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La présente invention se rapporte à un changement de vitesse méca- nique à réglage continu. On connait des changements de vitesse de ce genre dans lesquels un guidage circulaire d'excentricité réglable par rapport à l'arbre moteur engendre un mouvement radial d'une crémaillère et une période
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du mouvement de la crémaillère esbtransmise à l'arbre de sortie. On sait que dans de tels mécanismes, le mouvement radial dela crémaillère n'est pas u- niforme, de sorte que ces mécanisme3ne permettent pas d'obtenir sans autres dispositions un mouvement de sortie uniforme. Pour qu'un tel mécanisme soit pratiquement utilisable., il est nécessaire d'éviter l'irrégularité du mouvement de sortie. En cherchant à obtenir ce résultat, on rencontre la difficulté principale que l'irrégularité du mouvement radial de la crémail- lère est d'un genre particulier.
En effet, ce mouvement radial n'est pas sinusoïdal mais sa courbe ressemble à une sinusoïde déformée dissymétrique- ment, comme on va le montrer à l'aide des figures 1 et 2, Si l'on suppose qu'une crémaillère ab tourne autour du point dans la direction de la flè- che tandis que le point b parcourt la trajectoire de guidage C excentrique par rapport à e. un mouvement radial est imparti à cette crémaillère ab.
Si l'on représente ce mouvement radial en fonction de l'angle de rotation; on obtient la courbe représentée sur la figure 2 qui correspond à des con- ditions cinématiques très défavorables du fait qu'elle est dissymétrique.
Le déplacement radial de la crémaillère ab dépasse déjà pour une rotation de 90 la moitié de lacrource radiale obtenue à 180 , course qui est égale au double de l'excentricité er. Dans un mécanisme connu, les crémaillères portent une pièce de guidage s'appuyant tangentiellement sur le cercle de guidage. Le guidage tangentiel de la crémaillère ab sur le cercle excentri- que C est représenté schématiquement sur les figures 3 et 4. Celles-ci montrent que le mouvement radial de la crémaillère ab a une forme sinusoi- dale symétrique et que la courbe, peut avec une grande approximation, être considérée comme rectiligne entre 45 et 135 .
L'invention a pour but d'améliorer la construction d'un tel méca- nisme comportant un guidage de crémaillère s'appuyant tangentiellement sur le cercle de guidage excentrique. Tandis que dans les mécanismes connus on utilise des crémaillères dentées d'un seul côté et sortant radialement du cercle de guidage, ce qui entraîne des conditions cinématiques défavorables et un grand encombrement, l'invention prévoit que les crémaillères, pour- vues à leurs deux extrémités de pièces de guidage appliquées tangentiellement sur le cercle de guidage excentrique, sont de préférence dentées des deux côtés entre les deux pièces de guidage. La denture active des crémaillères et les pignons qui engrènent avec elle: sont situés, vus dans la direction axiale, en avant du cercle de guidage excentrique.
On peut alors, tout en conservant un guidage à contact tangentiel, utiliser un excentrique ayant un grand diamètre correspondant à peu près à la longueur des crémaillères D'autre part, on réalise avec des petits pignons des rapports favorables
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{le transmission a,\l''arbre de' sortie, 5izxsque .':"àes cres' -pi'gn1:lns 1:6h'1!'13i- tUés ,tout 'de.-Cet arbre ';te' 'mêo<lm<'t3.iifsi 'o'-btê'riu"l3t une corfStrûb-tion compacte' et beaucoup'plus simple.
La figure 3 montre que le point de contact entre la trajectoire exeentrique et la tangente se déplace un peu sur cette tangente. Notamment, dans la position correspondant à une rotation de 90 , ce point de contact se trouve à la distance maximum de la crémaillère ab. On peut utiliser ce dé- placement du point de contact pour rendre la courbe tout à fait linéaire entre 45 et 135, c'est-à-dire pour prendre le mouvement radial parfaitement uniforme et éliminer dans cette zone la courbure déjà très faible, en éta- blissant la pièce de guidage tangentielle de façon à obtenir une compensa- tion, par exemple en lui donnant une forme courbe.
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Pour engendrer le mouvement de sortieon prévoit deux crémaillè- res à double denture se coupant à angle droit au centre de rotation du systè- me et engrenant chacune avec deux pignons reliés à l'arbre de sortie par l' intermédiaire d'accouplements, à roue libre de préférence.
