester en relations permanentes avec les arbres moteur et récepteur ou avec l'un d'entre-eux.
D'une manière très générale la nature de ces relations change, les changements se faisant plus particulièrement, en régime permanent, suivant des lois de périodicité simple ou multiple, ou sensiblement suivant de telles lois.
Le réservoir d'énergie peut être, notamment, un réser- voir d'énergie potentielle ou d'énergie cinétiaue, ou, à, la fois, d'énergie potentielle et d'énergie cinétique.
En d'autres termes, le ou les réservoirs d'énergie peuvent utiliser des effets potentiels,
Par exemple, utiliser des substances solides élastiques, et, notamment, des ressorts travaillant à la compression ou à l'extension, -ou des fluides sous pression, ou utiliser des effets cinétioues (par exemple, des effets d'inertie, -effets n
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tangentiels, des effets centrifuges, ou des phénomènes gyrosco- piques).
Un ensemble d'organes décrits plus loin permet de com- mander les échanges d'énergie entre le (ou les) réservoir d'ner- gie et les arbres moteur et récepteur.
Il est particulièrement intéressant que la commande de ces échanges d'énergie se fasse avec une dépense d'énergie aussi faible que possible -tout au moins, relativement faible, au re- gard de la puissance à transmettre, et l'invention concerne no- tamment des dispositifs agencés dans ce but.
D'autres particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description.
Les figures ci-annexées ne sont données qu'à titre d'exem- ples non limitatifs et seulement pour faciliter la compréhension de l'invention ; est bien entendu que des dispositifs selon l'invention peuvent être de formes toutes diffrentes.
Les figs. 1, 2 et 3 sont des schémas de certains modes de réalisation de l'invention.
La fig. 4 est une coupe transversale d'un mode de réali- sation, dans lequel les arbres moteur et récepteur sont en ligne droite.
La fig. 5 est une coupe de la fig.4 par X2 Y2
La fig. 6 montre, à part, certains organes du dispositif.
La fig.7 est une coupe de la f3.g.4 par X1 Y1.
La fig. 8 est un schéma explicatif relatif au mode de réalisation de la fig.4.
La fig. 9 est un schéma correspondant à certains autres organes de la fig.4.
En fig.l, les arbres moteur 1 et récepteur 3 ont leurs axes géométriques S et T en prolongement.
L'articulation A tourne avec l'arbre moteur; l'articu- lation B avec l'arbre récepteur.
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Des biellettes AP, BP, articulées entre elles en P, complètent le parallélogramme SAPB dit: "parallélogramme des forces" -(Les biellettes AP, BP ou l'une des deux, peuvent d'ailleurs, être remplacées par des dispositifs analogues- excentriques, par exemple-).
Les mouvements de rotation des arbres 1 et 2 sont ciné- matiqvement indépendants; mais ils sont soumis à des effets dynamioues qui vont maintenant être décrits.
Sur l'axe P s'articule une bielle P # articulée, d'autre part, sur une bielle V #, d'axe V, fixe par rapport au bâtis.
Lors du fonctionnement, l'axe géométrique P décrit, dans le plan de la fig.l, des courbes, généralement en forme de bou- cles, sensiblement fermées en régime permanent; l'axe P peut d'ailleurs, occuper toute position comprise à l'intérieur et sur les bords d'une couronne de centre S, limitée par un cercle de rayon SA + AP et par un cercle de rayon SA - AP.
Les mouvements du point P déterminent pour celui du point.IL, qui décrit un arc d'axe V et de rayon V #, des mouvements alternatifs composes où interviennent les frecuences n1 et n2, si n1 et n2 sont respectivement les fréauences de ro- tation des arbres moteur et récepteur (nombre de tours par se- conde).
On va voir maintenant comment intervient ici un réser- voir d'énergie comme ceux dont il a et nuestion ci-dessus et qui, en fig.l, est schématisé par un puissent ressort R accre- che au point fixe 9 et travaillant à l'extension.
Au pointa s'accroche une "chaine" qui aboutit au ré- servoir d'énergie.
Cette chaîne, en fig.l, comprend les chaînons .IL M et MK.
L'articulation K est plantée dans un levier d'axe W, W étant un axe fixe par rapport au bâtis; de plus, en K -ou, plus généralement, sur une articulation plantée sur le levier WK- s'accroche le ressort R.
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Ce ressort, par l'intermédiaire de la "chaîne" # WK, et en tirant sur cette chaîne, exerce une traction sur le pointa -traction d'où résulte, par rapport à l'axe V, un moment dirigé, dans le cas de la fig.l, dans le sens de le floche F , pour les positions de # situées à gauche de V #.
Comme on le verra plus loin, exercer ce couple, par rap- port à l'axe V est favorable, ou défavorable selon les instants.
Un dispositif qui va maintenant être décrit permet, à certains instants, de supprimer l'action du ressort R.
Ce dispositif que l'on peut appeler: "distributeur" comprend essentiellement une rainure (rectiligne, ou curviligne) 5 d'axe D, sur laquelle s'articule, au point 4, un ressort r, dit "ressort de distribution", par opposition au ressort R, qu'on appellera : "ressort réservoir d'énergie".
En général, le ressort r est "plus faible" que le ressort R - ce qui implique qu'en général, il met en jeu moins d'énergie.
Le ressort r "de distribution" est, d'autre part, fixé en 6 sur un levier 8 d'axe 7, qui fait partie de la "commende de distribution".
On va maintenant voir comment opère le "distributeur".
Quand, en fig.l, l'axe K prend la. position Ko (qui cor- respond à la position de-il en #.), la rainure 3 prend la po- sition représentée en pointillé, dans laouelle l'axe de ladite rainure est sensiblement perpendiculaire à l'axe géométrique V #.
A ce moment, le bras de levier de la force exercée par le ressort de "distribution" r est sensiblement maximum, et le bras de levier de la force exercée par le ressort R (réservoir d'énergie) sensiblement minimum.
Si, au même moment, le levier 8, sous l'action d'un mécanisme oui sera décrit plus loin sous le nom de "commande de distribution" tire sur le ressort r dans le sens de la flèche f de la fig.l, il est possible que le point K soit sensiblement immobilisé en Ko par un ressort r de force beaucoup moins grande
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que celle du ressort R.
Il suffit, pour cela, que le bras de levier DK. soit beaucoup plus faible que le bras de levier D-4.(distance de l'axe D au point d'articulation 4 du ressort r sur la rainure 3).
Par exemple, si l'on a : DK. = 4 millimètres et D-4 = 40 millimètres, si la force r est 10 fois plus faible que celle du ressort R, le ressort r équilibre le ressort R, quand le point K passe en Ko.
Il est important de remarquer que, pour des positions de K suffisamment éloignées de K. (correspondent à des positions de .(1 suffisamment éloignées de # .) il n'en serait plus de même, et le ressort R aurait alors une action prépondérante sur celle du ressort r.
Si l'on suppose donc que la "commande de distribution" (ensemble d'organes qui sera décrit plus loin) agit sur l'extré- mité 6 du ressort r, par l'intermédiaire du levier 8, de façon à le bander dans le sens de la flèche f, -ce que, dans la suite, nous appellerons: "donner un ordre de neutralisation", deux cas sont à considérer:
1 ) L'"ordre" est donné à un moment où 'Le point K est loin de Ko, alors, le ressort r, bien que sa tension ait été considérablement augmentée par le déplacement de son extrémité 6 dans le sens de la flèche f, ne donne, par rapport à D, qu'un moment plus faible que le moment du au ressort R.
Par suite, l'action de ce ressort R demeure prénondéren- te et le mouvement du point K n'est pratiauement pas modifié par l'action de la "distribution".
2 ) L'"ordre" est donné à un moment où le point K est en Ko ou, plus exactement, dans le voisinage de Ko. Ce qui correspond au cas où le point # est voisin de.il. 0 (à droite ou à gauche de ce pointée)'
Dans ces conditions, il est possible, pour des valeurs convenables de la force du ressort r et des bras de levier DKo -
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et D-4, que le moment du ressort r équilibre par rapport à D, le moment du ressort R. Alors le point K est immobilisa en Kc, ou, plus exactement, maintenu à l'intérieur d'une plage voisi- ne de Kc.
On dit alors que l'eordre" de neutralisation a été "exécuté".
A partir de ce moment, la chaîne # MK n'est plus tendue: elle se replie sur elle-même et le ressort R n'agit plus sur l'articulation #.
Il peut arriver-cela va de soi - qu'un "ordre" ne soit pas tout de suite "exécuté", et qu'il le soit un peu plus tard.
