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VARIATEUR DE VITESSE A GAMME CONTINUE.
L'invention se rapporte à un variateur de vitesse permettant d'obtenir un rapport de transmission variable dans une gamme continue entre un arbre moteur et un arbre entraîné, du type dans lequel l'arbre moteur im- prime en tournant à chacun d'un certain nombre d'organes oscillants primaires un mouvement d'oscillation d'amplitude constante qui détermine, à son tour, un mouvement d'oscillation d'un organe oscillant secondaire accouplé audit or- gane oscillant primaire et relié à l'arbre entraîne par un dispositif de roue libre, l'amplitude du mouvement d'oscillation de chaque organe oscillant se- condaire et par conséquent, le rapport de transmission du variateur pouvant être modifiés à volonté par un ajustement des positions relatives des axes d'oscillation des organes oscillants primaires et secondaires.
La plupart des variateurs de vitesse analogues connus se distin- guent de ce type, du fait que déjà l'amplitude du mouvement d'oscillation des organes oscillants primaires est variable, tandis que les organes oscillants secondaires se meuvent avec un amplitude égale à celle des organes oscillants primaires correspondants;
les organes oscillants primaires peuvent alors être d'une seule pièce avec les organes oscillants secondaires. On connaît égale- ment un variateur de vitesse du type en question dans lequel le mouvement im- primé à chaque organe oscillant primaire à partir de l'arbre moteur est trans- mis par une manivelle avec une amplitude constante, et dans lequel le mouvement imprimé à chaque organe oscillant secondaire à partir de l'organe oscillant primaire associé est transmis par une bielle d'accouplement et par une secon- de manivelle,
la variation d'amplitude du mouvement des organes oscillants se- condaires étant obtenue par modification de l'angle entre les directions dans lesquelles agissent les deux manivelles.Ces variateurs de vitesse connus sont de construction compliquée et ne permettent d'obtenir une grande uniformité de la vitesse angulaire de l'arbre entraîné que si l'on utilise un grand nombre d'organes oscillants, ce qui, la plupart du temps, du fait des difficultés con- structives que cette disposition implique, est difficilement réalisable.
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L'invention a pour objet un variateur de vitesse du type décrit, permettant d9obtenir une grande uniformité du mouvement de rotation de l'ar- bre entraîné avec un nombre réduit d'organes oscillants; certains modes de ré- alisation du variateur de vitesse suivant l'invention permettent, en outre, d'éliminer d'autres inconvénients des dispositifs connuso
Le variateur de vitesse suivant l'invention est caractérisé par le fait que chaque organe oscillant secondaire est accouplé à un organe os- cillant primaire correspondant par une articulation dont la distance a au moins l'un des axes doscillation desdits organes varie, au cours de chaque demi-période du mouvement d'oscillation de telle manière que,
pour une vites- se angulaire constante de l'arbre moteur d# la variation relative de la dt vitesse angulaire d# de l'organe oscillant secondaire soit plus faible que dt la variation relative de la vitesse angulaire dss de l'organe oscillant primaire, dt
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés sur lesquels on a re- présenté, à titre d'exemples non limitatifs, un mode de réalisation et une va- riante de l'inventiono
Sur ces dessins: la Figo 1 est une coupe longitudinale d'un variateur de vitesse suivant l'inventiono
Les Figso 2, 3 et 4 sont des coupes, respectivement suivant les lignes II-II, III-III et IV-IV de la Figo 1.
La Figo 5 est une vue en perspective d'un détail du variateur.
La Figo 6 est un schéma destiné à bien faire comprendre le fonc- tionnement du dispositif de la Figo %,
Les figso 7 à 9 sont des courbes représentatives mouvements re- latifs des organes du variateur.
La Figo 10 représente schématiquement une variante du mécanisme d'entrainement de un des organes du variateuro
La Figo 11 représente des courbes mettant en évidence le fonc- tionnement de ladite varianteo
Sur les Figs. 1 à 5, la référence 1 désigne le carter du varia- teur ; ce carter est fermé à ses deux extrémités par des couvercles 2 et 3 vis- sés et porteurs de palierso
Dans le carter 1 sont, en outre, centrés, un flasque 5 solide- ment relié au couvercle 3 par des nervures d'entretoisement 4 et un flasque circulaire 6 monté de manière à pouvoir être déplacé angulairement dans un sens ou dans l'autre.
Le flasque 6 est muni, sur une partie de sa périphérie, d'une denture conique 8 avec laquelle est en prise un pignon conique 9 dont l'axe 10 est tourillonné dans un palier rapporté 11 vissé de l'extérieur dans la par¯:. supérieure (sur la Figo 1) du carter 1. L'extrémité de l'axe 10 qui fait saillie hors du carter porte une poignée 12 au moyen de laquelle on peut faire tourner de l'extérieur le pignon 9, de façon à déplacer angulairement le flasque 6 dans le carter 1, Pour empêcher tout décalage axial du flasque circulaire 6, celui-ci est impobilisé, sur une face par le pignon conique 9 et, sur son autre face, par un épaulement annulaire intérieur 7 du couver- cle 2.
L'arbre moteur 13 du variateur est tourillonné, d'une part, dans un palier à billes 14 encastré dans le couvercle 2 et, d'autre part, dans un palier à billes 15 disposé au centre du flasque circulaire mobile 6.
L'arbre entraîné 16 est coaxial à 1?arbre moteur 13 et tourne dans un second palier à billes 17 disposé au centre du flasque 6 et dans un palier à billes 18 encastré dans le couvercle 30 L'arbre moteur 13 porte un excentrique 19e
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Quatre organes oscillants primaires 20, tourillonnés chacun dans deux paliers à billes 21 encastrés dans le flasque mobile 6, sont disposés sy- métriquement par rapport à l'axe commun des arbres 13 et 16. Chacun desdits organes oscillants 20 est constitué par un arbre 22, d'une seule pièce à l'une de ses extrémités avec un bras incurvé 23, disposé du côté du flasque 6 opposé à celui qui est en contact avec le couvercle 2, et qui porte à son autre ex- trémité un second bras 24.
Dans ce bras 24 est vissé un pivot 25 sur lequel un galet 26 est tourillonné par l'intermédiaire d'un roulement à billes 27. Ce ga- let roule sur l'excentrique 19 de l'arbre moteur 13. Le pivot 25 porte encore un petit galet 28 dont la périphérie présente une gorge. Un anneau 29 roule dans cette gorge et dans les gorges correspondantes des petits galets 28 des trois autres organes oscillants primaires 20, et ledit anneau maintient les quatre galets 26 en contact avec leur surface de roulement sur l'excentrique
19.
Le variateur comporte, en outre, quatre organes oscillants secon- daires 30 dont les arbres 31 sont tourillonnés symétriquement par rapport à l'axe de l'arbre entraîné 16, chacun dans un palier à billes 32 encastré dans le couvercle 3 et dans un palier à billes 32a encastré dans le flasque 5,
Les axes des arbres 31 et les axes des arbres 22 des organes os- cillants primaires sont tous à la même distance de l'axe commun des arbres 13 et 16.
Sur l'extrémité de chaque arbre 31 la plus voisine du flasque mobile 6 est claveté un bras de manivelle 32 muni d'un maneton 33 qui porte un galet 34. Le galet 34 de chacun des quatre organes oscillants secondaires 30 est en- gagé dans un évidement 35 fraisé dans le bras de manivelle 23 de l'un des quatre organes oscillants primaires 20, ce qui assure une articulation entre les bras de manivelle 23 et 32.
L'évidement 35 a, sur toute sa longueur, une largeur correspon- dant au diamètre du galet 34 ; ligne médiane est un arc de cercle dont le rayon est normalement égal à la distance entre l'axe de l'arbre 22 et l'axe commun des arbres 13 et 16. Ledit rayon peut être également choisi légèrement plus grand.
Chacun des arbres 31 porte un accouplement à roue libre 36 dont l'élément d'accouplement extérieur en forme de tambour 37 est calé en rota- tion sur l'arbre 31 par une clavette 38, tandis que son élément d'accouple- ment intérieur 39 est tourillonné sur ledit arbre par des rouleaux ou aiguil- les 400 Ledit élément d'accouplement intérieur porte sur sa périphérie exté- rieure des dents dont un flanc 41 s'étend sensiblement radialement par rap- port à l'axe de rotation dudit élément, tandis que l'autre flanc 42 de cha- que dent s'étend suivant un arc de spirale ayant ledit axe pour centre ; paroi intérieure 43 de l'élément d'accouplement extérieur 37, qui se trouve à proximité immédiate desdites dents, est cylindrique. Dans chaque espace en- tre deux dents adjacentes est emprisonné, entre les surfaces 41, 42 et 43, un rouleau 44.
