<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention se rapporte à un changement de vitesse méca- nique à réglage continu. On connait des changements de vitesse de ce genre dans lesquels un guidage circulaire d'excentricité réglable par rapport à l'arbre moteur engendre un mouvement radial d'une crémaillère et une période
EMI1.1
du mouvement de la crémaillère esbtransmise à l'arbre de sortie. On sait que dans de tels mécanismes, le mouvement radial dela crémaillère n'est pas u- niforme, de sorte que ces mécanisme3ne permettent pas d'obtenir sans autres dispositions un mouvement de sortie uniforme. Pour qu'un tel mécanisme soit pratiquement utilisable., il est nécessaire d'éviter l'irrégularité du mouvement de sortie. En cherchant à obtenir ce résultat, on rencontre la difficulté principale que l'irrégularité du mouvement radial de la crémail- lère est d'un genre particulier.
En effet, ce mouvement radial n'est pas sinusoïdal mais sa courbe ressemble à une sinusoïde déformée dissymétrique- ment, comme on va le montrer à l'aide des figures 1 et 2, Si l'on suppose qu'une crémaillère ab tourne autour du point dans la direction de la flè- che tandis que le point b parcourt la trajectoire de guidage C excentrique par rapport à e. un mouvement radial est imparti à cette crémaillère ab.
Si l'on représente ce mouvement radial en fonction de l'angle de rotation; on obtient la courbe représentée sur la figure 2 qui correspond à des con- ditions cinématiques très défavorables du fait qu'elle est dissymétrique.
Le déplacement radial de la crémaillère ab dépasse déjà pour une rotation de 90 la moitié de lacrource radiale obtenue à 180 , course qui est égale au double de l'excentricité er. Dans un mécanisme connu, les crémaillères portent une pièce de guidage s'appuyant tangentiellement sur le cercle de guidage. Le guidage tangentiel de la crémaillère ab sur le cercle excentri- que C est représenté schématiquement sur les figures 3 et 4. Celles-ci montrent que le mouvement radial de la crémaillère ab a une forme sinusoi- dale symétrique et que la courbe, peut avec une grande approximation, être considérée comme rectiligne entre 45 et 135 .
L'invention a pour but d'améliorer la construction d'un tel méca- nisme comportant un guidage de crémaillère s'appuyant tangentiellement sur le cercle de guidage excentrique. Tandis que dans les mécanismes connus on utilise des crémaillères dentées d'un seul côté et sortant radialement du cercle de guidage, ce qui entraîne des conditions cinématiques défavorables et un grand encombrement, l'invention prévoit que les crémaillères, pour- vues à leurs deux extrémités de pièces de guidage appliquées tangentiellement sur le cercle de guidage excentrique, sont de préférence dentées des deux côtés entre les deux pièces de guidage. La denture active des crémaillères et les pignons qui engrènent avec elle: sont situés, vus dans la direction axiale, en avant du cercle de guidage excentrique.
On peut alors, tout en conservant un guidage à contact tangentiel, utiliser un excentrique ayant un grand diamètre correspondant à peu près à la longueur des crémaillères D'autre part, on réalise avec des petits pignons des rapports favorables
EMI1.2
{le transmission a,\l''arbre de' sortie, 5izxsque .':"àes cres' -pi'gn1:lns 1:6h'1!'13i- tUés ,tout 'de.-Cet arbre ';te' 'mêo<lm<'t3.iifsi 'o'-btê'riu"l3t une corfStrûb-tion compacte' et beaucoup'plus simple.
La figure 3 montre que le point de contact entre la trajectoire exeentrique et la tangente se déplace un peu sur cette tangente. Notamment, dans la position correspondant à une rotation de 90 , ce point de contact se trouve à la distance maximum de la crémaillère ab. On peut utiliser ce dé- placement du point de contact pour rendre la courbe tout à fait linéaire entre 45 et 135, c'est-à-dire pour prendre le mouvement radial parfaitement uniforme et éliminer dans cette zone la courbure déjà très faible, en éta- blissant la pièce de guidage tangentielle de façon à obtenir une compensa- tion, par exemple en lui donnant une forme courbe.
<Desc/Clms Page number 2>
Pour engendrer le mouvement de sortieon prévoit deux crémaillè- res à double denture se coupant à angle droit au centre de rotation du systè- me et engrenant chacune avec deux pignons reliés à l'arbre de sortie par l' intermédiaire d'accouplements, à roue libre de préférence.