Selon une particularité de l'invention, on peut disposer les pig- nons dans le plan médian de la croix des crémaillères, les arbres de pignons qui engrènent avec la crémaillère avant passant à travers des trous allon- gés de la crémaillère arrière. On peut ainsi utiliser entièrement dans les deux sens la course des crémaillères et obtenir une course maximum donnée avec une longueur de crémaillère minimum.
Si à la manière connue les crémaillères sont fixes par rapport au bâti et le guidage circulaire tourne avec l'arbre moteur, l'arbre moteur passe avantageusement à travers des trous allongés des crémaillères pour ê- tre supporté par un palier supplémentaire derrière les crémaillères.On é- vite ainsi un porte-à-faux de l'arbre moteur soumis à des forces radiales.
De tels mécanismes à excentriques tournant nécessitent un dispositif mécani- que relativement compliqué pour faire varier l'excentricité pendant la mar- che afin de régler la vitesse de rotation de l'arbre de sortie.On obtient une disposition très simple et particulièrement avantageuse' dans de tels mé- canismes si, selon une autre particularité de l'invention, l'excentrique de guidage a la forme du disque à croisillon d'un joint d'Oldham dont l'un des disques d'accouplement a une position relative réglable dans la direction radiale par rapport à 1'autre.
On a déjà utilisé des accouplements à croisillon pour accoupler deux arbres non alignés. On n'a cependant pas alors remarqué que le disque à croi- sillon d'un tel accouplement exécuté un mouvement excentrique permettant de le utiliser comme excentrique de guidage dans un changement de vitesse selon l'invention.
Cela présente l'avantage suivant particulièrement important; le disque à croisillon exécute à chaque révolution deux courses excentriques aller-retour complètes, de sorte que pourobtenir une vitesse de sortie dé- terminée il suffit d'une course égale à la moitié de celle d'un excentrique de guidage habituel.
L'excentricité du disque à croisillon peut être réglée facilement et avec une grande sensibilité pendant la rotation. En outre, l'accouplement à croisillon permet la superposition d'un mouvement de compensation des irrégularités.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment 1 invention peut ê- tre réalisée pratiquement.
Les figures 5 à 9 servent à expliquer la cinématique d'un excen- trique à croisillon.
Les figures 10 à 13 représentent en coupe axiale et de profil un mécanisme à croisillon dans deux positions différentes.
Les figures 14 à 17 représentent un mode de réalisation de l'inven- tion respectivement en coupe axiale, et en coupe suivant les lignes EF, CD, GH de la figure 14.
Les figures 18 et 19 représentent un deuxième mode de réalisation de l'invention respectivement -en coupe axiale et en coupe suivant la ligne AB de la figure 18
La figure 10 représente un accouplement à croisillon constitué
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par deux disques d'accouplement 1 et 2 et un disque à croisillon 3. Le dis- que d'accouplement 1 tourne dans le bâti 4, tandis que le disque d'accouple- ment 2 tourne dans un palier 5 dont la position est réglable dans la direc- tion radiale au moyen d'une tige filetée 6. Le disque à croisillon 3 est guidé par une nervure 7 dans une rainure radiale 7' du disque d'accouple- ment 1. Sur l'autre face du disque à croisillon 3 est formée une rainure radiale 8' perpendiculaire à la nervure 7 et dans laquelle est guidée une nervure 8 du disque d'acccouplement 2.
A l'accouplement à croisillon 1-2-3 est associé en vue de l'équi- librage statique un deuxième accouplement semblable 1'-2'-3'. Dans le dis- que d'accouplement 2', qui est solidaire du disque d'accouplement 2, est formée une rainure de guidage 9' perpendiculaire à la nervure de guidage
8 et dans laquelle est engagée une nervure de guidage 9 formée sur le dis- que à croisillon 3'. Une nervure de guidage 10 formée sur le disque à croisil- lon 3' perpendiculairement à la nervure 9 pénètre dans le disque d'accouple- ment extérieur 1'. Le disque à croisillon 3 commande une crémaillère 11 gui- dée radialement dans le bâti 4 et s'appuyant sur la surface latérale du dis- que à croisillon 3 par des guidages tangentielës 12 et 12'.
