Dispositif de changement de vitesse du type continu. L'invention a pour objet un dispositif de changement de vitesse du type continu, no tamment pour véhicules automobiles, du genre de ceux comprenant au moins un élé ment composé d'une bielle motrice attelée à une manivelle tournant d'un mouvement uni forme, ladite bielle motrice étant propre à ac tionner une deuxième bielle, celle-là récep trice, par l'intermédiaire d'un levier formant manivelle-guide et tournant autour d'un pi vot qui peut être déplacé pour permettre de faire varier le rapport des vitesses, et ladite bielle réceptrice étant propre elle-même à communiquer un mouvement oscillant à une manivelle à entraînement unilatéral.
Selon l'invention, ce dispositif est caractérisé par le fait que, la position -des axes .de rotation des manivelles motrice et réceptrice demeurant fixe, la trajectoire du pivot de la manivelle guide est agencée de telle manière que les courbes d'homocinétie, relatives chacune à une distance déterminée entre ledit pivot et l'axe de l'arbre moteur- et correspondant à une marge angulaire d'homocinétie impor tante, passent, à tout moment, par l'axe de rotation -de la manivelle réceptrice.
.Quelques réalisations de l'invention sont montrées, à titre d'exemple, dans les dessins ci-annexés.
Les fig. 1. à 3 de ces dessins sont des schémas illustrant le fonctionnement d'un système de changement de vitesse conforme à l'invention.
Les fig. 4 et 5 sont deux schémas du même genre, pour deux modes de réalisation préfé rés de l'invention.
Les fig. 6 et 7 montrent, en élévation, les organes -essentiels d'un système de ce genre établi conformément aux deux schémas de principe -des fig. 4 ,et 5.
La fig. 8, enfin, montre une courbe fai sant ressortir les qualités d'homocinétie des dispositifs conformes à l'invention.
Dans les figures, les arbres entraîneur et entraîné sont désignés respectivement par les chiffres 1 -et 9. Entre ces deux arbres, il est établi un système de changement de vi tesse comprenant essentiellement une mani velle et une bielle motrices 2 et 3, attaquant une manivelle-guide 5 tournant autour d'un pivot 6, laquelle manivelle-guide attaque elle- même une bielle réceptrice 7 et une manivelle réceptrice 8 liée à l'arbre 9 par un dispositif d'entraînement unilatéral,
un tel système étant destiné par exemple à un véhicule à moteur.
On a déjà proposé, dans des systèmes de ce genre, de communiquer au pivot 6 des dé placements destinés à permettre de faire va rier le rapport du changement de vitesses, c'est-à-dire le rapport des courses angulaires des deux manivelles, pris dans la zone où une certaine homocinétie est atteinte.
Mais, pour déterminer les proportions et les lois de déplacement de l'ensemble, on n'a pas suffisamment tenu compte de toutes les données du problème et l'on est arrivé à des solutions ne présentant qu'un faible intérêt, notamment en raison du fait que la zone d'homocinétie était trop restreinte; dans ces conditions, an était obligé, pour obtenir un mouvement continu, d'utiliser un trop grand nombre de systèmes élémentaires attaquant chacun, sur l'arbre récepteur, un dispositif d'entraînement unilatéral.
En outre, l'homo- cinétie n'était maintenue que pour des limites restreintes de variation du rapport des vi tesses, de sorte que la gamme de variation de ce rapport était elle-même limitée.
