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VARIATEUR,DE VITESSE.
Le variateur selon l'invention transforme une vitesse de rotation constante (primaire), en une vitesse de rotation variable (secondaire), en fonc- tion de la force opposée à la force motrice par l'arbre entraîné.
Le mouvement du primaire est transmis au secondaire par poussées alternatives. Il remplace les différents dérailleurs et boîtes de vitesse em- ployés jusqu'à présent. Les avantages d'une vitesse motrice constante sont trop connus pour les énumérer ici. La présente invention est un régulateur de la pression exercée par la force motrice sur la résistance à vaincre, le rap- port de vitesse étant fonction de cette résistance. Enfin dans l'une des réa- lisations de' ce variateur, le primaire n'agissant pas sur le secondaire dans une position donnée (point zéro), ce variateur sert à l'embrayage de l'arbre entrainé.
Il comporte deux mouvements de rotation d'axes différents,sauf au point.zéro.. L'éloignement-ou le rapprochement de ces deux axes détermine des -vitesses variables de l'un d'eux pour une vitesse constante de l'autre. Son principe repose sur le fait qu'un levier ou une bielle, dont les extrémités décrivent des cercles ou des arcs de cercles de rayons et de centres diffé- rents, ne transmet le mouvement au secondaire que pendant une fraction de rotation du primaire (phase de poussée), d'où la nécessité d'en employer plu- sieurs. Il est intéressant d'avoir un point d'appui entre primaire et secon- daire pour maintenir des axes de rotation différents.
' Pour certaines réalisations basées sur ce principe, on a ainsi : - un mouvement primaire de forme variable suivant la manière dont les leviers ou bielles y sont assujettis.
- un mouvement secondaire, cercle à face intérieure lisse ou bos- selée, d'après le système employé pour le contact des bielles avec ce cercle, de forme variable suivant la direction du mouvement à transmettre.
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- une ou plusieurs bielles reliant les deux mouvements adhérant au secondaire par cliquets,leviers ou billes.
- un point d'appui ou système stabilisateur fixe.
- un dispositif de commande modifiant la distance des axes du primaire et du secondaire.
L'inventiqn sera maintenant décrite en se référant à des modes de réalisation, représentés aux dessins annexés, et donnés seulement à titre 'd' exemples indicatifs et non limitatifs de la portée de l'invention.
Fig. 1 est une élévation de l'appareil avec arrachements partiels.
Fig. 2 est une coupe de l'ensemble complet suivant la ligne 2-2 ., de la fig. 1.
Fig. 3 représente le levier de changement de sens de rotation du secondaire.
Fig. 4, 5 et 6 montrent le dispositif de commande.
Fig. 7 et 8 représentent un patin en coupe et en élévation.
Fig. 9 et 10 représentent d'autres modes de réalisations d'appa- reils selon l'invention, en coupe par un plan perpendiculaire aux axes du primaire et du secondaire.
Fig. 11 et 12 représentent, en coupe, des variantes de réalisation d'un appareil selon l'invention, ne comportant pas d'élément dit stabilisateur.
Sur la fig. 1 est figuré en trait double le mouvement du patin 75 porté par chaque bielle 52, pendant la rotation du primaire. La tête 46 de cette bielle décrit avec le disque 55 un cercle de centre 0, dont le rayon est égal à la distance des axes 90 et 14. L'autre extrémité 56 de la bielle décrit un mouvement de va et vient sur un cercle secondaire, en entraînant dans son mou- vement le patin 75, servant à transmettre ce mouvement de la bielle, au cercle
22, dans un seul sens seulement. En suivant le mouvement du patin 75 sur le secondaire, on constate que pendant une fraction de la rotation de la tête 46 (angle,/, ), cette bielle se déplace rapidement sur le secondaire 22, déplace- ment en sens contraire du déplacement du primaire. C'est la phase de poussée de cette bielle pour ce sens de rotation.
Les huit bielles représentées au dessin décrivent les mêmes mouvements, et poussent l'une après l'autre sur le secondaire. La variation du rayon du cercle de centre 0 entraine une variation de poussée du patin 75.