En définitive, si l'on considère le mouvement du point K, (qui résulte de celui de #, qui résulte lui-même de celui de P, et, par suite, des mouvements de rotation indépendants des ar- bres moteur et rédepteur), il faut considérer:
A) Les périodes pendant lesquelles la commande de distri- bution" ne bande pas le ressort de distribution r, -autrement dit, ne tire pas sur ce ressort (par l'intermédiaire du levier 8 d'axe 7) dans le sens de la flèche f.
Alors, le ressort R fait toujours sentir son action sur l'articulation # par l'intermédiaire de la, chaîne # MK qui reste sensiblement tendue.
On dira que, pendant ces périodes, il y a: "ordre de travail" pour le ressort R.
Ces ordres sont toujours "immédiatement exécutés", car dès que la force du ressort r-, cède, le point K redevient li- bre sous l'action du ressort R, quelle aue soit la position du point # à ce moment.
B) Les périodes pendant lesquelles la "commende de dis- tribution" bande le ressort r dans le sens de la flèche f.
Alors, comme on l'a vu plus haut, l'"ordre" n'est exécuté qu'au moment où K se trouve suffisamment près de K. (ce , qui impliquer, suffisamment près de #.).
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L'"ordre" peut donc être exécutée immédiatement ou avec retard.
Il peut même ne l'être pas, si un "ordre" contraire est donné par la "commande de distribution" avant au'il ait été "exécut".
L'étude faite par l'auteur a montré que, les "ordres" de distribution doivent être donnés, selon des lois périodiaues (ou pratiquement périodiques) en régime permanent, pour oue la transmission d'énergie ait lieu.
Soit Cm le couple moteur, Cr le couple récepteur, Ca le couple de réaction, (ou, plus exactement, on suppose au'on dé- signe ainsi les valeurs moyennes de ces couples).
On a, en régime permanent, l'équation algébrique:
Cm + Cr + Ca = 0
Le rôle du dispositif représenté en Fig.l et constitua par l'ensemble des bielles V #,# M, MK, WK et par le ressort R, est de donner le couple de réaction Ca.
C'est pourquoi on appellera cet ensemble "réacteur".
Les "lois de distribution" sont les lois qui régissent les "ordres" de distribution.
-Ces "ordres" peuvent être théoriquement donnés de nom- breuses manières ; mais toutesne sont pas aussi avantageuses -loin de là-.
D'autre part, l'auteur a trouvé que les "lois de distri- bution" se rattachent à plusieurs classes, sui, selon les modes de réalisation de l'invention, s'appliquent ou ne s'appliquent pas, ou encore s'appliquent plus ou moins bien ; on va en énvmé- rer ouelques-unes, auxquelles l'invention n'est nullement limitée.
-Une première classe est celle qui comprend les ordres dérivant plus ou moins directement de la fonction sin [alpha] - #1) [alpha] étant l'angle qui correspond à la position de l'arbre moteur et #, un certain angle de décalage, ou d'une combinaison des
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fonctions sim ([alpha] - #1) et sin (ss - #2),ss étpnt l'angle qui correspond à la position de l'arbre récenteur, # 2 un certain dé- calage; notamment sin (ss - #2) elle-même prise isolement.
-Une seconde classe, dans des conditions analogues, fait intervenir les fonctions sin (2[alpha] - #1) et sin (2ss - #2) ou l'une d'elles.
-Une troisième classe fait intervenir sin ([alpha] - ss) -Une quatrième classe sin ([alpha] + )
Il est bien entendu, dans ces divers cas, qu'il peut ou non s'agir des fonctions sinusoïdales proprement dites: il peut s'agir, notamment, de fonction dérivant des sinusoïdes avec aplatissements (par exemple, fonctions + 1 ; -1 avec segments rectilignes en + 1 et - 1 ou encore en 0 ; 1 et - 1).
Dans le cas de la fig.l, on peut réaliser avec avantage des distributions de la première classe, notamment avec aplatis- sement des sinusoïdes.
En définitive, et si l'on considère le cas d'un dispositif comme celui qui est schématisé en Fig.l, le fonctionnement se fait de la manière suivante : Les arbres moteur et récepteur en- traînenent respectivement les points A et B à des vitesses an- gulaires [alpha]'= d[alpha]/dt et 4' = dss/dt
Le point P décrit alors une courbe généralement en forme de boucles ; bielle V# communique au point-/1 un mouvement alternatif complexe sur l'arc de rayon V# (mouvement où inter- viennent les deux fréquences n1 et n2, correspondant aux rota- tions des arbres moteur et récepteur).
Le ressort R tire dans le sens de la flèche F sur l'ar- ticulation K, (qui décrit un arc de cercle de centre W) par l'in- termédiaire de la chaîne KM#. Cette chaîne est donc tendue quand ledit ressort R est "en travail". Elle est détendue dans le cas contraire.
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La chaîne est tendue ou détendue, selon les "ordres" donnés par le "distributeur" constitué par l'ensemble D, rai- nure 3, ressort r de distribution, (sous réserve au'ils aient été exécutes).
(L'ordre de travail est toujours immédiatement exécuté: autrement dit,-si la distribution tend à agir pour aue le ressort R tende la chaîne KM #, il en est immédiatement ainsi.
Au contraire, l'"ordre" de repos -détente de cette chaîne- peut n'être pas immédiatement exécuté).
Les "ordres" de distribution sont donnés notamment selon l'une des lois ci-dessus indiquées ou selon des combinaisons de ces lois et ces lois sont telles que l'action du ressort R ait, en définitive, pour effet de communiquer sur le parallélo- gramme S A P B dit: "parallélogramme des forces" le couple de réaction Ca voulu pour que l'on obtienne un régime purement per- ma.nent avec couples moteur et résistant Cm et Cr. (Et l'on a sen- siblement alors Cm W1 + Cr W2 = 0 algébriquement, égalité qui traduit la conservation de l'énergie).
Dans ces conditions, le réservoir d'énergie constitué par le ressort R reçoit, à certains instants de l'énergie de ce parallélogramme et le restitue à d'autres, de façon à obtenir ce résultat.
Le "distributeur" commande ces échanges d'énergie dans les conditions qui ont été ci-dessus exposées, lesquelles im- pliquent, en somme, certains effets d'irréversibilité, puisque le fonctionnement du distributeur (et, notamment du ressort r) se fait sans renvoi sensible d'énergie sur les arbres moteur et récepteur -ou, tout au moins, sans oue ce renvoi d'énergie soit nuisible au fonctionnement de l'appareil.
L'ensemble réacteur-distributeur schématisa en Fig.2 ne diffère de celui de la fig.l que par les caractéristiques suivantes :
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Le ressort R, pu lieu d'agir par traction sur une chaîne # MK, comme en fig.l, agit par poussée sur letri-barres KM # V.
Il en résulte que, -au lieu aue l'action du ressort R, en fig.l laisse M entre K et #, en figs.2, au contraire, 7¯'action de poussée de R tend à. placer v au delà de# par rapportà K.
La fig.5 schématise un mode de réalisation d'un ensemble: réacteur-distributeur basé sur les mêmes principes que celui de la fig.2, mais avec les particularités qui vont être indiquées.
Le ressort R est ici une barre de torsion d'axe W, agis- sant dans le sens de la flèche Fl.
Le ressort r est ici une barre de torsion Z tendent à tirer dans le sens de la flèche F2.
La rainure 3 des figs.l et 2 est remplacée par l'ensemble des barres D D' et D' K', D étant toujours un axe fixe par rap- port au bâtis.
La barre de torsion W est solidaire d'un levier sur le- quel s'articule en K la barre KM qui pousse sur le maneton M, et exerce ainsi une force sur l'articulation#, force transmise par une barre # P(analogue à celle de la fig.l) sur 1''articula- tion P du "parallélogramme des forces', SAPB. (En fig.3 cette barre #P n'est pas représentée).
Au point K' du levier WK s'articule, d'autre part, une bielle K'D'.
L'articulation D' décrit un arc de cercle d'axe D.
Cet axe joue le même rôle que précédemment.
De plus, en D' s'articule aussi une barre D'K', articu- lée aussi en Q sur un maneton ZQ solidaire de la barre de tor- sion Z.
Cette barre, on l'a dit plus haut, joue le rôle que jouait le ressort r en fig.l et 2.
Le fonctionnement se fait comme suit :
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En position de travail, la barre de torsion principale exerce son action sur # (et, par suite sur P), par l'intermé- diaire des barres KM, M #
La barre de torsion Z, reliée, -on vient de le voir à une de ses extrémités à la barre D' Q, est reliée à l'autre extrémité à une commande qui sera décrite plus loin et oui est dite: "commande de distribution".
