Ser vo-motenr. La présente invention se rapporte à un servomoteur qui utilise le principe de fric tion par enroulement, tel qu'il peut être par exemple employé clans les mécanismes ampli ficateurs synchrones -de commande décrits dans le brevet No 122412.
Le servomoteur suivant l'invention com porte au moins un élément de traction flexi ble à friction par enroulement et au moins un tambour rotatif, mobiles relativement l'un par rapport à l'autre et disposés pour frotter l'un contre l'autre sur une surface commune, et des moyens pour appliquer un effort -de commande et un effort de travail en des points différents dudit élément à friction par enroulement, en combinaison avec un dispositif pour l'application .d'une force additionnelle étrangère sur l'élément à friction par enroulement entre les points d'application de l'effort de commande et de l'effort de travail,
cette force additionnelle extérieure étant appliquée tangentiellement à l'élément à frietian par enroulement dans une direction opposée à la, direction de rota tion du tambour et pouvant par exemple être constituée par un ressort attaquant ledit élé ment de traction en un point situé entre ses extrémités, l'une, de commande, et l'autre, de travail.
La force additionnelle étrangère ainsi appliquée permet -de faire compenser certains facteurs tels que le poids, la raideur et la, dé formation initiale de l'élément à friction, le frottement superficiel dû aux matières gom meuses ou liquides sur l'élément à friction ou le tambour, des conditions électro-stati- dues, des forces centrifuges, tous facteurs dont l'un quelconque peut agir sur l'élément à friction de manière à engendrer un frotte ment entre celui-ci et le tambour avec lequel il coopère, même en l'absence -d'un effort -de commande appliqué à cet élément à friction.
Le frottement ainsi engendré a pour résultat de créer des forces tangentielles dans l'élé ment à friction qui, bien que complètement indépendantes de l'effort de commande appli qué. agissent àans le même sens que l'effort de commande. Ces forces tangentielles sont. désignées ci-après dans leur ensemble comme étant les "réactions d'entraînement". De plus,
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la, force additionnelle précitée permet aussi d'accamplir un réglage -de l'effort de travail variant entre de larges limites par l'effort de commande variant entre les limites étroi tes.
Par exemple, dans un dispositif ne com portant pas l'application de cette force addi tionnelle étrangère, possédant un "angle d'en roulement" de trois tours et un coefficient -de frottement -de 0,6, un effort de travail -de 40.000 kg peut être commandé théoriquement par un effort d'environ 0,5 kg. Si l'effort de travail -doit être .doublé, l'effort de commande nécessaire dans te cas théorique serait de 1 kg, et ainsi -de suite; en d'autres mots, dans le cas théorique, les efforts de travail et -de commande varient proportionnellement.
Au contraire, en appliquant une force étrangère à l'élément à friction, au moyen. d'un ressort par exemple ou autrement, il est possible d'augmenter l'effort nécessaire pour déplacer l'extrémité -de commande d,e l'élément à fric tion, lorsque l'effort -de travail est de .10.000 kg, jusqu'à, dans un cas donné, 50 kg par exemple. Si alors on .double l'effort de travail, l'effort nécessaire à l'extrémité de commande de l'élément à friction ne serait plus de 100 kg, mais de 50,5 kg. En d'autres termes, on peut faire en sorte que l'effort de commande varie entre des limites compara tivement étroites même si l'effort de travail varie entre des limites relativement étendues.
Il est en outre possible, en augmentant la longueur de l'arc -de contact, de réduire l'ef fort -de commande, dans le cas où lia force étrangère est appliquée à l'élément à friction, jusqu'à 0,5 kg, lorsque l'effort de travail .est de 40.000 kg. Dans un tel cas, si l'effort de travail doit être doublé, l'effort -de com- man.de serait de l'ordre -de 0,505 kg. En,d'au tres termes, il est possible non seulement d'obtenir -des limites étroites dans la varia tion de l'effort -de commande, mais il est éga lement possible, en augmentant la. longueur de l'arc -de contact., -de compenser tonte perte de sensibilité.
La force additionnelle étrangère permet en outre -de réduire des fluctuations dans l'effort de commande, dues à des changements dans le coefficient -de frottement qui se pro duisent de temps en temps en service, comme on va le voir. Il sera supposé qu'on emploie un élément à friction avec un grand nombre de tours d'enroulement pour des buts d'am plification des effets et qu'un ressort agit tangentiellement sur chaque tour d'enroule ment de l'élément à friction.