La fig. 2 représente l'appareil avec ses arbres 90 et 33 (90 arbre moteur, 33 arbre dont la position est fixée par la pièce 41 reliée par un le- vier au châssis 32). Sur ces deux axes tourne, grâce aux poussées des bielles, l'ensemble des pièces 22 et 31, constituant le secondaire, dont le mouvement est transmis à un arbre par un engrenage d'angle 51 fixé à la pièce 22. Dans la cavité 26 du cercle secondaire coulissent les patins.
L'arbre moteur 90 entraine dans sa rotation une queue d'aronde constituée par les pièces 100 et 19. La pièce mâle 19 de cette queue d'aronde porte l'axe 14 solidaire d'un disque 55. Ce disque, bien qu'entraîné par la queue d'aronde dans son mouvement, ne tourne pas sur lui-même, il se déplace simplement dans son plan autour de l'axe de l'arbre 90, grâce à une timonerie le reliant au châssis, constituée principalement par les axes 14 et 33, et les pièces 39 et 50, 37 et 38 forment deux cardans avec les prolongements 36 et48 des axes 33 et 14.
Les bielles, au nombre de huit sur le dessin (Fig. 1)(18, 52, 21,
53, 20, 61, 60 et 27,)sont articulées sur des axes disposés suivant une cir- conférence du disque 55,ces axes sont à égale distance les uns des autres et placés alternativement d'un côté et de l'autre de ce disque, pour permettre aux bielles de se superposer, ce qui facilite la construction., on a donc qua- tre bielles de part et d'autre du disque 55.
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Les patins 70 à 77 servent à transmettre le mouvement alternatif des bielles au secondaire, en transformant leur mouvement de va et vient dans la cavité 26, en poussées à sens unique.
Le patin (Fig. 7 et 8) se compose de deux pièces 24 et 25 sépa- -rées par les billes 85 et 86. La pièce 24, en contact direct avec la bielle par l'axe 82, coulisse dans la cavité 26 du secondaire (Fig. 2). La pièce
25, à frottement doux par ces faces latérales avec le secondaire, a tendan- ce à se maintenir à la vitesse de celui-ci ; si la pièce 24 acquiert un dé- placement de gauche à droite (Fig. 7) légèrement supérieur à.celui du secon- daire, la surface 84 du patin se soulève par l'intermédiaire des billes et vient en contact avec la cavité 26 du secondaire. Ce contact sera rompu lors- que le mouvement du secondaire sera supérieur au mouvement de la pièce 25. Le sens de-rotation imprimé par le patin est fonction de la disposition des bil- les 85 et 86.
La cavité 84 est destinée à recevoir des garnitures de freins, em- ployées dans l'exemple représenté sur le dessin. La surface de la cavité 26 du secondaire est également recouverte de la même matière. Elle pourra être remplacée avantageusement, pour différentes raisons, par des dentelures ou une surface bosselée (bain d'huile, etc..). Les pièces 24 et 25 sont assemblées de'façon à éviter le contact du patin avec la surface 26 du secondaire, lors- que ce patin n'est pas en phase de poussée. Enfin la partie 87 de la pièce .25'empêche le patin de suivre le mouvement de la pièce 31, lors de l'opération -du changement de sens de rotation du secondaire.
Le fonctionnement d'une commande centrifuge de l'appareil va main- tenant ,être expliqué à l'aide des fig. 4, 5 et 6. Il reste entendu que cette .-'commande peut avoir différentes formes et être ou non réglable pendant la mar- che de l'appareil.
La rotation en sens inverse, par l'intermédiaire de deux roues den- rées, dont l'une 69 est représentée fig. 4, de deux tiges filetées 44 et 58, détermine le mouvement de la pièce 19 à l'intérieur de la pièce 100. Le file- tage de ces tiges est, l'un à droite, l'autre à gauche. Elles reposent sur la pièce 100 par des galets ou roulements à billes 79. La pièce 19, avec le file- tage approprié, forme l'écrou de la tige correspondante. Une partie des tiges n'est pas filetée pour permettre à deux roues dentées 45 et 57 de rester en contact avec la vis sans fin que constitue l'axe 14 par son filetage 15.
