Dispositif de transmission centrifuge. Cette invention a pour objet un dispositif de transmission permettant de transformer automatiquement un couple moteur constant a vitesse angulaire constante eu un couple d'eutraîneinent variable à vitesse angulaire variable suivait l'intensité de l'effort résis tant.
Dans ce dispositif, l'arbre moteur est relié à l'arbre résistant par l'intermédiaire d'un train planétaire pourvu d'au moins une masse excentrée qui, par suite de l'action de la force centrifuge, exerce sur l'arbre: résis tant des réactions, lesquelles sont utilisées pour l'entraînement de cet arbre.
Différentes formes d'exécution de l'objet de l'invention ont été représentées schéma- tiquement à titre d'exemple sur les dessins annexés La fig. L est une vue schématique en bout du dispositif destiné à montrer les, mou vements cinématiques; La fig. \? est une coupe axiale du dis positif ; La fig. 3 est une coupe axiale correspon dante d'une variante;
La fig. 4, un exemple de réalisation du dispositif appliqué à une transtnission d'au tomobile La fig. 5 une coupe axiale d'une autre forme d'exécution dans laquelle les pignons satellites du train planétaire sont montés dans un carter relié à l'arbre résistant ; La fig. 8 une coupe axiale d'une forme d'exécution analogue à celle de la fig. 5, mais dans laquelle la j ésistance est appliquée di rectement sur le carter lui-même; La fig. 7 une coupe schématique du dis positif dans lequel un volant est disposé sur l'axe du pignon satellite;
La fig. 8 une forme d'exécution du dis positif avec volant et embrayage appliqué à une voiture automobile ; Les fig. 9 et 10 sont des diagracnines; La fig. 11 un schéma d'un dispositif avec volant sur l'arbre résistant et disposition de deux sélecteurs agissant en sens inverse; La fig. 12 un schéma d'un dispositif ana logue à celui de la fig. 11 pourvu d'un re@ dresseur des impulsions négatives; La fig. 13 représente schématiquement un mode de montage de la masse excen trée obligée à suivre un profil de came;
La fig. 14 une coupe suivant la ligne 14-14 de la fig. <B>13;</B> L a fig. 1â titi mode de montage élastique de la masse excentrée de façon à permettre un déplacement tangentiel et axial de la masse; Les fig. 16, 17 et 18 montrent schéma tiquement des modes de montage de dispo sitifs comprenant plusieurs groupes de mas ses réunies deux à deux; La fig. 19 représente schématiquement en coupe le dispositif de la fig. 17 muni d'titt redresseur double;
Les fig. ?il, 21 et 22 sont des diagram mes se rapportant aux dispositifs des fig. 16. 17 et 18.
Sur l'arbre moteur a est calée une roue dentée b (à denture intérieure dans les exemples des figures 1, 2 et 4, mais qui peut être également à denture extérieure, fig. <B>3)</B> qui engrène avec un pignon denté e monté Fou sur un axe d; cet axe est porté par un bras de manivelle e qui est fixé à l'ex trémité de l'arbre résistant f.
Solidaire du pignon c se trouve une masse g dont le centre de gravité est à une distance h de l'axe d. D'autre part, sur l'ar bre résistant f' est disposé un sélecteur<I>i</I> qui etnp@che l'arbre de tourner dans un des deux sens de rotation. Ce sélecteur est constitué par un encliquetage à rochet oit mieux à rouleaux et le sens de son action petit être inversé, c'est-à-dire qu'il peut permettre la rotation de l'arbre dans l'un ou l'autre sens. Il petit également être débrayé de façon à ne s'opposer à aucun mouvement de rotation.
Le sélecteur peut d'ailleurs occuper une posi tion quelconque, soit sur l'arbre résistant, soit sur les manetons des masses des satel lites. On peut d'ailleurs avoir titi nombre de sélecteurs égal à celui des masses pour per mettre la réduction de l'encombrement.
Soit St la vitesse de rotation de l'arbre moteur a et 1t le rayon de la roue b, soit la longueur du bras de manivelle e et w la vitesse de rotation de l'arbre résistant, et soit @' le rayon du pignon<I>c et</I> m' sa vitesse de rotation;
cette vitesse (o' sera définie à chaque instant par les rayons R et r' et les vitesses L? et (o. En particulier, si on ne considère que les vitesses de même sens pour l'arbre moteur et l'arbre résistant, cette vitesse sera maxima pour (o = o-, elle sera nulle pour (o = S?.
Dans le cas général, lawmasse g est sol licitée par une force centrifuge définie dont les composantes réagissent, d'une part, sur l'axe d du manchon de manivelle, et, d'autre part, sur la couronne dentée b.
La projection de cette force sur un axe perpendiculaire en c aux axes ce f subit une variation périodique sinusoïdale. Les réactions positives sur l'axe d sont transmises à l'ar bre f par l'intermédiaire dit bras, de mani velle e, tandis que les réactions négatives sont annulées parle bâti, grâce au sélecteur, sans accomplir de travail, puisqu'alors il n'y a pas de déplacement (lui point d'application de la réaction.
II résulte du calcul dynamique que la puissance ainsi transmise à l'arbre f est la puissance développée par le moteur ait ren dement près.
Si l'on suppose que l'arbre f soit calé, le travail nécessaire à la rotation des mas ses est nul, puisque la force engendrée par les masses ne se déplace pas suivant son axe. Cette période correspond ait débrayage. L'arbre f petit être calé, soit par un frein. soit par deux sélecteurs agissant en sens inverse.
