Changement de vitesse. La présente invention a pour objet un changement de vitesse.
On connaît déjà des dispositifs modifica teurs de vitesse dans lesquels un arbre mo teur porte librement un pignon excentré en grenant avec la denture intérieure d'un engre nage à diamètre constant solidaire de l'arbre entraîné.
L'objet de la présente invention est, au contraire, caractérisé par ce qu'au moins un organe rotatif est constitué par un galet, qui est en prise sous l'action. L'organe rotatif peut être entraîné par l'arbre moteur dans un mouvement de roulement contre un an neau dont le diamètre peut, suivant le carac tère que doit avoir le changement de vitesse, soit être modifié .de quantités déterminées successives, soit être modifié de façon pro gressive.
Dans le premier cas, le roulement du ga let entraîné est assuré, soit par adhérence, soit par l'intermédiaire d'une denture. Dans le second cas, il est assuré par adhérence seulement. Un point quelconque du cercle entraîné par l'arbre moteur et roulant sur l'anneau se trouve donc décrire une épicy cloïde ou une hypocycloïde de cercle, suivant que le cercle sera extérieur ou intérieur à l'anneau. Ce mouvement épicycloïdal ou hypocycloïdal est transmis à l'arbre récep teur par tout dispositif approprié tel que: joint de cardan, joint coulissant en trois pièces. ou joint à double tournevis.
Le galet qui est entraîné par l'arbre mo teur peut venir en contact direct avec l'anneau de diamètre variable ou bien peut entraîner à son tour un cercle contre lequel il peut être appliqué énergiquement grâce à une force élastique telle que des ressorts et qui roule contre l'anneau de diamètre variable.
Dans le cas de mouvement par adhérence, pour éviter le glissement entre le galet ou le cercle roulant et l'anneau à diamètre va riable, il y a avantage à munir la périphé rie du cercle roulant d'une garniture d'un produit à haute adhérence tel que, par exem ple, celui connu dans le commerce sous le nom de ,,Ferodo".
L'anneau de diamètre variable contre le quel roule le galet ou le cercle intermédiaire peut, par exemple, être constitué par une lame métallique, garnie ou non de substance adhé rente et enroulée en forme d'hélice, de ma nière à former un anneau cylindrique; des poussoirs peuvent être disposés radialement et recevoir des mouvements qui les rappro chent ou les écartent du centre -de l'anneau, de manière à rétrécir ou à laisser s'augmen ter le diamètre de ce dernier.
Si l'anneau en question est constitué par une lame d'acier trempé, formant ressort, l'élasticité de cette lame peut ère suffisante, sans qu'il soit né cessaire de faire intervenir d'autres moyens, pour permettre à l'anneau de se distendre au fur et -à mesure que les poussoirs s'écartent de son centre, cette action de distension étant aidée par l'action du cercle roulant lorsque le galet ou cercle agit intérieurement à l'an neau.
Il est, en effet, possible de concevoir l'ap pareil soit avec un cercle roulant sur l'exté rieur de l'anneau, le cercle étant alors appuyé vers le centre de l'anneau et les poussoirs qui dilatent ou laissent rapetisser ce cercle étant disposés à l'intérieur de l'anneau, soit, au contraire, avec le cercle intérieur à l'anneau, les poussoirs étant disposés extérieurement.
Les poussoirs dont il est question pour ront être soit des sortes de pistons radiaux actionnés mécaniquement ou hydraulique- ment, soit des excentriques, lesdits poussoirs étant répartis le long de l'anneau en nombre suffisant, étant donné l'épaisseur de cet an neau, pour que ce dernier conserve pour cha cun de ses diamètres successifs, une forme pratiquement circulaire.
On peut apporter à ce dispositif des mo difications d'ordre secondaire consistant, par exemple: d'une part, à. entraîner directement le cer cle de roulement par l'arbre moteur, en sup- primant le galet excentrique intermédiaire ou en constituant ledit cercle de roulement et le galet par un seul et même organe, à sa voir: un galet qui est entraîné par l'arbre moteur et qui est sollicité par un ressort ou tout autre dispositif analogue, de telle façon que ce galet vienne s'appliquer directement à l'intérieur ou à l'extérieur de l'anneau de diamètre variable.
d'autre part, à constituer l'anneau de diamètre variable, soit comme indiqué pré cédemment, soit au moyen d'une surface de révolution dont la position relative par rap port au galet peut être déplacée progressi vement suivant la direction commune à l'axe de figure de cette surface et à l'axe de rota tion du galet, et qui est engendrée par une courbe conçue de telle manière que, dans les diverses positions du galet conique, rempla çant dans ce cas le cercle de roulement,
le sommet du cône dont fait partie ce galet coïncide .dans toutes les positions avec le sommet du cône tangent au point de contact du galet avec ladite surface de révolution. La surface de révolution en question peut être très peu différente d'un cône et, en: consé quence, être, -dans certains, cas, remplacée pratiquement par un cône, la génératrice théorique de cette surface ayant une très fai ble courbure.
En outre, le mouvement peut être pris sur le galet conique de roulement, soit comme cela est décrit ci-dessus pour le cercle de rou lement, soit au moyen d'un arbre à cardans interposé entre le galet conique de roulement et l'arbre récepteur.
De même, un perfectionnement impor tant peut être encore présenté par le dispo sitif.
Il résulte en effet de la théorie du mou vement du galet entraîné comme il est dit ci-dessus, de telle manière qu'il rste en con tact sans glissement avec une circonférence fixe dans l'espace, que le mouvement résul tant est caractérisé par une vitesse:
EMI0002.0053
co étant la vitesse de l'arbre moteur, R le rayon de la circonférence de rayon variable et r le rayon du galet.