L'effort de coin- mande sera combattu principalement par la force antagoniste du premier ressort, situé à une distance -d'un tour -de cet effort de com mande, cette force antagoniste étant: cons tante à l'endroit de son point d'application, mais étant, lorsqu'elle est mesurée à l'extré mité de commande, réduite dans une propor tion inverse du rapport d'amplification de ce tour unique. Ce rapport d'amplification va riera si le coefficient de frottement varie.
mais comme le rapport est faible, une varia tion d'un faible pourcentage dans le coeffi cient de frottement ne produira qu'un chan gement modéré dans le rapport d'amplifica tion, et par conséquent l'effort de commande s'opposant à ce premier ressort sera prati quement constant.
L'effort de commande doit également être combattu par la force due au second ressort, situé à une distance -de deux tours -de l'extrémité de commande; la force transmise par ce deuxième ressort sera beau coup plus petite, étant donné que le rapport d'amplification entre l'extrémité de com mande et le deuxième ressort est beaucoup plus grand; il sera supposé, pour la facilité -de l'explication, que tous les ressorts sont de mêmes dimensions. Le même raisonnement s'applique au troisième ressort et aux sui vants, avec le résultat qu'un changement dans le coefficient de frottement ne produit qu'un changement modéré de l'effort de com mande.
Le dessin ci-joint, .donné à titre d'exem ple, représente plusieurs formes d'exécution de l'objet -de l'invention; La fig. 1 représente une bande de fric tion flexible utilisée,d,a,ns l'une de ses formes d'exécution; Les fig. 2, 3, 4, 5 et 6 représentent sché- mutiduement des formes d'exécution simples avec différentes dispositions .de ressorts pour appliquer sur l'élément à friction une force additionnëlle étrangère:
Les fig. 7 et 8 représentent une forme d'exécution avec deux tambours et deux ban- des de friction, extérieure et intérieure pour former deux étages d'amplification d'effets disposés en série, dont la bande extérieure est destinée à travailler sous compression, tandis que la bande intérieure est. ,destinée à travailler sous tension;
la fib. 7 est une coupe transversale suivant la ligne VII-VII de la fi;. 8, et la fig. 8 est une coupe axiale suivant la ligne VIII-VIII .de la fig. 7 Les fil;. 9 et 10 représentent une forme d'exécution avec une autre .disposition de res sort pour appliquer une force additionnelle étrangère à. deux bandes de friction formant deux étages d'amplification, dans lesquels la bande de chaque étage travaille sous tension:
la fig. 10 est une coupe transversale suivant la ligne X-X de la fig. 9.
En se référant aux fib. 1 et 2, l'élément flexible de traction à friction par enroule ment 10 consiste Lu une bande mince à tron çons 11, 12 et 13, réunis entre eux par des parties transversales 1.4 et 15.
Les tronçons de bande longitudinaux et les parties .de bande transversales sont de préférence faites en métal, mass elles peuvent être faites en toute autre matière appropriée. U n tambour rotatif 16 (fib. 2) actionné mécaniquement, est -disposé de manière à.
pouvoir être entraîné dans le sens indiqué par les flèches et est tourillonné clans des paliers portés par des supports appropriés, non représentés. L'élé ment de friction flexible 10 est .disposé pour être plié et enroulé autour du tambour 16 (voir fib. 2), -de telle manière qu'il entoure le tambour une fois et demie environ, la partie de commande 17 et la partie de travail 18 de cet élément étant parallèles l'une à l'au tre. Un ressort de traction 19 est relié par une extrémité au tronçon de bande 13 en 20 et l'autre extrémité .de ce ressort est attachée à. nu point fixe, comme représenté en 21, sur le support des paliers du tambour.
Lorsqu'on déplace l'extrémité de commande 17 @de l'été- ment de friction 10, l'extrémité de travail 18 ,de celui-ci se déplacera d'une distance cor respondante. Le ressort de traction 19 exerce sur l'élément .de friction 10, en aid.dition aux efforts qui s'y exercent, une force tangen tielle suffisante pour empêcher cet élément 10 de frotter sur le tambour 16. La tension du ressort 1.9 est à peu près uniforme. étant donné que l'élément 10 se déplace seulement d'une distance relativement faible.
Sur la fig. 3, le ressort 19' est relié par une extrémité au tronçon de bande 13, comme représenté en 20', et son autre extré mité est attachée à la partie de bande trans- versalei 14, comme représenté en 21'. Par cette disposition, la. tension du ressort 19', qui neutralise les réactions d'entrainement de l'élément de friction 10, reste constante pendant toute l'étendue du mouvement ad missible de l'extrémité de commande de cet. élément de friction 10.
Sur la fig. 4, un ressort plat 22 se trouve en engagement avec le tronçon de bande 13, comme représenté en 23, et s'étend dans des directions opposées pour s'engager avec les tronçons de bande 11 et 12 comme représenté en 24 et 25 respectivement. La tension initiale de ce ressort est suffisante pour repousser le tronçon de bande 13 dans la direction opposée à la direction de rotation du tambour. Ici encore, la. disposition est. telle due la. tension du ressort 22 reste constante pendant-, toute l'étendue désirée du mouve ment de l'extrémité de commande (le l'élé ment de friction 10.
La fig. 5 représente une bande de fric tion 26 sous forme de câble avec ses extré mités de commande et de travail 27 et 28, respectivement, ce câble étant enroulé en hé lice autour d'un tambour 16. Dans cette dis position, des ressorts 29, 30 et 31 d'une force sensiblement égale sont reliés, par une ex trémité, comme représenté en 32, au sup port pour les paliers du tambour et sont re liés par leur autre extrémité, aux spires du câble de friction aux points 33, 34 et 35, res pectivement. Les ressorts exercent des forces tangentielles égales sur chacune des spires du câble de friction et s'opposent aux réac tions d'entraînement.
La disposition est en outre .appropriée au cas où l'on désire n'a voir que de faibles variations dans l'effort clé commande pour des variations considéra bles dans l'effort de travail.
La fig. 6 représente . une disposition semblable à celle de la. fig. 5, sauf que la bande de friction 36 va. en diminuant de sec tion transversale sur toute sa longueur, sa section la plus forte se trouvant à l'extré mité de travail 37. Des ressorts 38 et 39 sont reliés par une extrémité à la bande de fric tion 36 aux points 41 et 42, respectivement, et par leur extrémité opposée au support pour les: paliers du tambour. Dans ce cas, les ressorts exercent des forces différentes, qui sont de préférence proportionnelles aux sections transversales de la. bande 36 aux points de connexion respectifs.
Une telle dis position conviendrait dans les cas où l'on désire réduire au minimum l'effet, sur l'ef fort de commande, d'un changement dans la valeur du coefficient. de frottement.
Il est évident qu'on pourrait substituer clés poids convenables aux ressorts employés dans les dispositifs représentés sur les fi-. 2,<B>3, 5</B> et<B>6.</B>
Les fi-. 7 et 8 représentent un dispositif amplificateur à friction à deux étages, dans lequel 43 désigne un tambour rotatif des tiné à être animé d'un mouvement continu de rotation dans le sens indiqué par la flè che. Dans le tambour est ménagé un évide ment annulaire,, ouvert d'un côté, de façon à former une surface intérieure cylindrique 45 et un moyeu cylindrique 46, qui fait saillie à partir de la paroi ar rière 44 du tambour suivant le même axe que la surface 45. Le moyeu 46 est de pré férence d'une seule pièce avec le tambour 43 et comporte un alésage axial pour recevoir l'arbre de travail 47. Il forme lui-même aussi tambour.
Une bande de friction intérieure 48 est disposée près de la surface intérieure 45 du tambour 43 et est reliée par une extré- mité à un goujon 49, faisant saillie latéra lement à partir du bras de travail 50, calé sur l'arbre de travail 47. L'autre extrémité de la. bande 48 est reliée au bras 51 du le vier coudé 52, qui est monté à pivot sur le goujon 53, faisant également saillie latérale ment à partir du bras de travail 50.