Sur les figures 10 et 11, le paliers 5 est placé concentriquement aux disques d'accouplement 1 et 1'. Si 1'* on fait tourner un des disques d'accouplement 1 ou 1', les disques à croisillon 3 et 3' tournent alors tous les deux concentriquement et la crémaillère 11 reste immobile.
Si cependant on déplace le palier 5 d'une distance a vers le bas, ainsi que représenté sur les figures 12 et 13, les deux disques à croisillon'
3 et 3' exécutent des mouvements excentriques tels que celui du croisillon
3' a un décalage de phase de 180 par rapport à celui du croisillon 3, de sorte que les forces de déséquilibre qui agissent sur le système s'annulent toujours réciproquement.
Pour pouvoir suivre le mouvement excentrique du croisillon 3 ( voir figures 5 à 9), on doit se rappeler que le centre e du disque à croisil- lon 3 doit toujours se trouver au point où les deux guidages 7 et 8 des dis- ques d'accouplement 1 et 2 se croisent. Le centre du disque à croisillon
3 se déplace, comme le montrent les figures 5 à 9, sur un cercle R dont le centre d se trouve à la distance - b du centre de rotation c du système. Lorsque les disques d'accouplement 1 et 2 ont tourné de 45 (figure 6) le centre du disque à croisillon 3 a déjà parcouru un quart du cercle R.
Après une rotation de 90 des disques d'accouplement 1 et 2,le centre e du disque a croisillon 3 a déjà parcouru la moitié de la circonférence du cer- cle R et atteint sa position supérieure extrême (figure 7). Après une rota- tion de 180 (figure 9) le centre e du dique à croisillon 3 reprend sa po- sition i itiale représentée sur la figure 5. Le disque à croisillon 3 exécute donc poux chaque demi-révolution des disques d'accouplement 1 et 2 un mou- vement d'excentrique complet dont l'excentricité est égale à la distance a dont le palier 5 a été déplacé--par rapport au centre de rotation c du système, ce centre de rotation étant défini par le centre du disque d'accou- plement 1.
La crémaillère 11 qui s'appuie sur le disque à croisillon 3 par les pièces de guidage tangentielles 12 et 12' exécute, lorsque le disque à croi- sillon 3 effectue son mouvement excentrique décrit ci-dessus, un mouvement de translation sinusoïdal. Une deuxième crémaillère 11', perpendiculaire à la première crémaillère 11, exécute un mouvement identique avec un décala- ge de phase de 90 . Les mouvements de translation des crémaillères 11 et 11' sont transmis par des accouplements à roue libre à un arbre de sortie.
Chacu- ne des crémaillères 11 et 11' n'entraine effectivement cet arbre que pendant
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la phase de son mouvement où elle a la plus grande vitesses On peut démontrer qu'avec la disposition représentée des crémaillères croisées 11 et 11', les phases motrices alternent et qu'on obtient un entraînement continu sensi- blement uniforme de l'arbre de sortie. Ainsi, la phase motrice de la crémail- lère 11 suit la phase motrice de la deuxième crémaillère 11',à laquelle suc- cède de nouveau, en sens inverse, la phase motrice de la première crémaillè- re 11, et ainsi de suite,.
On n'obtient cependant une succession symétrique de phasesmotrices d'égale vitesse que si les crémaillères 11 et'19 ont par rapport au disque à croisillon 3 les positions relatives représentées sur les figures 5 à 9, c'est-à-dire lorsque le déplacement du palier 5 a eu lieu dans la direction de la bissectrice de l'angle formé par les crémaillères 11 et 11'. Lorsque cette condition n'est pas remplie, on obtient des conditions dissymétriques et un mouvement de sortie non uniforme.
Les conditions cinématiques décrites ci-dessus sont réalisées dans le mécanisme de changement de vitesse représenté à titre d'exemple sur les figures 14 à 17.