On voit que co est toujours de même signe que co' si r .- R, ce qui est une condition absolue pour le cas où le galet est intérieur ou si r @ R pour le cas oii le galet est exté rieur.
Dans ces conditions, la vitesse résultante varie de zéro à.
EMI0003.0006
<U>(R <SEP> Max. <SEP> -</U>r)
<tb> R <SEP> max. mais on peut prendre des valeurs de signe contraire -à. a) lorsque le galet est intérieur, ou de même signe que co lorsque le galet est exté rieur.
En commandant la pièce à surface sensi blement conique destinée à procurer les cir conférences à rayon variable de telle manière qu'elle soit animée d'un mouvement de rota tion à vitesse constante - S2, la vitesse du mouvement résultant est
EMI0003.0010
<I><U>w <SEP> (R <SEP> - <SEP> r)</U></I> c'est-à-dire que pratiquement co' pourra varier entre les timites
EMI0003.0015
et <SEP> <I>w'= <SEP> - <SEP> d2</I> <SEP> <B>+</B><I><U>oi</U></I><U> <SEP> (R <SEP> max. <SEP> <I>- <SEP> r)</I></U>
<tb> R <SEP> max.
<SEP> ' permettant ainsi toutes les vitesses comprises entre une vitesse négative et une vitesse posi tive données et ceci avec la même progres sion que dans le dispositif décrit ci-dessus.
De plus, le changement de vitesse constitue un asservissement rigoureux de l'arbre mené à l'arbre moteur et il est un frein énergi que s'opposant à une modification des con- ditions du mouvement telles qu'elles r6sul- tent des formules ci-dessus. En particulier, lorsque co' = 0, l'arbre mené est rigoureuse ment freiné et maintenu au repos.
Le dispositif pour- changement de vitesse comporte au moins un organe rotatif de posi tion variable par rapport à un arbre sur le quel il est monté et qui roule au contact d'un anneau relié à un autre arbre; au moins un organe rotatif ayant la forme d'un corps de révolution est en prise sous l'action d'une force élastique avec un anneau dont le dia mètre est variable, ce corps de révolution re cevant ainsi un mouvement de roulement qui est transmis à un arbre récepteur par un joint universel.
Comme l'excentrement du galet et de son axe, par rapport à l'arbre moteur, entraîne des efforts dus à la force centrifuge, il est avantageux, en pratique, de prévoir un dis positif de compensation grâce auquel pour tout déplacementdel la masse de l'ensemble excentré, une masse correspondante est déplacée, en sens contraire, par rapport à l'axe de rota tion.
On peut réaliser cette compensation, par exemple, au moyen d'un contrepoids qui, ac tionné par un levier pivotant sur une pièce solidaire de l'axe moteur et relié, d'autre part, à l'axe -du galet, se déplace, par rapport au centre de rotation, d'une .distance calculée d'après la masse de l'ensemble excentré et d'après celle qu'on peut donner au déplace ment du contrepoids.
Le déplacement longitudinal du cône peut être effectué -de toute manière appropriée, ce déplacement étant, bien entendu, susceptible d'être commandé à -distance.
Enfin, au besoin, pour éviter le glisse ment entre le galet conique et le cône, on peut munir la périphérie du galet d'una garniture adhérente constituée, par exemple, par un produit tel que celui qui est connu dans le commerce sous le nom de "Ferodo".
De même, à titre de variante, on peut combiner avec le dispositif défini ci-dessus, un système planétaire pour obtenir une vi tesse nulle ou une rotation inverse de l'ar bre récepteur.
Le -dessin ci-joint représente, à titre d'exemple, diverses formes d'exécution de l'objet -de l'invention.
Dans ce dessin: Fig. 1 est une vue schématique de la construction de l'appareil; Fig. 2 est une vue analogue d'une va riante;
Fig. 3 est une coupe transversale par A--A de fig. 4 d'une forme de construction d'un changement de vitesse progressif con forme à. l'invention.; Fig. 4 est une coupe diamétrale par B-B de l'-appareil représenté par fi-. 3; Fig. 5 est une vue de face du joint ser vant à transmettre le mouvement -du cercle roulant aux arbres récepteurs;
Fig. 6 est une coupe longitudinale d'une autre variante; Fig. 7 en est une coupe transversale par C--C <B>de</B> fi-.<B>6;</B> Fig. 8 est une vue extérieure, avec coupe partielle de la variante de fig. 6; Fig. 9 est une coupe analogue à fig. 7 dans une position des organes; Fig. 10 est une coupe longitudinale sché matique d'une autre variante;
Fig. 11 est une coupe transversale par D-D de fig. 10; Fig. 12 est une coupe diamétrale d'une variante dans le mode d'entraînement de l'ar bre récepteur.
Dans le schéma de la fig. 1, 1 est l'arbre moteur qui porte une fourche 6 dans laquelle coulisse radialement l'axe 4 d'un galet 5. Des ressorts 7 tendent à appliquer le galet 5 con tre l'intérieur de l'anneau 9. Les vitesses va riables sont prélevées sur l'axe 4 du galet 5, par exemple au moyen d'un arbre à car dans 31, 32, 33, aboutissant à l'arbre récep teur 29, 30, -ou bien au moyen des organes décrits plus loin.
En fig. 2, on retrouve les mêmes éléments, mais ici le galet 5, au lieu -de rouler à l'inté rieur de l'anneau 9, applique constamment, grâce au ressort 7, un cercle 8 sur la face interne de l'anneau 9.