Ces roues 45 et 57 sont folles sur les tiges correspondantes 44 et 58, qu'un le- vier 28 embraye avec celles-ci par l'intermédiaire des pièces 80 et 81 solidai- res des tiges par des saillies, coulissant dans des rainures 59 des tiges 44 et 58. Suivant que la tige 44 ou 58 est entraînée par la vis sans fin 15 de l'axe 14 (d'après la position du levier 28), la pièce 19 glissant dans la pièce 100 éloigne ou rapproche l'axe 14 du centre de rotation 90 du secondai- re..
Ce mouvement de l'axe 14 est commandé par force centrifuge agis- -sant sur le levier 28, d'après la vitesse de rotation de la force motrice, par une came 78 de la pièce 11 (Fig. 6). Cette came bascule le levier 28 en venant en contact avec les butoirs de celui-ci :butoirs de repos et de rap- prochement d'un côté du pivot de ce levier, butoirs d'éloignement et de repos de l'autre. La position de la pièce 11, encastrée dans une'fente 12 de l'axe 14, est fonction de deux forces opposées : la pression du ressort 13 et la force centrifuge s'exerçant sur la masse 66, agissant sur la pièce 11 par la tige 17. Les saillies de repos 63 et 67 des tiges de commande servent à ar- rêter la pièce 19 en fin de course.
La figure 3 représente la fente 42 où évolue le 'levier 41 de la fig. 2. Ce levier sert à obtenir le changement de sens de rotation du secondai- re, le primaire se trouvant au point zéro (axe 14 dans le prolongement de 1' axe 100). Ce levier exerce une pression sur les pièces inférieures des patins en modifiant la position du disque 55. Par cette pression, les patins adhérent au plan incliné du secondaire 31,Puis le levier 41, passant dans.la partie concave de la fente 42, tire sur le secondaire permettant, par l'éloignement
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de la pièce 31 en plan incliné, aux billes des patins de s'inverser. La pièce 31 est ramenée à sa position normale lorsque 41 atteint l'extrémité opposée de la fente fig. 3. L'inversion de sens de rotation est obtenue.
Il reste entendu que des détails d'exécution et de réalisation pourront être ajoutés et variés de n'importe quelle façon, sans sortir du do- maine de l'invention.
La construction d'un appareil sur ce principe est différente sui- vant l'usage auquel on le destine, il peut être monté par exemple sur un arbre de transmission, en pont-arrière, constituer le moyeu d'une roùe, ou former une poulie.
Ainsi fig. 9, les bielles et les patins sont remplacés par des billes 91 à 94. Ces billes se maintiennent aux positions voulues grâce à des guidages, dont l'un est représenté en 47. Les rapports de vitesse obtenus vont de zéro à un.
La figure 10 représente une roue libre de bicyclette avec rapport de vitesse allant de 1 à 2. Les bielles et patins sont remplacés par des cli- quets; 96 à 99. Le primaire de même sens de rotation que le secondaire est constitué par le disque 49 relié, par une timonerie semblable à celle de la fig. 2, au pignon denté qu'entraîne la chaîne de la bicyclette. De l'autre côté du moyeu de roue, l'axe 90 en contact avec le cadre de la bicyclette cor titue l'élément stabilisateur (la pièce 100 est donc immobile). Les rayons de la roue relient la pièce 22 à la jante. La masse centrifuge de commande tour- ne avec l'axe 14.
Les variantes de réalisation représentées sur les fig. 11 et 12 se distinguent des précédentes par la suppression de l'élément dit stabilisa- teur.
Les appareils constituant ces variantes comportent chacun : - deux mouvements de rotation ayant des axes de rotation différents.
- des cliquets, bielles ou billes entraînant le secondaire par poussées successives.
- une commande modifiant la distance des axes de rotation.
La pièce 100 représentée sur la figure 10 est supprimée ainsi que la timonerie la reliant au disque 49. Les mouvements de rotation ont pour axes les axes 14 et 90. L'un des axes de rotation est fixe et constitue le moyeu d'une roue ou d'un arbre de couche. L'autre axe se déplace suivant la comman- de. Le rapport de vitesse est de un lorsque les deux mouvements ont un axe com- mun. Les mouvements primaires et secondaires peuvent être inversés, le change- ment de sens de rotation en est une résultante.