Selon une particularité de l'invention, on peut disposer les pig- nons dans le plan médian de la croix des crémaillères, les arbres de pignons qui engrènent avec la crémaillère avant passant à travers des trous allon- gés de la crémaillère arrière. On peut ainsi utiliser entièrement dans les deux sens la course des crémaillères et obtenir une course maximum donnée avec une longueur de crémaillère minimum.
Si à la manière connue les crémaillères sont fixes par rapport au bâti et le guidage circulaire tourne avec l'arbre moteur, l'arbre moteur passe avantageusement à travers des trous allongés des crémaillères pour ê- tre supporté par un palier supplémentaire derrière les crémaillères.On é- vite ainsi un porte-à-faux de l'arbre moteur soumis à des forces radiales.
De tels mécanismes à excentriques tournant nécessitent un dispositif mécani- que relativement compliqué pour faire varier l'excentricité pendant la mar- che afin de régler la vitesse de rotation de l'arbre de sortie.On obtient une disposition très simple et particulièrement avantageuse' dans de tels mé- canismes si, selon une autre particularité de l'invention, l'excentrique de guidage a la forme du disque à croisillon d'un joint d'Oldham dont l'un des disques d'accouplement a une position relative réglable dans la direction radiale par rapport à 1'autre.
On a déjà utilisé des accouplements à croisillon pour accoupler deux arbres non alignés. On n'a cependant pas alors remarqué que le disque à croi- sillon d'un tel accouplement exécuté un mouvement excentrique permettant de le utiliser comme excentrique de guidage dans un changement de vitesse selon l'invention.
Cela présente l'avantage suivant particulièrement important; le disque à croisillon exécute à chaque révolution deux courses excentriques aller-retour complètes, de sorte que pourobtenir une vitesse de sortie dé- terminée il suffit d'une course égale à la moitié de celle d'un excentrique de guidage habituel.
L'excentricité du disque à croisillon peut être réglée facilement et avec une grande sensibilité pendant la rotation. En outre, l'accouplement à croisillon permet la superposition d'un mouvement de compensation des irrégularités.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment 1 invention peut ê- tre réalisée pratiquement.
Les figures 5 à 9 servent à expliquer la cinématique d'un excen- trique à croisillon.
Les figures 10 à 13 représentent en coupe axiale et de profil un mécanisme à croisillon dans deux positions différentes.
Les figures 14 à 17 représentent un mode de réalisation de l'inven- tion respectivement en coupe axiale, et en coupe suivant les lignes EF, CD, GH de la figure 14.
Les figures 18 et 19 représentent un deuxième mode de réalisation de l'invention respectivement -en coupe axiale et en coupe suivant la ligne AB de la figure 18
La figure 10 représente un accouplement à croisillon constitué
<Desc/Clms Page number 3>
par deux disques d'accouplement 1 et 2 et un disque à croisillon 3. Le dis- que d'accouplement 1 tourne dans le bâti 4, tandis que le disque d'accouple- ment 2 tourne dans un palier 5 dont la position est réglable dans la direc- tion radiale au moyen d'une tige filetée 6. Le disque à croisillon 3 est guidé par une nervure 7 dans une rainure radiale 7' du disque d'accouple- ment 1. Sur l'autre face du disque à croisillon 3 est formée une rainure radiale 8' perpendiculaire à la nervure 7 et dans laquelle est guidée une nervure 8 du disque d'acccouplement 2.
A l'accouplement à croisillon 1-2-3 est associé en vue de l'équi- librage statique un deuxième accouplement semblable 1'-2'-3'. Dans le dis- que d'accouplement 2', qui est solidaire du disque d'accouplement 2, est formée une rainure de guidage 9' perpendiculaire à la nervure de guidage
8 et dans laquelle est engagée une nervure de guidage 9 formée sur le dis- que à croisillon 3'. Une nervure de guidage 10 formée sur le disque à croisil- lon 3' perpendiculairement à la nervure 9 pénètre dans le disque d'accouple- ment extérieur 1'. Le disque à croisillon 3 commande une crémaillère 11 gui- dée radialement dans le bâti 4 et s'appuyant sur la surface latérale du dis- que à croisillon 3 par des guidages tangentielës 12 et 12'.
Sur les figures 10 et 11, le paliers 5 est placé concentriquement aux disques d'accouplement 1 et 1'. Si 1'* on fait tourner un des disques d'accouplement 1 ou 1', les disques à croisillon 3 et 3' tournent alors tous les deux concentriquement et la crémaillère 11 reste immobile.