On se rend compte que, dans. les deux cas, si l'arbre moteur tourne dans le sens -de la flèche F, le galet 5, dans le premier cas, tourne dans le sens de la flèche Fz et que, dans le second cas, ce galet 5 pousse devant lui, en tournant sur son axe, le cercle 8 qui roule à l'intérieur de l'anneau 9 tout en rou lant dans le sens de la flèche Fs.
Si B est le rayon de l'anneau 9 et r le rayon du galet 5 ou du cercle 8, et si co est la vitesse de rotation de l'arbre moteur 1, la vitesse de rotation co' du galet 5 ou du cer cle 8 autour de leur centre sera:
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Le centre 4 du galet 5 ou 10 de l'anneau 8 décrit un cercle autour -du centre 2 de l'arbre moteur 1 et tout autre point du galet ou du cercle décrit une hypocycloïde de cercle.
On conçoit que, si l'on fait varier le rayon B de l'anneau 9, le rayon r restant constant, on pourra pour une même vitesse de rotation co' de l'arbre moteur, obtenir autant .de vi tesses différentes qu'il y a de rayons diffP- rentsdans l'anneau 9, entre la dimension r pour laquelle l'anneau 9 épouserait exacte ment la périphérie du galet 5 ou du cercle 8 et le rayon maximum qu'il est possible île donner à l'anneau 9.
On reçonnait à la fig. 3, l'arbre moteur 1, dont l'axe est en 2; le tourillon 4 du galet 5; la fourche 6 munie d'évidements 11 dans lesquels peut se déplacer le tourillon 4 du galet, le cercle roulant 8 et l'anneau 9 à l'in térieur duquel roule le cercle 8. Les ressorts 7 interposés entre le fond des glissières 11 et le tourillon 4 du galet n'ont pas été repré sentés pour plus de clarté.
Le cercle roulant 8 est représenté muni d'une ,garniture de friction 12, qui sera, par exemple, du "Ferodo".
'D'anneau 9 est, ainsi qu'on le voit à la fig. 4, formé par une lame d'acier trempé roulée en hélice avec des spires jointives telles que 13; 13a....
Une série de cames ou d'excentriques tels que 14 (fig. 3 et 4) sont montés sur des tourillons 15 portant chacun un pignon 16 qui engrène avec une couronne dentée 17 suscep tible de tourner sur une douille 18 solidaire de la carcasse qui enferme l'appareil.
Si l'on fait tourner la roue dentée 17, ce qui a pour effet @de faire tourner sur leur axe les pignons 16, les tourillons 15 et les cames 14, on diminuera ou on augmentera le rayon de l'anneau 9. On diminuera ainsi, ou on augmentera le chemin qu'aura à par courir en roulant le cercle 8 dans l'anneau 9 pour un tour de l'arbre moteur 1, faisant ainsi varier progressivement la quantité dont. le cercle 8 aura tourné autour de son axe et faisant par suite varier progressivement le rapport des vitesses de rotation de l'arbre 1 et de l'axe 10 du cercle 8.
Le cercle 8 comporte deux bossages 19 qui pénètrent (fig. 4 et 5) dans .deux glis sières 20 portées par un disque 21 muni d'une ouverture centrale 22 dans laquelle passe li brement l'extrémité de l'arbre moteur 1 et qui est muni, sur son autre face, de bossages 23 susceptibles de coulisser dans des rainures 24 portées par un plateau 25 monté de ma nière à pouvoir tourner sur une douille 26 concentriquement à l'arbre moteur 1.
L'anneau 21 et le plateau 2-5 forment, eu combinaison avec les bossages 19 et 23, un joint à, double tournevis qui permet au cercle 8 d'entraîner dans son mouvement de rota tion autour de son centre 10, le plateau 25 qui tourne autour de l'axe 2. L'arbre récep teur peut être entraîné directement par 'le plateau 25 ou bien, comme cela est représenté à la fi-. 4, être muni d'un pignon 2 7 qui engrène avec des roues dentées 28 montées sur deux arbres récepteurs 29 et 30.
Pour constituer un changement de vitesse discontinu, susceptible -de réaliser seulement un certain nombre de rapports de vitesse entre l'arbre moteur et le ou les arbres récepteurs, il suffirait de donner à l'anneau 9, unique ment un certain nombre de rayons différents. Dans ce cas, on pourrait munir extérieure ment le cercle 8 d'une denture qui viendrait en prise avec -des dents correspondantes por tées par les spires de l'anneau 9. Entre chaque vitesse, il faudrait dégager la denture du cer cle 8 de celle de l'anneau 9 et les différents diamètres donnés par étapes, à l'anneau 9, devraient être tels que les différentes spires se trouvent décalées d'une dent l'une par rap port à l'autre.
Ceci serait, par exemple, ob- tenu par un écrasement des ressorts 7, ac compagné d'un rapprochement concomitant du cercle 8 vers le centre 2 d'une quantité suffisante pour que les dentures se dégagent les unes des autres. Une fois l'anneau 9 amené au diamètre inférieur ou supérieur dé siré, on laisserait les ressorts 7 se détendre de manière à remettre en prise la denture du cercle 8 avec celle de l'anneau 9.
Dans le cas où l'anneau 9 ne comporte qu'une spire ou seulement un peu plus qu'une spire, il ne sera pas nécessaire de dégager la denture du cercle 8 de celle de l'anneau 9, les variations de diamètre de l'anneau 9 pou vant alors être réalisées pendant que le cer cle 8 ne roule pas sur le joint de l'anneau 9.