Les figures 11 et 12 représentent deux modèles de patins. La piè- ce A effectue l'un des mouvements de rotation. La pièce B est reliée à la par- tie effectuant le deuxième mouvement par la bielle. Le patin C sert à transmet- tre le mouvement au secondaire durant la phase de poussée de la bielle.
Dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 11, les patins de l'appareil sont disposés sur le même plan. La figure représente le patin au repos, par exemple lorsque la translation du patin est plus rapide que le mouvement primaire. La position du patin en phase de poussée, entraînant ef- fectivement le secondaire, est représentée en pointillé.
Dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 12, le patin C est circulaire. Les patins de l'appareil sont placés côte à côte dans le cylindre A.
Lorsque le mouvement de C tend à avoir une vitesse inférieure à celle de la rotation du primaire A, les billes ou rouleaux D le font adhérer à la pièce A, en roulant sur les plans inclinés de C, vis-à-vis de chaque bil- le. Le taquet E maintient les billes au repos. Le patin peut en comporter plu-
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sieurs et rendre chaque bille ou rouleau indépendant s'il y a lieu.
REVENDICATIONS
1. Variateur de vitesse caractérisé par le fait qu'il comporte un élément primaire et un élément secondaire associés l'un avec un axe primaire, l'autre avec un axe secondaire, et animé d'un mouvement relatif grâce à l'ac- tion d'organes tels que des bielles, des cliquets, des billes ou des galets, actionnés par l'élément primaire et transmettant des poussées à l'élément se- condaire.
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SPEED VARIATOR.
The variator according to the invention transforms a constant speed of rotation (primary) into a variable speed of rotation (secondary) as a function of the force opposed to the driving force by the driven shaft.
The movement of the primary is transmitted to the secondary by alternating thrusts. It replaces the various derailleurs and gearboxes used until now. The benefits of constant engine speed are too well known to list here. The present invention is a regulator of the pressure exerted by the driving force on the resistance to be overcome, the speed ratio being a function of this resistance. Finally, in one of the embodiments of this variator, the primary not acting on the secondary in a given position (zero point), this variator is used to engage the driven shaft.
It comprises two rotational movements of different axes, except at the zero point. The distance-or the coming together of these two axes determines variable -speeds of one of them for a constant speed of the other. Its principle is based on the fact that a lever or a connecting rod, the ends of which describe circles or arcs of circles of different radii and centers, transmits movement to the secondary only during a fraction of the primary rotation (phase of thrust), hence the need to use several. It is interesting to have a fulcrum between primary and secondary to maintain different axes of rotation.
'For certain embodiments based on this principle, there is thus: - a primary movement of variable form depending on the way in which the levers or connecting rods are subject to it.
- a secondary movement, circle with a smooth or bos- salted inner face, according to the system used for the contact of the connecting rods with this circle, of variable shape depending on the direction of the movement to be transmitted.
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- one or more connecting rods connecting the two movements adhering to the secondary by pawls, levers or balls.
- a fulcrum or fixed stabilizer system.
- a control device modifying the distance of the primary and secondary axes.
The invention will now be described with reference to embodiments, shown in the accompanying drawings, and given only by way of indicative and non-limiting examples of the scope of the invention.
Fig. 1 is an elevation of the apparatus with partial cutouts.
Fig. 2 is a section of the complete assembly taken along line 2-2., Of FIG. 1.
Fig. 3 represents the lever for changing the direction of rotation of the secondary.
Fig. 4, 5 and 6 show the control device.
Fig. 7 and 8 show a shoe in section and in elevation.
Fig. 9 and 10 show other embodiments of devices according to the invention, in section through a plane perpendicular to the axes of the primary and the secondary.
Fig. 11 and 12 show, in section, variant embodiments of an apparatus according to the invention, not comprising a so-called stabilizer element.
In fig. 1 is shown in double lines the movement of the shoe 75 carried by each rod 52, during the rotation of the primary. The head 46 of this connecting rod describes with the disc 55 a circle of center 0, the radius of which is equal to the distance of the axes 90 and 14. The other end 56 of the connecting rod describes a back and forth movement on a secondary circle. , by causing in its movement the pad 75, serving to transmit this movement of the connecting rod, to the circle
22, in one direction only. By following the movement of the pad 75 on the secondary, it can be seen that during a fraction of the rotation of the head 46 (angle, /,), this connecting rod moves rapidly on the secondary 22, movement in the opposite direction to the displacement of the primary. This is the thrust phase of this connecting rod for this direction of rotation.