Cette commande bande ou débande la barre Z.
Tant oue la barre de torsion W est en travail, les mou- vements d'oscillation de # sur l'arc de cercle de centre V (mou- vements correspondant à. ceux de l' articulation P du parallélo- gramme des forces) déterminent, pour l'articulation K et pour l'articulation K', des mouvements d'oscillations complexes (gé- néralement sur deux fréquences, correspondant l'une à l'arbre moteur, l'autre à l'arbre récepteur), et par suite, un certain régime de travail pour la barre de torsion W.
-Si la "commande de distribution" ne bande pas la barre Z, rien ne s'oppose à ce régime de travail de la barre de tor- sion W.
Si, au contraire, un "ordre" est donné par la "commande de distribution" bande la barre de torsion Z, elle agit dans le sens de la flèche F2 (fig.S), tire sur la barre Q D' et agit, en conséquence, sur l'articulation K).
-Tant que.!\.. est loin de #., D'est loin de la position D'o pour laquelle le bras de levier (par rapport à D) de la force donnée par la barre de torsion W est très faible..
La force due à la barre de torsion W donne, ainsi par rapport à D, un moment supérieur à celui qui est dû à la barre 7..
L'"ordre" donné par le distributeur n'est pas "exécuté" et la barre principale W reste en travail..
-Si# se rapproche de .iL 0' D' se rapproche de D'o-
Pour cette position ou au voisinage de cette position, la force due à la petite barre de torsion Z donne, par rapport
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à D, un moment qui peut équilibrer le moment dûà la brre W, parce que le bras de levier, par rapport à D, pour la force due à la petite barre Z est plus grande que le bras de levier relatif à la. force dûe à la grosse barre W.
En.conséquence, le point D' est sensiblement immobilisé nu voisinage de D'o, tandis que K et K' sont respectivement à. peu près immobilisés au voisinage de Ko et K'o.
L'action de la barre W sur...IL. (donc sur P) est ainsi suspendue, et cela sous l'action d'une "barre de distribution Z" relativement faible devant la barre de torsion W. -Donc, avec une faible dépense d'énergie sur la distribution-.
On dit que 1'''ordre'' de distribution a été"éxécuté".
-Comme précédemment, il est aisé de voir que 1'"ordre" de passer de "travail" à t'suspension de travail" n'est exécuta que quand # est arrivé dans une certaine zone eu voisinage de #., tandis que l'eordre" inverse (passage à travail) est toujours immédiatement "exécuté".
L'auteur a appelé "distribution statistioue" un système de distribution du genre de ceux qui viennent d'être décrits.
La. fig. 4 représente, en coupe transversale, l'ensemble d'un mode de réalisation selon l'invention.
L'arbre moteur 1, d'axe S, passe dans deux paliers 35 et entraîne la couronne excentrée 16, d'axe A. Ce qui matériali se la liaison schématisée en SA, sur la fig. l.
La couronne excentrée 16 sert de chemin intérieur pour le roulement à aiguilles 17 (qui pourrait être remplacé par un palier lisse ou un roulement d'autre nature).
La partie extérieure de ce roulement est portée par une couronne 12 solidaire des contre-poids 18, oui servent à l'équilibrage statique et dynamique, comme on le verra plus loin, et de la. toile 19.
Cette toile porte un maneton 20, d'axe P. Cet axe P matérialise l'axe P du parallélogramme SAPB de la fig.l (dit:
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"parallélogramme des forces Il).
Le maneton 20 porte le chemin de roulement intérieur du roulement à aiguilles 13, coaxial à l'axe P.
Le chemin extérieur du roulement 13 est port' par un maneton 15 solidaire de la boîte 21.
D'autre part, le maneton 15 sert de chemin intérieur pour le roulement à aiguilles 14.
Ce roulement 14 sert d'articulation à la bielle P P" (ffg.7) qui joue un rôle analogue à celui de la bielle P # de la fig.l, avec cette différence que, dans le schéma de la fig.l, les points P" et # sont confondus, alors aue, dans le mode de réalisation correspondant aux figs.4 et 7, les articulations po et # sont distinctes, mais solidaires en rotation autour de l'axe V, fixe par rapport au bâtis, comme il sera expliqué un peu plus loin.
Revenant à la bielle P P" de la fig.4, on voit, dans cette figure, la tête de bielle 27, d'axe géométrique P, le corps de bielle 26 et le pied de bielle 26a d'axe géométrique p".
(Ces organes sont également visibles en fig.7).
Ce pied de bielle porte un contre-noids d'équilibrage 26b
La boîte 21 porte le roulement à rouleaux 22 d'axe géomé- trique B. Cet axe géométrique B est entraîné dans la rotation de l'arbre récepteur 2 d'axe T dans les conditions suivantes: l'arbre récepteur 3 qui passe dans les paliers 36 est solidaire de la toile 24 qui, elle-même, porte le contre-poids 25 et le maneton 23, d'axe géométrique B. Cet axe tourne donc bien avec l'arbre récepteur 2.
Entre le maneton 23 et la boite 21, s'intercale, on l'a vu, le roulement 22, qui est avantageusement un roulement à double rangée de rouleaux et à rotule.
La description qui précède montre que le parallélogramme SAPB (dit: "parallélogramme des forces") se trouve bien maté- rialisé
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On va maintenant décrire les liaisons de ce parallèlo- gramme et, d'une manière précise, qe son articulation P avec le "réacteur".
La bielle P P" de corps 26 relie l'articulation P à la bielle 30 (avec articulation 28 d'axe P") et oue la bielle 30 est susceptible d'osciller autour de l'axe V (fig.7).
Cet axe V est matérialisé par un arbre 32, d'axe géomé- trique V, représenté en fig. 4, 5 et 7.
On voit, en fig.4, que l'arbre 32 passe dans les paliers 33.
De plus, l'arbre 32 est solidarisé en rotation avec la bielle 30 par des stries 31 (fig. 4 et 7).
On vn voir maintenant comment l'arbre 32 est en relation avec le "réacteur".
On voit en fig.5 que l'axe #, est l'axe géométrique d'un excentrique 38 qui tourne autour de l'axe géomtriaue V dans un logement 39 solidaire de l'arbre 32 (d'axe V).
Les figs. 4 et 5 montrent d'ailleurs fa solidarité de la pièce 39 avec l'arbre 32.
L'excentrique 38 porte un maneton 37, d'axe géométrique M (fig. 4 et 5).
Le maneton 37, passe dans des flasques 40 (fig. 4 et 5) reliés, d'autre part par un goujon 41, d'axe géométrique K (fig. 4 et 5).
Le goujon 41 est planta dans un levier 48 (fig.4 et 5).
Ce levier lui-même est, solidaire d'une puissante barre de torsion 64 d'axe géométrique W1 (visible en fig.5 et non repré- sent en fig.4).
Cette barre de torsion 64 remplace le ressort R des fig.l et 2 et constitue un réservoir d'énergie comme ceux dont il a été question au début de la description.
Cette barre 64 tend à tourner dans le sens de la flèche F4 de la fig.5.
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Elle tend donc à pousser sur la bielle 40 qui matéralise la bielle K M du schéma de la fig.3, et, par suite, elle exerce sur l'excentrique 38 d'axe #1 une certaine force.
Or, on l'a vu, l'axe géométrique #1 et l'axe géomé- trioue P" sont solidaires en rotation autour de l'axe V.
Il en résulte donc une force sur cet axe P", force qui est transmise à l'articulation P, et par suite, à l'arbre récepteur 2.
Mais, on l'a montré ci-dessus, il est d'une importance fondamentale que les conditions d'action du réservoir d'énergie constitué par la barre de torsion 64, d'axe W1 varient.
Il est, d'ailleurs, évident que les efforts transmis comme on vient de le voir et comme il est représenté en fig.5, sont dirigés dans le sens favorable, à certpins instants, mais qu'ils seraient, à d'autres, dirigés dans un sens défavorable.
Il est donc indispensable qu'à certains instants, l'ac tion de la barre de torsion 64 (d'axe W1) ne soit plus communi-
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quée au "parallélogramme des forces".
Et l'on sait que le rôle du "distributeur" est précisé- ment d'intervenir à cet effet.
La forme de "distributeur" qui est utilisée dans le dis- positif de la fig. 4 est très sensiblement celle oui correspond au schéma de la fig. 3.