Si l'on suppose que l'arbre f soit main tenu en place par le couple résistant moven, le travail est stil, mais le couple engendré atteint sa valeur maxima.
Dans le cas oit co --- Si, c'est-à-dire dan, le cas où la vitesse de l'arbre résistant est égale à la vitesse de l'arbre moteur (prise directe), le pignon e ne tourne pas sur lui- même.
La masse g s'oriente de telle façon que le couple sur la couronne dentée soit -gal au couple moteur, le couple résistant étant égal aussi ait couple moteur.
Les régimes intermédiaires sont des coin- binaisoris de ces deux régimes, le rendement qui est toujours très élevé, étant donné le petit nombre d'organes en action et le fait due la force est appliquée directement sur le maneton, va en s'améliorant vers la prise directe.
II @- a donc accroeliage toutes les fois que le couple résistant devient égal au cou ple moteur.
Air démarrage, le moteur marchant à vide, le couple peut être aussi grand qu'on veut, c'est une question de vitesse angulaire, de rayon et de ruasse.
On petit mettre un nombre pair de nias ses excentrées, symétriques par rapport aux axes cc f' de façon à équilibrer toute réaction dans les plans passant par ces axes.
Pour obtenir la marche arrière, il suffit d'inverser le sens d'action du sélecteur, le mouvement de l'arbre f change alors de sens. Dans ce cas, les couples sont très grands, puisque les valeurs de co et de !? sont de signe contraire et les vitesses de l'arbre f sont réduites.
Ce dispositif permet également le frei nage sur le moteur. Si l'on suppose, en effet, que l'appareil étant dans les conditions d'é quilibre (o - !), on abaisse le régime mo teur, l'appareil freine alors sur le moteur à la manière<B>dit</B> freinage ordinaire connu sous ce 110m.
Si, dans ces conditions, oit inverse le sélecteur, l'arbre f' prend un mouvement en sens inverse d'autant plus rapide que le mo teur tourne plus vite; on petit ainsi freiner avec la puissance du moteur.
La fig. 4 représente en coupe un exem ple d'application de l'appareil < i une traits- iniQsion d'automobile; a est l'arbre moteur, fi nue couronne dentée fixée à l'intérieur du volant b', c le pignon du train planétaire dont est solidaire la masse y, e est le bras de manivelle monté à l'extrémité de l'arbre de transmission<I>f, i</I> est le sélecteur. Le fonc tionnement de ce dispositif est exactement celui qui vient d'être décrit.
On a supposé jusqu'ici que l'appareil était plongé dans titi fluide de résistance négli- geable, dans ce cas la force centrifuge seule entre en jeu. II n'en est plus de même lors que l'appareil est plongé dans un fluide pré sentant aine certaine résistance, titi liquide par exemple; dans ce cas, des réactions pro venant de la résistance offerte au déplace ment des masses dans le fluide, se corribi- rient avec les réactions dues à la force centrifuge. Avec un liquide présentant une viscosité suffisante, oit peut même supprimer le sélecteur.
On peut surtout, dans ce cas, obtenir pont- telle loi de couple moteur don née, sine loi quelconque de couple résistant en fonction des vitesses relatives de rotation.
L'appareil qui vient d'être décrit peut être utilisé dans tous les cas où il est de mandé une force variable variant dans de grandes proportions, provenant d'un moteur ayant une marche de régime (moteurs à com- bristion interne, turbines, machines à vapeur, etc., et également moteur humain).
Il peut être appliqué à tous les problè mes de traction: véhicules automobiles, loco motives, bicyclettes, etc.; aux machines r coles ; aux appareils de levage, aux # ag <B>1</B> transporteurs funiculaires ou autres; aux machines-outils demandant une force varia ble et à la commande des arbres sur lesquels sont branchées des machines-outils travail lant irrégulièrement, etc.
Cet appareil constitue, en outre, un accouplement de sécurité donnant le dé- bray age automatique dans tous les cas lors que le couple résistant dépasse le couple moteur d'une quantité donné(-.
Au lieu d'être disposés sur des bras de ma nivelles. le.; pignons satellites peuvent être montés dans un carter qui petit. ou bien être solidaire. de l'arbre résistant. ou bien être lui-même soumis directement à l'effort résistant.
Dans la fig. 5, n est l'arbre moteur ter- imité par un pignon denté b qui engrène avec les pignons satellites c portant les masses excentrées y disposées symétrique ment par rapport à l'axe du dispositif. Les axes < l des pignons satellites sont montés, par l'intermédiaire de roulements à billes d', daiiuii carter 1, qui joue le rôle du bras de manivelle du dispositif décrit précédemment.
Ce carter, solidaire de l'arbre résistant f, porte le rotor il du sélecteur dont le stator il est fixé au bâti général.
Le fonctionnement du dispositif est iden tiquement le même que celui qui vient d'être décrit. Les mouvements du carter 1 qui se produisent dans le sens utile ou positif, se transmettent à l'arbre résistant, tandis que les mouvements négatifs sont empêchés par le ou les sélecteurs intercalés entre le carter et le bâti.
La fig. 6 représente une forme d'exécu tion du dispositif dans lequel le mouvement du carter est utilisé directement sans l'inter médiaire d'un arbre récepteur. Dans l'exem ple représenté, il s'agit d'une roue d'auto mobile dont le bandage Ic est monté sur le carter l lui-même qui agit sans aucun inter médiaire. Les mêmes lettres de référence désignent les mêmes organes que précédem ment.