The eight connecting rods shown in the drawing describe the same movements, and push one after the other on the secondary. The variation in the radius of the circle with center 0 causes a variation in the thrust of the pad 75.
Fig. 2 shows the apparatus with its shafts 90 and 33 (motor shaft 90, shaft 33, the position of which is fixed by the part 41 connected by a lever to the frame 32). On these two axes rotates, thanks to the thrusts of the connecting rods, all of the parts 22 and 31, constituting the secondary, the movement of which is transmitted to a shaft by an angle gear 51 fixed to the part 22. In the cavity 26 from the secondary circle slide the pads.
The motor shaft 90 drives in its rotation a dovetail formed by the parts 100 and 19. The male part 19 of this dovetail carries the axis 14 integral with a disc 55. This disc, although driven by the dovetail in its movement, does not turn on itself, it simply moves in its plane around the axis of the shaft 90, thanks to a linkage connecting it to the frame, formed mainly by the axes 14 and 33, and the parts 39 and 50, 37 and 38 form two gimbals with the extensions 36 and 48 of the axes 33 and 14.
The connecting rods, eight in number in the drawing (Fig. 1) (18, 52, 21,
53, 20, 61, 60 and 27,) are articulated on axes arranged along a circumference of the disc 55, these axes are equidistant from each other and placed alternately on one side and the other of this disc, to allow the connecting rods to be superimposed, which facilitates the construction., there are therefore four connecting rods on either side of the disc 55.
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The pads 70 to 77 serve to transmit the reciprocating movement of the connecting rods to the secondary, by transforming their back and forth movement in the cavity 26, in one-way thrusts.
The shoe (Fig. 7 and 8) consists of two parts 24 and 25 separated by the balls 85 and 86. The part 24, in direct contact with the connecting rod by the pin 82, slides in the cavity 26 of the secondary (Fig. 2). The room
25, with gentle friction by these side faces with the secondary, tends to be maintained at the speed of the latter; if the part 24 acquires a movement from left to right (Fig. 7) slightly greater than that of the secondary, the surface 84 of the pad is raised by means of the balls and comes into contact with the cavity 26 of the secondary. This contact will be broken when the movement of the secondary is greater than the movement of part 25. The direction of rotation imparted by the pad is a function of the arrangement of balls 85 and 86.
The cavity 84 is intended to receive brake linings, employed in the example shown in the drawing. The surface of the cavity 26 of the secondary is also covered with the same material. It could advantageously be replaced, for various reasons, by indentations or a dented surface (oil bath, etc.). The parts 24 and 25 are assembled so as to avoid contact of the pad with the surface 26 of the secondary, when this pad is not in the thrust phase. Finally, the part 87 of the part .25 'prevents the pad from following the movement of the part 31, during the operation -du change of direction of rotation of the secondary.
The operation of a centrifugal drive of the appliance will now be explained with the aid of figs. 4, 5 and 6. It will be understood that this control can have different forms and may or may not be adjustable during operation of the apparatus.
The rotation in the opposite direction, by means of two toothed wheels, one of which 69 is shown in fig. 4, of two threaded rods 44 and 58, determines the movement of the part 19 inside the part 100. The threading of these rods is, one on the right, the other on the left. They rest on the part 100 by rollers or ball bearings 79. The part 19, with the appropriate thread, forms the nut of the corresponding rod. Some of the rods are not threaded to allow two toothed wheels 45 and 57 to remain in contact with the worm that constitutes the axis 14 by its thread 15.
These wheels 45 and 57 are idle on the corresponding rods 44 and 58, which a lever 28 engages with them by means of the parts 80 and 81 integral with the rods by projections, sliding in grooves 59 rods 44 and 58. Depending on whether the rod 44 or 58 is driven by the worm 15 of the axis 14 (according to the position of the lever 28), the part 19 sliding in the part 100 moves away or brings the axis 14 of the center of rotation 90 of the second.