On se rendra compte de la manière dont ce schéma de la fig.3 est matérialisé en considérant les fig. 4 et 5.
La barre de torsion de distribution z1 de la fig.5 correspond à la barre de torsion de distribution Z de la fig.3; la -bielle 50 (fig.5) fixée en Zl, et solidaire de la barre Z1 grâce aux stries 66, porte une articulation 49 d'axe Ql(corres- pondant à l'articulation Q de la fig.3) pour la bielle 48, qui elle-même s'articule sur un axe mécaniaue 43 (d'axe géométriaue D'l).
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Cet axe 43 sert d'articulation commune pour la bielle K'i D'l (de corps 44) articulée sur les axes géométriques K'l et D'l.
L'axe 43 lui-même est monte sur le maneton 46 d'axe D1.
L'ensemble des bielles 50, 48, 44, 46 (fig.4 et 5) maté- rialise l'ensemble des bielles ZQ, QD', D'K', DD' de la fig.3
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et leur fonctionnement est celui aui a ét4 indiqua a l'occasion de la. description de cette figure.
La fig. représente un second ensemble r4pcteur-distri- buteur identique dans sa structure à celui qui vient d'être décrit; les lettres -f-L 2 M2 K2 K'2 D'2 Q2 Z2 D2 W correspon- dent ainsi, pour ce second réacteur, aux lettres ..iL 1 1K1 K'1 D'1 Q, Zl Dl f'1 du premier réacteur.
Il y intérêt à utiliser le second ensemble réacteur- distributeur pour obtenir des couples plus réguliers.
La fig.8, oui est un schéma, montre les dispositions relatives des deux systèmes de réacteurs.
Les deux "réacteurs" distincts, agissent sur les mou- vements du même arbre 32, d'axe V, ce qui signifie que les
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rayons géométriques Vl ...J1.l et V2 JL2, qui participent à la rotation de cet arbre V, font entre-eux un angle constant.
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Il y a intérêt à ce que, quand le point ¯CL.l se trouve loin de la position appelée précdemT'lentJ1..o et qu'on appellera ici #10 -position pour laquelle, on l'a vu, l'action de la barre de torsion d'axe W1 peut être neutralisée, le point #2? qui correspond au second réacteur se trouve, au contraire, au
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voisinage du point J1L o 2 : la régularité du couple transmis je gagne.
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D'après le schéma de la fig.8, Cl et G, sont les extrp- mités de la course du point #1 du premier réacteur: C2 et G2 sont les extrémités de course pour le point #2 du second.
#10 et #20 correspondent, pour chacun des réacteurs,.
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an point./"- 0 de la description antérieure (et spécialement au point #0 de la fig.3).
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Les bras V #1 et V#2 tournent solidairement autour de V et l'on a #1 V#2 = C1 V C2 de telle façon que #1 est en Ci auand #2 est en C2.
Le point #10 est au voisinage de l'extrémité droite Gl de la course de #1; au contraire, le point #20 est au voisinage de l'extrémité gauche C2 de #2; il y a donc toujours un des deux points #1 et #é qui est au voisinage du point #0 qui lui correspond.
On va indiquer maintenant un mode de réalisation de la "commande de distribvtion", c'est-à-dire de mécanisme destin' à communiquer au "distributeur"une loi de "distribution" donnée.
Il est précisé à nouveau qu'il faut entendre par là ce qui suit.
Il est nécessaire -on l'a vu-, pour obtenir le couple de réaction voulu, de modifier périodiauement les conditions d'ac- tion de chaque réacteur.
On sait qu'à certains instants, l'action de chaque res- sort réservoir d'énergie (par exemple, la brre de torsion 64 d'axe W1 en Fig.5) doit être sensiblement annihilée, et au'à d'autres instants, elle doit être libérée.
On a appelé "distributeur" l'ensemble des organes oui agissent, dans ce but, sur le "réacteur".
-On réserve le nom de: "commande de distribution" à l'ensemble des organes qui détermine ces instpnts opportuns et egit en conséquence sur le "distributeur".
On va maintenant décrira cette commende de distribu- tion".
Elle apparaît dans les figs.4 et 6.
Le principe est le suivant, dans le mode de réalisation qui y correspond et qui, d'ailleurs, n'est donnp qu'à titre d'exemple non limitatif, une came 51 calée sur l'arbre moteur, d'axe S (schéma de la fig. 9) a pour but de réaliser, par exem- ple, la fonction sin [alpha] (sinus o ) ou une fonction en dérivant, sur les angles de torsion de la barre de torsion Z de distribution.
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La came 51 représentée en Fig.9 réalise la courbe obtenue par aplatissement de le sinusoïde sin o (on rappelle au' [alpha] est L'an- gle qui caractérise la position de l'arbre moteur).
Elle comporte deux arcs de cercles de centre S et de rayons différents, réunis par des raccordements 84.
Un levier 55, d'axe 56 porte un galet 52 d'axe 53, qui appuie sur la came 51, sous l'action du ressort 79, qui prend appui en 80.
Le levier 55 est solidaire d'un anneau 82, sur lequel peut tourillonner un anneau coaxial 83.
L'anneau 83 est solidaire d'un bras 54 qui s'articule en 78 sur les côtés 60 et 75 d'un losange qui va maintenant être décrit.
Le bras 60, sur lequel appuie le ressort 79, dont on vient de parler, est mobile autour d'un axe E, fixe par rapport au bâtis.
Si l'on désigne par S (o ) une fonction dérivant de sin[alpha] par aplatissement de la sinusoïde sin [alpha] les déplacements angulaires du bras 60 autour de l'axe fixe E reproduisent cette fonction S ( [alpha]), pour une forme appropriée de la came 51 calée sur l'arbre moteur 1 d'axe S.
Le bras 66, susceptible, lui aussi d'osciller autour de l'axe E est commandé dans des conditions analogues par une came (non représentée en fig.9, mais représentée en fig.4), calée sur l'arbre récepteur 2, d'axe T.
Ses déplacements angulaires autour de l'axe E corres- pondent à une fraction S (ss ), dérivant de sinss, par aplatis- sement de la sinusoïde sinss,
Le bras 61 s'articule en 77 sur le bras 76, oui s'arti- cule en 74 sur le bras 75.
L'articulation 74 du losange de sommets 74,78, E, 77, commande une tringlerie comprenant la barre 73 articulée en 74 et 72, sur le maneton 68, et une barre 70 articulée en 71 sur le maneton 69.
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Le maneton 68 est solidaire de la barre de torsion de distribution Z1 (dont le rôle a déjà et? indiqué, notamment à propos de la fig.5).
Le maneton 69, est, de même solidaire de la barre de torsion de distribution Z2, dont il a également été question précédemment, spécialement à propos de la fig.5.
Les déplacements angulaires autour de l'axe E de larti- culation 74 sont égaux à le demi-somme des déplacements des bras 60 et 61.
En conséquence, ils réalisent une fonction K(S([alpha]) + S(ss)] K étant une certaine constante.
Finalement, les barres de torsion de distribution Z1 et Z2 reçoivent bien, l'une et l'autre, des torsions proportionnel- les à cette fonction, qui, dans le mode de réalisation considéré, est la "fonction de distribution" choisie (on doit noter que le quadrilatère de sommets 74,78, E, 77 peut n'être pas un lo- sange et se composer de deux triangles isocèles 74,77, 78 et E, 77,78).
Plus généralement, il est nécessaire, comme on le verra plus loin, que l'on puisse réaliser, non plus seulement la fonc- tion sin[alpha] ou S ([alpha]à (sinusoïde aplatie dérivant de sin [alpha]à, mais la fonction sin ([alpha]- #1) ou la fonction S ([alpha] - #1), fonctions qui dérivent des précédentes, avec un décalage d'un angle #1.
Dans ce but, l'axe 56 du levier 55 est susceptible d'occuper -à la volonté du conducteur ou sous la commande d'un mécanisme d'autometicité- diverses positions sur un arc concentrique à l'axe S de l'arbre moteur 1.
Dans ce but, l'axe 56 est port-' par un curseur 57 sus- ceptible d'être déplacé entre deux rainures 81, coaxiales à l'axe S.
Il est bien spécifié que, pour un régime donné, la po- sition de l'axe 56 dans les dites rainures est fixée; mais elle peut varier d'un régime à un autre.
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Pour que ces déplacements de l'axe 56, autour de l'axe S, n'altèrent pas la loi des déplacements transmis par le bras 54 au quadrilatère E, 78, 74, 77, l'axe géométrique des anneaux 82 et 83 coïncide avec l'axe géométrique S de l'arbre moteur pour une valeur appropriée de la fonction S ([alpha]).