Si l'élément d'accouplement extérieur 37 tourne dans le sens de la flèche 45 (Fig. 4) par rapport à l'élément intérieur 39, les rouleaux 44 sont amenés et maintenus contre les flancs 41, c'est-à-dire dans la par- tie la plus profonde des espaces entre les dents, où ils ne peuvent se coin- cer entre les surfaces 41 et 43 et où, par conséquent, ils ne transmettent au- cune force entre lesdites surfaces. Si, par contre, l'élément d'accouplement extérieur 37 tourne dans le sens de la flèche 46, plus vite que l'élément in- térieur 39, les rouleaux 44 sont amenés et maintenus contre les flancs 42 et se coincent entre ceux-ci et la surface 43, de sorte que l'élément d'accouple- ment extérieur 37 entraîne par friction l'élément intérieur 39 par l'intermé- diaire des rouleaux 44.
'Sur l'élément intérieur 39 de chaque accouplement à roue libre 36 est claveté un pignon 47. Les pignons 47 des quatre accouplements à roue libre sont tous en prise avec un pignon commun 48 porté par l'arbre entraîné 16.
Lorsque l'arbre moteur 13 tourne et entraîne l'excentrique 19, les galets 26 sont alternativement écartés de l'axe de l'arbre 13, puis ra- menés par l'anneau 29 vers cet axe, de sorte que chaque organe oscillant pri-
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maire'20 reçoit un mouvementd'oscillation alternatif d'amplitude constante, autour de l'axe de son arbre 22. La période de ce mouvement d'oscillation correspond à un leur complet de l'arbre moteur 13; les mouvements d'oscilla- tion des quatre organes oscillants primaires 20 sont déphasés entre eux d'un angle correspondant à la disposition relative de leurs paliers 21 dans le flasque mobile 6s c'est-à-dire d'un quart de tour de l'arbre 13.
Lors dumouvement d'oscillation précité, les bras de manivelle 23 des organes oscillants primaires 20 entraînent les galets d'articulation 34 des organes oscillants secondaires 30 engagés dans leurs évidements 35 et impriment, par conséquent, à chacun desdits organes, un mouvement d'oscilla- tion alternatif autour de l'axe de son arbre 31.
L'amplitude du mouvement d'oscillation des organes oscillants secondaires 30 n'est pas constante; elle est fonction du rapport des distances entre l'axe d'un galet d'articu- lation 34 quelconque, dans les positions extrêmes de son mouvement d'oscil- lation, et les axes des arbres 22 et 31 correspondants, c'est-à-dire les axes d'oscillation des organes oscillants primaire et secondaire associés à ce galeto
En ce qui concerne l'axe de l'organe oscillant secondaire, cet- te distance 1 (Figso 5 et 6) est invariables étant donné que le galet d'ar- ticulation 34 est tourillonné sur le maneton 33, qui est fixe sur ledit or- gane oscillant secondaire.
Par contre, la position de l'axe de l'arbre 22 et, par conséquent, sa distance r à l'axe du galet 34, peut être modifiée par dé- placement angulaire du flasque mobile 6, au moyen de la poignée 12 et du pi- gnon conique 9. De cette manière, on peut, en dépit de l'amplitude constante du mouvement d'oscillation des organes oscillants primaires 20, faire varier le rapport des distances entre axes précitées et, par conséquent, l'amplitude du mouvement d'oscillation des organes secondaires 30.
Dans un cas extrême, on peut, par exemple, déplacer angulairement le flasque mobile 6 dans une me- sure telle que les axes des galets d'articulation 34 se trouvent dans le pro- longement des axes des arbres 22; dans ces conditions, les galets d'articu- lation 34 restent immobiles en dépit du mouvement des organes oscillants pri- maires 20, et le mouvement d'oscillation des organes secondaires 30 a une amplitude nulle. Dans un autre cas particulier,, les axes des arbres 22 peu- vent être amenés, par déplacement angulaire du flasque 6, dans le prolonge- ment des axes des arbres 31 ; organes oscillants associés 20 et 30 se meu- vent alors comme s'ils étaient d'une seule pièce, de sorte que l'amplitude du mouvement des organes oscillants secondaires 30 est égale à celle du mou- vement des organes oscillants primaires 20.
L'agencement est tel que chaque organe oscillant primaire 20 oscille d'un angle aussi petit que possible, de part et d'autre d'une posi- tion moyenne, dans laquelle l'axe du galet 26 correspondant est à une distan- ce de l'axe commun des arbres 13 et 16 égale à la distance entre ledit axe et celui de l'arbre 22, et dans laquelle, en outre, le centre de la ligne média- ne en forme d'arc de cercle de l'évidement 35 de la manivelle 23 se trouve sur l'axe des arbres 13 et 16. Il en résulte que le milieu de la course alter- native du galet 34 et la position médiane correspondante de l'organe oscil- lant secondaire 30 associé ne sont pas décalés lorsqu'on déplace angulaire- ment le flasque 6 pour faire varier l'amplitude du mouvement d'oscillation des organes secondaires 30.
Dans son mouvement d'oscillation alternatif, chaque organe os- cillant secondaire 30 entraîne, par l'intermédiaire de l'accouplement à roue libre 36 correspondant, le pignon 47 calé sur l'élément intérieur 39 dudit accouplement, lorsque ledit organe, au cours de son mouvement d'oscillation, se déplace dans le sens de la flèche 46 avec une vitesse angulaire instanta- née plus grande que celle dudit pignon. De ce fait;, le pignon 47 considéré entraîne, par l'intermédiaire du pignon 48, l'arbre entraîné 16 ainsi que les trois autres pignons 47,toujours dans le même sens.
La vitesse angulaire de chaque organe oscillant 30 augmente, à chaque demi-oscillation qui s'effectue dans le sens de la flèche 46, de zéro à une valeur maxima, pour décroître en- suite jusqu'à zéro ; le mouvement d'un organe 30 déterminé est déphasé, car rapport à celui de l'organe 30 immédiatement adjacent, d'un quart de tour de
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3.'arbre moteur 13o Par suite, après chaque quart de tour de l'arbre moteur 13, la vitesse angulaire croissante de l'un des organes 30 dépasse la vitesse an- gulaire décroissante du pignon 47 qui lui est associé et qui était, pendant le quart de tour considéré, entraîné par l'organe 30 immédiatement précédent dans le sens de rotation de l'arbre 13.
L'accouplement à roue libre 36, entre l'organe 30 considéré et le pignon 47 correspondant, devient alors entraîneur, tandis que l'accouplement 36 entre l'orgare immédiatement précédent et son pignon 47 commence à faire roue libreo L'arbre 16 est, par suite, entraîné successivement par les quatre organes oscillants secondaires 30, chacun d'eux l'entraînant pendant un quart de tour de l'arbre moteur 13; de sorte que l'ar- bre 16 est finalement entraîné de façon ininterrompue. L'angle dont chaque or- gane 30 entraîne le pignon 47 correspondant, chaque fois que l'accouplement à roue libre 36 associé devient entraîneur, est, en première approximation, pro- portionnel à l'amplitude du mouvement d'oscillation dudit organe et, par con- séquent, on peut le faire varier en agissant sur le pignon 12.
Par suite, le rapport de transmission entre l'arbre moteur 13 et l'arbre 16 entraîné par les pignons 47 peut être modifié à volonté dans une gamme continue.
On va indiquer ci-après, en se référant aux Figs. 6 à 9, les con- ditions dont dépend, pour le variateur décrit, l'uniformité de rotation de l'arbre entraîné 16, lorsque l'arbre moteur 13 tourne à une vitesse constante.
Soient Ó un angle de rotation de l'arbre moteur 13, ss l'an- gle d'oscillation d'un organe oscillant primaire 20 et ' l'angle d'oscillation de l'organe oscillant secondaire 30 correspondant, ces angles étant comptés par rapport à la position desdits organes et dudit arbre dans laquel- le le galet 26-associé est en contact avec l'excentrique 19 au point de la surface de roulement dudit excentrique le plus voisin de l'axe de rotation de l'arbre 13, Les organes oscillants 20 et 30 se trouvent, dans ces conditions, comme on peut le voir sur les Figso 2 et 3, dans la position extrême de leur demi-course d'oscillation dans le sens des aiguilles d'une montre.
Sur la Figo 7, on a porté en abscisses l'angle de rotationÓ de l'arbre moteur 13 et en ordonnées le rapport dss c'est-à-dire le rapport en- Ó dss tre le petit angle dss dont l'organe primaire 20 est déplacé pour une rotation de l'arbre 13 d'un petit angle dÓ et ledit angle dÓ, la courbe étant tracée pour un demi-tour de l'arbre 13 ; la rotation dudit arbre à raison d'un demi-tour détermine, quel que soit le sens de cette rotation, une demi -oscil- lation de l'organe 20 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (Fig.2).