Dans la boîte 13 tourne sur des paliers l'arbre primaire 14 sur lequel le disque d'accouplement 1 est fixée Sur le disque d'accouplement 1 est guidé le disque à croisillon 3 qui porte un roulement à billes 15, sur la bague extérieure 15' duquel s'appuient les guidages tangentiels 12 et 12' des deux Crémaillères 11 et 11'. Les deux disques d'accouplement solidaires l'un de l'autre 2 et 2' tournent sur un palier 5 guidé radialement dans un anneau 17 monté à rotation dans la boîte 13, suivant la bissectrice (voir figure 16) de l'angle formé par les crémaillères 11 et 11',par deux tiges 16 et 16'. Une tige filetée 6 permet de déplacer radialement le palier 5 dans l'anneau 17 pour régler l'excentricité. Le disque à croisillon 3' desti- né à l'équilibrage est guidé par les disques d'accouplement 2' et 1' de la manière déjà décrite.
Le disque d'accouplement 1' fixé à l'arbre primaire 14 possède une denture 18 avec laquelle engrène un pignon 19 monté sur des paliers dans la boîte 13. L'arbre du pignon 19 porte un excentrique auxili- aire 20, qui tourne entre deux bandes de guidage 21 et 21' de l'anneau 17.
L'anneau 17 reçoit de l'arbre primaire 14, par l'intermédiaire de l'excen- trique auxiliaire 20, un mouvement oscillatoire de compensation auquel par- ticipent évidemment les disques d'accouplement 2 et 2' guidés dans l'anneau 17. Ce mouvement de compensation agit d'autant plus sur le mouvement du dis- que à croisillon 3 que les disques d'acccouplement 2 et 2' ont été éloignés davantage de l'axe au moyen de la tige 6. On superpose ainsi au mouvement du disque à croisillon 3 un mouvement compensateur, fonction de l'excentri- cité qui permet d'éliminer les faibles irrégularités des phases motrices du mouvement des crémaillères 11 et 11'.
Chacune des crémaillères 11 et 11' engrène avec deux pignons, 22, 22' et 23, 23' respectivement reliés chacun par l'intermédiaire d'un accou- plement à roue libre, 24, 24', 25, 25' à une roue dentée, 26, 26', 27, 27'.
Les roues dentées 26, 26', 27, 27' engrènent avec'un pignon denté 29 soli- daire de l'arbre de sortie 28.
Ce mécanisme fonctionne de la manière suivante
Si la position du palier 5 est concentrique avec l'arbre primaire 14, le disque à croisillon 3 tourne concentriquement avec celui-ci. Les crémaillères 11 et 11' restent immobiles et l'arbre de sortie 28 n'est par conséquent pas entraîné par la rotation de l'arbre primaire 14.
Dès qu'on a placé le palier 5 dans une position excentrique au moyen de la tige filetée, 6 le disque à croisillon 3 exécute, pour chaque révolution de'l'arbre primaire 14, deux courses excentriques aller-retoùr;
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les forces de déséquilibre étant compensas par ie disque à croisillon 3' qui tourne avec un décalage de phase de 180 . Les disques à croisillon 3 engen- drent des mouvements de translation radiaux sinusoïdaux des crémaillères
11 et 11'. Le mouvement compensateur transmis de l'excentrique auxiliaire
20 au disque à croisillon 3 par le disque d'accouplement 2 a pour effet de rendre uniforme le mouvement de translation des crémaillères 11 et 11' dans la phase médiane effective. Les crémaillères 11 et 11' entraînent les pignons
22, 22', 23, 23'.
Sur l'arbre de sortie 28 n'agit cependant qu'un des pi- gnons 22, 22', 23,23' à la fois, à savoir celui qui à l'instant considéré a la plus grandevitesse positive, tandis que les trois autres tournent à vide dans leurs accouplements à roue libre 24, 24', 25, 25'. Les pignons se relayent continuellement dans l'ordre 22, 23, 22', 23' pour entraîner l'arbre de sortie 28 et engendrent ainsi un mouvement de sortie uniforme dont la vitesse augmente proportionnellement au déplacement du palier 5.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 18 et
19, un arbre primaire 32 et un arbre de sortie 33 sont montés sur des paliers dans la boîtes 31 du mécanisme. Avec l'arbre primaire 32 tourne un excentri- que de guidage 34, dont l'excentricité peut être réglée pendant la rotation d'une manière qui va être décrite. L'excentrique de guidage 34 porte un rou- lement à billes 35 dont la bague extérieure 35' sert de guidage aux deux cré- maillères 36 et 37 se croisant à angle droit. Les crémaillères 36 et 37 sont guidées radialement dans la boîte 31 par une pièce intérieure 31' et portent des guidages en équerre 36', 36", 37', 37" qui s'appuient tangentiellement sur la bague de roulement 35'.