Un dispositif analogue est utilisé pour le levier qui reçoit le mouvement de la came de distribution calée sur l'arbre récepteur et permet de réaliser les fonctions sin (ss- #2) et, plus généralement S (ss - #2).
La fig.6 est la réalisation mécanique du schéma de la fig. 9. Elle n'en diffère en rien, et il n'v pas lieu de la décrire à nouveau.
On remarquera seulement en fig.6 le levier de commande 58, d'axe fixe 59, qui permet de déplacer, dans sa rainure, le curseur 57, porteur de l'axe 56.
Les mêmes organes sont visibles en fig.4, en coupe longitudinale.
Cette figure montre notamment la tige 62 d'axe géométri- que E qui transmet, de la droite du dispositif à sa gauche, les mouvements d'oscillations donnés par la came calée sur l'arbre récepteur.
Si l'on revient à la fig.4, l'ensemble des arbres mo- teur et récepteur est équilibré statiauement et dynamiouement.
Cette figure montre les contre-poids d'équilibrage'18 et 25.
Les dispositions qui viennent d'être décrites sont susceptibles de nombreuses variantes sans sortir du cadre de l'invention.
En particulier, on peut appliauer sous les formes les plus variées, les phénomènes de relaxation à la distribution des échanges d'énergie mis en jeu.
-Il est, d'autre part, important de remarquer aue les modes de distribution décrits ne sont que des exemples de
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"variations commandées d'impédances mécaninues" et l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, utiliser toute autre forme de "variations commandées d'impédances mécaniques'} de façon à obtenir des prépondérances d'impulsions de sens voulu dans des conditions données.
-On doit encore remarauer que les dispositions ci-dessus décrites constituent des exemples de variations commandées des caractéristiques de la "chaîne mécanique" # M K W, variations périodiques sous l'action de la "distribution".
L'invention n'est nullement limitée à ces exemples et l'on peut, dans le cadre de l'invention, utiliser toute autre manière de faire varier les caractéristiques d'une "chaîne mé- canique" en relation avec le dispositif de transmission.
-Il est bien spécifié notamment que les arbres moteur et récepteur peuvent ne pas être en prolongement l'un de l'autre.
Le "parallélogramme des forces" SAPB peut être éventuel- lement remplacé par un quadrilatère non parallélogramme, et ce quadrilatère lui-même pourrait être gauche, au lieu d'être plan.
On pourrait, en particulier, utiliser des mécanismes du type à plateau incliné ou des mécanismes généralisant le joint de cardan.
On pourrait aussi utiliser des trains épicycloidaux pour la liaison des arbres moteur et récepteur.
Dans certains cas, et notamment dans celui de l'applica- tion aux véhicules, il peut être avantageux de réaliser la va- riation continue du rapport des vitesses angulaires W2/W1 de façon telle aue la valeur moyenne de ce rapport soit assez voi- sine de l'unité.
(On peut obtenir ce résultat, dans le cas de l'rppli- cation aux véhicules, en modifiant, en conséquence, le rapport du "pont" ou en ajoutant un réducteur à engrenages entre le dispositif de transmission et le "pont").
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En ce qui concerne la régulation, c'est-à-dire les mo- difications à exercer sur le dispositif pour obtenir une loi de fonctionnement donnée (par exemple, moteur tournant sensible- ment à vitesse constante, quel oue soit le couple résistant), on peut modifier les phases #1 et 12 de distribution, comme il a été indiqua ci-dessus; on peut aussi, on l'a dit, modifier des Eléments géométriques, par exemple, le rapport -SA- des côtés
AP du parallélogramme des forces.
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Mechanical energy transmission devices particularly applicable as continuous torque converters.
The present invention relates to mechanical energy transmission devices particularly applicable as clutches and as progressive gear changes (also known as: "continuous torque converters") in particular, for vehicles (land, water or Syrian), but susceptible of other very varied applications, such as the control of machine tools, valves, turrets, rudders, etc ...
In other words, one of the main applications of the invention, but not the only one, is this: given a motor shaft rotating at a continuous speed # 1, it is a question of transforming this continuous angular speed # 1 into a continuous angular velocity # 2 of a second shaft, the ratio
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being capable of varying gradually, under excellent conditions of performance.
On the other hand, the devices according to the invention are quite distinct from the known devices using freewheels or snaps; if they use freewheels or snaps, this is only auxiliary, and in some preferred embodiments they do not use freewheels or snaps at all.
The invention relates above all to devices for transmitting mechanical energy in which, mainly with a view to obtaining a gradual variation of the ratio # 1 / # 2 above
W 2 defined, at least one energy reservoir is supplied by the energy brought into play, the energy exchanges of this reservoir with the motor and receiver shafts taking place according to certain laws, indicated below, and the reservoir possibly being, at certain times, partially or totally isolated from at least one of the two motor and receiver shafts.
Said energy reservoir may in certain cases remain in permanent contact with the motor and receiver shafts or with one of them.
In a very general way, the nature of these relations changes, the changes being made more particularly, in permanent mode, according to laws of simple or multiple periodicity, or appreciably according to such laws.
The energy reservoir may be, in particular, a reservoir of potential energy or kinetic energy, or both potential energy and kinetic energy.
In other words, the energy reservoir (s) can use potential effects,
For example, using elastic solid substances, and in particular springs working on compression or extension, -or fluids under pressure, or using kinetic effects (for example, inertia effects, -effects n
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tangentials, centrifugal effects, or gyroscopic phenomena).
A set of components described below makes it possible to control the energy exchanges between the energy reservoir (s) and the motor and receiver shafts.
It is particularly advantageous that the control of these energy exchanges takes place with as little energy expenditure as possible - at least, relatively low, with regard to the power to be transmitted, and the invention relates to no- all of the devices designed for this purpose.
Other features of the invention will become apparent on reading the description.
The accompanying figures are given only by way of non-limiting examples and only to facilitate understanding of the invention; of course, the devices according to the invention can be of all different shapes.
Figs. 1, 2 and 3 are diagrams of certain embodiments of the invention.
Fig. 4 is a cross section of one embodiment, in which the motor and receiver shafts are in a straight line.
Fig. 5 is a section of fig. 4 by X2 Y2
Fig. 6 shows, apart, certain parts of the device.
Fig. 7 is a section of f3.g.4 by X1 Y1.
Fig. 8 is an explanatory diagram relating to the embodiment of FIG. 4.
Fig. 9 is a diagram corresponding to certain other members of FIG. 4.
In fig.l, the motor 1 and receiver 3 shafts have their geometric axes S and T in extension.
Joint A rotates with the motor shaft; articulation B with the receiving shaft.
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AP, BP links, articulated between them in P, complete the parallelogram SAPB called: "parallelogram of forces" - (The links AP, BP or one of the two, can moreover, be replaced by similar devices - eccentric , for example-).
The rotational movements of shafts 1 and 2 are kinematically independent; but they are subject to dynamic effects which will now be described.
On the axis P is articulated a connecting rod P # articulated, on the other hand, on a connecting rod V #, of axis V, fixed with respect to the frame.
During operation, the geometric axis P describes, in the plane of FIG. 1, curves, generally in the form of loops, substantially closed in steady state; the axis P can moreover, occupy any position included within and on the edges of a ring of center S, limited by a circle of radius SA + AP and by a circle of radius SA - AP.
For that of point IL, which describes an arc of axis V and radius V #, the motions of point P determine compound alternating motions involving the frequencies n1 and n2, if n1 and n2 are respectively the frequencies of ro- tation of the motor and receiver shafts (number of revolutions per second).
We will now see how an energy reserve intervenes here such as those which it has and discussed above and which, in fig. 1, is shown schematically by a spring R attached to the fixed point 9 and working at the 'extension.
A "chain" is attached to the pointa which ends in the energy reservoir.
This chain, in fig.l, comprises the links .IL M and MK.
The articulation K is planted in a lever of axis W, W being an axis fixed relative to the frame; moreover, in K -or, more generally, on a joint planted on the lever WK- the spring R.
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This spring, by means of the "chain" # WK, and by pulling on this chain, exerts a traction on the pointa -traction from which results, with respect to the axis V, a directed moment, in the case of fig.l, in the direction of the arrow F, for the positions of # located to the left of V #.
As will be seen later, exerting this torque with respect to the axis V is favorable or unfavorable depending on the instants.
A device which will now be described makes it possible, at certain times, to eliminate the action of the spring R.