Dans la variante représentée aux fi-. 6 à 9, la fourche fixée à l'arbre moteur et dans laquelle se déplace le galet, est remplacée par une glissière 34 fixée à l'arbre 1 et dans la quelle peut se déplacer, perpendiculairement à l'arbre 1, une pièce analogue 35 solidaire d'un axe 36 susceptible de tourner librement, par l'intermédiaire de roulements à billes 37, à l'intérieur :du galet 5 de forme conique.
Ce galet 5 est relié à l'arbre entraîné 30 par l'arbre fà cardans 31, 32, 33. Dans la posi tion représentée en fig. 6, le galet 5 est en con tact, par une garniture adhérente 12, avec toutes les génératrices d'un cône évidé 38, de même ouverture et de mêlne axe que la partie conique .du galet. Ce cône 38 peut être dé placé dans le sens @de son axe et, à cet effet, il peut être muni de brides coulissant dans une glissière, par exemple.
Ainsi qu'on le voit en fig. 7, la, glissière 34 est munie, à sa partie supérieure, d'une butée 41 et la pièce 35 à sa partie inférieure, d'une autre butée 42 entre lesquelles se trouve un ressort 7 qui tend à les éloigner et à faire glisser par conséquent la pièce 35 par rapport à la glissière 34.
Dans la position des fig. 6 et 7, ce glissement ne peut se produire puisque le galet 5, solidaire<B>-de</B> la pièce 35, est en contact par toutes ses génératrices avec le cône 38. Dans ce cas, l'arbre moteur 1 tourne librement dans le roulement à billes 37. Si l'on suppose maintenant ce cône 38 déplacé, dans une glissière, par exemple, le ressort 7 repousse la pièce 35 et le galet 5 jusqu'à ce que celui-ci vienne en contact, par une -de ses génératrices, avec l'intérieur du cône 3:8, ainsi qu'on l'a indiqué aux fig. 8 et 9.
Le galet n'étant plus coincé dans le cône 38, il s'en suit que la rotation -de l'arbre mo teur 1 produira le roulement du galet 5 à l'in térieur de ce cône, comme dans la fig. 1, le galet 5 roule .à l'intérieur -du cercle 9. La vi tesse -de rotation du galet 5 autour de son axe dépend du rayon moyen de la portion tron conique du cône 38 touchée par le galet 5.
En effet, si on appelle P ce rayon moyen et r le rayon moyen du galet conique et si co est la vitesse de rotation de l'arbre moteur 1, la vitesse de rotation co' -du galet 5 autour de son axe est:
EMI0006.0011
d'où il résulte, r étant constant, que-si l'on déplace le cône 38 vers la droite, ù partir de la position de fig. 6 pour laquelle R =<I>r,</I> la vitesse de rotation du galet autour de son axe, et par suite celle de l'arbre 30, variera de zéro jusqu'à une valeur toujours inférieure à la vitesse de rotation de l'arbre moteur et correspondant au rayon maximum qu'il est possible de donner à la grande base du cône 38.
Il y a lieu de remarquer que le déplace ment de la pièce 35 dans la glissière 34 en traîne un déplacement de la masse de l'ensem ble galet-pièce 35 par rapport à l'axe 1. Pour compenser le moment ainsi créé, on a prévu un contrepoids 43, ayant, par exemple, la forme d'un cylindre à paroi épaisse, mobile dans un alésage ménagé dans les pièces 34 et 35 et dont la perforation intérieure permet le passage du ressort 7.
La compensation peut, par exemple, s'ef fectuer au moyen d'un levier 44 articulé en un point 45 sur la glissière 34 et dont les ex trémités sont couplées respectivement à un goujon 46 de la pièce 35 et au contrepoinds 43. Cette disposition entraîne, lorsque la pièce 35 glisse par rapport à la glissière 34, un dé placement en sens inverse du contrepoids 43 qui vient ainsi, par sa masse wnvenable- ment choisie, compenser le déplacement de la masse du galet par rapport à l'axe de rota tion.
La fig. 10 correspond au cas où l'appareil peut donner une vitesse résultante nulle ou même de sens contraire à, celle de l'arbre mo teur 1, de même les fig. 11 et 12.
Dans ce cas, le mouvement résultant est pris sur un axe a à la sortie d'un train plané taire constitué (fig. 10 et 11) par une cou ronne b, dentée intérieurement et extérieure ment, dont le mouvement de rotation est com mandé par le galet conique 5, .à vitesse va riable, au moyen d'un pignon c fixé sur l'arbre 30, tandis que le pignon planétaire d monté librement sur son axe est commandé à vitesse constante par l'arbre moteur 1 par l'intermédiaire de roues dentées<I>e</I> et f et d'un arbre g. L'entraînement @de l'arbre a par le pignon d est réalisé par le bras de levier ré sultant de l'excentricité de l'axe dudit pi gnon.
Le mouvement résultant pris sur a coi ainsi maximum quand la couronne b du train planétaire a sa vitesse minima. Il est nul lors que la vitesse de rotation de la couronne b est égale et de sens contraire à celle du pi gnon d ù vitesse constante, hypothèse faite que les pignons e <I>et</I> f sont de même diamètre.
Un tel dispositif est également susceptible de faire tourner l'arbre a en sens inverse de l'arbre moteur 1 si l'on a soin de @dimension- ner les diverses roues dentées, la couronne de l'engrenage planétaire et les pignons de l'appareil, de manière que la vitesse de l'ar bre a se trouve nulle pour une position du galet conique à vitesse variable située en un point intermédiaire entre les :deux extrémités du cône 318.