Si cependant on déplace le palier 5 d'une distance a vers le bas, ainsi que représenté sur les figures 12 et 13, les deux disques à croisillon'
3 et 3' exécutent des mouvements excentriques tels que celui du croisillon
3' a un décalage de phase de 180 par rapport à celui du croisillon 3, de sorte que les forces de déséquilibre qui agissent sur le système s'annulent toujours réciproquement.
Pour pouvoir suivre le mouvement excentrique du croisillon 3 ( voir figures 5 à 9), on doit se rappeler que le centre e du disque à croisil- lon 3 doit toujours se trouver au point où les deux guidages 7 et 8 des dis- ques d'accouplement 1 et 2 se croisent. Le centre du disque à croisillon
3 se déplace, comme le montrent les figures 5 à 9, sur un cercle R dont le centre d se trouve à la distance - b du centre de rotation c du système. Lorsque les disques d'accouplement 1 et 2 ont tourné de 45 (figure 6) le centre du disque à croisillon 3 a déjà parcouru un quart du cercle R.
Après une rotation de 90 des disques d'accouplement 1 et 2,le centre e du disque a croisillon 3 a déjà parcouru la moitié de la circonférence du cer- cle R et atteint sa position supérieure extrême (figure 7). Après une rota- tion de 180 (figure 9) le centre e du dique à croisillon 3 reprend sa po- sition i itiale représentée sur la figure 5. Le disque à croisillon 3 exécute donc poux chaque demi-révolution des disques d'accouplement 1 et 2 un mou- vement d'excentrique complet dont l'excentricité est égale à la distance a dont le palier 5 a été déplacé--par rapport au centre de rotation c du système, ce centre de rotation étant défini par le centre du disque d'accou- plement 1.
La crémaillère 11 qui s'appuie sur le disque à croisillon 3 par les pièces de guidage tangentielles 12 et 12' exécute, lorsque le disque à croi- sillon 3 effectue son mouvement excentrique décrit ci-dessus, un mouvement de translation sinusoïdal. Une deuxième crémaillère 11', perpendiculaire à la première crémaillère 11, exécute un mouvement identique avec un décala- ge de phase de 90 . Les mouvements de translation des crémaillères 11 et 11' sont transmis par des accouplements à roue libre à un arbre de sortie.
Chacu- ne des crémaillères 11 et 11' n'entraine effectivement cet arbre que pendant
<Desc/Clms Page number 4>
la phase de son mouvement où elle a la plus grande vitesses On peut démontrer qu'avec la disposition représentée des crémaillères croisées 11 et 11', les phases motrices alternent et qu'on obtient un entraînement continu sensi- blement uniforme de l'arbre de sortie. Ainsi, la phase motrice de la crémail- lère 11 suit la phase motrice de la deuxième crémaillère 11',à laquelle suc- cède de nouveau, en sens inverse, la phase motrice de la première crémaillè- re 11, et ainsi de suite,.
On n'obtient cependant une succession symétrique de phasesmotrices d'égale vitesse que si les crémaillères 11 et'19 ont par rapport au disque à croisillon 3 les positions relatives représentées sur les figures 5 à 9, c'est-à-dire lorsque le déplacement du palier 5 a eu lieu dans la direction de la bissectrice de l'angle formé par les crémaillères 11 et 11'. Lorsque cette condition n'est pas remplie, on obtient des conditions dissymétriques et un mouvement de sortie non uniforme.
Les conditions cinématiques décrites ci-dessus sont réalisées dans le mécanisme de changement de vitesse représenté à titre d'exemple sur les figures 14 à 17.
Dans la boîte 13 tourne sur des paliers l'arbre primaire 14 sur lequel le disque d'accouplement 1 est fixée Sur le disque d'accouplement 1 est guidé le disque à croisillon 3 qui porte un roulement à billes 15, sur la bague extérieure 15' duquel s'appuient les guidages tangentiels 12 et 12' des deux Crémaillères 11 et 11'. Les deux disques d'accouplement solidaires l'un de l'autre 2 et 2' tournent sur un palier 5 guidé radialement dans un anneau 17 monté à rotation dans la boîte 13, suivant la bissectrice (voir figure 16) de l'angle formé par les crémaillères 11 et 11',par deux tiges 16 et 16'. Une tige filetée 6 permet de déplacer radialement le palier 5 dans l'anneau 17 pour régler l'excentricité. Le disque à croisillon 3' desti- né à l'équilibrage est guidé par les disques d'accouplement 2' et 1' de la manière déjà décrite.