This movement of the axis 14 is controlled by centrifugal force acting on the lever 28, according to the speed of rotation of the driving force, by a cam 78 of the part 11 (FIG. 6). This cam rocks the lever 28 by coming into contact with the stops thereof: rest and approximation stops on one side of the pivot of this lever, removal and rest stops on the other. The position of the part 11, embedded in a slot 12 of the axis 14, is a function of two opposing forces: the pressure of the spring 13 and the centrifugal force exerted on the mass 66, acting on the part 11 by the rod 17. The resting projections 63 and 67 of the control rods serve to stop the part 19 at the end of its travel.
FIG. 3 represents the slot 42 where the lever 41 of FIG. 2. This lever is used to obtain the change of direction of rotation of the second, the primary being at the zero point (axis 14 in the extension of axis 100). This lever exerts pressure on the lower parts of the pads by modifying the position of the disc 55. By this pressure, the pads adhere to the inclined plane of the secondary 31, Then the lever 41, passing dans.la concave part of the slot 42, pulls on the secondary allowing, by the distance
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of the part 31 in an inclined plane, the balls of the pads to be reversed. The part 31 is returned to its normal position when 41 reaches the opposite end of the slot FIG. 3. The direction of rotation is reversed.
It will be understood that details of execution and realization can be added and varied in any way, without departing from the field of the invention.
The construction of a device on this principle is different depending on the use for which it is intended, it can be mounted, for example, on a transmission shaft, as a rear axle, constitute the hub of a wheel, or form a pulley.
Thus fig. 9, the connecting rods and the pads are replaced by balls 91 to 94. These balls are maintained in the desired positions thanks to guides, one of which is shown at 47. The speed ratios obtained range from zero to one.
FIG. 10 shows a freewheel for a bicycle with a speed ratio ranging from 1 to 2. The connecting rods and pads are replaced by pawls; 96 to 99. The primary with the same direction of rotation as the secondary is formed by the disc 49 connected by a linkage similar to that of FIG. 2, the toothed pinion that drives the chain of the bicycle. On the other side of the wheel hub, the axis 90 in contact with the frame of the bicycle cor titates the stabilizing element (the part 100 is therefore stationary). The spokes of the wheel connect the part 22 to the rim. The centrifugal control mass rotates with the axis 14.
The variant embodiments shown in FIGS. 11 and 12 differ from the previous ones by eliminating the so-called stabilizer element.
The devices constituting these variants each comprise: - two rotational movements having different axes of rotation.
- pawls, connecting rods or balls driving the secondary by successive thrusts.
- a command modifying the distance of the axes of rotation.
The part 100 shown in FIG. 10 is omitted as well as the linkage connecting it to the disc 49. The rotational movements have for axes the axes 14 and 90. One of the rotational axes is fixed and constitutes the hub of a wheel. or a layer tree. The other axis moves according to the command. The speed ratio is one when the two movements have a common axis. The primary and secondary movements can be reversed, the change of direction of rotation is a result of this.
Figures 11 and 12 show two models of skates. Part A performs one of the rotational movements. Part B is connected to the part performing the second movement by the connecting rod. The shoe C is used to transmit the movement to the secondary during the pushing phase of the connecting rod.
In the embodiment shown in FIG. 11, the skids of the device are arranged on the same plane. The figure represents the shoe at rest, for example when the translation of the shoe is faster than the primary movement. The position of the pad in the pushing phase, effectively driving the secondary, is shown in dotted lines.
In the embodiment shown in FIG. 12, the pad C is circular. The skids of the device are placed side by side in cylinder A.
When the movement of C tends to have a speed lower than that of the rotation of the primary A, the balls or rollers D make it adhere to the part A, rolling on the inclined planes of C, vis-à-vis each bil - the. Cleat E keeps the balls at rest. The skate may have several
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sieurs and make each ball or roller independent if necessary.
CLAIMS
1. Variable speed drive characterized by the fact that it comprises a primary element and a secondary element associated one with a primary axis, the other with a secondary axis, and driven by a relative movement thanks to the ac- tion of members such as connecting rods, pawls, balls or rollers, actuated by the primary element and transmitting thrusts to the secondary element.