Si la vitesse angulaire dÓ de l'arbre 13 est constante, dss est une mesure dt. dÓ de la vitesse angulaire dss de l'organe 20. dt
Comme on peut le voir sur la courbe de la Fig. 7, ladite vitesse angulaire croit, en partant d'une valeur nulle pour Ó = 0 , jusqu'à une va- leur maxima, pour décroître ensuite jusqu'à une nouvelle valeur nulle, qui est atteinte pour 0( légèrement supérieur à 180 . Si l'on néglige le fait que la distance entre l'exe du galet 26 et l'axe d'oscillation de l'organe 20 n'a qu'une valeur finie, la courbe est sinusoïdale avec un maximum pour Ó = 90 , c'est-à-dire que la vitesse angulaire de l'organe 20 atteint son maximum après un quart de tour de l'arbre 13.
La Fig. 6 représente schématiquement le fonctionnement du bras de manivelle incurvé 23 de l'organe oscillant primaire 20 en coopération avec le bras de manivelle 32 de l'organe oscillant secondaire 30, lequel est lié audit bras 23 par le galet d'articulation 34. La référence 1 désigne la dis- tance fixe entre l'axe du galet 34 et l'axe d'oscillation de l'organe 30; r est la distance variable entre ledit axe du galet 34 et l'axe d'oscilla- tion de l'organe 20.
La distance r est variable, d'une part, du fait que la position de l'axe d'oscillation de l'organe 20 peut être modifiée au moyen de la poignée 12, par déplacement angulaire du flasque mobile 6, tandis que le galet 34 reste à la distance fixe 1 de l'axe fixe de l'organe 30 et, d'au- tre part, du fait que le galet 34, sauf dans les deux cas particuliers précé- demment décrits, coulisse nécessairement dans l'évidement 35 du bras de mani-
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velle 23, lorsque l'organe 20 tourne autour de son axe d'oscillation. Dans le premier des cas particuliers qui viennent d'être mentionnés, la distance entre les axes d'oscillation des deux organes 20 et 30 est égale à 1 et r est toujours nul,dans le second cas particulier, r est toujours égal à 1.
Une limitation de l'angle dont peut tourner le flasque mobile 6 permet de maintenir la distance entre les axes d'oscillation précités au plus égale à 1 (deuxième cas particulier), de sorte que r est toujours plus petit que 1. Sur la Fige 6, le galet 34 et l'évidement 35, dans lequel ledit galet est engagé, sont représentés à la position extrême dans laquelle les angles et 0 définis cidessus sont nuls. Si l'on fait tourner l'organe 20 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, l'axe du galet 34 décrit alors, comme on peut le voir sur la figure, un segment de cylindre de révolution de rayon 1 autour de l'axe d'oscillation de l'organe 30 ; par quite, r décroît jusqu'à ce que l'axe précité du galet 34 se trouve dans le même plan que les deux axes d'oscillation, après quoi r croît.
On voit immédiatement que, pour un déplacement angulaire de l'organe oscillant primaire 20 d'un petit angle déterminé D l'organe oscillant secondaire 30 est entraîné d'un angle d d'autant plus faible que r est plus petito Par suite, pour une vitesse angulaire constante dÓ de l'organe oscillant primaire 20, la vitesse angulaire l'organe de oscil dt lant secondaire 30 diminue jusqu'à ce que l'axe du galet 34 atteigne le plan précité, après quoi elle augmente si l'organe 20 continue à se déplacer angulairement.
Sur la Fig. 8, on a porté en ordonnées le rapport dÓ qui reprédss sente une mesure de la vitesse angulaire dÓ pour dss = constante et on abscisdt dt ses l'angle de rotation Ó de l'arbre moteur 13 et ceci pour différentes distances entre les axes d'oscillation des organes oscillants primaire et secondaire, exprimées par le rapport de la valeur minima min de r à la longueur la Comme on peut le voir, les variations en moins et en plus de ce rapport dÓ sont d'autant plus sensibles que r est petit par rapport à 1, c'est-à-dire que la distance entre les axes d'oscillation des deux organes 20 et 30 est plus grande, et que l'amplitude du mouvement de l'organe oscillant 30 est plus faibleoPar contre, dans le cas particulier déjà mentionné, dans lequel les deux axes d'oscillation coïncident, c'est-à-dire dans lequel r est égal à 1, le rapport di est toujours égal à 1.
dss en mulatipliant les ordonnées de la courbe dss (Fig. 7) et des courbes dss (Figo 8) pour de mêmes valeurs d'Ó, on obtient les courbes d'ordÓ/dss données dÓ de la Figo 9, qui indiquent de quel angle dÓ tourne un organe osillant secondaire pour chaque rotation de l'arbre moteur 13 d'un petit angle dÓ Pour une rotation uniforme de l'arbre 13, la valeur dss est une dÓ mesure de la vitesse angulaire des organes oscillants secondaires 30.
On peut voir que les courbes de la Fige 9 sont sensiblement plus aplaties, au voisinage de leur maximum, surtout pour de faibles valeurs de r . /1, que la courbe de la Fige 7..
La Fig. 9 montre les courbes dÓ/d Ó des quatre organes oscillants secondaires 30 du variateur, pour un tour complet de l'arbre moteur 13.
Comme déjà exposé, par suite de la présence des accouplements à roue libre 36, à chaque instant, c'est l'organe oscillant 30 dont la vitesse angulaire est la plus grande qui assure l'entraînement des pignons 47 et 48 et de l'arbre entraîné 16. L'entraînement des pignons 47 s'effectue, par conséquent, avec une vitesse angulaire qui correspond à la partie tracée entrait renforcé des courbes;, pour les différents organes oscillants 30. La vitesse angulaire de l'arbre entraîné 16, pour une rotation uniforme de l'arbre moteur 13, est pro-
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portionnelle à celle des pignons 47 et correspond, pour un tour complet de
19arbre moteur 13. à la suite ininterrompue des parties en trait renforcé des courbes.
Pour une position angulaire donnée du flasque mobile 6, par suite de l'aplatissement des courbes ±J:; la rotation de l'arbre 16 est moins irré- dÓ gulière que si l'entraînement de cet arbre, au lieu d'être assuré à partir des organes oscillants secondaires 30, ésat assuré d'une manière analogue, mais directement à partir des organes oscillants primaires 20, comme c'est le cas, par exemple, dans les variateurs de vitesse connus qui ont été mention- nés dans le préambule et dans lesquels la variation du rapport de transmis- sion entre un arbre moteur et un arbre entraîné est assurée par une variation de l'amplitude du mouvement d'oscillation d'organes oscillants primaires, ou plus exactement d'espèce unique.
En outre, dans le variateur de vitesse suivant l'invention, la non-uniformité relative de la rotation de l'arbre entraîné est d'autant moins marquée que l'amplitude du mouvement d'oscillation de l'organe secondaire 30 est plus petite et que, pour un nombre de tours donné de l'arbre moteur 13, le nombre de tours de l'arbre entraîné 16 est plus faible. Cette propriété est avantageuse, d'une part, en raison du fait que l'arbre entrainé, pour de faibles vitesses, a, en règle générale, à transmettre des couples de rota- tion plus importants qu'aux grandes vitesses et qu'une rotation non-uniforme est particulièrement fâcheuse avec de tels couples importants.
D'autre part, la non-uniformité résiduelle de l'entraînement de 1-'arbre]6 est encore com- pensée partiellement par l'inertie des éléments tournants du variateur dis- posés en aval des accouplements à roue libre 36 (à savoir, les éléments 39 desdits accouplements, les pignons 47, le pignon 48 et l'arbre 16. ), celle de la machine ou du mécanisme actionnés par l'intermédiaire du variateur de vitesse et, éventuellement, celle d'un volant d'inertie claveté sur l'arbre 16.
Grâce à ces inerties, lorsque la vitesse angulaire d'un organe d'oscilla- tion secondaire actif à un moment donné diminue, la vitesse angulaire de l'arbre 16 et des pignons 47 ne diminue pas instantanément dans la même me- sure., mais, comme indiqué par exemple sur la Fig. 9, en trait interrompu, suivant les parties de courbe d jusqu'à ce que l'accouplement à roue libre 36 de l'organe 30 immédiatement suivant devienne entraîneur. Le fait que cet effet d'inertie compensateur est moins sensible aux faibles vitesses de l'ar- bre entraîné 16, rend également désirable, à de telles vitesses faibles le mode d'entrainement suivant l'invention qui assure une plus grande compen- sation de la non-uniformité.
Dans ces conditions, on pourrait renoncer à la limitation pré- cédemment mentionnée de la course angulaire du flasque mobile 6, limitation par laquelle la distance entre les axes d'oscillation des organes 20 et 30 est au plus égale à la distance 1 entre l'axe d'un galet d'articulation 34 et l'axe d'oscillation de l'organe secondaire 30 correspondant. Dans ce cas, la distance r entre l'axe dudit galet d'articulation et l'axe d'oscillation de l'organe primaire 20 associé pourrait devenir plus grande que 1. Si tel était le cas, l'amplitude et, par conséquent, la non-uniformité du mouvement d'oscillation de l'organe secondaire 30, deviendraient plus grandes que cel- les de l'organe primaire 20.