Le disque d'accouplement 1' fixé à l'arbre primaire 14 possède une denture 18 avec laquelle engrène un pignon 19 monté sur des paliers dans la boîte 13. L'arbre du pignon 19 porte un excentrique auxili- aire 20, qui tourne entre deux bandes de guidage 21 et 21' de l'anneau 17.
L'anneau 17 reçoit de l'arbre primaire 14, par l'intermédiaire de l'excen- trique auxiliaire 20, un mouvement oscillatoire de compensation auquel par- ticipent évidemment les disques d'accouplement 2 et 2' guidés dans l'anneau 17. Ce mouvement de compensation agit d'autant plus sur le mouvement du dis- que à croisillon 3 que les disques d'acccouplement 2 et 2' ont été éloignés davantage de l'axe au moyen de la tige 6. On superpose ainsi au mouvement du disque à croisillon 3 un mouvement compensateur, fonction de l'excentri- cité qui permet d'éliminer les faibles irrégularités des phases motrices du mouvement des crémaillères 11 et 11'.
Chacune des crémaillères 11 et 11' engrène avec deux pignons, 22, 22' et 23, 23' respectivement reliés chacun par l'intermédiaire d'un accou- plement à roue libre, 24, 24', 25, 25' à une roue dentée, 26, 26', 27, 27'.
Les roues dentées 26, 26', 27, 27' engrènent avec'un pignon denté 29 soli- daire de l'arbre de sortie 28.
Ce mécanisme fonctionne de la manière suivante
Si la position du palier 5 est concentrique avec l'arbre primaire 14, le disque à croisillon 3 tourne concentriquement avec celui-ci. Les crémaillères 11 et 11' restent immobiles et l'arbre de sortie 28 n'est par conséquent pas entraîné par la rotation de l'arbre primaire 14.
Dès qu'on a placé le palier 5 dans une position excentrique au moyen de la tige filetée, 6 le disque à croisillon 3 exécute, pour chaque révolution de'l'arbre primaire 14, deux courses excentriques aller-retoùr;
<Desc/Clms Page number 5>
les forces de déséquilibre étant compensas par ie disque à croisillon 3' qui tourne avec un décalage de phase de 180 . Les disques à croisillon 3 engen- drent des mouvements de translation radiaux sinusoïdaux des crémaillères
11 et 11'. Le mouvement compensateur transmis de l'excentrique auxiliaire
20 au disque à croisillon 3 par le disque d'accouplement 2 a pour effet de rendre uniforme le mouvement de translation des crémaillères 11 et 11' dans la phase médiane effective. Les crémaillères 11 et 11' entraînent les pignons
22, 22', 23, 23'.
Sur l'arbre de sortie 28 n'agit cependant qu'un des pi- gnons 22, 22', 23,23' à la fois, à savoir celui qui à l'instant considéré a la plus grandevitesse positive, tandis que les trois autres tournent à vide dans leurs accouplements à roue libre 24, 24', 25, 25'. Les pignons se relayent continuellement dans l'ordre 22, 23, 22', 23' pour entraîner l'arbre de sortie 28 et engendrent ainsi un mouvement de sortie uniforme dont la vitesse augmente proportionnellement au déplacement du palier 5.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 18 et
19, un arbre primaire 32 et un arbre de sortie 33 sont montés sur des paliers dans la boîtes 31 du mécanisme. Avec l'arbre primaire 32 tourne un excentri- que de guidage 34, dont l'excentricité peut être réglée pendant la rotation d'une manière qui va être décrite. L'excentrique de guidage 34 porte un rou- lement à billes 35 dont la bague extérieure 35' sert de guidage aux deux cré- maillères 36 et 37 se croisant à angle droit. Les crémaillères 36 et 37 sont guidées radialement dans la boîte 31 par une pièce intérieure 31' et portent des guidages en équerre 36', 36", 37', 37" qui s'appuient tangentiellement sur la bague de roulement 35'.
Lorsque l'excentrique de guidage 34 tourne; la crémaillère 37 exécute en conséquence un mouvement de va-et-vient radial, tandis que la crémaillère 36 se déplace perpendiculairement à ce mouvement, c'est-à-dire au plan de la figure 18. Les crémaillères 36 et 37 qui, dans la direction radiale, sont placées l'une derrière l'autre en arrière de l'ex- centrique 34 et de son roulement 35, sont pourvues de trous allongés 49 tra- versés par l'arbre primaire 32, de sorte que celui-ci peut être supporté par un palier supplémentaire 30 dans la pièce intérieure 31' de la boite.