This device which can be called: "distributor" essentially comprises a groove (rectilinear, or curvilinear) of axis D, on which is articulated, at point 4, a spring r, called "distribution spring", by opposition to the spring R, which will be called: "energy reservoir spring".
In general, the spring r is "weaker" than the spring R - which implies that in general it uses less energy.
The spring r "distribution" is, on the other hand, fixed at 6 on a lever 8 of axis 7, which forms part of the "distribution order".
We will now see how the "distributor" operates.
When, in fig.l, the axis K takes the. position Ko (which corresponds to the position of-il in #.), the groove 3 takes the position shown in dotted lines, in the ouelle the axis of said groove is substantially perpendicular to the geometric axis V #.
At this time, the lever arm of the force exerted by the "distribution" spring r is substantially maximum, and the lever arm of the force exerted by the spring R (energy reservoir) substantially minimum.
If, at the same time, the lever 8, under the action of a yes mechanism will be described later under the name of "distribution control" pulls the spring r in the direction of the arrow f in fig.l, it is possible that the point K is substantially immobilized in Ko by a spring r of much less force
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than that of the R.
The lever arm DK. is much smaller than the lever arm D-4 (distance from the axis D to the articulation point 4 of the spring r on the groove 3).
For example, if we have: DK. = 4 millimeters and D-4 = 40 millimeters, if the force r is 10 times weaker than that of the spring R, the spring r balances the spring R, when the point K passes in Ko.
It is important to note that, for positions of K sufficiently far from K. (correspond to positions of. (1 sufficiently far from #.) It would no longer be the same, and the spring R would then have a preponderant action on that of spring r.
If it is therefore assumed that the "distribution control" (set of members which will be described later) acts on the end 6 of the spring r, by means of the lever 8, so as to band it in. the direction of the arrow f, - what, in the following, we will call: "give an order of neutralization", two cases are to be considered:
1) The "command" is given at a time when 'Point K is far from Ko, then the spring r, although its tension has been considerably increased by the displacement of its end 6 in the direction of the arrow f , gives, compared to D, only a weaker moment than the moment of the spring R.
Consequently, the action of this spring R remains pre-weighted and the movement of the point K is practically not modified by the action of the "distribution".
2) The "order" is given at a time when the point K is in Ko or, more exactly, in the neighborhood of Ko. This corresponds to the case where the point # is close to.il. 0 (to the right or to the left of this dotted line) '
Under these conditions, it is possible, for suitable values of the spring force r and the lever arms DKo -
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and D-4, that the moment of the spring r equilibrium with respect to D, the moment of the spring R. Then the point K is immobilized in Kc, or, more exactly, maintained within a range close to Kc.
It is then said that the "neutralization order" has been "executed".
From this moment, the chain # MK is no longer stretched: it folds back on itself and the spring R no longer acts on the joint #.
It can happen - it goes without saying - that an "order" is not immediately "executed", and that it is a little later.
Ultimately, if we consider the movement of point K, (which results from that of #, which itself results from that of P, and, consequently, independent rotational movements of the motor and repeater shafts) , we must consider:
A) The periods during which the distribution control "does not stress the distribution spring r, in other words, does not pull on this spring (by means of the lever 8 of axis 7) in the direction of the arrow f.
Then, the spring R always makes its action felt on the joint # by means of the chain # MK which remains appreciably tight.
We will say that, during these periods, there is: "work order" for spring R.
These commands are always "immediately executed", because as soon as the force of the spring r - gives way, the point K becomes free again under the action of the spring R, whatever the position of the point # at this moment.
B) The periods during which the "distribution command" straps the spring r in the direction of arrow f.
So, as we saw above, the "order" is only executed when K is sufficiently close to K. (which, imply, sufficiently close to #.).
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The "order" can therefore be executed immediately or with delay.
It may not even be, if a contrary "command" is given by the "dispense command" before it has been "executed".
The study made by the author has shown that, the "orders" of distribution must be given, according to periodic (or practically periodic) laws in permanent regime, for the transmission of energy to take place.
Let Cm be the motor torque, Cr the receiver torque, Ca the reaction torque, (or, more exactly, we assume that the mean values of these torques are thus denoted).
We have, in steady state, the algebraic equation:
Cm + Cr + Ca = 0
The role of the device shown in Fig.l and constituted by the set of connecting rods V #, # M, MK, WK and by the spring R, is to give the reaction torque Ca.
This is why we will call this assembly "reactor".
The "laws of distribution" are the laws that govern the "orders" of distribution.
-These "orders" can theoretically be given in many ways; but all are not so advantageous - far from it -.
On the other hand, the author has found that the "distribution laws" relate to several classes, sui, according to the embodiments of the invention, apply or do not apply, or even s 'apply more or less well; we will enumerate a few, to which the invention is in no way limited.
-A first class is that which includes the orders deriving more or less directly from the function sin [alpha] - # 1) [alpha] being the angle which corresponds to the position of the motor shaft and #, a certain angle of offset, or a combination of
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functions sim ([alpha] - # 1) and sin (ss - # 2), ss is the angle that corresponds to the position of the recent tree, # 2 a certain shift; in particular sin (ss - # 2) itself taken in isolation.
-A second class, under similar conditions, involves the functions sin (2 [alpha] - # 1) and sin (2ss - # 2) or one of them.
-A third class involves sin ([alpha] - ss) -A fourth class sin ([alpha] +)
It is understood, in these various cases, that it may or may not be the sinusoidal functions proper: it may be, in particular, a function deriving from sinusoids with flattenings (for example, functions + 1; -1). with rectilinear segments at + 1 and - 1 or again at 0; 1 and - 1).
In the case of FIG. 1, it is possible to carry out with advantage distributions of the first class, in particular with flattening of the sinusoids.
Ultimately, and if we consider the case of a device like the one shown schematically in Fig. 1, the operation is as follows: The motor and receiver shafts respectively drag points A and B to angular velocities [alpha] '= d [alpha] / dt and 4' = dss / dt
Point P then describes a curve generally in the form of loops; connecting rod V # communicates to point- / 1 a complex reciprocating movement on the arc of radius V # (movement where the two frequencies n1 and n2 occur, corresponding to the rotations of the motor and receiver shafts).
The spring R pulls in the direction of the arrow F on the articulation K, (which describes an arc of a circle with center W) through the chain KM #. This chain is therefore tensioned when said spring R is "in operation". She is relaxed otherwise.
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The chain is stretched or relaxed, according to the "orders" given by the "distributor" made up of the assembly D, groove 3, distribution spring r, (provided they have been carried out).
(The work order is always immediately executed: in other words, -if the distribution tends to act for the spring R tightens the chain KM #, it is immediately so.
On the contrary, the rest "command" - relaxation of this chain - may not be immediately executed).
The "orders" of distribution are given in particular according to one of the laws indicated above or according to combinations of these laws and these laws are such that the action of the spring R has, ultimately, the effect of communicating on the parallel - SAPB gram says: "parallelogram of forces" the reaction torque Ca desired so that a purely permanent speed is obtained with motor and resistance torques Cm and Cr. (And we then have Cm W1 + Cr W2 = 0 algebraically, equality which translates the conservation of energy).
Under these conditions, the energy reservoir formed by the spring R receives, at certain times, energy from this parallelogram and returns it to others, so as to obtain this result.
The "distributor" controls these energy exchanges under the conditions which have been explained above, which imply, in short, certain irreversibility effects, since the operation of the distributor (and, in particular of the spring r) takes place without significant energy return to the motor and receiver shafts -or, at least, without this energy return being harmful to the operation of the device.
The reactor-distributor assembly schematized in Fig. 2 differs from that of fig.l only by the following characteristics:
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The spring R, instead of acting by pulling on a # MK chain, as in fig.l, acts by pushing on the tri-bars KM # V.
As a result, -instead of the action of the spring R, in fig.l leaves M between K and #, in figs.2, on the contrary, the thrust action of R tends to. place v beyond # with respect to K.
Fig.5 shows schematically an embodiment of an assembly: reactor-distributor based on the same principles as that of Fig.2, but with the particularities which will be indicated.
The spring R is here a torsion bar of axis W, acting in the direction of the arrow Fl.
The spring r is here a torsion bar Z tend to pull in the direction of arrow F2.
The groove 3 of figs.l and 2 is replaced by the set of bars D D 'and D' K ', D still being a fixed axis with respect to the frame.
The torsion bar W is integral with a lever on which the bar KM is articulated in K, which pushes on the crank pin M, and thus exerts a force on the articulation #, force transmitted by a bar # P (analogous to that of fig.l) on the joint P of the 'parallelogram of forces', SAPB. (In fig.3 this bar #P is not shown).