Toute position du galet conique, d'une part, de cette position intermédiaire donnera, pour l'arbre a, un sens de rotation de même sens que celui de l'arbre moteur 1, tandis que toute position dudit galet, de l'au tre côté de cette position intermédiaire don- sera, pour l'arbre a, un sens de rotation in verse de celui de l'arbre moteur.
On a représenté ici un train planétaire avec pignon satellite d engrenant sur la cou ronne b et sur le pignon f ; on pourrait sup primer le pignon f et monter le pignon d sur un excentrique calé sur l'arbre g à la place du pignon<I>f ;</I> le pignon<I>d</I> serait alors entraîné par l'excentrique et roulerait sur la denture intérieure de la couronne b; son mouvement de rotation serait transmis à l'ar bre a au moyen d'un arbre de cardan.
De même, au lieu que l'arbre à cardan 32 actionne directement l'arbre 30, on pour rait faire actionner cet arbre 30 par le car dan 32 par l'intermédiaire (fig. 12) d'un pi gnon h engrenant avec une couronne fixe ï, dentée intérieurement et montée librement dans une cage j calée sur l'arbre 30; ceci permet de munir l'appareil de plusieurs galets 5, par exemple deux galets, actionnant chacun, par un cardan 32, 32a et un pignon h, P, la cage j montée sur l'arbre 30.
Il convient de remarquer que l'appareil peut aussi bien fonctionner dans le cas où les arbres 30 ou a sont moteurs et où l'arbre I est récepteur.
Les appareils à vitesse variable décrits peuvent être appliqués à toutes sortes de va riations de vitesse, notamment aux appareils de levage, aux voitures automobiles, etc. L'on peut concevoir que la position des poussoirs 14 ou du cône 38 soit fonction de la résis tance opposée .à la rotation du ou des arbres récepteurs. L'appareil sera alors disposé de manière à ce que: plus la résistance offerte à la rotation .des arbres récepteurs sera grande, plus l'anneau 9 diminuera de diamètre et in versement, ou plus le cône offrira au galet 5 un diamètre réduit ou augmenté, ce qui aura pour effet de créer un changement de vitesse automatique.
Tel qu'il est conçu, l'appareil se prête par ticulièrement bien à l'actionnement des v6bi- cules automobiles, soit pour le remplacement du changement de vitesse ordinaire, soit sous forme de deux appareils conformes à l'inven tion et actionnant chacun l'une des deux roues, par exemple les roues avant. En don nant là l'anneau 9 le diamètre du galet 5 ou du cercle 8, on remplacera l'embrayage ha bituel des voitures automobiles.
L'arbre courant de direction pourra, de son côté, être remplacé par l'action du volant de direction de la voiture sur la variation de diamètre, en sens inverse, des anneaux 9 ac tionnant les roues ou bien en agissant sur un seul des anneaux 9 pour faire varier son diamètre.
Les roues arrière du véhicule seront dans ces deux cas orientables automatiquement.
Gear switch. The present invention relates to a speed change.
Speed modifying devices are already known in which a drive shaft freely carries an eccentric pinion, meshing with the internal teeth of a constant diameter gear secured to the driven shaft.
The object of the present invention is, on the contrary, characterized in that at least one rotary member is constituted by a roller, which is engaged under the action. The rotary member can be driven by the motor shaft in a rolling movement against a ring whose diameter can, depending on the character that the change of speed must have, either be modified by successive determined quantities, or be modified. progressively.
In the first case, the bearing of the driven ga let is ensured, either by adhesion or by means of a toothing. In the second case, it is provided by adhesion only. Any point of the circle driven by the motor shaft and rolling on the ring is therefore described as an epicy cloid or a hypocycloid of a circle, depending on whether the circle is outside or inside the ring. This epicyclic or hypocycloidal movement is transmitted to the receiving shaft by any suitable device such as: cardan joint, sliding joint in three parts. or double screwdriver joint.
The roller which is driven by the motor shaft may come into direct contact with the ring of variable diameter or else may in turn drive a circle against which it can be energetically applied thanks to an elastic force such as springs and which rolls against the variable diameter ring.
In the case of movement by adhesion, to avoid slippage between the roller or the rolling circle and the ring of variable diameter, it is advantageous to provide the periphery of the rolling circle with a lining of a high-quality product. adhesion such as, for example, that known in the trade as "Ferodo".
The ring of variable diameter against which the roller or the intermediate circle rolls can, for example, be constituted by a metal blade, filled or not with a substance adhered to rent and wound in the shape of a helix, so as to form a ring cylindrical; pushers can be arranged radially and receive movements which bring them closer or separate them from the center of the ring, so as to narrow or to allow the diameter of the latter to increase.
If the ring in question consists of a hardened steel blade, forming a spring, the elasticity of this blade can be sufficient, without it being necessary to involve other means, to allow the ring to expand as the pushers move away from its center, this action of distension being aided by the action of the rolling circle when the roller or circle acts inside the ring.
It is, in fact, possible to design the device either with a circle rolling on the outside of the ring, the circle then being pressed towards the center of the ring and the pushers which dilate or allow this circle to shrink. being arranged inside the ring, or, on the contrary, with the circle inside the ring, the pushers being arranged outside.
The pushers in question will be either kinds of radial pistons actuated mechanically or hydraulically, or eccentrics, said pushers being distributed along the ring in sufficient number, given the thickness of this ring, so that the latter retains for each of its successive diameters, a practically circular shape.