Les crémaillères 36,37 sont dentées sur leurs deux côtés entre les guidages 36', 36", 37', 37" et entraînent chacune deux pignons 38, 38' et 39, 39'. Les pignons 38, 38', 39, 39" sont portés par des arbres 40,40' lui entraînent des roues dentées 42, 42' par l'intermédiaire d'accouplements à roue libre 41, 41'. Les roues 42, 42' engrènent avec un pignon 43 porté par l'arbre de sortie 33. ainsi, les quatre pignons 38, 38', 39, 39' transmet- tent l'un après l'autre à l'arbre de sortie 33 les phases de mouvement uni- forme des crémaillères 36 et 37 de la manière décrite ci-dessus, le pignon qui à un instant donné a la plus grande vitesse venant en action tandis que les trois autres pignons peuvent tourner à vide grâce aux accouplements à roue libre 41, 41'.
On obtient donc un mouvement de rotation continu unifor- me de l'arbre de sortie 33, dont la vitesse dépend de l'amplitude de la cour- se des crémaillères 36 et 37, c'est-à-dire de l'excentricité de l'excentri- que de guidage 34. Entre la bague 35' du roulement de l'excentrique de gui- dage 34 et 'les @nidages tangentiels 36, 36',37, 37' des crémaillères 36 et 37 n'a lieu qu'un mouvement relatif de faible amplitude qui ne donne lieu qu'à peu de frottement.
Les surfaces des guidages 36, 36 , 37, 37' appliquées sur la bague de roulement 35' ont la forme de courbes légèrement inclinées pour les raisons indiquées plus haut, le point de contact entre la bague 35' et les guidages 36, 36', 37, 37' se déplaçant sur ces courbes pendant la ro- tation de l'excentrique de guidage 34. On peut aussi corriger le mouvement de . crémaillères.
Le réglage de la position de l'excentrique de guidage tournant 34 peut être fait au moyen du dispositif suivant
<Desc/Clms Page number 6>
l'excentrique de guidage 34 est inondé sur un support excentrique 44, .de même excentricité que lui, fixe à l'arbre primaire 32. On peut donc, en faisant tourner l'excentrique de guidage 34 sur le support excentrique 44, l'amener dans une position telle que les deux excentricités s'annulent et que le roulement à billes 35 soit concentrique' avec l'arbre primaire 32. A partir de cette position, on peut régler de façon continue l'excentri- cité du roulement à billes 35 en faisant tourner l'excentricité de guidage 34 sur le support excentrique 44.
Dans ce but, l'excentrique de guidage 34 est pourvu, d'une couronne dentée 45 à denture intérieure, concentrique au support excentrique 44, avec laquelle engrène un pignon 46 monté sur le support excentrique 44. Ce pignon engrène avec une denture 47 formée sur une douille 48 pouvant tourner librement sur l'arbre primaire 32. La douil- le 48 est pourvue d'une rainure de guidage oblique 49 traversée par une che- ville 50 guidée axialement dans l'arbre primaire 32. La cheville 50 est por- tée par un collier 51 glissant sur la douille 48 et dans la gorge annulaire 51' duquel pénètre une fourchette 53 solidaire d'un écrou dans lequel se visse une tige filetée 52.
On peut faire tourner la tige filetée 52 de l'ex- térieur au moyen d'un volant de réglage 55 par l'intermédiaire d'un engrena- ge d'angle 54, 54'.
En faisant tourner la volant de réglage 55, on déplace axialement ¯par l'intermédiaire de la fourchette 53, le collier 51 et sa cheville 50 tour- nant aveci'arbre primàire 32, de sorte que grâce à la rainure oblique 49 on fait tourner la douille 48 par rapport à l'arbre primaire 32.
Cette rotation entraîne par l'intermédiaire de la denture 47 et du pignon 46 une rotation de l'excentrique de guidage 34 par rapport au support excentrique 44, c'est- à-dire une modification de l'excentricité du roulement à billes 35
Pour éviter que la rotation de l'excentrique de guidage 34 et de son roulement 35 ne donne naissance à des forces de déséquilibre, il est prévu un excentrique d'équilibrage 56, équivalent à l'excentrique de gui- dage 34, 35, qui est réglé solidairement avec celui-ci d'une distance égale en sens opposé et ne sert quà l'équilibrage statique. Le réglage de l'ex- centrique d'équilibrage a lieu de la même façon que ci-dessus, par rotation par rapport à un support excentrique 57 au moyen d'un pignon 58 engrenant avec la denture 47 de la douille 48.
Il va de soi que, sans sortir du cadre de la présente invention on pourrait apporter des modifications aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits .