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"Mécanisme pour la transformation d'un mouvement de rotation uni- forme en un mouvement à vitesse variable"
La présente invention concerne un mécanisme pour transformer un mouvement de rotation uniforme en un mouvement périodique dont la vitesse au cours d'un oyole croit e décroît de façon continue , passant par conséquent par un maximum et par un minimum.
Un autre but de l'invention est d'obtenir, par un tel mécanisme, un mouvement dans lequel la vitesse décroît et croit périodiquement en passant par un minimum de valeur nulle.
Un autre but de l'invention est de réaliser un mouvement de ro- tation répondant à l'une ou l'autre des conditions précédentes, dans lequel la position angulaire de l'arbre de sortie dans laquelle la vitesse passe par un maximum ou un minimum est variable arbitrai- rement pendant la marcha .
Un autre but de l'invention est de réaliser un mouvement ré- pondant à l'une ou l'autre des conditions précédentes, dans lesquel
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n peut en outre augmenter ou diminuer l'écart angulaire qui sé- pare deux passages de l'arbre de sortie à la vitesse maximum et respectivement à la vitesse minimum.
D'autres particularités de l'invention apparaîtront au cours . de la description qui suit, illustrée par le dessin annexé dans lequel :
La figure 1 montre sohématiquement le principe de l'invention.
La figure 2 est une variante de la figure 1 .
La figure 3 montre schématiquement le prinoipe de l'invention dans son application à la; réalisation d'un mouvement dans lequel, au cours d'une rotation de l'arbre de 'sortie, la vitesse décroît usqu'à s'annuler pour croître ensuite .
Les figures 4 et 5 sont des variantes de la figure 3.
La figure 6 montre en variante un schéma du principe d'un autre mode de réalisation .
La figure 7 montre une forme de réalisation de l'invention comportant des moyens pour modifier l'écart angulaire)entré deux passages de l'arbre de sortie à la vitesse nulle .
La figure 8 montre une formé de.réalisation de l'invention comportant des moyens pour modifier'arbitrairement, l'écart angu- ' .laire entre deux passages de l'arbre de sortie à la vitesse nulle et, pour un éoart donné, modifier arbitrairement les positions angulaires de vitesse nulle de l'arbre de sortie , La figure 9 montre une forme d'exécution industrielle d'un mécanisme selon ' l'invention . ' ' '
En référence à la figure/1 :
1.' arbre moteur est l'arbre 1 supposé entraineen.-rotation uni- forme par un mécanisme moteur attaquant le pignon 2 solidaire . de l'arbre 1. L'arbre moteur 1 tourillonne autour d'un arbre 3, supposé fixe pour le moment, lequel cet solidaire d'une roue den- tée 4 avec laquelle engrené un pignon 5 'tournant librement autour d'un maneton 6 porté par un bras 7 solidaire ce l'arbre moteur 1.
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Le pignon 5 porte un Gianeton eJÇc\3ntré 8 enga6é lan.3 ur 1jssièrE: -ra3,-ble 9 portée par un bras 10 solidaire le 1 :rbre dt sortie 1101 Si l'arbre 1 et par conséquent le bras 7 tUIrn,el1t à une vitesse uniforme, le satellite 5 tourne sur lui-même et autour de la roue 4 et lemaneton C entraîne le bras 10 dans une relation à vitesse variable périodiquement entre un maximum correspondant à la posi- tion du maneton 8 dans la glissière 9 représentée à la figure 1 et un minimum correspondant à la position opposée dans la glissière,
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c'est-à-dire quand le satellite 5 a tourné dL, c l.F'0 par rapport à la glissière 9.
On oonçoit que si l'on décale la position de l'arbre 3 par rap-
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riort à un plan de référence, passant par son axe, par exemple le p,lan -le la fi.sure, on fait varier la position angulI.A.:r1;; du bras 10 pour laquelle sa vitesse est maximum et respectivement minimum.
On conçoit également que si, par un moyen quelconque, on im- prime µ l'arbre un mouvement de rotation autour de son axe, on pourra faire varier les intervalles entre deux maxima ou minima .consécutifs. A cet effet on peut utiliser tout moyen connu tel que
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oumes u,.ubîellagey croix de Malte, etc ...
On nia pas préoisé jusqu'h présent les positions relatives (le l'arbre 3 et de l'arbre Il Au lieu d'être duno le prolongement l'un '11.1 l'autrt1, oomme roprésenté sur la là il!'! 1Jou,l'raient tttre décalés l'un par rap20rt à l'autre. Il en résulterait encore un jécla3e entre deux maxima ou minima Liuooetimifs et des maxima (ou gij niai) [,,',.oOtH1Isi:f'e pourra ent avoir' des valeurs r1il.'fÓr:nntCJa . xi l'exot.1ntr,'ltion était asaeg grande le mouvement de l'arbre 11 JtC'lu,':z.'l..i t devenir un souvataent alternatif .
La liAfjire 9 n'est pas OblidfJ.to1.r(jUlént rootïl4.jnae Mio pt'ut affûter toute forme voulue pour xe,lic4,r t)IJ.tt: trc loi due vurintion de vitras ,le l'arbre 11.
J11t P',.1,'t Tl0si 6tre re,rp'l.o par une /.;I.\'I.trl l'iniMun .n,J1Yilo
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entre le satellite 5 et le bras 10, par exemple une bielle 12, comme représenté sur la figure 2, articulée en 13 sur le bras 10 et en 8 sur le satellite 5
Si on se reporte à nouveau à la figure 1, on voit que la vitesse minima de l'arbre de sortie -deviendrait nulle si l'axe du maneton 8, dans aa position la plus rapprochée de l'arbre 3, se confondait avec une des génératrices du cylindre primitif de la denture du pignon 4,
Ce résultat peut être obtenu (fig.3) en fixant le maneton 8 non plus sur le voile du satellite 5 mais sur une extension latérale 14 permettant de faire coïncider l'axe du maneton 8 aveo une génératrice primitive du satellite 5 qui vient elle-même coïncider périodiquement aveo une génératrice primitive du pignon 4.
Si l'on plaçait l'axe du maneton 8 à l'extérieur du cylindre pri- mitif de la denture du pignon 5, le mouvement de l'arbre entraîné 11 comporterait des rebroussements passagers
La solution du maneton en porte-à-faux représentée sur les fi- gures 1 et 3 est peu mécanique et oonduit à donner au palier du sa- tellite une grande longueur ou à le doubler . pour éviter ce porte-à-faux on peut recourir à l'une ou l'autre des solutions suivantes!!
Sur la figure 4 qui correspond à la figure 3, la maneton 8 est supporté par ses deux extrémités comme dans un vilebrequin, son ex- trémité libre étant maintenant solidaire d'une manivelle tournant avec le satellite 5 autour de son axe.
La figure 5 montre une autre solution dans laquelle le satellite 5 est dédoublé par une pièce 5a symétrique, mais se comporte en réa- lité comme un satellite unique, la maneton 8 étant commun aux deux et¯engrener satellites. 1 La pièce 5a peut portor une denture fonctionnellement av@@ un planétaire identique au planétaire 4
Le mécanisme selon l'invention permet dons d'obtenir des arréts instantanés ou même des inversions du sens de marche de l'arbre on-
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traîne sans avoir reoours à l'action différentielle de -la rotation de la roue 4, action qui, comme on sait, est inéluctablement grevée d'un très mauvais rendement .
L'invention ne se borne pas au mécanisme et à ses variantes, tels qu'ils viennent d'être décrits. C'est ainsi, par exemple, que le train d'engrenage planétaire-satellite, au lieu d'être épicycloïdal peut être hypooyoloidal . -
Sur la figura 6, les éléments communs à, ceux de la figure 3 por- tent les mêmes références . loi le bras 7 est devenu un porte-satellite libre, c'est-à-dire pouvant tourner librement autour de l'arbre 3. Il a pour unique fonction de maintenir le centrage, c'est-à-dire la distance constante entre l'axe du maneton 6 et l'axe de l'arbre 3. Le corps 15 porte une denture intérieure 16 qui engrène aveo le satellite 5.