Un variante de réalisation du variateur qui vient d'être dé- crit pourrait consister, par exemple, en ce qu'au lieu de prévoir quatre mé- canismes d'entraînement comportant chacun un organe oscillant primaire 20, un organe oscillant secondaire 30, un accouplement à roue libre 36 et un pignon 47, on utiliserait cinq ou six ou, au contraire, seulement trois mé- canismes de ce type. L'angle de rotation de l'arbre moteur 13, correspon- dant à l'entraînement de l'arbre 16 par chacun de ces mécanismes, serait alors de 72, 60 ou 120 , respectivement, au lieu de 90 . Plus ledit angle est petit, plus la rotation de l'arbre moteur 16 est uniforme,pour un en- traînement uniforme par l'arbre moteur 13.
En effet,pour chaque organe os- cillant secondaire 30, la valeur de Ó et celle de la vitesse angulaire dÓ dÓ dt à l'instant où 1?accouplement à roue libre 36 associé devient entraîneur et
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où, par conséquent, ledit organe 30 commence à assurer l'entraînement de l'ar- bre 16, sont d'autant moins inférieures à leur valeur maxima que la fraction de l'amplitude du mouvement d'oscillation dudit organe nécessaire à cet en- traînement est plus réduit.
Cependant, lorsqu'on augmente l'angle en question, la non-uniformité devient trop brusquement plus marquée, de sorte qu'il est la plupart du temps impossible de réaliser un dispositif convenable avec moins de quatre mécanismes d'entraînemento
Suivant une autre variante, on pourrait fixer le flasque 6 dans le carter et monter le couvercle 3 et le flasque 5 de manière à ce qu'on puisse les faire tourner sur eux-mêmes d'un certain angle.
En outre,dans chaque mécanisme, le maneton 33 et le galet d'ar- ticulation 34 pourraient être portés par le bras de manivelle 23 de l'organe oscillant primaire 20, au lieu d'être portés par le bras de manivelle 32 de l'organe oscillant secondaire 30, l'évidement 35 étant alors ménagé dans le bras 32, au lieu de l'être dans le bras 23. Dans ce cas, la Fig. 6 ne serait plus valable, étant donné que c'est la distance 1 qui serait variable et non plus la distance r, tandis que celle-ci deviendrait invariable.
Cependant, lors du mouvement d'oscillation des organes 20 et 30 d'une position extrême à l'autre, l'axe du galet 34 décrirait un segment de cylindre de révolution au- tour de l'axe d'oscillation de l'organe 20, de sorte que 1 croîtrait tout d'a- bord, pour décroître ensuite ; le rapport r varierait, lors de ce mouvement, dans le même sens que dans l'exemple précédemment décrit, de sorte que le fonctionnement resterait identique.
L'entrainement des organes oscillants primaires 20 à partir de l'arbre moteur 13 pourrait également être réalisé d'une autre manière.
Par exemple, au lieu de l'excentrique 19, on pourrait utiliser une came dont le profil permettrait d'obtenir une plus grande uniformité du mouvement d'oscillation des organes 20 que l'excentrique représenté. Plus pré- cisément, la partie du profil de cette came avec laquelle un galet 26 donné est en contact, pendant la fraction du mouvement d'oscillation de l'organe 20 correspondant, au cours de laquelle ladite came assure l'entraînement de l'arbre 16 par l'intermédiaire de l'organe oscillant secondaire 30 associé et de l'accouplement à roue libre 36 entraîneur au moment considéré, pour- rait être dessinée de telle manière que l'angle d'oscillation de l'organe se- condaire 30 considéré, pour une distance donnée entre les axes d'oscillation des deux organes 20 et 30, au cours de ladite fraction du mouvement d'oscil- lation de l'organe primaire 20,
soit proportionnel à l'angle de rotation de l'arbre moteur 13. On réaliserait ainsi, pour le rapport de transmission particulier correspondant à ladite distance, les conditions idéales dans les- quelles l'angle de rotation de l'arbre entrainé 16 serait toujours proportion- nel à celui de l'arbre moteur 13. Ce rapport de transmission correspondrait, de préférence, selon le type de machine à entraîner par l'intermédiaire du variateur de vitesse, au plus petit régime (non-uniformité minima pour un couple de rotation maximum) ou à un régime moyen (non-uniformité moyenne aus- si faible que possible dans toute la gamme de travail) de l'arbre entraîné 16.
En première approximation, c'est-à-dire si l'on considère le décalage de l'a- xe du galet 26 comme linéaire et radial par rapport à l'axe de l'arbre 13, et si l'on néglige la non-uniformité résiduelle de la transmission du mouvement entre les organes 20 et 30 pour le rapport de transmission intéressé, la par- tie précitée du profil de la came devrait être un arc de spirale arithméti- que, pour remplir les conditions énoncées. Le profil de la came peut égale- ment être corrigé en fonction de la distance finie, entre les axes d'oscilla- tion des organes 20 et l'axe du galet 26, qui détermine une trajectoire incur- vée de ce dernier, et en fonction de la valeur du rapport de transmission en- tre les organes 20 et 30.
A l'exception de la fraction spéciale qui a été décrite ci-des- sus, le profil de la came peut être quelconque.
Si l'on utilise un profil de came qui s'écarte de la f orme ex- centrée, il est nécessaire d'utiliser des moyens différents de l'anneau 29
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et des petits galets 28 pour maintenir les galets 26 en contact avec leur sur- face de roulement sur la came et, par exemple, des ressorts agissant sur les organes oscillants et tendant à faire basculer ceux-ci de telle manière que les galets 26 soient appliqués sous pression contre leur surface de roulement sur la cameo Ces ressorts pourraient également agir sur les organes oscil- lants secondaires.
Les galets d'articulation 34 seraient alors maintenus sous pression, par ces ressorts et par les forces à transmettre des organes
20 aux organes 30, contre une même paroi latérale de l'évidement 35 ; cette disposition est avantageuse en ce qu'elle permet d'obtenir un fonctionnement sans jeu du variateur.
Suivant une autre variante, le profil d'une came utilisée au lieu de l'excentrique 19 pourrait être constitué par deux parties d'arc iden- tiques, symétriques par rapport à l'axe de l'arbre 13, de façon qu'à chaque tour de cet arbre, correspondent deux mouvements d'scillation alternatifs complets de chaque organe oscillant primaire 20. Le profil de came pourrait être, par exempleune ellipse ayant son centre sur l'axe de l'arbre 13.
Dans ce cas, il convient de prévoir un nombre pair de mécanismes d'entraînement (20,30, 36, 47) de façon que les organes oscillants 20,30 de deux mécanis- mes diamétralement opposés par rapport à l'axe des arbres 13 et 16 effec- tuent simultanément des mouvements identiques mais opposés, que les accou- plements à roue libre 36 des deux mécanismes en question soient simultané- ment entraîneurs et que les pignons 47 desdits mécanismes entraînent simul- tanément le pignon 48 communo Les forces de réaction et d'inertie du variateur sont alors équilibrées par rapport à l'axe des arbres 13 et 16.
Pour mainte- nir la non-uniformité de la rotation de l'arbre entraîné 16 aussi peu marquée que dans l'exemple précédemment décrit, il est nécessaire de doubler le nombre de mécanismes d'entraînement, c'est-à-dire d'en prévoir huit; étant donné que quatre mécanismes d'entraînement ne suffisent pas à assurer une rotation con- tinue de l'arbre 16, le variateur, même si l'on désire se contenter d'un moin- dre degré d'uniformité, doit comporter au moins six mécanismes d'entraîne- ment.
Suivant une autre variante de réalisation, l'entraînement de cha- que organe oscillant primaire 20 à partir de l'arbre 13 peut être assuré par l'intermédiaire d'une bielle agissant sur une manivelle portée par ledit ar- bre au lieu de l'excentrique 19, ladite bielle étant articulée sur un mane- ton prévu à cet effet sur l'organe oscillant à entraîner. Cette variante est représentée schématiquement sur la Fig. 10. Sur cette figure, la référence 50 désigne un bras de manivelle porté par l'arbre 13 et muni d'un maneton 51.
Celui-ci est relié par une bielle 52 à un autre maneton 53 porté par le bras 24 de l'organe oscillant primaire 20 à entraîner, au lieu du maneton 25 précédemment mentionnée Le rayon de manivelle R, c'est-à-dire la distance en- tre l'axe du maneton 51 et l'axe de l'arbre moteur 13, est égal, dans l'exem- plereprésenté, au tiers de la distance entre ledit axe et l'axe d'oscillation de l'organe 20, mais pourrait également être choisi plus petit.