Une bande de friction de commande 54 est enrou lée autour du tambour 46, et une extrémité de cette bande est reliée au bras 55 du levier 52, tandis que l'autre extrémité de cette bande est reliée au goujon 56 qui fait saillie latéralement sur le bras de commande 57, le quel est fixé sur l'arbre de commande 58. (:'c, dernier est monté de manière à pouvoir tour ner dans l' alésage axial 59 de l'arbre de tra vail 47 et se prolonge au delà de cet arbre de travail à travers une Quverture 60.
Une ouverture allongée 61 est ménagée dans la<B>,</B> paroi de l'alésage 59, pour permettre au bras de commande 57 de faire saillie vers l'exté rieur à partir de cet alésage à l'extrémité de l'arbre 47, et cette ouverture 61 est suffisam ment large pour permettre un mouvement angulaire relatif limité entre l'arbre de tra vail et l'arbre de commande. Un ressort à boudin 62, travaillant à la. tension, est relié par une extrémité au bras 51 et est fixé par son autre extrémité à un goujon 63, fai sant saillie latéralement sur le bras de tra vail 50. Ce ressort 62 exerce sur l'extrémité de la bande 48 une force qui est de direc tion opposée 'a la. direction de rotation du tambour 43 et qui est destinée à neutra liser les réactions d'entraînement de<B>la</B> bande 54.
Comme ce ressort 62 est fixé au bras de travail 50, il est soumis à une tension sensiblement constante quelle que soit la po sition angulaire de ce bras de travail. Le mouvement du bras de commande '57 dans le sens opposé à celui du mouvement des ai guilles d'une montre produira le serrage de la bande 54 sur le moyeu-tambour 46, et le frottement .ainsi engendré exercera une trac tion puissante sur le bras 51 du levier 52, fera. basculer ce dernier et appuiera la. bande 48 fortement en contact- avec la surface de travail * 45, avec le résultat que la bande 48 tournera. avec le tambour 43 et produira le mouvement du bras de travail 50 de façon à faire tourner l'arbre de travail 47.
En référence aux fi-. 9 et 10, celles-ci montrent un type de servomoteur, à deux étages d'amplification, comprenant deux ban des de friction qui coopèrent avec un même tambour rotatif. Dans cette dernière dispo sition, 63 désigne le tambour autour duquel sont enroulées une bande de friction _ légère, ou bande de commande 64, et une bande de friction plus forte ou bande de travail 65. Le tambour 63 comporte un alésage axial pour recevoir à frottement doux l'arbre de travail 66, qui est muni d'un bras de travail 6 7 s'étendant radialement. L'arbre de com mande 68 est monté à, l'intérieur de l'arbre de travail 66, de la manière précédemment décrite en regard des fig. 7 et 8. L'arbre de commande 68 comprend un bras (le com mande radial 69.
La bande de friction de commande 64 est reliée par l'une de ses ex trémités à un goujon 70, qui s'étend latéra lement à partir du bras de commande 69, et est fixée par son autre extrémité à la. pièce oscillante 71, qui est. pivotée sur le goujon 72, faisant saillie latéralement sur le bras de travail<B>67.</B> La, bande de friction de tra vail 65 est reliée par l'une de ses extrémités à la pièce oscillante 71 et par son autre ex trémité à, un goujon 73, faisant saillie laté ralement sur le bras de travail 67.
En res sort à. boudin 74 est connecté par une extré mité avec un goujon 75.faisant saillie sur le bras de travail 67, est attaché par son allt-(- extrémité à la pièce oscillante 71 et agit cl manière à. neutraliser les réactions d'entraîne- ment de la. bande de commande 64 sur la surface du tambour 63. Il est prévu des moyens pour faire tourner ce dernier de ma nière continue dans le sens indiqué par la flèche.
Lorsque le bras de commande 69 est déplacé dans le sens du mouvement des ai guilles d'une montre, il serre la bande de friction de commande 64 sur le tambour 63 et, par suite du mouvement de rotation cl e ce dernier, il fait basculer la pièce 71 et :erre la barde de friction de travail 65 sur le tambour, ce qui à son tour déplace le bras de travail d'une distance correspondant au mouvement angulaire du bras de com mande 69.
Bien qu'il ait été représenté dans les dif férentes formes de réalisation de l'invention un .élément de friction par enroulement con sistant en une bande continue, il est bien en tendu qu'au lieu d'une telle bande continue, on peut également employer un élément de traction à friction comprenant plusieurs sa bots ou organes analogues articulés en semble. .