Dans cette disposition, l'arbre 17 portant une denture 18 peut servir 4'arbre moteur à vitesse constante et l'arbre 3 permet alors, comme précédem- ment, de décaler le planétaire 4 pour obtenir les ralentissements, arrêts ou rebroussements du'sens de Marche de l'arbre entraîné Il*
Toutefois, il y a lieu de remarquer que les fonctions des arbres 3 et 17 pourraient être inversées , C'est dans ce cas que le système devient hypocycloïdal et que les ralentissements, arrêts ou rebrous- sements du bras 10 comportant la glissière 9 ont lieu lorsque le maneton 8 est le plus éloigné de l'axe' .
Comme on l'a indiqué pour chacun des exemples décrits, on peut, en faisant, au cours d'un cycle, varierdans un sens ou dans l'au- tre la position angulaire du. planétaire supposé primitivement fixe, augmenter ou diminuer les écarts angulaires qui séparent deux maxi- ma ou minima de vitesse consécutifs .
Cette modification de la position angulaire du :planétaire peut être obtenue en imprimant à ce planétaire un mouvement de rotation soit uniforme mais très lent par rapport au mouvement moteur, soit à vitesse variable mais toujours dans le même aens On peut toute-
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fois également imprimer au planétaire un mouvement de va et vient, les valeurs absolues des déplacements angulaires effectués entre les inversions consécutives pouvant être égales ou inégales. En par- ticulier, le mouvement de va et vient peut *être tel que le plané- taire revienne oyoliquement toujours à: la même position après un nombre déterminé de va et vient.
Il peut 'être également tel que la position du planétaire à la fin de chaque oyole se trouve décalée . ; par rapport à. la position qu'il avait au début du cycle, de sorte que' le déplacement moyen du planétaire dans le temps est une progression , angulaire à, vitesse moyenne constante. Enfin, la position angulaire du planétaire peut être modifiée à, la main d'aune façon arbitraire .
Si on se reporte au schéma de principe de la figure 3, par ex- emple, on peut obtenir un écart angulaire plus oonsidérable des po- sitions d'arrêt si, entre deux temps d'arrêt, on décale le pla- nétaire 4 d'un certain angle dans le sens du mouvement du bras 7 .
.Ce mouvement peut être obtenu en imprimant, à partir de l'arbre moteur, à Marbre 3 portant le planétaire, un mouvement de rotation en sens unique mais régulièrement interrompu. Cette condition peut être réal,isée par tout moyen oonnu .
Un dispositif réalisant cette condition est représenté, à titre d'exemple, par la figure 7 dans laquelle le mécanisme représenté sur la figure 3 est complété comme suit 1 un pignon 2a, entraîné. par le moteur M, attaque le pignon 2 tandis qu'un dispositif à croix de Malte est intercalé entre l'arbre moteur et l'arbre 3. La oroix de Malte est constituée ici par un plateau Pl, calé sur l'ar- bre 3, présentant des échancrures E régulièrement espacées, dans lesquelles s'engagent des doigts D portés par un-plateau P2 soli @ai- re de l'arbre du moteur M.
Quand un doigt D est engagé dans une échancrure.3 , l'arbre 3 tourne dans le même sens que le bras 7, mais il s'arrête quand le doigt D quitte l'éohanorure jusqu'à ce que le bras suivant s'engage dans l'échancrure suivante . La croix de Malte est calée de telle
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manière que le temps d'arrêt de l'arbre 3 encadre 1'instant où l'ar- bre de sortie 11 s'arrête .
Un dispositif analogue pourrait être adjoint à celui de la figure
6 pour décaler temporairement soit le pignon 4 soit la roue 15, se- lon que l'un ou l'autre constitue le planétaire supposé préalablement immobile .
Selon une autre caractéristique importante de l'invention, le mouvement de déoalage du planétaire est obtenu, non plue à partir de l'arbre moteur, mais à partir de l'arbre ou de l'organe mené .
On remarque ce fait important que dans ce cas le mouvement du pla- nétaire qui produit le décalage s'arrête obligatoirement en même tempe que le corps mené, mtme si le mécanisme qui entraine le pignon'de dé- calage ne comporte pas de points morts .
Si l'on revient maintenant au mécanisme représenté schématique-' ment par les figures 1, 2, 3 ou 6, en supposant le planétaire immo- bile les minima ou les arrêts de vitesse du corps mené se produisent) des positions invariables si les diamètres du ou des satellites et du planétaire sont dans un rapport simple, par exemple il se produit 'un arrêt, en une position fixe, par révolution du porte-satellite si le ou les satellites ont un diamètre égal à oelui du planétaire .
Dans la pratique on peut désirer qu'il se produise seulement un ar- rêt par exemple toutes les dix révolutions du porte-satellites . Cet- te condition exigerait des satellites d'un diamètre dix fois plus grand que celui du planétaire - ou l'interposition de trains'd'en- grenages compliqués. -On peut éviter ces difficultés en donnant au planétaire un mouvement de rotation lent dans le même sens que le porte-satellites. @ans ce cas, il convient de commander la rotation du planétairepar le corps mené . ;
Dans les paragraphes qui précèdent on vient de donner, d'une part, un moyen de décaler arbitrairement ,et en marche les positions angu- laires de passage de l'ambre de sortie à la position de vitesse mini- ma ou nulle, et, d'autre part, un moyen d'augmenter (ou de diminuer)
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systématiquement et par construction les écarts angulaire? de passa- ge ehtre deux positions de vitesse minima ou nulle .
On peut combiner ces deux moyens dans un mécanisme représenté, à titre d'exemple non limitatif, par la figure 8, dans sa forme de réalisation la plus simple .
Sur le dessin, les organes déjà mentionnés portent les mêmes références que précédemment. Un moteur M entraîne, par le moyen d'un pignon 7a, le porte-satellite 7 avec son satellite 5 dont le maneton 8 coulisse dans la glissière 9 solidaire de l'arbre de sor- tie 11, tandis que le satellite tourne autour du planétaire 4. celui. oi est maintenant solidaire d'un porte-satellites seoondaire 18 portant un ou plusieurs satellites 19 engrenant d'une part avec un pignon 20 olaveté sur l'arbre de sortie 11, et d'autre part avec un plateau 21 à denture intérieure, lequel peut être immobilise d'une manière quelconque, par exemple en rendant fixe un levier 22 sali- d aire de ce plateau .
Le plateau 21 étant fixe, le pignon 20 com- munique aux satellites 19 un mouvement hypocycloïdal par rapport au plateau 21, et les arbres 23 des satellites secondaires entra!- nant le porte-satellites secondaire 18 et, par suite, le planétaire 4 dans le même sens que le porte-satellite primaire , On a donc réalise ainsi la premibre condition, soit de réaliser un écart an- gulaire entre deux passages de l'arbre de sortio à la vitesse nulle, plus grand que si ce nouveau dispositif n'avait pas été adjoint .
Si maintenant on décale le levier 22 par rapport à sa position initiale, on décale en marne temps la position angulaire que pren- dra l'arbre de sortie 11 à son prochain arrêt.
Le levier 22 ou le corps 21 pourraient être entraînés à partir de l'arbre 11 par l'intermédiaire d'une came (ou autre dispositif équivalent) en vue d'obtenir des décalages arbitrairement choisis, mais se répétant dans un ordre voulu .
Le dispositif nouveau ainsi adjoint au premier peut être appe- lé un "mélangeur de vitesses". Il peut être constitué par n'imper-
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te quel mécanisme à planétaires et satellites . On peut, par ex- emple utiliser un différentiel --l'automobile . Les trois 'éléments du mélangeur sont interversibles quant à leur rôle, quitte à ajou- ter, s'il y a lieu, un renvoi d'inversion du sens de rotation de l'élément mène .