Le maneton 53 est à une distance de 1, 4R de l'axe d'oscillation de l'organe 20, sur le bras 24 dudit organe et la longueur de la bielle 52, mesurée entre les axes des ma- netons 51 et 53 sur lesquels elle est articulée, doit être pratiquement égale au produit de la distance entre l'axe de l'arbre moteur 13 et l'axe d'oscil- lation de l'organe 20 par un coefficient compris entre 0,9 et 1; dans l'exem- ple décrit ici, ladite longueur est égale à 2,8 fois le rayon de manivelle, R, c'est-à-dire au produit de la distance précitée par un coefficient égal à 0,933.
A chaque tour de l'arbre moteur 13, l'organe oscillant primaire 20 effectue une oscillation alternative complète entre deux positions extrê- mes, dans lesquelles l'axe du maneton 53 occupe les positions 53' et 53", respectivement. La position 53' du maneton 53 correspond à une position 51' du maneton 51, tandis que la position 53" correspond à une position 51" dudit maneton 51. Soient, comme précédemment, Ó un angle de rotation de l'arbre mo- teur 13 à partir de sa position angulaire correspondant à la position 51' du maneton 51 et @ l'angle doscillation correspondant de l'organe 20 à partir de ladite position 51' dudit maneton.
La courbe de la Fig. 11, qui repré-
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sente dss en fonction d'Ó Indique la valeur du petit angle dss dont l'or- dÓ gane oscillant 20 se déplace lorsque l'arbre moteur 13 tourne d'un petit angle do( Si l'arbre 13 tourne uniformément, sa vitesse angulaire dÓ est constan- dÓ te, de sorte que dss est une mesure de la vitesse angulaire dss de l'organe dÓ dÓ . oscillant 20. Un facteur essentiel de la non-uniformité de dss est la distance dÓ (dans l'exemple représenté 1,4 R) entre l'axe d'oscillation de l'organe pri- maire 20 et l'axe du maneton 53. Si cette distance est choisie plus grande, la non-uniformité devient plus marquée. Pratiquement, ladite distance doit être maintenue entre 1, 2 R et 1, 6 R.
A titre de comparaison, on a également tracé sur la Fig. Il une courbe b des valeurs de dss qu'on obtiendrait si le rayon de manivelle R, dÓ toutes choses égales d'ailleurs, était réduit de moitié par rapport à la di- mension indiquée sur la Fig. 10. Il en serait, par exemple, ainsi dans le cas où, comme dans les dispositifs connus, on modifierait le rayon de manivel- le R et, par conséquent, l'amplitude du mouvement d'oscillation de l'organe 20, pour faire varier le rapport de transmission du variateur. La courbe en trait interrompu b' correspond à la courbe b, mais, pour faciliter la compa- raison, on a choisi, pour la courbe b', une échelle d'ordonnées telle, que l'ordonnée du maximum de ladite courbe b' cofncide avec l'ordonnée du maxi- mum de la courbe a.
Si comme dans l'exemple des Figs. 1 à 5, on dispose de quatre mécanismes d'entraînement (20, 30,36, 47), l'arbre 16 est entraîné succes- sivement par chacun d'eux pendant celui des quarts de tour de l'arbre mo- teur au cours duquel la vitesse angulaire de l'organe oscillant secondaire 30 et, par conséquent, en règle générale, également la vitesse angulaire de l'organe oscillant primaire 20 du mécanisme considéré, sont plus grandes que celles des trois autres mécanismes.
Sur la Fig. 11, on peut voir la gamme des valeurs de # pour lesquelles ces conditions sont remplies. On remarque immédiatement que, dans cette gamme, dP d'après la courbe a, est inférieur de 20 % à l'ordonnée du maximum de cefte courbe, et, d'après les courbes b et b', inférieur de 28% à ladite ordonnée maxima. Lorsque le fonctionnement associé des organes os- cillants 20 et 30 ne surcompense pas la non-uniformité, le choix d'une fai- ble longueur de la bielle 52 par rapport au rayon de manivelle a également l'avantage de réduire le degré de non-uniformité de la rotation de l'arbre entraîné 16.
La Fig. 11 montre également que, dans les variateurs de vites- se connus mentionnés dans le préambule, dans lesquels la variation du rap- port de transmission entre un arbre moteur et un arbre entraîné est assurée par une modification du rayon de manivelle R, la non-uniformité relative du mouvement des organes oscillants et, par conséquent, de la rotation de l'ar- bre entraîné, est d'autant plus marquée que l'amplitude du mouvement des or- ganes oscillants et, par conséquent, le nombre de tours de l'arbre entraîné, sont plus faibles. Comme précédemment exposé, ces conditions sont la plu- part du temps indésirables, mais le mécanisme d'entraînement décrit ci- dessus comportant des organes oscillants primaires à amplitude constante permet d'éviter lesdites conditions.
Il est à noter que l'entraînement des organes oscillants primai- res 20 au moyen de systèmes bielle-manivelles suivant la Fig. 10 est cinéma- tiquement identique à l'entraînement par excentrique et galets suivant les Figs. 1 à 5, si le rayon de manivelle R est égal à l'excentricité de l'ex- centrique 19 et si la longueur de la bielle 52, mesurée entre les axes des manetons 51 et 53 est égale à la somme du rayon de l'excentrique 19 et de celui des galets 260
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CONTINUOUS RANGE SPEED VARIATOR.
The invention relates to a variable speed drive for obtaining a variable transmission ratio in a continuous range between a motor shaft and a driven shaft, of the type in which the motor shaft impresses by turning at each of a a number of primary oscillating members an oscillating movement of constant amplitude which in turn determines an oscillating movement of a secondary oscillating member coupled to said primary oscillating member and connected to the driven shaft by a freewheel device, the amplitude of the oscillation movement of each secondary oscillating member and therefore the transmission ratio of the variator can be changed at will by adjusting the relative positions of the axes of oscillation of the primary oscillating members and secondary.
Most of the known analog speed variators differ from this type in that the amplitude of the oscillation movement of the primary oscillating members is already variable, while the secondary oscillating members move with an amplitude equal to that of the corresponding primary oscillating members;
the primary oscillating members can then be in one piece with the secondary oscillating members. A speed variator of the type in question is also known in which the movement imparted to each primary oscillating member from the motor shaft is transmitted by a crank with a constant amplitude, and in which the movement imparted to each secondary oscillating member from the associated primary oscillating member is transmitted by a coupling rod and by a second crank,
the variation in the amplitude of the movement of the secondary oscillating members being obtained by modifying the angle between the directions in which the two cranks act. These known speed variators are of complicated construction and do not make it possible to obtain great uniformity of speed. the angular speed of the driven shaft only if a large number of oscillating members are used, which, most of the time, owing to the structural difficulties which this arrangement implies, is difficult to achieve.
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The object of the invention is a speed variator of the type described, making it possible to obtain a great uniformity of the rotational movement of the driven shaft with a reduced number of oscillating members; certain embodiments of the speed variator according to the invention also make it possible to eliminate other drawbacks of the known devices.
The speed variator according to the invention is characterized in that each secondary oscillating member is coupled to a corresponding primary oscillating member by a joint the distance of which has at least one of the axes of oscillation of said members varies, during each half-period of the oscillation movement in such a way that,
for a constant angular speed of the motor shaft d # the relative variation of the angular speed d # of the secondary oscillating member is less than dt the relative variation of the angular speed dss of the primary oscillating member, dt
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the appended drawings in which there is shown, by way of nonlimiting examples, an embodiment and a variant of the invention. 'inventiono
In these drawings: Fig. 1 is a longitudinal section of a speed variator according to the invention.
Figs 2, 3 and 4 are sections, respectively along lines II-II, III-III and IV-IV of Fig 1.
Figo 5 is a perspective view of a detail of the variator.
Figo 6 is a diagram intended to give a good understanding of the operation of the device of Figo%,
Figures 7 to 9 are curves representing relative movements of the variator components.
Fig. 10 schematically represents a variant of the drive mechanism of one of the variator components.
Figo 11 represents curves showing the operation of said variant.
In Figs. 1 to 5, reference numeral 1 designates the housing of the variator; this casing is closed at its two ends by covers 2 and 3 screwed on and bearing bearings.
In the housing 1 are further centered a flange 5 firmly connected to the cover 3 by spacer ribs 4 and a circular flange 6 mounted so as to be able to be displaced angularly in one direction or the other.
The flange 6 is provided, on a part of its periphery, with a conical toothing 8 with which is engaged a bevel pinion 9 whose axis 10 is journalled in an insert bearing 11 screwed from the outside into the par¯: . upper (in Figo 1) of the casing 1. The end of the pin 10 which projects out of the casing carries a handle 12 by means of which the pinion 9 can be rotated from the outside, so as to move angularly the flange 6 in the casing 1, To prevent any axial displacement of the circular flange 6, the latter is immobilized, on one side by the bevel pinion 9 and, on its other side, by an internal annular shoulder 7 of the cover 2 .
The drive shaft 13 of the variator is journaled, on the one hand, in a ball bearing 14 embedded in the cover 2 and, on the other hand, in a ball bearing 15 arranged in the center of the movable circular flange 6.
The driven shaft 16 is coaxial with the motor shaft 13 and rotates in a second ball bearing 17 disposed in the center of the flange 6 and in a ball bearing 18 recessed in the cover 30 The motor shaft 13 carries an eccentric 19th.
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Four primary oscillating members 20, each journaled in two ball bearings 21 embedded in the movable flange 6, are arranged symmetrically with respect to the common axis of shafts 13 and 16. Each of said oscillating members 20 is formed by a shaft 22. , in one piece at one of its ends with a curved arm 23, disposed on the side of the flange 6 opposite to that which is in contact with the cover 2, and which carries at its other end a second arm 24 .
In this arm 24 is screwed a pivot 25 on which a roller 26 is journaled by means of a ball bearing 27. This roller rolls on the eccentric 19 of the motor shaft 13. The pivot 25 also carries a small roller 28, the periphery of which has a groove. A ring 29 rolls in this groove and in the corresponding grooves of the small rollers 28 of the other three primary oscillating members 20, and said ring maintains the four rollers 26 in contact with their rolling surface on the eccentric
19.
The variator further comprises four secondary oscillating members 30 whose shafts 31 are journaled symmetrically with respect to the axis of the driven shaft 16, each in a ball bearing 32 embedded in the cover 3 and in a bearing ball 32a recessed in the flange 5,
The axes of the shafts 31 and the axes of the shafts 22 of the primary oscillating members are all at the same distance from the common axis of the shafts 13 and 16.
On the end of each shaft 31 closest to the movable flange 6 is keyed a crank arm 32 provided with a crank pin 33 which carries a roller 34. The roller 34 of each of the four secondary oscillating members 30 is engaged in a recess 35 milled in the crank arm 23 of one of the four primary oscillating members 20, which provides an articulation between the crank arms 23 and 32.
The recess 35 has, over its entire length, a width corresponding to the diameter of the roller 34; median line is an arc of a circle, the radius of which is normally equal to the distance between the axis of the shaft 22 and the common axis of the shafts 13 and 16. Said radius can also be chosen to be slightly larger.
Each of the shafts 31 carries a freewheel coupling 36, the drum-shaped outer coupling element 37 of which is rotatably clamped on the shaft 31 by a key 38, while its inner coupling element 39 is journalled on said shaft by rollers or needles 400 Said inner coupling element carries on its outer periphery teeth of which a flank 41 extends substantially radially with respect to the axis of rotation of said element. , while the other flank 42 of each tooth extends along a spiral arc having said axis as its center; inner wall 43 of the outer coupling element 37, which is located in the immediate vicinity of said teeth, is cylindrical. In each space between two adjacent teeth is trapped, between the surfaces 41, 42 and 43, a roller 44.
If the outer coupling member 37 rotates in the direction of arrow 45 (Fig. 4) relative to the inner member 39, the rollers 44 are brought and held against the sidewalls 41, i.e. in the deepest part of the spaces between the teeth, where they cannot get caught between the surfaces 41 and 43 and where, therefore, they do not transmit any force between said surfaces. If, on the other hand, the outer coupling element 37 rotates in the direction of arrow 46, faster than the inner element 39, the rollers 44 are brought and held against the flanks 42 and get wedged between them. ci and surface 43, so that the outer coupling member 37 frictionally drives the inner member 39 through the rollers 44.
On the inner member 39 of each overrunning clutch 36 is keyed a pinion 47. The pinions 47 of the four overrun couplings all mesh with a common pinion 48 carried by the driven shaft 16.
When the motor shaft 13 rotates and drives the eccentric 19, the rollers 26 are alternately spaced from the axis of the shaft 13, then brought back by the ring 29 towards this axis, so that each oscillating member takes -
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maire'20 receives an alternating oscillation movement of constant amplitude, around the axis of its shaft 22. The period of this oscillation movement corresponds to a complete movement of the motor shaft 13; the oscillatory movements of the four primary oscillating members 20 are out of phase with one another by an angle corresponding to the relative arrangement of their bearings 21 in the movable flange 6s, that is to say by a quarter of a turn of the 'tree 13.
During the aforementioned oscillation movement, the crank arms 23 of the primary oscillating members 20 drive the articulation rollers 34 of the secondary oscillating members 30 engaged in their recesses 35 and consequently impart to each of said members an oscillating movement. - alternative tion around the axis of its shaft 31.
The amplitude of the oscillation movement of the secondary oscillating members 30 is not constant; it is a function of the ratio of the distances between the axis of any articulation roller 34, in the extreme positions of its oscillating movement, and the axes of the corresponding shafts 22 and 31, that is, i.e. the axes of oscillation of the primary and secondary oscillating members associated with this galeto
With regard to the axis of the secondary oscillating member, this distance 1 (Figs. 5 and 6) is invariable given that the articulation roller 34 is journaled on the crankpin 33, which is fixed on said. secondary oscillating organ.
On the other hand, the position of the axis of the shaft 22 and, consequently, its distance r from the axis of the roller 34, can be modified by angular displacement of the movable flange 6, by means of the handle 12 and of the conical pinion 9. In this way, it is possible, despite the constant amplitude of the oscillatory movement of the primary oscillating members 20, to vary the ratio of the distances between the aforementioned axes and, consequently, the amplitude of the oscillation movement of secondary organs 30.
In an extreme case, it is possible, for example, to angularly move the movable flange 6 in such a way that the axes of the articulation rollers 34 lie in the extension of the axes of the shafts 22; under these conditions, the articulation rollers 34 remain stationary despite the movement of the primary oscillating members 20, and the oscillating movement of the secondary members 30 has a zero amplitude. In another particular case, the axes of the shafts 22 can be brought, by angular displacement of the flange 6, in the extension of the axes of the shafts 31; The associated oscillating members 20 and 30 then move as if they were one piece, so that the amplitude of the movement of the secondary oscillating members 30 is equal to that of the movement of the primary oscillating members 20.
The arrangement is such that each primary oscillating member 20 oscillates at an angle as small as possible, on either side of a mean position, in which the axis of the corresponding roller 26 is at a distance. of the common axis of shafts 13 and 16 equal to the distance between said axis and that of shaft 22, and in which, moreover, the center of the median line in the form of an arc of a circle of the recess 35 of the crank 23 is located on the axis of the shafts 13 and 16. As a result, the middle of the alternating stroke of the roller 34 and the corresponding middle position of the associated secondary oscillating member 30 are not not offset when angularly displacing the flange 6 to vary the amplitude of the oscillation movement of the secondary members 30.
In its reciprocating oscillation movement, each secondary oscillating member 30 drives, by means of the corresponding freewheel coupling 36, the pinion 47 wedged on the inner member 39 of said coupling, when said member, during of its oscillation movement, moves in the direction of arrow 46 with an instantaneous angular speed greater than that of said pinion. Therefore ;, the pinion 47 considered drives, via the pinion 48, the driven shaft 16 as well as the other three pinions 47, always in the same direction.
The angular speed of each oscillating member 30 increases, at each half-oscillation which takes place in the direction of arrow 46, from zero to a maximum value, and then decreases to zero; the movement of a determined member 30 is out of phase, because compared to that of the member 30 immediately adjacent, by a quarter turn of
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3. 'motor shaft 13o Consequently, after each quarter turn of the motor shaft 13, the increasing angular speed of one of the members 30 exceeds the decreasing angular speed of the pinion 47 which is associated with it and which was, during the quarter turn in question, driven by the immediately preceding member 30 in the direction of rotation of the shaft 13.
The freewheel coupling 36, between the member 30 considered and the corresponding pinion 47, then becomes a driver, while the coupling 36 between the immediately preceding orgare and its pinion 47 begins to freewheel o The shaft 16 is , consequently, driven successively by the four secondary oscillating members 30, each of them driving it during a quarter turn of the motor shaft 13; so that the shaft 16 is ultimately driven uninterruptedly. The angle of which each member 30 drives the corresponding pinion 47, each time the associated freewheel coupling 36 becomes a driver, is, as a first approximation, proportional to the amplitude of the oscillation movement of said member and , consequently, it can be varied by acting on pinion 12.
As a result, the transmission ratio between the motor shaft 13 and the shaft 16 driven by the pinions 47 can be changed at will in a continuous range.
It will be indicated below, with reference to Figs. 6 to 9, the conditions on which depends, for the described variator, the uniformity of rotation of the driven shaft 16, when the motor shaft 13 rotates at a constant speed.
Let Ó be an angle of rotation of the motor shaft 13, s the angle of oscillation of a primary oscillating member 20 and the angle of oscillation of the corresponding secondary oscillating member 30, these angles being counted. with respect to the position of said members and of said shaft in which the associated roller 26 is in contact with the eccentric 19 at the point on the running surface of said eccentric closest to the axis of rotation of the shaft 13 , The oscillating members 20 and 30 are, under these conditions, as can be seen in Figs 2 and 3, in the extreme position of their half-stroke of oscillation in the direction of clockwise.