L'invention a pour but de donner <B>1</B> 1 un système tel que défini ci-dessus un caractère réellement pratique en augmentant l'ampli tude de la zone d'homocinétie et en augmen tant également les limites de variation dudit rapport entre lesquelles on maintient cette homocinétie tout en évitant également, bien entendu, que les bielles ne puissent prendre des positions dangereuses pour lesquelles on puisse craindre l'arcboutement.
cet effet, on choisit pour les propor tions des divers éléments constitutifs cer taines valeurs qui sont particulièrement ap propriées en vue d'étendre la zone d'homo- cinétie, et on définit de façon telle la trajec- taire du pivot 6 de la manivelle-guide 5 que, considérant d'abord le cas où le pivot 6 est fixe, tandis que les axes 1 et 9 sont mobiles - ce qu'il serait possible de réaliser, mais présente surtout un intérêt du point de vue de la facilité de l'exposé -, d'une part, à diverses valeurs de la distance D (pivot à arbre moteur),
prises notamment sur une même ligne passant par le pivot 6. on puisse faire correspondre des courbes d'homocinétie occupant une surface aussi grande que possi ble et représentant le lieu des positions accep tables, du point de vue de l'homocinétie, pour l'arbre récepteur, et, d'autre part, tenant compte du fait que la distance E entre les deux axes 1 et 9 doit rester constante, on puisse réellement, à chaque valeur de D,
faire correspondre une certaine position de l'axe 9 sur lesdites courbes, et obtenir ainsi, pour le lieu des diverses positions de cet axe 9 cor respondant aux diverses valeurs de D, une courbe aussi étendue que possible, vu que de cette étendue dépend l'amplitude des va riations du rapport, ce qui précède permet tant de définir la trajectoire du pivot, dans le cas où les deux axes 1 et 9 sont fixes, ainsi qu'on va l'expliquer.
Concernant d'a-bord les susdites propor tions, il semble particulièrement avantageux d'adopter les suivantes, qui sont représentées sur les dessins:
EMI0002.0048
R", <SEP> = <SEP> Rayon <SEP> de <SEP> la <SEP> manivelle <SEP> motrice <SEP> (2) <SEP> = <SEP> 1,
<tb> L <SEP> = <SEP> Longueur <SEP> de <SEP> la <SEP> bielle <SEP> motrice <SEP> (3) <SEP> = <SEP> 4,
<tb> <I>in</I> <SEP> = <SEP> Rayon <SEP> ou <SEP> longueur <SEP> de <SEP> la <SEP> manivelle guide <SEP> (5) <SEP> = <SEP> 2,
<tb> l <SEP> - <SEP> Longueur <SEP> de <SEP> la <SEP> bielle <SEP> réceptrice <SEP> (7) <SEP> =2.
<tb> Rr.
<SEP> = <SEP> Rayon <SEP> de <SEP> la <SEP> manivelle <SEP> réceptrice
<tb> (8) <SEP> = <SEP> 1,5,
<tb> D <SEP> =Distance <SEP> entre <SEP> le <SEP> pivot <SEP> 6 <SEP> et <SEP> l'axe <SEP> de
<tb> l'arbre <SEP> moteur <SEP> comprise <SEP> entre <SEP> 4,1 <SEP> et <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP> , étant bien entendu que ces proportions ne sont nullement limitatives, comme il apparaîtra plus loin.
D'ores et déjà, il y a lieu de noter: que les valeurs m et Z sont prises égales pour per mettre d'obtenir le rapport de transmission zéro, mais pourraient être différentes si cette condition n'était pas exigée; que le rayon Rr dépend des valeurs choisies pour les autres éléments, étant, pour une solution déterminée, variable dans certaines conditions dépendant du maintien de l'homocinétie et de la nécessité d'éviter l'arcboutement, et que, concernant la distance D, ou plutôt sa valeur moyenne qui serait de 4,4 dans l'exemple choisi ci- dessus - elle est de préférence liée aux va leurs L et Rm par une relation géométrique qui apparaît sur la fig. 1.
Sur cette figure, on a représenté schémati quement une transmission dans laquelle la bielle motrice 3 attaque en un même point 4 la manivelle-guide 5 et la bielle réceptrice 7. A une révolution AA' A" de 180' de la ma nivelle 2 correspond une trajectoire BB' B" de la manivelle-guide 5; on a divisé l'arc AA' A" en douze parties égales et on a représenté sur l'arc BB' B" les douze positions correspon dantes.
On voit que, selon la réalisation de la fig. 1, les points extrêmes BB" sont alignés avec l'axe 1, c'est-à-dire que les angles a entre la manivelle-guide 5 et la bielle motrice sont égaux à fin de course et que la corde BB" est égale à 2 B." ce qui constitue la susdite relation géométrique entre L, Rm et D, rela tion qui n'est cependant nullement indispen sable.
Pour ce qui est maintenant des positions à donner aux divers organes d'une telle trans mission en vue de permettre la variation du rapport des vitesses dans les conditions posées ci-dessus, on procède, par exemple, de la façon suivante: Tout d'abord, on agence de préférence cet ensemble de façon telle que la manivelle ré ceptrice entraîne son arbre, à l'aide du dispo sitif de roue libre convenablement agencé à cet effet, dans le même sens de rotation CC' que,celui de l'arbre moteur 1, la transmission se faisant en outre lorsque la bielle motrice 3 fait la demi-course AA' A" dans laquelle elle coupe la ligne 6-1, cette disposition étant la plus avantageuse pour l'homocinétie et per mettant aussi d'éviter l'arcboutement.
Disposant donc d'un tel ensemble tel que représenté schématiquement sur la fig. 1, on note que le lieu des positions susceptibles d'être occupées par l'extrémité 23 de la bielle réceptrice 7, c'est-à-dire son articulation sur la manivelle réceptrice 8, est constitué par un faisceau d'arcs de cercles tels que 10 à 22 passant par le pivot 6 (dans le cas où m =1) et ayant m pour rayon.
Pour une position donnée de l'axe récep teur 9, un tel faisceau permet de situer, à son intersection avec l'arc de cercle CC' décrit par l'extrémité 23 de la manivelle réceptrice, les positions de cette extrémité correspondant à celles de l'extrémité 50 de la manivelle mo trice.
Or, on peut déterminer aisément, pour une valeur choisie de Br, une courbe MM' telle que, si on déplaçait sur cette courbe l'axe ré cepteur 9, les divers arcs CC' obtenus seraient, pour une portion importante de leur longueur, coupés en parties égales par les arcs corres pondants du faisceau 10-22. Cette courbe 1lIM' est généralement assimilable à un arc de cercle de centre 0.
Sur une telle courbe MM', l'une de ses extrémités M, qui est distante de l'axe 6 de la longueur Br, correspondant au rapport de vitesses zéro, l'axe 23 coïncidant alors avec l'axe 6; si l'axe 9 est au contraire déplacé vers M', le rapport augmente; par exemple, pour la position de l'axe 9 indiquée en trait plein sur la fig. 1, un arc de 15 de la ma nivelle 2, dans le sens déjà indiqué, donne pour la manivelle 8 un arc de 6 , cela bien entendu dans la zone d'homocinétie.
Ceci étant, si maintenant, sans rien chan ger aux proportions des autres éléments, qui sont supposés par exemple rester ceux indi qués plus haut, on fait varier la distance D en .déplaçant l'axe moteur 1, on peut tracer un faisceau de courbes MM' correspondant à ces diverses positions.
Sur la fig. 2, on a tracé sept courbes M<B>M</B> que l'on a désignées par<I>a, b, c... g,</I> en corres pondance avec sept positions la, lb... 1g de l'arbre 1. A ces sept positions correspondent par exemple les variations de D indiquées plus haut, c'est-à-dire 4,1 à 4,7.
Sur ce diagramme de la fig. 2, on peut en outre tracer des courbes de niveau telles que V@, Vl@.. Vn correspondant à divers rap ports de vitesses à, partir de la valeur zéro.
C'est de ce diagramme que l'on va partir pour définir les positions respectives des axes 1, 9 et 6, pour les divers susdits rapports, en notant que la distance E séparant les axes 1 et 9 doit demeurer constante.
Dans ces conditions, puisque l'on s'impose l'homocinétie, on voit que l'on peut tracer sur le faisceau<I>a, b, c...</I> g une courbe 241-30 qui serait le lieu des positions de l'axe 9 corres pondant à celle 1a... 1g de l'axe 1. Ce lieu se rait obtenu en décrivant de chacun des points 1a... l., un arc de cercle de rayon E et en tra çant son intersection avec la courbe cc... g cor respondante.
On aurait ainsi défini une loi de variation des distances D et Dl du pivot 6 aux axes 1 et 9, en fonction du rapport des vitesses, ceci en laissant ledit pivot fixe et en faisant va rier les positions des deux axes 1 et 9 demeu rant à, une distance fixe, d'où il. résulte que, par un simple rabattement géométrique, par exemple sur la, direction 1g-241, on pourrait déterminer la, trajectoire de l'axe 6, les axes 1 et 9 demeurant fixes.
Cette trajectoire - courbe S1, fig. 3 représenterait tune solution, mais générale ment peu intéressante en pratique; tout d'a bord, cette courbe S" serait difficilement assi milable à, un cercle, alors que c'est-, dans le cas d'un cercle que le déplacement peut s'effec tuer de la façon la plus aisée. En outre, on voit sur les fi-. 2 et 3 que la, courbe 241-30 rencontre peu de courbes de niveau telles que V0, V1, etc., du fait qu'elle coupe les lignes a, b... g sous un angle assez grand.
On voit ainsi que, pour obtenir au ensem ble donnant des résultats pratiques intéres sants, il est désirable que cette courbe 24'-30 rencontre un grand nombre de lignes de ni- eau, ce qui semble nécessiter que la surface des courbes d'homocinétie a, b... g soit aussi étendue que possible, pour des variations de D cependant relativement peu importantes, conditions que permettent notamment d'obte nir les proportions ci-dessus spécifiées, ou des proportions s'en écartant relativement peu, et que la courbe telle que 24'-30 coupe les lignes a, b...
g sous un angle faible, ou, autre ment dit, les lignes de niveau Vo... 1'n sous un grand angle.
Cette dernière condition paraît devoir être obtenue de la façon la plus simple par un décalage angulaire imprimé à l'axe 1, soit à gauche, soit à droite de la ligne d'axes primi tive, décalage effectué de façon à ne rien changer, tout au moins sensiblement, aux effets produits sur la manivelle-guide.
Si, par exemple, suivant une réalisation qui paraît particulièrement avantageuse et qui est indiquée sur la fig. 4, on décale l'axe 1, vers la droite, d'un angle voisin de 60 , on obtient pour cet axe des nouvelles positions 1,@... <B>le</B> et on ne modifie pas les mouvements relatifs des divers organes si l'on décale d'un même angle le point d'attaque 4 de la mani- velle-guide, qui passe en un nouveau point 41, lié par exemple à l'axe 6 et à la manivelle- guide 5 par des liaisons 5' (de même longueur que ladite manivelle) et 52.
On peut alors effectuer la même construc tion que plus haut, ce qui donne une nouvelle courbe 24, 25... 30 des variations de l'axe 9; on. voit que cette nouvelle courbe, supposée partir du point 30 au rapport de vitesse zéro, coupe un grand nombre de lignes de niveau. Par exemple, au point 24, le rapport. des Vi tesses angulaires pourra s'approcher de 1 :2.
Partant de ce nouveau graphique, on ob tient la trajectoire à donner au pivot, en ra battant toutes les lignes d'axes sur, par exem ple, la ligne 24-1C. Il suffit, à cet effet, et en considérant une ligne quelconque 26-1r, de décrire du point 1E un arc de cercle de rayon égal à 6-1E, puis du point 24, un arc de cercle de rayon égal à 6-26; l'intersection des deux arcs donne un point 40 de la courbe cherchée.
On peut donc tracer aisément les points 38 à 44 de cette courbe, sur les arcs de cercle 31 < < , 37, et on constate qu'elle est assimilable à un cercle, de centre 45 et de rayon relative ment peu important, la modification du rap port des vitesses pouvant s'effectuer par le pivotement d'un levier 46 de longueur mo dérée.