We can make changes to this device of a secondary order consisting, for example: on the one hand, to. drive the rolling circle directly by the motor shaft, by eliminating the intermediate eccentric roller or by constituting said rolling circle and the roller by one and the same member, to see: a roller which is driven by the motor shaft and which is biased by a spring or any other similar device, so that this roller comes to apply directly inside or outside the ring of variable diameter.
on the other hand, to constitute the ring of variable diameter, either as indicated above, or by means of a surface of revolution, the relative position of which with respect to the roller can be moved progressively in the direction common to the figure axis of this surface and to the axis of rotation of the roller, and which is generated by a curve designed in such a way that, in the various positions of the conical roller, replacing in this case the rolling circle,
the apex of the cone of which this roller forms a part coincides. in all positions with the apex of the cone tangent to the point of contact of the roller with said surface of revolution. The surface of revolution in question can be very little different from a cone and, consequently, be, -in some cases, practically replaced by a cone, the theoretical generator of this surface having a very low curvature.
In addition, movement can be taken on the tapered roller bearing, either as described above for the bearing circle, or by means of a cardan shaft interposed between the tapered roller bearing and the shaft. receiver.
Likewise, an important improvement can still be presented by the device.
It follows in fact from the theory of the movement of the driven roller as stated above, in such a way that it remains in contact without sliding with a fixed circumference in space, that the resulting movement is characterized by a speed:
EMI0002.0053
co being the speed of the motor shaft, R the radius of the circumference of variable radius and r the radius of the roller.
We see that co is always of the same sign as co 'if r .- R, which is an absolute condition for the case where the roller is interior or if r @ R for the case where the roller is exterior.
Under these conditions, the resulting speed varies from zero to.
EMI0003.0006
<U> (R <SEP> Max. <SEP> - </U> r)
<tb> R <SEP> max. but we can take values of opposite sign -to. a) when the roller is inside, or with the same sign as co when the roller is outside.
By controlling the workpiece with a substantially conical surface intended to provide the variable radius circles in such a way that it is animated by a rotational movement at constant speed - S2, the speed of the resulting movement is
EMI0003.0010
<I> <U> w <SEP> (R <SEP> - <SEP> r) </U> </I> that is to say that practically co 'will be able to vary between timites
EMI0003.0015
and <SEP> <I> w '= <SEP> - <SEP> d2 </I> <SEP> <B>+</B><I><U>oi</U> </I> <U > <SEP> (R <SEP> max. <SEP> <I> - <SEP> r) </I> </U>
<tb> R <SEP> max.
<SEP> 'thus allowing all speeds between a negative speed and a given positive speed and this with the same progression as in the device described above.
In addition, the change of speed constitutes a rigorous servo-control of the driven shaft to the motor shaft and it is an energetic brake opposing a modification of the conditions of the movement such as they result from the formulas below. -above. In particular, when co '= 0, the driven shaft is rigorously braked and kept at rest.
The gear change device comprises at least one rotary member of variable position relative to a shaft on which it is mounted and which rolls in contact with a ring connected to another shaft; at least one rotary member having the form of a body of revolution is engaged under the action of an elastic force with a ring whose diameter is variable, this body of revolution thus receiving a rolling movement which is transmitted to a receiving shaft by a universal joint.
As the eccentricity of the roller and of its axis, with respect to the motor shaft, results in forces due to centrifugal force, it is advantageous, in practice, to provide a positive compensation device thanks to which, for any displacement of the mass of the eccentric assembly, a corresponding mass is displaced, in the opposite direction, with respect to the axis of rotation.
This compensation can be achieved, for example, by means of a counterweight which, actuated by a pivoting lever on a part integral with the motor axis and connected, on the other hand, to the axis of the roller, moves , with respect to the center of rotation, of a distance calculated from the mass of the eccentric assembly and from that which can be given to the displacement of the counterweight.
The longitudinal displacement of the cone can be carried out in any suitable manner, this displacement being, of course, capable of being controlled remotely.
Finally, if necessary, to prevent slipping between the conical roller and the cone, the periphery of the roller can be provided with an adherent lining consisting, for example, of a product such as that which is known in the trade under the name of "Ferodo".
Likewise, by way of a variant, it is possible to combine with the device defined above, a planetary system in order to obtain zero speed or reverse rotation of the receiving shaft.
The attached drawing represents, by way of example, various embodiments of the object of the invention.
In this drawing: Fig. 1 is a schematic view of the construction of the apparatus; Fig. 2 is a similar view of a variant;
Fig. 3 is a cross section through A - A of FIG. 4 of a form of construction of a gradual change of speed in accordance with. the invention .; Fig. 4 is a diametral section through B-B of the apparatus represented by fi-. 3; Fig. 5 is a front view of the joint serving to transmit the movement of the rolling circle to the receiving shafts;
Fig. 6 is a longitudinal section of another variant; Fig. 7 is a cross section through C - C <B> of </B> fi-. <B> 6; </B> Fig. 8 is an exterior view, with partial section of the variant of FIG. 6; Fig. 9 is a section similar to FIG. 7 in a position of the organs; Fig. 10 is a schematic longitudinal section of another variant;
Fig. 11 is a cross section on D-D of FIG. 10; Fig. 12 is a diametral section of a variant in the mode of driving the receiving shaft.
In the diagram of fig. 1, 1 is the motor shaft which carries a fork 6 in which the axis 4 of a roller 5 slides radially. Springs 7 tend to apply the roller 5 against the inside of the ring 9. The speeds vary. riables are taken from the axis 4 of the roller 5, for example by means of a bus shaft in 31, 32, 33, leading to the receiving shaft 29, 30, or else by means of the members described later .