At point K 'of the lever WK is articulated, on the other hand, a connecting rod K'D'.
The joint D 'describes an arc of a circle with axis D.
This axis plays the same role as before.
In addition, at D 'is also articulated a bar D'K', also articulated in Q on a crank pin ZQ integral with the torsion bar Z.
This bar, as we said above, plays the role played by the spring r in fig. 1 and 2.
The operation is as follows:
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In the working position, the main torsion bar exerts its action on # (and, consequently on P), through the bars KM, M #
The torsion bar Z, connected - as we have just seen at one of its ends to the bar D 'Q, is connected at the other end to a control which will be described later and yes is said: "distribution control ".
This command strips or unloads the Z bar.
As long as the torsion bar W is in operation, the oscillation movements of # on the arc of center V (movements corresponding to those of the joint P of the parallelogram of the forces) determine , for the K joint and for the K 'joint, complex oscillatory movements (generally on two frequencies, one corresponding to the motor shaft, the other to the receiving shaft), and by following, a certain working speed for the torsion bar W.
-If the "distribution control" does not band the Z bar, nothing stands in the way of this working speed of the W twist bar.
If, on the contrary, an "order" is given by the "distribution control" bands the torsion bar Z, it acts in the direction of the arrow F2 (fig.S), pulls on the bar QD 'and acts, in consequence, on the K joint).
-As long as.! \ .. is far from #., D is far from the position D'o for which the lever arm (with respect to D) of the force given by the torsion bar W is very weak. .
The force due to the torsion bar W thus gives, with respect to D, a greater moment than that due to the bar 7 ..
The "order" given by the distributor is not "executed" and the main bar W remains in operation.
-If # gets closer to .iL 0 'D' gets closer to D'o-
For this position or in the vicinity of this position, the force due to the small torsion bar Z gives, with respect to
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at D, a moment that can balance the moment due to the brbr W, because the lever arm, relative to D, for the force due to the small bar Z is greater than the lever arm relative to the. force due to the large bar W.
Consequently, the point D 'is substantially immobilized in the neighborhood of D'o, while K and K' are respectively at. almost immobilized in the vicinity of Ko and K'o.
The action of the W bar on ... IL. (therefore on P) is thus suspended, and this under the action of a relatively weak "distribution bar Z" in front of the torsion bar W. -Therefore, with a low expenditure of energy on the distribution-.
We say that the '' 'order' 'has been "executed".
-As before, it is easy to see that the "order" to switch from "work" to work suspension "is only executed when # has arrived in a certain area in the vicinity of #., While l The reverse "order (change to work) is always immediately" executed ".
The author has called "statistical distribution" a distribution system of the kind just described.
Fig. 4 shows, in cross section, the whole of an embodiment according to the invention.
The motor shaft 1, of axis S, passes through two bearings 35 and drives the eccentric ring gear 16, of axis A. This materializes the connection shown diagrammatically in SA, in FIG. l.
The eccentric ring gear 16 serves as an internal race for the needle bearing 17 (which could be replaced by a plain bearing or a bearing of another nature).
The outer part of this bearing is carried by a ring 12 integral with the counterweights 18, yes are used for static and dynamic balancing, as will be seen below, and the. canvas 19.
This canvas carries a crankpin 20, of axis P. This axis P materializes the axis P of the SAPB parallelogram of fig.l (said:
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"parallelogram of forces II).
The crankpin 20 carries the inner race of the needle bearing 13, coaxial with the axis P.
The outer race of the bearing 13 is carried by a crank pin 15 integral with the box 21.
On the other hand, the crank pin 15 serves as an inner race for the needle bearing 14.
This bearing 14 serves as an articulation for the connecting rod PP "(ffg.7) which plays a role analogous to that of the connecting rod P # of fig.l, with the difference that, in the diagram of fig.l, the points P "and # are the same, then aue, in the embodiment corresponding to figs.4 and 7, the joints po and # are separate, but integral in rotation around the axis V, fixed relative to the frame, as it will be explained a little later.
Returning to the connecting rod P P "of fig.4, we see, in this figure, the big end 27, of geometric axis P, the connecting rod body 26 and the small end 26a of geometric axis p".
(These organs are also visible in fig. 7).
This connecting rod end carries a 26b balancing counter-knot
The box 21 carries the roller bearing 22 of geometric axis B. This geometric axis B is driven in the rotation of the receiving shaft 2 of axis T under the following conditions: the receiving shaft 3 which passes through the bearings 36 is integral with the canvas 24 which, itself, carries the counterweight 25 and the crank pin 23, of geometric axis B. This axis therefore rotates well with the receiver shaft 2.
Between the crank pin 23 and the box 21, is inserted, as we have seen, the bearing 22, which is advantageously a double row roller bearing and spherical.
The preceding description shows that the SAPB parallelogram (called: "parallelogram of forces") is indeed materialized.
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We will now describe the connections of this parallelogram and, in a precise manner, its articulation P with the “reactor”.
The connecting rod P P "of body 26 connects the articulation P to the connecting rod 30 (with articulation 28 of axis P") and the connecting rod 30 is capable of oscillating around the axis V (fig.7).
This axis V is materialized by a shaft 32, of geometric axis V, shown in FIG. 4, 5 and 7.
We see, in fig. 4, that the shaft 32 passes through the bearings 33.
In addition, the shaft 32 is secured in rotation with the connecting rod 30 by grooves 31 (FIGS. 4 and 7).
We now see how the shaft 32 relates to the "reactor".
It can be seen in fig.5 that the axis # is the geometric axis of an eccentric 38 which rotates around the geometric axis V in a housing 39 secured to the shaft 32 (of axis V).
Figs. 4 and 5 also show the solidarity of part 39 with shaft 32.
The eccentric 38 carries a crank pin 37, of geometric axis M (fig. 4 and 5).
The crank pin 37 passes through flanges 40 (fig. 4 and 5) connected, on the other hand by a pin 41, of geometric axis K (fig. 4 and 5).
The stud 41 is planted in a lever 48 (fig. 4 and 5).
This lever itself is integral with a powerful torsion bar 64 of geometric axis W1 (visible in fig.5 and not shown in fig.4).
This torsion bar 64 replaces the spring R of fig.l and 2 and constitutes an energy reservoir like those which were discussed at the beginning of the description.
This bar 64 tends to rotate in the direction of arrow F4 in fig.5.
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It therefore tends to push on the connecting rod 40 which materializes the connecting rod K M in the diagram of FIG. 3, and, consequently, it exerts a certain force on the eccentric 38 of axis # 1.
However, as we have seen, the geometric axis # 1 and the geometric axis P "are integral in rotation around the axis V.
This therefore results in a force on this axis P ", a force which is transmitted to the joint P, and consequently to the receiver shaft 2.
But, as has been shown above, it is of fundamental importance that the conditions of action of the energy reservoir constituted by the torsion bar 64, of axis W1 vary.
It is, moreover, obvious that the forces transmitted as we have just seen and as it is represented in fig. 5, are directed in the favorable direction, at certain moments, but that they would be, at others, directed in an unfavorable direction.
It is therefore essential that at certain times, the action of the torsion bar 64 (of axis W1) is no longer communicated.
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quée the "parallelogram of forces".
And we know that the role of the "distributor" is precisely to intervene for this purpose.
The form of "distributor" which is used in the device of FIG. 4 is very substantially that yes corresponds to the diagram of FIG. 3.
It will be appreciated how this diagram of FIG. 3 is materialized by considering FIGS. 4 and 5.
The distribution torsion bar z1 in fig.5 corresponds to the distribution torsion bar Z in fig.3; the connecting rod 50 (fig.5) fixed in Zl, and integral with the bar Z1 thanks to the ribs 66, carries an articulation 49 of axis Ql (corresponding to the articulation Q of fig.3) for the connecting rod 48, which itself is articulated on a mechanical axis 43 (of geometrical axis D'l).
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This axis 43 serves as a common articulation for the connecting rod K'i D'l (body 44) articulated on the geometric axes K'l and D'l.
The axis 43 itself is mounted on the crank pin 46 of axis D1.
The set of connecting rods 50, 48, 44, 46 (fig. 4 and 5) materializes the set of connecting rods ZQ, QD ', D'K', DD 'of fig. 3
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and their operation is that aui has been indicated on the occasion of the. description of this figure.
Fig. represents a second r4pcteur-distributor assembly identical in structure to that which has just been described; the letters -fL 2 M2 K2 K'2 D'2 Q2 Z2 D2 W thus correspond, for this second reactor, to the letters ..iL 1 1K1 K'1 D'1 Q, Zl Dl f'1 of the first reactor .