Suivant une autre variante, le dispositif que l'on adjoint au premier est constitué'par une boite de vitesses intercalée entre l'arbre ,de sortie 11 du mécanisme principal et son planétaire 4.
De cette façon à chaque rapport de vitessesde la botte correspond un certain rapport de vitesses entre arbre de sortie et planétaire, donc aussi un certain espacement ertrc eux arrêta, ralentissements ou rebroussements successifs .
On décrit maintenant, à titre 3'exemple non limitatif, en se référant à la figure 9, une forme de réalisation industrielle d'un mécanisme dont le principe à été représenté par la figure 6, méoa- nisme qui fonctionne selon la variante dans laquelle l'arbre 3 est l'arbre moteur tandis que la pièce 15 et son arbre 17'reçoivent les mouvements autour de.son axe qui permettent de modifier les écarta angulaires entre les positions de vitesse minima qui ioi sont des arrêts instantanés .
Dans cette forme de réalisation on a, pour éviter/les efforts en porte à faux, double, symétriquement par rapport à un plan per- pendiculaire à l'axe prfncipal de rotation-, le planétaire et le satellite, deux satellites symétriques formant une paire dont le maneton est commun, 1'ensemble constituant en quelque sorte un vilebrequin dont l'axe est oelui de la paire de satellites
En outre, dans un but 'l'équilibrage, le système comporte deux ou plusieurs paires le satellites également réparties autour de l'axe des planétaires. Le bras 9 est maintenant constitué par une pièce 119 qui comporte autant de glissières qu'il y a de paires de satellites.
On suppose ici que oelles-oi sont au nombre de deux); les deux glissières sont alors tans le prolongement l'une de l'au-
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tre. le bâti de l'appareil comporte deux flasques 100, convenable- ment entretoiséa, et deux paliers 101 traversés par un arbre 102
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qui reçoit un mouvement de rotation uniforme au moyen d'un pignon
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à ohaine 102a Cet arbre 102 transmet son mouvement à un arbre
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oreux(en deux parties) 103, par l'intermédiaire de deux paires d'engrenages 104-105. L'arbre creux 103 tourillonne autour de
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deux bagues 106 fixées dans les paliers 107 .du bâti . A l'inté- rieur de l'arbre oraux 103 est un arbre 108 qui peut tourner danii les coussinote formée par les bagges 106.
Suy o et arbre 108 tou- sillonnent les bagues 109, surj la surface extérieure deequel,ea est centré l'arbre creux en deux pièqen 103. celui-oi porte deux 'Pignons 110. Chacun d'eux engrené avec--= des aatellitéé 111 de chaque paire de satellites dont les arbres 112 tourilloanent daru des paliers 113 fixés dans le porte-satellites 114p lequel totasne .librement autour de l'arbre 103 Le pow%e-saBeili%és"ll4' eiB en deux parties convenablement entretoindon Deux satellites d'une même paire sont révnia par un maneton commun 115 dont l'axe 116 oei, par oona truc tien, con6ndu avec une génératrice du cylindre primitif de la .denture du satellîte.0 Le maneton z.15 s'tit logé dans un couliaBetU 117 en deux pièces assemblées de section rectangulaire, laquai ooulient dana la glissiére 118 pratiquée dana la pièce 119.
0àll>çi est rendue solidaire de l'arbre 108 par une clavette ou des aannelurea oor., yeapondantea réalisées eur ces deux orgesea , La, pièce 1k9 dans laquelle eonrat9.que les gliaaierea 118, qui eeeupe le plan médian de leappareils les matellitent et le pQte-aatelliteaaont, 10848 dans un carter 120, portant une double denture ïntdrieüre 121 qui fo=e avec les satellites un train hypaoyaloïdal . Le car- ter 120 conatltue iai le glaaétâife du mduanistât. Il est formé de deux coquilles Ma@mM.ee8 par boulons ?le part ot diantre d'une couronne 122 qui prênente un a.d9g 1Ë3 , Ze onotionnen de l'appareil *et le sulvant
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T E. carter étant sli .pp,os4. tout d'aboi im1o-Iltsé., le loi.j"1..J.t.