In fig. 2, we find the same elements, but here the roller 5, instead of rolling inside the ring 9, constantly applies, thanks to the spring 7, a circle 8 on the internal face of the ring 9 .
We realize that in. both cases, if the motor shaft turns in the direction of arrow F, the roller 5, in the first case, turns in the direction of the arrow Fz and that, in the second case, this roller 5 pushes in front of it , by turning on its axis, the circle 8 which rolls inside the ring 9 while rolling in the direction of the arrow Fs.
If B is the radius of the ring 9 and r the radius of the roller 5 or of the circle 8, and if co is the speed of rotation of the motor shaft 1, the speed of rotation co 'of the roller 5 or of the ring 8 around their center will be:
EMI0004.0054
The center 4 of the roller 5 or 10 of the ring 8 describes a circle around the center 2 of the motor shaft 1 and any other point of the roller or of the circle describes a hypocycloid of a circle.
It will be understood that, if the radius B of the ring 9 is varied, the radius r remaining constant, it will be possible for the same speed of rotation co 'of the motor shaft to obtain as many different speeds as there are different radii in the ring 9, between the dimension r for which the ring 9 would exactly match the periphery of the roller 5 or of the circle 8 and the maximum radius that it is possible to give to the ring 9.
We received in fig. 3, the motor shaft 1, the axis of which is at 2; the journal 4 of the roller 5; the fork 6 provided with recesses 11 in which can move the journal 4 of the roller, the rolling circle 8 and the ring 9 inside which the circle 8 rolls. The springs 7 interposed between the bottom of the slides 11 and the pin 4 of the roller have not been shown for greater clarity.
The rolling circle 8 is shown provided with a friction lining 12, which will, for example, be "Ferodo".
'Ring 9 is, as can be seen in FIG. 4, formed by a hardened steel blade rolled into a helix with contiguous turns such as 13; 13a ....
A series of cams or eccentrics such as 14 (fig. 3 and 4) are mounted on journals 15 each carrying a pinion 16 which meshes with a toothed ring 17 capable of turning on a bush 18 integral with the carcass which encloses the device.
If the toothed wheel 17 is rotated, which has the effect of rotating the pinions 16, the journals 15 and the cams 14 on their axis, the radius of the ring 9 will be reduced or increased. thus, or one will increase the path which will have to run by rolling the circle 8 in the ring 9 for one revolution of the motor shaft 1, thus gradually varying the quantity of which. the circle 8 will have rotated around its axis and consequently causing the ratio of the speeds of rotation of the shaft 1 to the axis 10 of the circle 8 to vary progressively.
The circle 8 comprises two bosses 19 which penetrate (fig. 4 and 5) into two slides 20 carried by a disc 21 provided with a central opening 22 in which the end of the motor shaft 1 freely passes and which is provided, on its other face, with bosses 23 capable of sliding in grooves 24 carried by a plate 25 mounted so as to be able to rotate on a bush 26 concentrically to the motor shaft 1.
The ring 21 and the plate 2-5 form, in combination with the bosses 19 and 23, a double screwdriver joint which allows the circle 8 to drive in its rotational movement around its center 10, the plate 25 which rotates about the axis 2. The receiver shaft can be driven directly by the plate 25 or, as shown in fig. 4, be provided with a pinion 27 which meshes with toothed wheels 28 mounted on two receiving shafts 29 and 30.
To constitute a discontinuous change of speed, capable of achieving only a certain number of speed ratios between the motor shaft and the receiving shaft (s), it would suffice to give the ring 9, only a certain number of different radii. . In this case, the circle 8 could be provided externally with a toothing which would engage with corresponding teeth carried by the turns of the ring 9. Between each speed, the toothing of the ring 8 should be released. that of ring 9 and the different diameters given in stages, to ring 9, should be such that the different turns are offset by one tooth relative to one another.
This would, for example, be obtained by crushing the springs 7, accompanied by a concomitant approach of the circle 8 towards the center 2 by an amount sufficient for the teeth to disengage from each other. Once the ring 9 has been brought to the desired smaller or larger diameter, the springs 7 would be allowed to relax so as to re-engage the teeth of the circle 8 with that of the ring 9.
In the case where the ring 9 has only one turn or only a little more than one turn, it will not be necessary to disengage the teeth of the circle 8 from that of the ring 9, the variations in diameter of the The ring 9 can then be carried out while the ring 8 does not roll on the seal of the ring 9.
In the variant shown in fi-. 6 to 9, the fork fixed to the motor shaft and in which the roller moves, is replaced by a slide 34 fixed to the shaft 1 and in which can move, perpendicular to the shaft 1, a similar part 35 integral with a shaft 36 capable of rotating freely, by means of ball bearings 37, inside: the roller 5 of conical shape.
This roller 5 is connected to the driven shaft 30 by the cardan shaft 31, 32, 33. In the position shown in FIG. 6, the roller 5 is in contact, by an adherent lining 12, with all the generatrices of a hollow cone 38, of the same opening and of the same axis as the conical part .du roller. This cone 38 can be moved in the direction @de its axis and, for this purpose, it can be provided with flanges sliding in a slide, for example.
As seen in fig. 7, the slide 34 is provided, at its upper part, with a stop 41 and the part 35 at its lower part, with another stop 42 between which there is a spring 7 which tends to move them away and to slide them. therefore the part 35 relative to the slide 34.