Lorsque l'excentrique de guidage 34 tourne; la crémaillère 37 exécute en conséquence un mouvement de va-et-vient radial, tandis que la crémaillère 36 se déplace perpendiculairement à ce mouvement, c'est-à-dire au plan de la figure 18. Les crémaillères 36 et 37 qui, dans la direction radiale, sont placées l'une derrière l'autre en arrière de l'ex- centrique 34 et de son roulement 35, sont pourvues de trous allongés 49 tra- versés par l'arbre primaire 32, de sorte que celui-ci peut être supporté par un palier supplémentaire 30 dans la pièce intérieure 31' de la boite.
Les crémaillères 36,37 sont dentées sur leurs deux côtés entre les guidages 36', 36", 37', 37" et entraînent chacune deux pignons 38, 38' et 39, 39'. Les pignons 38, 38', 39, 39" sont portés par des arbres 40,40' lui entraînent des roues dentées 42, 42' par l'intermédiaire d'accouplements à roue libre 41, 41'. Les roues 42, 42' engrènent avec un pignon 43 porté par l'arbre de sortie 33. ainsi, les quatre pignons 38, 38', 39, 39' transmet- tent l'un après l'autre à l'arbre de sortie 33 les phases de mouvement uni- forme des crémaillères 36 et 37 de la manière décrite ci-dessus, le pignon qui à un instant donné a la plus grande vitesse venant en action tandis que les trois autres pignons peuvent tourner à vide grâce aux accouplements à roue libre 41, 41'.
On obtient donc un mouvement de rotation continu unifor- me de l'arbre de sortie 33, dont la vitesse dépend de l'amplitude de la cour- se des crémaillères 36 et 37, c'est-à-dire de l'excentricité de l'excentri- que de guidage 34. Entre la bague 35' du roulement de l'excentrique de gui- dage 34 et 'les @nidages tangentiels 36, 36',37, 37' des crémaillères 36 et 37 n'a lieu qu'un mouvement relatif de faible amplitude qui ne donne lieu qu'à peu de frottement.
Les surfaces des guidages 36, 36 , 37, 37' appliquées sur la bague de roulement 35' ont la forme de courbes légèrement inclinées pour les raisons indiquées plus haut, le point de contact entre la bague 35' et les guidages 36, 36', 37, 37' se déplaçant sur ces courbes pendant la ro- tation de l'excentrique de guidage 34. On peut aussi corriger le mouvement de . crémaillères.
Le réglage de la position de l'excentrique de guidage tournant 34 peut être fait au moyen du dispositif suivant
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l'excentrique de guidage 34 est inondé sur un support excentrique 44, .de même excentricité que lui, fixe à l'arbre primaire 32. On peut donc, en faisant tourner l'excentrique de guidage 34 sur le support excentrique 44, l'amener dans une position telle que les deux excentricités s'annulent et que le roulement à billes 35 soit concentrique' avec l'arbre primaire 32. A partir de cette position, on peut régler de façon continue l'excentri- cité du roulement à billes 35 en faisant tourner l'excentricité de guidage 34 sur le support excentrique 44.
Dans ce but, l'excentrique de guidage 34 est pourvu, d'une couronne dentée 45 à denture intérieure, concentrique au support excentrique 44, avec laquelle engrène un pignon 46 monté sur le support excentrique 44. Ce pignon engrène avec une denture 47 formée sur une douille 48 pouvant tourner librement sur l'arbre primaire 32. La douil- le 48 est pourvue d'une rainure de guidage oblique 49 traversée par une che- ville 50 guidée axialement dans l'arbre primaire 32. La cheville 50 est por- tée par un collier 51 glissant sur la douille 48 et dans la gorge annulaire 51' duquel pénètre une fourchette 53 solidaire d'un écrou dans lequel se visse une tige filetée 52.
On peut faire tourner la tige filetée 52 de l'ex- térieur au moyen d'un volant de réglage 55 par l'intermédiaire d'un engrena- ge d'angle 54, 54'.
En faisant tourner la volant de réglage 55, on déplace axialement ¯par l'intermédiaire de la fourchette 53, le collier 51 et sa cheville 50 tour- nant aveci'arbre primàire 32, de sorte que grâce à la rainure oblique 49 on fait tourner la douille 48 par rapport à l'arbre primaire 32.