1±2a iavlkiàe, par 1"int.riaire "Ie:3 carénages 104,105j un m;;mveraent 1 ; .;1(" t8.liiOll l\II!I'3.il.forme à l'arbru 103 et Mux pliions lloa JJ8-S satellites 111 e^ce,tent alors un mouvement hy,ae,y.oïal, par rapport â la entuite 1.71l..ot11e 121 1,.t carter 120; les manetons .1 entrain,en% le plëoe 119, l'arbre 1?il tt le pignon 124 mont en bout die oelui-ol, tans un mouvement de rotation à variation pé- rio'ag,uf1, dar4s lequel la vitesse s'annule sans '#lb!.aa:u...ger. "1(. c,tne .chaque fols que les manetons 115 de-i satellites ao trouvent à la il1s'tanoe la plut:1 grande lr; l'axe central 125 .
Tant que le carter est immobile, le temps qui s'éooule entre deux arrêts auooeasifs de l'arbre 108 reste oonqtant, ainsi que l'angle qui sépare deux arrêta suoo ee sifs . Mais, si l'on décale
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la position du oarter autour d.e son axe, oe temps et cet angle se
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trouv,ent ehen6és pour l'arrêt ,,a, su,it cette intervention. L'aie- sage z.23 est prévu à cet effet .
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On remarquera que l'on peut inverser le rôle du carter et de
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l'arbre 103' Dans ce cas, le carter pat entraîné , vitesse oonstantr,
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par exemple par un pignon moteur attaquant une roue dentée rempla-
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gant la couronne 122 et, par le pignon 102.1 et les engrenages 104y 105 en imprime à l'arbre 103 les mouvements modificateurs des po- eiLiona angulaires de vitesse nulle et des intervalles 40 tàiupa entre deux avrgta , On observera que, lana ose cas, les moments de vitesse nulle oorreApox<1 % à, la position des manotono 115 re- présentée sur la !1re, c'est-à-dire la plus rapprochée de l'axe
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général 125, le mouvement den manetons 115 étant maintenant épioy-
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0101';
11.\1 .
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Bien entendu l'appareil qui vent d'être décrit peut subir,
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sana s'aartdx de l'invention, ivexeaa mO/1ifioat1ona ofinx%rao%1-
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C'cat ainsi que, dans l'hypothéoc où le carter reçoit le mouve-
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ment d'entraînement uniforme, on peut supprimer la denture inté- rieure 121 du carter 120 et solidariser le porte-satellites 114. aveo ce carter ; les entretoises réunissant les deux moitiés du porte-satellites (non visibles sur la figure 9) peuvent alors être supprimées .
'On pourrait encore procéder à une autre modification qui oon- sisterait, au contraire, à supprimer les pignons 110 et à solida- riser le porte-satellites avec l'arbre creux 103 .
Tous les mécanismes qui viennent d'être décrits transforment un mouvement de rotation, en prinoipe uniforme, en un mouvement de rotation périodique dont la vitesse passe par un maximum et un le minimum minimum/pouvant être nul ou négatif
Il y a lieu de remarquer que, sans sortir du cadre de l'inven- tion, le mouvement de sortie n'est pas obligatoirement un mouvement rotatif .
Dans le cas le plus général, la glissière de la figure 1, au lieu d'être solidaire d'un arbre de rotation, peut l'être d'une pièce constitutive de n'importe quel mécanisme connu en soi, rota- tif ou non, à seuls condition que les/dimensions de la glissière ainsi que son champ de mobilité permettent les mouvements néces- saires du maneton 8 ,
La présente invention supplique d'une manière particulièrement favorable à tous les mécanismes dans lesquels des entraînements mu- tuels de pièces sont établis ou rompue en marohe, de même que dans les mécanismes entraînant un attelage mobile qui doit être arrêté contre une butée,
alors que le mécanisme doit continuer sa course.
Dans oe dernier cas, si l'on incorpore au mécanisme entraîneur un dispositif selon l'invention, l'entraînement peut être ralenti, in- terrompu et repris sans aucun choc ,