In the position of fig. 6 and 7, this slip cannot occur since the roller 5, integral <B> -de </B> the part 35, is in contact by all its generators with the cone 38. In this case, the motor shaft 1 rotates freely in the ball bearing 37. If we now assume that this cone 38 has been displaced, in a slide, for example, the spring 7 pushes the part 35 and the roller 5 until the latter comes into contact, by one of its generatrices, with the interior of the cone 3: 8, as indicated in fig. 8 and 9.
As the roller is no longer stuck in the cone 38, it follows that the rotation of the motor shaft 1 will cause the roller 5 to roll inside this cone, as in FIG. 1, the roller 5 rolls inside the circle 9. The speed -of rotation of the roller 5 around its axis depends on the average radius of the conical portion of the cone 38 touched by the roller 5.
Indeed, if we call P this mean radius and r the mean radius of the conical roller and if co is the speed of rotation of the motor shaft 1, the speed of rotation co '- of the roller 5 around its axis is:
EMI0006.0011
from which it results, r being constant, that-if one moves the cone 38 to the right, from the position of fig. 6 for which R = <I> r, </I> the speed of rotation of the roller around its axis, and consequently that of the shaft 30, will vary from zero to a value always lower than the speed of rotation of the motor shaft and corresponding to the maximum radius that can be given to the large base of the cone 38.
It should be noted that the movement of the part 35 in the slide 34 results in a displacement of the mass of the assembly roller-part 35 relative to the axis 1. To compensate for the moment thus created, we has provided a counterweight 43, having, for example, the shape of a thick-walled cylinder, movable in a bore made in parts 34 and 35 and whose internal perforation allows the passage of the spring 7.
The compensation can, for example, be effected by means of a lever 44 articulated at a point 45 on the slide 34 and whose ends are respectively coupled to a pin 46 of the part 35 and to the counterweight 43. This arrangement causes, when the part 35 slides relative to the slide 34, a displacement in the opposite direction of the counterweight 43 which thus comes, by its weight possibly chosen, to compensate for the displacement of the mass of the roller relative to the axis of rotation.
Fig. 10 corresponds to the case where the device can give a resulting speed zero or even in the opposite direction to that of the motor shaft 1, likewise FIGS. 11 and 12.
In this case, the resulting movement is taken on an axis a at the exit of a planetary train constituted (fig. 10 and 11) by a crown b, toothed internally and externally, the rotational movement of which is controlled. by the conical roller 5, at variable speed, by means of a pinion c fixed on the shaft 30, while the planetary pinion d mounted freely on its axis is controlled at constant speed by the motor shaft 1 by the 'intermediary of toothed wheels <I> e </I> and f and a shaft g. The drive @de the shaft a by the pinion d is performed by the lever arm resulting from the eccentricity of the axis of said pin gnon.
The resulting movement taken on a coi thus maximum when the crown b of the planetary gear has its minimum speed. It is zero when the speed of rotation of the crown b is equal and in the opposite direction to that of the constant speed pinion, assuming that the pinions e <I> and </I> f are of the same diameter.
Such a device is also capable of rotating the shaft a in the opposite direction to the motor shaft 1 if care is taken to size the various toothed wheels, the crown of the planetary gear and the pinions of the gear. 'apparatus, so that the speed of the shaft a is zero for a position of the conical roller with variable speed situated at an intermediate point between the: two ends of the cone 318.
Any position of the conical roller, on the one hand, from this intermediate position will give, for the shaft a, a direction of rotation in the same direction as that of the motor shaft 1, while any position of said roller, of the au Being next to this intermediate position will give, for the shaft a, a direction of rotation opposite to that of the motor shaft.
There is shown here a planetary gear with satellite pinion d meshing on the crown b and on the pinion f; we could remove the pinion f and fit the pinion d on an eccentric wedged on the shaft g in place of the pinion <I> f; </I> the pinion <I> d </I> would then be driven by the 'eccentric and would roll on the internal teeth of the crown b; its rotational movement would be transmitted to the shaft a by means of a cardan shaft.
Likewise, instead of the cardan shaft 32 directly actuating the shaft 30, this shaft 30 could be actuated by the bus dan 32 through the intermediary (FIG. 12) of a pin h meshing with a fixed crown ï, internally toothed and freely mounted in a cage j wedged on the shaft 30; this makes it possible to provide the apparatus with several rollers 5, for example two rollers, each actuating, by a universal joint 32, 32a and a pinion h, P, the cage j mounted on the shaft 30.
It should be noted that the apparatus can also function well in the case where the shafts 30 or a are motors and where the shaft I is a receiver.
The described variable speed devices can be applied to all kinds of speed variations, including lifting devices, motor cars, etc. It is conceivable that the position of the pushers 14 or of the cone 38 is a function of the resistance opposite to the rotation of the receiving shaft or shafts. The apparatus will then be arranged so that: the greater the resistance offered to the rotation of the receiving shafts, the more the ring 9 will decrease in diameter and in reverse, or the more the cone will offer the roller 5 a reduced diameter or increased, which will create an automatic gear change.
As it is conceived, the apparatus lends itself particularly well to the actuation of automobile vehicles, either for the replacement of the ordinary gear change, or in the form of two apparatuses in accordance with the invention and each actuating. one of the two wheels, for example the front wheels. By giving the ring 9 there the diameter of the roller 5 or of the circle 8, the usual motor car clutch will be replaced.
The current steering shaft may, for its part, be replaced by the action of the steering wheel of the car on the variation in diameter, in the opposite direction, of the rings 9 actuating the wheels or else by acting on just one of the wheels. rings 9 to vary its diameter.
The rear wheels of the vehicle will in these two cases be automatically steerable.