En suite de quoi on obtient finalement, grâce aux dispositions précédentes, un ensem ble qui répond à toutes les conditions posées, c'est-à-dire: gamme de vitesse très large (0 à 1 : 2 ou plus) pour une homocinétie elle-même maintenue, pour toute cette gamme, étendue à une course importante de la manivelle motrice, course avoisinant 90 ou supérieure à 90 , de sorte qu'il suffirait d'accoupler seulement quatre dispositifs du genre de celui qui vient d'être décrit, avec quatre manivelles motrices décalées de 90 , pour obtenir un couple d'en traînement parfaitement constant, le tout sous un encombrement réduit, puisque notamment la longueur du levier de commande 46 est re lativement faible.
Il y a lieu de noter, en outre, que la courbe H (fig. 8) représentant la loi de variation de la course angulaire de la manivelle réceptrice par rapport à celle de la manivelle motrice considéré sur l'arc AA' A" (fig. 1) courbe présentant donc un palier h correspon dant à l'amplitude de la course d'homociné- tie - est sensiblement symétrique par rap port à ses extrémités si l'on adopte en parti culier les proportions susindiquées.
Cette dernière disposition permet d'obte nir que les accélérations et décélérations com muniquées aux éléments récepteurs 7 et 8, pendant les courses extrêmes représentées par les portions h1 et h2 de la courbe H, demeu rant dans des limites convenables.
On va maintenant essayer d'indiquer quel ques variations des proportions des divers éléments, étant entendu que des propor tions autres que celles indiquées plus haut - lesquelles paraissent être les meilleures - de meureraient dans le cadre de l'invention, pourvu que soit sensiblement satisfaite l'une au moins des conditions qui ont été spécifiées plus haut, c'est-à-dire notamment l'une au moins des suivantes:
augmentation de la course d'homocinétie, de sorte que, rapportée à l'arbre moteur, elle soit supérieure à 60 et s'approche de 90 , voire soit supérieure à 90 , obtention d'une gamme de vitesses impor tante, respectant l'homocinétie dans toute son amplitude, et présentant par exemple un rap port maximum s'approchant de 1 :
2 ou dépas sant cette valeur, la courbe S du pivot 6 étant en outre, de préférence, un arc de cercle de rayon modéré, par exemple compris entre 5 et 6, pour les proportions susindiquées - et pouvant d'ailleurs être notablement réduit, grâce à la réduction proportionnelle dont il sera parlé plus loin, et obtention, pour la courbe de vitesse an gulaire des deux manivelles motrice et récep trice, d'une forme symétrique.
Concernant d'abord le rayon Br de la ma nivelle réceptrice, on voit sur la fig. 1 que, pour une solution déterminée adoptée pour m, L, Rm et D, on peut adopter pour ce rayon Rr diverses valeurs, dont trois ont été représen tées sur ladite figure, avec les courbes d'homo- cinétie correspondantes en MM', M1M'1, M2M'2.
On constate que la diminution de la va leur de Rr augmente l'amplitude h de l'homo- cinétie définie sur la fig. 3, tout en diminuant, cependant, l'étendue de la surface disponible de la fig. 2;
mais on remarque aussi que l'an- gle,a (fig. 1) entre bielle motrice et mani- velle-guide aux extrémités de course diminue, ce qui tend à provoquer des arcboutements. D'autre part, une augmentation de BT tend à diminuer l'amplitude h.
Il semble que, dans l'exemple choisi, Rr pourrait varier entre 1,3 et 1,9. Concernant maintenant les autres valeurs <I>i</I>n<I>, L,</I> Rm et<I>D,</I> il semble qu'on puisse faire les remarques suivantes: On peut, à supposer in et Rm constants, faire varier dans certaines limites le rapport
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par exemple entre 1 : 3 et 1 : 5, et, consé quemment, la valeur moyenne de D par exem ple entre 3,5 et 5,5.