It is advantageous to use the second reactor-distributor assembly to obtain more regular torques.
Fig. 8, yes is a diagram, shows the relative arrangements of the two reactor systems.
The two separate "reactors" act on the movements of the same shaft 32, of axis V, which means that the
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geometric rays Vl ... J1.l and V2 JL2, which participate in the rotation of this shaft V, form a constant angle between them.
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It is advantageous that, when the point ¯CL.l is far from the position called precdemT'lentJ1..o and that we will call here # 10 -position for which, as we have seen, the action of the torsion bar of axis W1 can be neutralized, point # 2? which corresponds to the second reactor is, on the contrary,
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neighborhood of the point J1L o 2: the regularity of the torque transmitted I gain.
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According to the diagram in fig. 8, Cl and G, are the ends of the stroke of point # 1 of the first reactor: C2 and G2 are the ends of the stroke for point # 2 of the second.
# 10 and # 20 correspond, for each of the reactors ,.
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an point./"- 0 of the previous description (and especially point # 0 of fig. 3).
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The arms V # 1 and V # 2 turn solidly around V and we have # 1 V # 2 = C1 V C2 so that # 1 is in Ci and # 2 is in C2.
Point # 10 is in the vicinity of the right end Gl of the run of # 1; on the contrary, point # 20 is in the vicinity of the left end C2 of # 2; there is therefore always one of the two points # 1 and # é which is in the vicinity of the point # 0 which corresponds to it.
We will now indicate an embodiment of the "distribution control", that is to say of a mechanism intended to communicate to the "distributor" a given "distribution" law.
It is again specified that this is to be understood as follows.
As we have seen, it is necessary, in order to obtain the desired reaction torque, to periodically modify the operating conditions of each reactor.
We know that at certain times, the action of each energy reservoir spring (for example, the torsion brre 64 of axis W1 in Fig. 5) must be appreciably annihilated, and at others moments, she must be released.
We have called "distributor" all of the organs that act, for this purpose, on the "reactor".
-We reserve the name of: "distribution control" for all the organs which determine these opportune instpnts and consequently on the "distributor".
We will now describe this distribution order ".
It appears in figs. 4 and 6.
The principle is as follows, in the embodiment which corresponds to it and which, moreover, is given only by way of non-limiting example, a cam 51 wedged on the motor shaft, of axis S ( diagram of Fig. 9) aims to achieve, for example, the function sin [alpha] (sine o) or a function derived from it, on the torsion angles of the distribution torsion bar Z.
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The cam 51 shown in FIG. 9 produces the curve obtained by flattening the sinusoid sin o (we remind the '[alpha] is the Angle which characterizes the position of the motor shaft).
It has two arcs of circles with center S and different radii, joined by connections 84.
A lever 55, of axis 56 carries a roller 52 of axis 53, which presses on cam 51, under the action of spring 79, which bears at 80.
The lever 55 is integral with a ring 82, on which a coaxial ring 83 can pivot.
The ring 83 is integral with an arm 54 which articulates at 78 on the sides 60 and 75 of a diamond which will now be described.
The arm 60, on which the spring 79, which has just been mentioned, rests on, is movable about an axis E, fixed relative to the frame.
If we denote by S (o) a function deriving from sin [alpha] by flattening of the sinusoid sin [alpha] the angular displacements of the arm 60 around the fixed axis E reproduce this function S ([alpha]), for an appropriate shape of the cam 51 wedged on the motor shaft 1 of axis S.
The arm 66, also capable of oscillating around the axis E, is controlled under similar conditions by a cam (not shown in fig. 9, but shown in fig. 4), wedged on the receiving shaft 2, axis T.
Its angular displacements around the axis E correspond to a fraction S (ss), deriving from sinss, by flattening of the sinusoid sinss,
The arm 61 articulates in 77 on the arm 76, yes articulates in 74 on the arm 75.
The articulation 74 of the rhombus of vertices 74,78, E, 77, controls a linkage comprising the bar 73 articulated at 74 and 72, on the crankpin 68, and a bar 70 articulated at 71 on the crankpin 69.
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The crankpin 68 is integral with the distribution torsion bar Z1 (the role of which has already been indicated, in particular with regard to FIG. 5).
The crankpin 69 is likewise integral with the distribution torsion bar Z2, which was also discussed previously, especially with regard to FIG. 5.
The angular displacements around the axis E of the articulation 74 are equal to the half-sum of the displacements of the arms 60 and 61.
Consequently, they realize a function K (S ([alpha]) + S (ss)] K being a certain constant.
Finally, the distribution torsion bars Z1 and Z2 do both receive torsions proportional to this function, which, in the embodiment considered, is the chosen "distribution function" (we should note that the quadrilateral with vertices 74,78, E, 77 may not be a lozenge and be composed of two isosceles triangles 74,77, 78 and E, 77,78).
More generally, it is necessary, as we will see later, that we can realize, not only the function sin [alpha] or S ([alpha] to (flattened sinusoid deriving from sin [alpha] to, but the function sin ([alpha] - # 1) or the function S ([alpha] - # 1), functions which derive from the preceding ones, with an offset of an angle # 1.
For this purpose, the axis 56 of the lever 55 is capable of occupying - at the will of the driver or under the control of an automatic mechanism - various positions on an arc concentric with the axis S of the motor shaft. 1.
For this purpose, the axis 56 is carried by a cursor 57 capable of being moved between two grooves 81, coaxial with the S axis.
It is clearly specified that, for a given speed, the position of the axis 56 in said grooves is fixed; but it can vary from one plan to another.
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So that these displacements of the axis 56, around the axis S, do not alter the law of displacements transmitted by the arm 54 to the quadrilateral E, 78, 74, 77, the geometric axis of the rings 82 and 83 coincide with the geometric axis S of the motor shaft for an appropriate value of the function S ([alpha]).
A similar device is used for the lever which receives the movement of the distribution cam fixed on the receiving shaft and makes it possible to perform the functions sin (ss- # 2) and, more generally S (ss - # 2).
FIG. 6 is the mechanical embodiment of the diagram of FIG. 9. It is no different from it, and there is no need to describe it again.
Note only in fig.6 the control lever 58, of fixed axis 59, which allows to move, in its groove, the slider 57, carrying the axis 56.
The same organs are visible in fig. 4, in longitudinal section.
This figure shows in particular the rod 62 of geometric axis E which transmits, from the right of the device to its left, the oscillating movements given by the cam fixed on the receiving shaft.
Returning to fig. 4, all of the motor and receiver shafts are statically and dynamically balanced.
This figure shows the balancing counterweights' 18 and 25.
The arrangements which have just been described are susceptible of numerous variants without departing from the scope of the invention.
In particular, the relaxation phenomena can be applied in the most varied forms to the distribution of the energy exchanges involved.
-It is, on the other hand, important to note that the distribution methods described are only examples of
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"controlled variations of mechanical impedances" and it is possible, without departing from the scope of the invention, to use any other form of "controlled variations of mechanical impedances" so as to obtain preponderances of pulses of the desired direction in given conditions.
It should also be noted that the arrangements described above constitute examples of controlled variations of the characteristics of the "mechanical chain" # M K W, periodic variations under the action of "distribution".
The invention is in no way limited to these examples and it is possible, within the framework of the invention, to use any other way of varying the characteristics of a "mechanical chain" in relation to the transmission device. .
-It is well specified in particular that the motor and receiver shafts may not be an extension of one another.
The SAPB "parallelogram of forces" can optionally be replaced by a non-parallelogram quadrilateral, and this quadrilateral itself could be left, instead of being plane.
In particular, mechanisms of the inclined plate type or mechanisms generalizing the universal joint could be used.
One could also use epicyclic gears for the connection of the motor and receiver shafts.
In certain cases, and in particular in that of the application to vehicles, it may be advantageous to carry out the continuous variation of the angular speed ratio W2 / W1 in such a way that the average value of this ratio is fairly close. sine of unity.
(This can be achieved, in the case of application to vehicles, by changing the "axle" ratio accordingly or by adding a gear reducer between the transmission device and the "axle").
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As regards the regulation, that is to say the modifications to be exerted on the device to obtain a given operating law (for example, engine running at substantially constant speed, regardless of the resistive torque) , it is possible to modify the phases # 1 and 12 of distribution, as indicated above; we can also, as we said, modify geometric elements, for example, the ratio -SA- of the sides
AP of the parallelogram of forces.