Le sélecteur réversible a l'une de ses parties il solidaire de la roue, solidaire par exemple, d'iui tambour de frein<B>Il.</B> et l'autre partie i' reliée nu châssis.
Il est bien évident que le même dispo sitif s'applique non seulement aux roues d'au tomobiles, mais aussi aux roues des bicy clettes. dans ce cas l'arbre moteur est rem placé par le pignon de chaîne qui entraîne le pignon denté en prise avec les pignons satellites. Le dispositif s'applique également aux roues en contact avec une voie ferrée, aux s.#--itëmes à crémaillère, etc.
Ju,#:qu'ici on n'a envisagé que l'effet de la masse excentrf'e y tournant avec l'arbre du satellite c dans son mouvement de pré cession autour de l'axe général de rotation rc <I>f.</I> L'étude analytique des phénomènes d'oscillation dus à. l'action de cette masse montre que le couple négatif s'annule pour une certaine valeur de la vitesse de rotation de l'arbre entraîné autour de l'axe f.
D'au tre part on a constaté que si l'on adjoint un volant .u <B>(fi-,.</B> î) calé sur l'axe du satellite, on peut abaisser la valeur de la vitesse pour laquelle le couple négatif s'annule. L'effet de ce volant est de réduire les variations de vitesse angulaire du satellite en emiriagasi- nant de l'énergie lorsque cette vitesse angu laire tend à augmenter, pour la restituer quand elle tend à diminuer. Il diminue donc les variations du couple sans diminuer la valeur du couple résultant moyen. La pré sence de ce volant permet donc; dune part.
de diminuer l'amplitude maxima des couples oscillatoires transmis, en dehors de la prise directe absolue, et, d'autre part, d'abaisser la valeur de la vitesse à partir de laquelle le sélecteur cesse d'agir (vitesse pour laquelle le couple négatif s'annule) pour permettre la prise directe oscillatoire le plus de temps possible.
Grâce à l'adjonction d'un volant iii, si l'importance de ce volant est suffisante; le démarrage peut se faire uniquement sur la quantité de mouvement de ce volant, partant. d'une vitesse nulle pour être amené rapide ment à une vitesse de régime assez élevée. Ceci conduit donc à utiliser le sélecteur dans certains cas particuliers en le doublant par un volant qui peut par surcroit rendre le démarrage possible, à lui tout seul.
Un des moyens de faciliter ce déniai- rage consiste, après avoir lancé le ou les volants à leur vitesse maxima en mettant le moteur à son régime (dans une voiture auto mobile par exemple), à embrayer le mouve ment de l'arbre résistant sur l'arbre récep teur de l'appareil, fonctionnant alors en prie directe, et de se servir ainsi de la quantité de mouvement des volants en question pour amener la vitesse de la voiture de zéro à une valeur V, pour laquelle le di,;liositif peut fonctionner sans sélecteur.
Dans ce cas la vitesse du système satellite est ramenée de la vitesse correspondant à la prise directe à celle correspondant à la vitesse l'. Pour obtenir ce résultat, il est nécessaire naturel lement d'intercaler un embrayage entre l'ar bre récepteur du dispositif de transmission centrifuge et l'arbre résistant.
Un exemple d'exécution d'une disposition de ce enre, appliquée à une voiture auto- '0 mobile. a été représenté sur la iig. 8 oir les mêmes lettres de référence désignent les mêmes organes (lue précédemment. )
e est le dispositif d'embrayage intercalé entre le car ter l qui joue le vole d'arbre récepteur de l'appareil et l'arbre o de transmission aux roues. Dans cette forme d'exécution les ruas ses g font corps avec les volants ni.
L'organe portant les pignons satellites peut être relié à Marbre résistant à entraîner par l'intermédiaire d'une liaison élastique (ressort de torsion spiral o(r cylindrique, laine d'acier.
etc.) Le but de cette liaison élasti que est de permettre, dans le sens conve nable, titi déplacement instantané des masses mobiles, suffisamment rapide pour utiliser toutes les fréquences aussi petites soient elles, quelle que soit la masse à entraîner, la réaction de l'organe élastique régularisant ensuite la transmission du mouvement aux niasses importantes.
Si loir dispose d'une ligne d'arbres assez longue, ces arbres peu vent être calculés pour fournir une torsion suffisante pour obtenir l'effet élastique cherché.
L'organe élastique peut être utilisé éga- lernent sur le carter. lorsqu'on prend ki foi-ce sur le carter, en interposant, entre celui-ci et l'organe qui utilise le travail, des liaisons élastiques permettant (tu mouvement angu laire relatif.
II peut également y avoir avantage à utiliser des liaisons élastique., en amont ou en aval de la transmission, étant donné que la loi des couples est tin jeu entre les oscil lations, leur durée, leur amplitude et les masses amont et aval, ainsi que les niasses (les satellites.
II a été reconnu que cette transmission est rêver sible : on petit donc prendre l'arbre moteur comme arbre résistant et récipro- quernent, comme cela a d'ailleurs déjà été indiqué précédemment à propos du freinage de la voiture sur le moteur. Il en découle la possibilité de mettre les organes élasti ques oir le but à atteindre nécessite leur présence.
D'autre part, les rapports de multiplica tion des satellites aux pignons moteurs ou récepteurs peuvent être très augmentés, car on utilise (les impulsions très courtes. Il est. (loue nécessaire de prévoir, dans certains cas. des trains (le satellites intérieurs ou exté- rieur-s, permettant des combinaisons complexes et des régimes oscillatoires élevés.
Dans ce qui précéde, on a prévu la dis position d'un sélecteur et d'une liaison élas tique en vue de totaliser les impulsions posi tives imprimées par les forces centrifuges < r, la transmission.
Si l'on représente les couples C en fonc tion des angles de rotation cc du pignon satel lite et par suite de la masse excentrée qui en est solidaire, on obtient pour ces couples une fonction périodique qui a été représen tée sur la fig. 9. Le couple moyen transmis C;" est tel que la surface 27, C", = '/2 sur face de la sinusoïde.
La liaison élastique a pour but de per mettre l'accomplissement aussi rapide que possible de la demi-période -0 à -.
Si l'on suppose qu'on supprime cette liaison élastique et qu'on monte sur l'arbre résistant f (fig. 11) un volant p ayant un montent d'inertie 1, il se pourra que l'amorce de la réaction négative<I>de - à</I> 2r soit appli quée au volait avant que le sélecteur i ait pu agir, et ceci à, cause des déformations élastiques des bâtis.
Polir éviter cet inconvénient et être cer- taiii qu'aucune impulsion négative lie soit transrnise au volant p, il suffit. de monter entre le volant et le sélecteur i un 2'lle sélec teur rq agissant en sens inverse du premier (fig. 11).
Le fonctionnement du dispositif est le suivant: Pour une impulsion positive, l'arbre f tourne dans le sens de la flèche @r, le second sélecteur rï entraîne sa couronne extérieure également dans le sens de la flèche .r et l'impulsion se communique au volant p.
Pour une impulsion négative, l'arbre f est arrêté en sens inverse de la flèche a par le 1@'r sélecteur i; le 2'lle sélecteur (q, au contraire, laisse sa couronne extérieure libre de continuer. soir mouvement solidaire de celui du volant; ce dernier totalise donc les impulsions positives.
11 peut également être intéressant d'aug menter la valeur des couples moyens trans mis. On peut combiner dans ce but les 2 sélecteurs de façon à redresser les impulsions négatives.
C'est un dispositif de ce genre qui a été représenté sur la fig. 12, dans lequel la cou ronne extérieure du sélecteur i est reliée par un jeu de pignons d'angle r dont les axes sont tenus dans des paliers fixes solidaires du bâti, à titi pignon s calé sur l'arbre f. Lors d'une rotation de l'arbre dans le sens de la flèche .x: (pour une impulsion positive), le les' sélecteur i n'entraîne pas les pignons et tout se passe comme précédemment.
Pour une impulsion négative, le sélecteur i., tournant dans le sens de la flèche y, entraîne sa couronne extérieure et, par l'intermédiaire des pignons r, l'arbre<I>f</I> dans le sens de la flèche x puisqu'à ce moment le 2'"e sélecteur !t n'en traîne plus sa couronne extérieure. Le volant p totalise donc alors les impulsions positives et négatives et le couple moyen transmis est celui représenté fig. 10, sauf lorsque les arbres<I>a</I> et<I>f</I> tournent à la même vitesse, c'est-à-dire pendant la prise directe.
Il est possible, dans tous les cas, si l'on désire avoir des actions plus progressives, d'intercaler des liaisons élastiques aux endroits convenables, comme cela a été prévu précé demment.
Un des moyens de réaliser l'auto-sélec- tion, nu le redressement, ainsi que la pro gressivité désirables, peut être de fixer les masses excentrées dans des profils de came; convenablement étudiés, et tels que les nias ses ne restent pas à une distance constante de l'a-:e du satellite, en même temps qu'elles peuvent également modifier leur position an gulaire par rapport au satellite.
C'est une disposition de ce genre qui a été représentée sur les figures 13 et 14 où la masse excentrée g se déplace dans une rainure t d'une came ii. La partie centrale de la came 2c petit être rattachée an satel lite par des moyens divers. On introduit ainsi une nouvelle fonction f (t), arbitraire. qui permet de modifier les lois des couples dans une mesure importante.
Ait lieu d'agir sur le chemin relatif du satellite et de la masse, on petit agir sur le déplacement des composantes normales et tangentielles, et alors avoir, par exemple, une masse y en équilibre entre deux ressorts r axiaux et le tout ayant un déplacement tan gentiel possible. Un tel dispositif serait favo rable aux couples de démarrage. Ce dispositif a été représenté, figure 15, où t' représente un chemin relatif décrit par la masse ç/ en tin tour du satellite, à un régime donné.
Dans le cas du redresseur, il est loisible. par analogie avec ce qui se 'passe dans le courants électriques ou dans les moteurs polycylindriques, d'obtenir des sommations d'impulsions et par suite de régulariser le couple transmis en employant des groupes de masses, dont les calages diffèrent deux<B>il</B> deux, par exemple deux groupes de deux masses calés à. 90 . trois groupes de deux masses calés à 120 , etc. Dans ce cas, il est indispensable de totaliser séparément les im pulsions négatives et positives des groupe des nasses deux à deux, au moyen d'autant de redresseurs qu'il y a de groupes de deux masses.
Cela revient en somme à juxtaposer sur le même arbre récepteur, un certain nombre de transmissions centrifuges, redres sées, agissant séparément, ayant même pé riode et ayant des différences de phases de 90 , 120 , etc. suivant le montage des mas ses. On peut d'ailleurs employer des fré quences différentes en utilisant des pignons satellites de raygrrs différents. On petit obte nir ainsi toute la série d'impulsions vibra toires qui deviennent, dès lors, des éléments individuels simples permettant l'obtention de fonctions complexes sur l'arbre général résultant.
L'invention peut s'appliquer à ri groupe de deux ou plusieurs masses et permet d'ob tenir les combinaisons -,vivantes 1 Système diphasé: 2 masses <B>là</B> 180 , dont le montage est représenté selrénratique- ment figure 1d. 2J Sy stéme quadriphasé :
'_' groupes de masses, les 2 première: èt 181 , les 2 autres à 90 des premières, le montage est repré senté schématiquement figure 17.
3 Système hexaphasé : 3 groupes de 2 ruasses à. 180", les groupes de 2 ruasses étant décalés de l20 les uns par rapport aux autres (montage schématique de la fig. 18), et ainsi de suite, le nombre des phases étant toujours pair de façon iL obtenir l'équilibrage complet des masses deux à, deux.
On décrira ci-aprè\ tin groupe quadri- phasé pour préciser le montage des satelli tes, des masses, des bras ou carters mobi les, des arbres et du redresseur double.
.La fig. 17 représente schématiquement. le montage du dispositif.
Les deux masses g' y' du premier groupe sont solidaires des satellites c' c' qui sont reliés par titi bras (ou titi carter) e'.
Les deux masses g'= 92 du deuxième groupe sont solidaires des satellites c2 c2 qui sont re liés par tin bras (ou titi carter) e2. Ces bras ou carters doivent avoir un mouvement relatif l'rrrr par rapport à l'autre, de façon â per mettre que chaque groupe communique ses impulsions propres à. l'arbre résistant géné ral.
A cet effet, le bras e' correspond à. un arbre central<I>f'</I> et le bras e' à, titi bras creux f 2 tournant autour du premier. Les satellites engrènent toits avec la même cou ronne dentée L portée par l'arbre moteur a.
La fig. 19 donne aire vue schématique en coupe suivant 19-19 de la fig. 17 et montre la répartition symétrique des niasses de part et d'autre des satellites ainsi que la disposition du redresseur double. Le redres seur correspondant à l'arbre central f' est identique â, celui décrit précédemment. Le, mêmes lettres de référence affectée: de l'in dice 1 indiquent les mêmes organes.
Autour de ce redresseur est disposé un deuxième redresseur qui correspond à, l'arbre creux extérieur<B>f</B> l. Ce redresseur a également deux sélecteurs i2 et q2 disposés comme dans le cas précédent.
L'impulsion positive est trans mise par des engrenages droits ru dont l'axe est logé dans titi palier fixe solidaire du bâti et par le séle,teur i2; l'impulsion négative au moyen d'un train de pignons différentiels y- concentriques aux premiers et tournant sur des axes logés dans des paliers fixes solidaires du bâti et par le sélecteur q2.
L'arbre unique résistant général f reçoit donc les impulsions positives et négatives des deux groupes de masses, impulsions qui se totalisent. comme le moptre le diagramme de la fig. 20 oir la courbe supérieure en trait fort montre la totalisation résultante, sur l'arbre général, des impulsions pendant une période, sauf lorsque les arbres a. et<I>f</I> tour nent îr la même vitesse, c'est-à-dire pendant la prise directe.
La figure 21 représente le diagramme correspondant à deux masses et, la fig. 22, le diagramme correspondant â six masses.
Centrifugal transmission device. The object of this invention is a transmission device making it possible to automatically transform a constant motor torque at constant angular speed into a variable driving torque at variable angular speed followed by the intensity of the force resisted.
In this device, the drive shaft is connected to the resistant shaft by means of a planetary gear provided with at least one eccentric mass which, as a result of the action of centrifugal force, exerts on the shaft. : resist reactions, which are used for training this tree.
Different embodiments of the object of the invention have been shown diagrammatically by way of example in the accompanying drawings. FIG. L is a schematic end view of the device intended to show the kinematic movements; Fig. \? is an axial section of the positive say; Fig. 3 is a corresponding axial section of a variant;
Fig. 4, an exemplary embodiment of the device applied to a transmission of an automobile. FIG. 5 an axial section of another embodiment in which the planet gears of the planetary gear are mounted in a housing connected to the resistant shaft; Fig. 8 is an axial section of an embodiment similar to that of FIG. 5, but in which the resistance is applied directly to the housing itself; Fig. 7 a schematic sectional view of the positive say in which a flywheel is arranged on the axis of the planet gear;
Fig. 8 an embodiment of the positive dis with flywheel and clutch applied to a motor car; Figs. 9 and 10 are diagracnins; Fig. 11 a diagram of a device with a flywheel on the resistant shaft and arrangement of two selectors acting in the opposite direction; Fig. 12 a diagram of a device similar to that of FIG. 11 provided with a negative pulse rectifier; Fig. 13 schematically shows a method of mounting the eccentric mass forced to follow a cam profile;
Fig. 14 a section on line 14-14 of FIG. <B> 13; </B> L a fig. 1â titi elastic mounting mode of the eccentric mass so as to allow tangential and axial displacement of the mass; Figs. 16, 17 and 18 schematically show methods of mounting devices comprising several groups of mas its joined together in pairs; Fig. 19 shows schematically in section the device of FIG. 17 provided with double rectifier titt;
Figs. eye, 21 and 22 are diagrams relating to the devices of FIGS. 16. 17 and 18.
On the motor shaft a is wedged a toothed wheel b (internally toothed in the examples of Figures 1, 2 and 4, but which can also be externally toothed, Fig. <B> 3) </B> which meshes with a toothed pinion mounted Crazy on an axis d; this axis is carried by a crank arm e which is fixed to the end of the resistant shaft f.
Solid with the pinion c is a mass g whose center of gravity is at a distance h from the axis d. On the other hand, on the resistant shaft f 'is placed a selector <I> i </I> which enables the shaft to turn in one of the two directions of rotation. This selector is constituted by a ratchet or better roller click and the direction of its action can be reversed, that is to say that it can allow the rotation of the shaft in one or the other direction. . It can also be disengaged so as not to oppose any rotational movement.
The selector can moreover occupy any position, either on the resistant shaft or on the crankpins of the masses of the satellites. It is also possible to have titi number of selectors equal to that of the masses to enable the reduction of the bulk.
Let St be the speed of rotation of the motor shaft a and 1t the radius of the wheel b, or the length of the crank arm e and w the speed of rotation of the resistant shaft, and let @ 'the radius of the pinion < I> c and </I> m 'its speed of rotation;
this speed (o 'will be defined at any time by the radii R and r' and the speeds L? and (o. In particular, if we consider only the speeds in the same direction for the motor shaft and the resistant shaft, this speed will be maximum for (o = o-, it will be zero for (o = S ?.
In the general case, lawmasse g is solicited by a defined centrifugal force whose components react, on the one hand, on the axis d of the crank sleeve, and, on the other hand, on the ring gear b.
The projection of this force on an axis perpendicular in c to the axes ce f undergoes a sinusoidal periodic variation. The positive reactions on the d axis are transmitted to the shaft f by the intermediary of said arm, while the negative reactions are canceled by the frame, thanks to the selector, without performing any work, since then there is no displacement (him point of application of the reaction.
It results from the dynamic calculation that the power thus transmitted to the shaft f is the power developed by the motor, with the yield close.
If we suppose that the shaft f is wedged, the work necessary for the rotation of the mas ses is zero, since the force generated by the masses does not move along its axis. This period corresponds to a walkout. The shaft f small be wedged, either by a brake. or by two selectors acting in the opposite direction.
If we assume that the shaft f is held in place by the moven resistive torque, the work is stil, but the torque generated reaches its maximum value.
In the case oit co --- Si, that is to say dan, the case where the speed of the resistant shaft is equal to the speed of the motor shaft (direct drive), the pinion e does not turn on himself.
The mass g is oriented in such a way that the torque on the ring gear is equal to the engine torque, the resistive torque also being equal to the engine torque.
The intermediate regimes are coin-binaisoris of these two regimes, the efficiency which is always very high, given the small number of organs in action and the fact due to the force is applied directly to the crankpin, is improving towards direct plug.
II @ - therefore hooking up whenever the resistive torque becomes equal to the motor neck.
Air starting, the engine running empty, the torque can be as large as you want, it's a matter of angular speed, radius and friction.
We can put an even number of nias its eccentric, symmetrical with respect to the axes cc f 'so as to balance any reaction in the planes passing through these axes.
To obtain reverse gear, it suffices to reverse the direction of action of the selector, the movement of the shaft f then changes direction. In this case, the pairs are very large, since the values of co and of!? are of opposite sign and the shaft speeds f are reduced.
This device also allows braking on the engine. If we suppose, indeed, that the apparatus being in the conditions of equilibrium (o -!), One lowers the engine speed, the apparatus then brakes on the engine in the manner <B> says < / B> ordinary braking known as 110m.
If, under these conditions, the selector is reversed, the shaft f 'takes on a movement in the opposite direction, the faster the faster the motor turns; you can brake with the power of the engine.
Fig. 4 shows in section an example of application of the apparatus to an automobile feature; a is the drive shaft, fi naked toothed ring fixed inside the flywheel b ', c the pinion of the planetary gear to which the mass y is secured, e is the crank arm mounted at the end of the transmission <I> f, i </I> is the selector. The operation of this device is exactly that which has just been described.
It has hitherto been assumed that the apparatus was immersed in titi fluid of negligible resistance, in this case the centrifugal force alone comes into play. It is no longer the same when the apparatus is immersed in a fluid. presenting a certain resistance, liquid titi for example; in this case, reactions arising from the resistance offered to the displacement of masses in the fluid, corribe with the reactions due to centrifugal force. With a liquid of sufficient viscosity, oit can even remove the selector.
It is especially possible, in this case, to obtain a bridge - such given motor torque law, any law of resistive torque as a function of the relative speeds of rotation.
The apparatus which has just been described can be used in all cases where it is required a variable force varying in large proportions, coming from an engine having a speed operation (internal combustion engines, turbines, etc. steam engines, etc., and also a human engine).
It can be applied to all traction problems: motor vehicles, locomotives, bicycles, etc .; to harvesting machines; lifting devices, funicular carriers or other # ag <B> 1 </B>; to machine tools requiring a variable force and to the control of shafts to which machine tools which work irregularly are connected, etc.
This device also constitutes a safety coupling giving automatic disengagement in all cases when the resistive torque exceeds the engine torque by a given quantity (-.
Instead of being arranged on the arms of my levels. the.; planet gears can be mounted in a small housing. or be in solidarity. resistant tree. or be himself directly subjected to the resistance effort.
In fig. 5, n is the motor shaft terminated by a toothed pinion b which meshes with the planet pinions c carrying the eccentric masses there disposed symmetrically with respect to the axis of the device. The axes <l of the planet gears are mounted by means of ball bearings daiiuii casing 1, which acts as the crank arm of the device described above.
This casing, integral with the resistant shaft f, carries the rotor il of the selector, the stator of which is fixed to the general frame.
The operation of the device is identical to that which has just been described. The movements of the casing 1 which occur in the useful or positive direction are transmitted to the resistant shaft, while the negative movements are prevented by the selector or switches interposed between the casing and the frame.
Fig. 6 shows an embodiment of the device in which the movement of the housing is used directly without the intermediary of a receiving shaft. In the example shown, it is a movable car wheel whose tire Ic is mounted on the casing l itself which acts without any intermediary. The same reference letters designate the same bodies as above.
The reversible selector has one of its parts it integral with the wheel, for example integral with the brake drum <B> II. </B> and the other part i 'connected to the chassis.
It is obvious that the same device applies not only to the wheels of automobiles, but also to the wheels of bicycles. in this case the motor shaft is replaced by the chain pinion which drives the toothed pinion in mesh with the planet pinions. The device also applies to wheels in contact with a railroad track, to cogwheels, etc.
Ju, #: that here we only considered the effect of the eccentric mass y rotating with the shaft of the satellite c in its precession movement around the general axis of rotation rc <I> f . </I> The analytical study of oscillation phenomena due to. the action of this mass shows that the negative torque is canceled out for a certain value of the speed of rotation of the shaft driven around the axis f.
On the other hand, it has been observed that if we add a .u <B> (fi- ,. </B> î) wheel set on the axis of the satellite, we can lower the value of the speed for which the negative torque is canceled out. The effect of this flywheel is to reduce the variations in the angular speed of the satellite by storing energy when this angular speed tends to increase, to restore it when it tends to decrease. It therefore decreases the variations in torque without decreasing the value of the resulting average torque. The presence of this steering wheel therefore allows; Firstly.
to reduce the maximum amplitude of the oscillatory torques transmitted, apart from the absolute direct drive, and, on the other hand, to lower the value of the speed from which the selector ceases to act (speed at which the torque negative is canceled) to allow the oscillatory direct drive as long as possible.
By adding a flywheel iii, if the size of this flywheel is sufficient; starting can be done only on the amount of movement of this flywheel, hence. from zero speed to be brought quickly to a fairly high operating speed. This therefore leads to using the selector in certain particular cases by doubling it with a flywheel which can in addition make starting possible, on its own.
One of the means of facilitating this deviation consists, after having launched the flywheel (s) at their maximum speed by putting the engine at its speed (in a motor car for example), in engaging the movement of the resistant shaft on the receiving shaft of the apparatus, then operating in direct request, and thus to use the momentum of the steering wheels in question to bring the speed of the car from zero to a value V, for which the di; The positive can work without a selector.
In this case, the speed of the satellite system is reduced from the speed corresponding to the direct drive to that corresponding to the speed l ′. To obtain this result, it is naturally necessary to insert a clutch between the receiving shaft of the centrifugal transmission device and the resistant shaft.
An example of execution of a provision of this enre, applied to a motor car. has been depicted on iig. 8 oir the same letters of reference designate the same organs (read above.)
e is the clutch device interposed between the casing l which acts as the drive shaft flywheel of the device and the transmission shaft o to the wheels. In this embodiment the ruas its g are integral with the flounces ni.
The member carrying the planet gears can be connected to resistant marble to be driven by means of an elastic connection (spiral torsion spring o (cylindrical r, steel wool.
etc.) The purpose of this elastic connection is to allow, in the proper sense, instantaneous displacement of the moving masses, fast enough to use all the frequencies, however small they may be, whatever the mass to be driven, the reaction of the elastic member then regulates the transmission of movement to large masses.
If the dormouse has a fairly long line of trees, these trees can be calculated to provide sufficient torsion to obtain the elastic effect sought.
The elastic member can also be used on the housing. when taking this faith on the casing, by interposing, between the latter and the organ which uses the work, elastic connections allowing (you relative angular movement.
It may also be advantageous to use elastic connections., Upstream or downstream of the transmission, given that the torque law is a play between the oscillations, their duration, their amplitude and the upstream and downstream masses, thus than the masses (the satellites.
It has been recognized that this transmission is dreamable: we can therefore take the motor shaft as a resistant shaft and reciprocally, as has moreover already been indicated previously with regard to the braking of the car on the motor. This results in the possibility of putting the elastic members oir the goal to be achieved requires their presence.
On the other hand, the gear ratios of the satellites to the driving or receiving pinions can be greatly increased, because very short pulses are used. It is. (Rents necessary to provide, in certain cases. Of trains (the internal satellites or external, allowing complex combinations and high oscillatory speeds.
In the foregoing, provision has been made for the arrangement of a selector and of an elastic link with a view to totalizing the positive impulses imparted by the centrifugal forces <r, the transmission.
If we represent the torques C as a function of the angles of rotation cc of the satel lite pinion and as a result of the eccentric mass which is integral with it, we obtain for these torques a periodic function which has been shown in fig. 9. The average torque transmitted C; "is such that the surface 27, C", = '/ 2 on the face of the sinusoid.
The purpose of the elastic connection is to allow the completion as fast as possible of the half-period -0 to -.
If we suppose that we remove this elastic connection and that we mount on the resistant shaft f (fig. 11) a flywheel p having a rise of inertia 1, it is possible that the onset of the negative reaction <I> de - à </I> 2r is applied on the fly before the selector i could act, and this because of the elastic deformations of the frames.
Polishing avoid this inconvenience and be sure that no negative impulse is transmitted to the flywheel p, it suffices. fit between the handwheel and selector i a 2nd selector rq acting in the opposite direction to the first (fig. 11).
The operation of the device is as follows: For a positive pulse, the shaft f turns in the direction of arrow @r, the second selector rï drives its outer ring also in the direction of arrow .r and the pulse is communicated. at the wheel p.
For a negative pulse, the shaft f is stopped in the opposite direction to the arrow a by the 1 @ 'r selector i; the 2nd selector (q, on the contrary, leaves its outer ring free to continue. This movement is integral with that of the flywheel; the latter therefore totals the positive impulses.
It may also be interesting to increase the value of the average couples transferred. For this purpose, the 2 selectors can be combined so as to correct the negative pulses.
It is a device of this type which has been shown in FIG. 12, in which the outer crown of the selector i is connected by a set of angle pinions r, the axes of which are held in fixed bearings integral with the frame, with titi pinion s wedged on the shaft f. When the shaft is rotated in the direction of arrow .x: (for a positive pulse), the selector i does not drive the pinions and everything happens as before.
For a negative pulse, the selector i., Turning in the direction of the arrow y, drives its outer ring gear and, via the pinions r, the shaft <I> f </I> in the direction of the arrow x since at this moment the 2nd selector! t no longer drags its outer ring gear. The flywheel p therefore totals the positive and negative impulses and the average torque transmitted is that shown in fig. 10, except when the shafts <I> a </I> and <I> f </I> rotate at the same speed, ie during direct drive.
It is possible, in all cases, if it is desired to have more progressive actions, to insert elastic links at suitable places, as has been provided for previously.
One of the means of achieving self-selection, or straightening, as well as desirable progressivity, may be to fix off-center masses in cam profiles; suitably studied, and such that the nias ses do not remain at a constant distance from the a-: e of the satellite, at the same time that they can also modify their angular position in relation to the satellite.
It is an arrangement of this kind which has been shown in Figures 13 and 14 where the eccentric mass g moves in a groove t of a cam ii. The central part of the cam 2c can be attached to a satellite lite by various means. We thus introduce a new function f (t), arbitrary. which makes it possible to modify the laws of couples to a significant extent.
Instead of acting on the relative path of the satellite and the mass, we can act on the displacement of the normal and tangential components, and then have, for example, a mass y in equilibrium between two axial springs r and the whole having a tangential displacement possible. Such a device would be favorable to starting torques. This device has been shown, FIG. 15, where t 'represents a relative path described by the mass ç / in revolution of the satellite, at a given speed.
In the case of the rectifier, it is permissible. by analogy with what happens in electric currents or in polycylindrical motors, to obtain summations of impulses and consequently to regularize the transmitted torque by using groups of masses, the settings of which differ two <B> il </B> two, for example two groups of two masses wedged at. 90. three groups of two masses set at 120, etc. In this case, it is essential to add up separately the negative and positive impulses of the groups of traps two by two, using as many rectifiers as there are groups of two masses.
In short, this amounts to juxtaposing on the same receiver shaft a certain number of centrifugal transmissions, rectified, acting separately, having the same period and having phase differences of 90, 120, etc. depending on the assembly of the mas ses. It is also possible to use different frequencies by using planet gears of different raygrrs. We can thus obtain the whole series of vibratory pulses which consequently become simple individual elements making it possible to obtain complex functions on the resulting general tree.
The invention can be applied to a group of two or more masses and makes it possible to obtain the combinations -, living 1 Two-phase system: 2 masses <B> there </B> 180, the assembly of which is shown selratically. figure 1d. 2J Four-phase system:
'_' groups of masses, the first 2: and 181, the other 2 at 90 from the first, the assembly is shown schematically in figure 17.
3 Hexaphase system: 3 groups of 2 poles at. 180 ", the groups of 2 ruasses being offset by 120 with respect to each other (schematic assembly of fig. 18), and so on, the number of phases being always even so as to obtain the complete balancing of the masses. two by two.
A four-phase group will be described below to specify the mounting of the satellites, masses, movable arms or housings, shafts and the double rectifier.
Fig. 17 shows schematically. mounting the device.
The two masses g 'y' of the first group are integral with the satellites c 'c' which are connected by titi arm (or titi casing) e '.
The two masses g '= 92 of the second group are integral with the satellites c2 c2 which are linked by an arm (or titi casing) e2. These arms or housings must have a relative movement the rrrr with respect to the other, so â allow each group to communicate its own impulses. the general resistant tree.
For this purpose, the arm e 'corresponds to. a central shaft <I> f '</I> and the arm e' à, titi hollow arm f 2 rotating around the first. The satellites mesh roofs with the same toothed crown L carried by the motor shaft a.
Fig. 19 gives a schematic sectional view along 19-19 of FIG. 17 and shows the symmetrical distribution of the masses on either side of the satellites as well as the arrangement of the double rectifier. The rectifier corresponding to the central shaft f 'is identical to that described above. The, same assigned reference letters: of index 1 indicate the same organs.
Around this rectifier is arranged a second rectifier which corresponds to the outer hollow shaft <B> f </B> l. This rectifier also has two selectors i2 and q2 arranged as in the previous case.
The positive impulse is transmitted by spur gears ru whose axis is housed in a fixed bearing secured to the frame and by the selector, tor i2; the negative impulse by means of a train of differential gears y-concentric with the former and rotating on axes housed in fixed bearings integral with the frame and by the selector q2.
The single resistant shaft, general f, therefore receives the positive and negative impulses of the two groups of masses, impulses which add up. as the master diagram of fig. 20 ow the upper curve in solid line shows the resulting totalization, on the general shaft, of the pulses during a period, except when the shafts a. and <I> f </I> turn at the same speed, ie during direct drive.
FIG. 21 represents the diagram corresponding to two masses and, FIG. 22, the diagram corresponding to six masses.