Mais on observe que, pour les valeurs faibles de ce rapport (inférieures à 1 : 4), l'amplitude la diminue, et qu'en outre se manifestent, pour la bielle motrice, les in convénients bien connus des bielles courtes. et, pour les valeurs élevées (supérieures à 1 :4), l'amplitude h, diminue également, outre que les angles a deviennent dangereux.
Il semble cependant que des résultats con venables soient obtenus pour des valeurs du- dit rapport comprises entre et la
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valeur moyenne de D s'en déduisant. D'ail leurs, pour les propositions élevées, on peut corriger les courbes d'homocinétie en dimi nuant le rayon m. de la manivelle-guide, par exemple dans le rapport, ou en augmen- tant le rayon Rm.
Pour ce qui est du rapport de ces deux rayons m, et R." il semble d'ailleurs que l'on ne puisse les faire varier isolément que dans des limites assez restreintes.
Si, en effet, sans changer iii. ni<I>D,</I> on aug mente la valeur de Rm, on est amené à aug menter de façon exagérée la valeur de Rr, outre que l'arcboutement se produit rapide ment; d'autre part, les courbes H ne sont plus symétriques.
Une diminution de R", conserve à peu prés la symétrie, mais diminue notablement l'am plitude la.
On obtient des résultats analogues en lais sant Rm, constant et en faisant varier m. No tamment, un allongement de m diminue l'am plitude h et diminue le rayon R,. de la ma nivelle réceptrice, ce qui constitue dans bien des cas un défaut rédhibitoire.
De toute façon, il n'est pas nécessaire de maintenir rigoureusement entre les rayons<I>)ri</I> et Rm le rapport de 2, indiqué ci-dessus, mais ce rapport peut avoir une valeur comprise entre 1,7 et 2,7. Ce rapport n'est pas seule ment valable pour un dispositif correspondant à la fig. 1 où la bielle motrice et la bielle réceptrice sont articulées à la manivelle-guide au même point mais également pour la réali sation selon la fig. 4 où les rayons 5 et 51 ont la même longueur.
On va voir enfin que, suivant une autre disposition de l'invention, il est possible de réduire proportionnellement les longueurs L, R"" <I>D</I> et la distance entre le pivot de la manivelle-guide et le point d'articulation de la, bielle motrice à cette manivelle-guide.
Il suffit, à cet effet, partant par exemple de la solution représentée sur la fig. 5, de définir de nouvelles positions 1A... 1C corres pondant à de nouvelles valeurs de D.
Dans ce cas, rien n'est changé aux con ditions d'entraînement de la manivelle-guide par la bielle motrice 3. Mais, en opérant les mêmes constructions que ci-dessus, on obtient une nouvelle courbe 24-30 et, conséquem ment, une nouvelle courbe .S2 pour le déplace ment du point 6. Cette courbe S2 aura elle- même un rayon 6-451 inférieur à celui de la solution initiale, de sorte que l'ensemble est, en définitive, plus ramassé.
Cette réduction pourra être poussée aussi loin que le permettent, notamment, les condi tions de résistance mécanique. On peut adop ter, par exemple, un rapport de réduction de 1,4
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comme représenté sur la fig. 5. On pour- rait pousser plus loin la réduction, mais il pourrait en résulter, dans certains cas, des efforts trop importants sur les organes pri maires (2, 3 et 51).
Sur les fig. 6 et 7, on a matérialisé deux modes de réalisation correspondant respecti vement aux schémas des fig. 4 et 5. La liai son entre les axes d'articulation 4, 41 et le pivot 6 y est faite par un renvoi de son nette 47.
La référence 48 indique un système de roue libre qui peut être réalisé de multiples manières.
Le dispositif décrit ci-dessus permet d'ob tenir l'entraînement homocinétique de l'arbre récepteur pour un mouvement angulaire d'en viron 90 de l'arbre moteur. Il y a donc lieu, pour assurer un entraînement continu de l'ar bre récepteur, de combiner quatre dispositifs élémentaires du type décrit ci-dessus, lesdits dispositifs élémentaires étant décalés, les uns par rapport aux autres, de 90 .