In Fig. 7, we have plotted on the abscissa the angle of rotation Ó of the motor shaft 13 and on the y-axis the ratio dss that is to say the ratio between Ó dss being the small angle dss whose primary member 20 is moved for a rotation of the shaft 13 by a small angle dÓ and said angle dÓ, the curve being drawn for a half-turn of the shaft 13; the rotation of said shaft at a rate of half a turn determines, whatever the direction of this rotation, a half-oscillation of the member 20 in the anti-clockwise direction (FIG. 2).
If the angular velocity dÓ of shaft 13 is constant, dss is a measurement dt. dÓ of the angular velocity dss of the component 20. dt
As can be seen from the curve of FIG. 7, said angular velocity increases, starting from a zero value for Ó = 0, up to a maximum value, to then decrease until a new zero value, which is reached for 0 (slightly greater than 180. If we neglect the fact that the distance between the exe of the roller 26 and the axis of oscillation of the member 20 has only a finite value, the curve is sinusoidal with a maximum for Ó = 90, that is to say that the angular speed of the member 20 reaches its maximum after a quarter turn of the shaft 13.
Fig. 6 schematically shows the operation of the curved crank arm 23 of the primary oscillating member 20 in cooperation with the crank arm 32 of the secondary oscillating member 30, which is linked to said arm 23 by the articulation roller 34. The reference 1 denotes the fixed distance between the axis of the roller 34 and the axis of oscillation of the member 30; r is the variable distance between said axis of roller 34 and the axis of oscillation of member 20.
The distance r is variable, on the one hand, because the position of the axis of oscillation of the member 20 can be changed by means of the handle 12, by angular displacement of the movable flange 6, while the roller 34 remains at the fixed distance 1 from the fixed axis of the member 30 and, on the other hand, because the roller 34, except in the two particular cases described above, necessarily slides in the recess 35 of the control arm
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velle 23, when the member 20 rotates around its axis of oscillation. In the first of the particular cases which have just been mentioned, the distance between the axes of oscillation of the two members 20 and 30 is equal to 1 and r is always zero, in the second particular case, r is always equal to 1.
Limiting the angle at which the movable flange 6 can rotate makes it possible to maintain the distance between the aforementioned oscillation axes at most equal to 1 (second special case), so that r is always smaller than 1. On the Stem 6, the roller 34 and the recess 35, in which said roller is engaged, are shown in the extreme position in which the angles and 0 defined above are zero. If the member 20 is rotated counterclockwise, the axis of the roller 34 then describes, as can be seen in the figure, a segment of a cylinder of revolution of radius 1 around the axis of oscillation of the member 30; thus, r decreases until the aforementioned axis of roller 34 is in the same plane as the two axes of oscillation, after which r increases.
It can be seen immediately that, for an angular displacement of the primary oscillating member 20 by a small determined angle D, the secondary oscillating member 30 is driven at an angle d all the smaller as r is smallero. constant angular velocity dÓ of the primary oscillating member 20, the angular velocity of the secondary oscillating member 30 decreases until the axis of the roller 34 reaches the aforementioned plane, after which it increases if the member 20 continues to move angularly.
In Fig. 8, we have plotted on the ordinate the ratio dÓ which represents a measurement of the angular speed dÓ for dss = constant and we abscissdt dt ses the angle of rotation Ó of the motor shaft 13 and this for different distances between the axes d 'oscillation of the primary and secondary oscillating members, expressed by the ratio of the minimum value min of r to the length la As can be seen, the variations in minus and in addition to this ratio dÓ are all the more sensitive as r is small compared to 1, that is to say that the distance between the axes of oscillation of the two members 20 and 30 is greater, and that the amplitude of the movement of the oscillating member 30 is lower. in the particular case already mentioned, in which the two axes of oscillation coincide, that is to say in which r is equal to 1, the ratio di is always equal to 1.
dss by muliplying the ordinates of the dss curve (Fig. 7) and the dss curves (Figo 8) for the same values of Ó, we obtain the order / dss curves given dÓ in Fig. 9, which indicate which angle d rotates a secondary oscillating member for each rotation of motor shaft 13 by a small angle d. For uniform rotation of shaft 13, the value dss is a measure of the angular velocity of secondary oscillating members 30.
We can see that the curves of Fig. 9 are appreciably more flattened, in the vicinity of their maximum, especially for low values of r. / 1, that the curve of Fig.7 ..
Fig. 9 shows the curves dÓ / d Ó of the four secondary oscillating members 30 of the variator, for a complete revolution of the motor shaft 13.
As already explained, due to the presence of the freewheel couplings 36, at all times, it is the oscillating member 30 whose angular speed is the greatest which drives the pinions 47 and 48 and of the driven shaft 16. The drive of the pinions 47 is effected, therefore, with an angular speed which corresponds to the traced part entered reinforced curves ;, for the various oscillating members 30. The angular speed of the driven shaft 16, for a uniform rotation of the motor shaft 13, is pro-
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proportional to that of the pinions 47 and corresponds, for a full revolution of
19 motor shaft 13. following uninterrupted parts in reinforced lines of the curves.
For a given angular position of the movable flange 6, as a result of the flattening of the curves ± J :; the rotation of the shaft 16 is less irregular than if the drive of this shaft, instead of being ensured from the secondary oscillating members 30, is ensured in a similar manner, but directly from the organs primary oscillating 20, as is the case, for example, in the known variable speed drives which have been mentioned in the preamble and in which the variation of the transmission ratio between a motor shaft and a driven shaft is ensured by a variation in the amplitude of the oscillation movement of primary oscillating organs, or more exactly of a single species.
In addition, in the variable speed drive according to the invention, the relative non-uniformity of the rotation of the driven shaft is all the less marked as the amplitude of the oscillation movement of the secondary member 30 is smaller. and that, for a given number of revolutions of the motor shaft 13, the number of revolutions of the driven shaft 16 is lower. This property is advantageous, on the one hand, owing to the fact that the driven shaft, for low speeds, has, as a general rule, to transmit greater torques than at high speeds and that a non-uniform rotation is particularly troublesome with such large torques.
On the other hand, the residual non-uniformity of the 1-shaft drive] 6 is still partially compensated for by the inertia of the rotating elements of the variator arranged downstream of the freewheel couplings 36 (ie. , the elements 39 of said couplings, the pinions 47, the pinion 48 and the shaft 16.), that of the machine or of the mechanism actuated by means of the speed variator and, optionally, that of a flywheel keyed on shaft 16.
Thanks to these inertias, when the angular speed of a secondary oscillating member active at a given moment decreases, the angular speed of the shaft 16 and of the pinions 47 does not instantly decrease to the same extent. but, as indicated for example in FIG. 9, in broken lines, following the curve parts d until the overrunning clutch 36 of the immediately following member 30 becomes a driver. The fact that this compensating inertia effect is less sensitive to the low speeds of the driven shaft 16, also makes desirable, at such low speeds, the drive mode according to the invention which provides greater compensation. of non-uniformity.
Under these conditions, one could dispense with the previously mentioned limitation of the angular travel of the movable flange 6, limitation by which the distance between the axes of oscillation of the members 20 and 30 is at most equal to the distance 1 between the axis of an articulation roller 34 and the axis of oscillation of the corresponding secondary member 30. In this case, the distance r between the axis of said articulation roller and the axis of oscillation of the associated primary member 20 could become greater than 1. If this were the case, the amplitude and therefore , the non-uniformity of the oscillatory movement of the secondary organ 30, would become greater than that of the primary organ 20.
An alternative embodiment of the variator which has just been described could consist, for example, in that instead of providing four drive mechanisms each comprising a primary oscillating member 20, a secondary oscillating member 30, a freewheel coupling 36 and a pinion 47, five or six or, conversely, only three mechanisms of this type would be used. The angle of rotation of the motor shaft 13, corresponding to the drive of the shaft 16 by each of these mechanisms, would then be 72, 60 or 120, respectively, instead of 90. The smaller the said angle, the more uniform the rotation of the motor shaft 16 is, for a uniform drive by the motor shaft 13.
Indeed, for each secondary oscillating member 30, the value of Ó and that of the angular velocity dÓ dÓ dt at the instant when the associated freewheel coupling 36 becomes a driver and
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where, consequently, said member 30 begins to ensure the drive of the shaft 16, are all the less lower than their maximum value as the fraction of the amplitude of the oscillation movement of said member necessary for this in - drag is reduced.
However, as the angle in question is increased, the non-uniformity becomes too sharply more marked, so that it is most of the time impossible to make a suitable device with less than four driving mechanisms.
According to another variant, one could fix the flange 6 in the housing and mount the cover 3 and the flange 5 so that they can be rotated on themselves by a certain angle.
Furthermore, in each mechanism, the crank pin 33 and the pivot roller 34 could be carried by the crank arm 23 of the primary oscillating member 20, instead of being carried by the crank arm 32 of the. 'secondary oscillating member 30, the recess 35 then being made in the arm 32, instead of in the arm 23. In this case, FIG. 6 would no longer be valid, given that it is the distance 1 which would be variable and no longer the distance r, while the latter would become invariable.
However, during the oscillating movement of members 20 and 30 from one extreme position to the other, the axis of roller 34 would describe a cylinder segment of revolution around the axis of oscillation of the member. 20, so that 1 would increase first, and then decrease; the ratio r would vary, during this movement, in the same direction as in the example previously described, so that the operation would remain identical.
The driving of the primary oscillating members 20 from the motor shaft 13 could also be carried out in another way.
For example, instead of the eccentric 19, one could use a cam whose profile would make it possible to obtain a greater uniformity of the oscillating movement of the members 20 than the eccentric shown. More precisely, the part of the profile of this cam with which a given roller 26 is in contact, during the fraction of the oscillation movement of the corresponding member 20, during which said cam ensures the driving of the shaft 16 by means of the associated secondary oscillating member 30 and of the freewheel coupling 36 driving at the time considered, could be drawn in such a way that the angle of oscillation of the secondary member 30 considered, for a given distance between the axes of oscillation of the two members 20 and 30, during said fraction of the oscillation movement of the primary member 20,
is proportional to the angle of rotation of the motor shaft 13. The ideal conditions would thus be achieved, for the particular transmission ratio corresponding to said distance, in which the angle of rotation of the driven shaft 16 would always be proportional to that of the motor shaft 13. This transmission ratio would correspond, preferably, depending on the type of machine to be driven by means of the speed variator, to the smallest speed (minimum non-uniformity for a torque of maximum rotation) or at medium speed (medium non-uniformity as low as possible over the entire working range) of the driven shaft 16.
As a first approximation, that is to say if we consider the offset of the axis of the roller 26 as linear and radial with respect to the axis of the shaft 13, and if we neglect the Residual non-uniformity of the transmission of motion between members 20 and 30 for the transmission ratio concerned, the aforementioned part of the cam profile would have to be an arithmetic spiral arc, to fulfill the stated conditions. The profile of the cam can also be corrected as a function of the finite distance between the axes of oscillation of the members 20 and the axis of the roller 26, which determines a curved path of the latter, and by depending on the value of the transmission ratio between components 20 and 30.
With the exception of the special fraction which has been described above, the profile of the cam can be any.
If a cam profile is used which deviates from the eccentric shape, it is necessary to use means other than the ring 29
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and small rollers 28 to keep the rollers 26 in contact with their rolling surface on the cam and, for example, springs acting on the oscillating members and tending to tilt the latter so that the rollers 26 are applied under pressure against their running surface on the cameo These springs could also act on the secondary oscillating components.
The articulation rollers 34 would then be kept under pressure, by these springs and by the forces to be transmitted from the organs
20 to the members 30, against the same side wall of the recess 35; this arrangement is advantageous in that it makes it possible to obtain play-free operation of the variator.
According to another variant, the profile of a cam used instead of the eccentric 19 could be formed by two identical arc parts, symmetrical with respect to the axis of the shaft 13, so that each revolution of this shaft, correspond two complete reciprocating movements of each primary oscillating member 20. The cam profile could be, for example an ellipse having its center on the axis of the shaft 13.
In this case, an even number of drive mechanisms (20, 30, 36, 47) should be provided so that the oscillating members 20, 30 of two mechanisms diametrically opposed with respect to the axis of the shafts 13 and 16 simultaneously perform identical but opposite movements, that the freewheel couplings 36 of the two mechanisms in question are simultaneous drives and that the pinions 47 of said mechanisms simultaneously drive the common pinion 48. and variator inertia are then balanced with respect to the axis of shafts 13 and 16.
In order to keep the non-uniformity of the rotation of the driven shaft 16 as slight as in the example previously described, it is necessary to double the number of driving mechanisms, i.e. plan eight; Since four drive mechanisms are not enough to ensure a continuous rotation of the shaft 16, the variator, even if it is desired to be satisfied with a lesser degree of uniformity, must have at least six drive mechanisms.
According to another variant embodiment, the driving of each primary oscillating member 20 from the shaft 13 can be ensured by means of a connecting rod acting on a crank carried by said shaft instead of l. eccentric 19, said connecting rod being articulated on a crank provided for this purpose on the oscillating member to be driven. This variant is shown schematically in FIG. 10. In this figure, the reference 50 designates a crank arm carried by the shaft 13 and provided with a crank pin 51.
This is connected by a connecting rod 52 to another crank pin 53 carried by the arm 24 of the primary oscillating member 20 to be driven, instead of the previously mentioned crank pin 25 The crank radius R, that is to say the distance between the axis of the crank pin 51 and the axis of the motor shaft 13, is equal, in the example shown, to one third of the distance between said axis and the axis of oscillation of the member 20, but could also be chosen smaller.
The crank pin 53 is at a distance of 1, 4R from the axis of oscillation of the member 20, on the arm 24 of the said member and the length of the connecting rod 52, measured between the axes of the handles 51 and 53 on which it is articulated, must be practically equal to the product of the distance between the axis of the motor shaft 13 and the axis of oscillation of the member 20 by a coefficient of between 0.9 and 1; in the example described here, said length is equal to 2.8 times the crank radius, R, that is to say the product of the aforementioned distance by a coefficient equal to 0.933.
On each revolution of the motor shaft 13, the primary oscillating member 20 performs a complete alternating oscillation between two extreme positions, in which the axis of the crankpin 53 occupies the positions 53 'and 53 ", respectively. Position 53 'of crankpin 53 corresponds to a position 51' of crankpin 51, while position 53 "corresponds to a position 51" of said crankpin 51. Let, as before, be an angle of rotation of motor shaft 13 from of its angular position corresponding to the position 51 'of the crank pin 51 and @ the corresponding oscillation angle of the member 20 from said position 51' of said crankpin.
The curve of FIG. 11, which represents
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feeling dss as a function of Ó Indicates the value of the small angle dss by which the oscillating organ 20 moves when the motor shaft 13 turns by a small angle do (If the shaft 13 rotates uniformly, its angular speed dÓ is constant, so that dss is a measure of the angular velocity dss of the oscillating member dÓ 20. An essential factor in the non-uniformity of dss is the distance dÓ (in the example shown 1 , 4 R) between the axis of oscillation of the primary member 20 and the axis of the crankpin 53. If this distance is chosen greater, the non-uniformity becomes more marked. In practice, said distance must be maintained between 1, 2 R and 1, 6 R.
By way of comparison, it has also been plotted in FIG. There is a curve b of the values of dss which would be obtained if the crank radius R, all other things being equal, were reduced to half of the dimension shown in Fig. 10. This would be the case, for example, in the case where, as in the known devices, one modifies the crank radius R and, consequently, the amplitude of the oscillation movement of the member 20, to vary the speed controller transmission ratio. The dotted line curve b 'corresponds to the curve b, but, to facilitate the comparison, we have chosen, for the curve b', an ordinate scale such that the ordinate of the maximum of said curve b ' coincides with the ordinate of the maximum of curve a.
If, as in the example of Figs. 1 to 5, there are four drive mechanisms (20, 30, 36, 47), the shaft 16 is driven successively by each of them during that of the quarter turns of the motor shaft at during which the angular speed of the secondary oscillating member 30 and, therefore, as a rule, also the angular speed of the primary oscillating member 20 of the mechanism under consideration, are greater than those of the other three mechanisms.
In Fig. 11, we can see the range of values of # for which these conditions are met. We immediately notice that, in this range, dP according to curve a, is 20% lower than the ordinate of the maximum of this curve, and, according to curves b and b ', 28% lower than said curve. ordinate maxima. When the associated operation of the oscillating members 20 and 30 does not overcompensate for the non-uniformity, the choice of a short length of the connecting rod 52 relative to the crank radius also has the advantage of reducing the degree of non-uniformity. -uniformity of the rotation of the driven shaft 16.
Fig. 11 also shows that in the known variable speed drives mentioned in the preamble, in which the variation of the transmission ratio between a motor shaft and a driven shaft is ensured by a modification of the crank radius R, the non- The relative uniformity of the movement of the oscillating parts and, consequently, of the rotation of the driven shaft, is all the more marked as the amplitude of the movement of the oscillating parts and, consequently, the number of revolutions of driven shaft, are weaker. As previously stated, these conditions are mostly undesirable, but the drive mechanism described above comprising primary oscillating members with constant amplitude makes it possible to avoid said conditions.
It should be noted that the driving of the primary oscillating members 20 by means of connecting rod-crank systems according to FIG. 10 is cinematically identical to the eccentric and roller drive according to FIGS. 1 to 5, if the crank radius R is equal to the eccentricity of the eccentric 19 and if the length of the connecting rod 52, measured between the axes of the crank pins 51 and 53 is equal to the sum of the radius of l 'eccentric 19 and that of the rollers 260