Cette rotation entraîne par l'intermédiaire de la denture 47 et du pignon 46 une rotation de l'excentrique de guidage 34 par rapport au support excentrique 44, c'est- à-dire une modification de l'excentricité du roulement à billes 35
Pour éviter que la rotation de l'excentrique de guidage 34 et de son roulement 35 ne donne naissance à des forces de déséquilibre, il est prévu un excentrique d'équilibrage 56, équivalent à l'excentrique de gui- dage 34, 35, qui est réglé solidairement avec celui-ci d'une distance égale en sens opposé et ne sert quà l'équilibrage statique. Le réglage de l'ex- centrique d'équilibrage a lieu de la même façon que ci-dessus, par rotation par rapport à un support excentrique 57 au moyen d'un pignon 58 engrenant avec la denture 47 de la douille 48.
Il va de soi que, sans sortir du cadre de la présente invention on pourrait apporter des modifications aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits .
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The present invention relates to a continuously adjustable mechanical speed change. Speed changes of this type are known in which a circular guide of adjustable eccentricity with respect to the motor shaft generates a radial movement of a rack and a period
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of the movement of the rack transmitted to the output shaft. It is known that in such mechanisms, the radial movement of the rack is not uniform, so that these mechanisms do not make it possible to obtain, without other arrangements, a uniform output movement. For such a mechanism to be practically usable, it is necessary to avoid the irregularity of the exit movement. In seeking to obtain this result, we encounter the main difficulty that the irregularity of the radial movement of the rack is of a particular kind.
Indeed, this radial movement is not sinusoidal but its curve resembles an asymmetrically deformed sinusoid, as will be shown with the help of figures 1 and 2, If we suppose that a rack ab rotates around of the point in the direction of the arrow while point b traverses the guide path C eccentric with respect to e. a radial movement is imparted to this rack ab.
If we represent this radial movement as a function of the angle of rotation; the curve shown in FIG. 2 is obtained which corresponds to very unfavorable kinematic conditions due to the fact that it is asymmetrical.
The radial displacement of the rack ab already exceeds, for a rotation of 90, half of the radial resource obtained at 180, a stroke which is equal to twice the eccentricity er. In a known mechanism, the racks carry a guide piece resting tangentially on the guide circle. The tangential guiding of the rack ab on the eccentric circle C is shown schematically in Figures 3 and 4. These show that the radial movement of the rack ab has a symmetrical sinusoidal shape and that the curve can with a large approximation, to be considered as rectilinear between 45 and 135.
The object of the invention is to improve the construction of such a mechanism comprising a rack guide resting tangentially on the eccentric guide circle. While in the known mechanisms use is made of toothed racks on one side and extending radially from the guide circle, which results in unfavorable kinematic conditions and a large size, the invention provides that the racks, provided at both their points ends of guide pieces applied tangentially to the eccentric guide circle are preferably toothed on both sides between the two guide pieces. The active toothing of the racks and the pinions which mesh with it: are located, seen in the axial direction, in front of the eccentric guide circle.
It is then possible, while maintaining a tangential contact guide, to use an eccentric having a large diameter corresponding approximately to the length of the racks. On the other hand, favorable ratios are achieved with small pinions.
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{transmission has, \ 'output shaft, 5izxsque.': "toes cres' -pi'gn1: lns 1: 6h'1! '13i- tUés, all' of.-This tree '; te' 'meme <lm <' t3.iifsi 'o'-btê'riu "l3t a compact structure" and much' simpler.
Figure 3 shows that the point of contact between the exeentric trajectory and the tangent moves a little on this tangent. In particular, in the position corresponding to a rotation of 90, this point of contact is located at the maximum distance from the rack ab. We can use this displacement of the point of contact to make the curve completely linear between 45 and 135, that is to say to take the radial movement perfectly uniform and to eliminate in this zone the already very weak curvature, in establishing the tangential guide piece so as to obtain compensation, for example by giving it a curved shape.
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To generate the output movement, two double toothed racks are provided which intersect at right angles to the center of rotation of the system and each mesh with two pinions connected to the output shaft by means of wheel couplings. preferably free.
According to a particular feature of the invention, it is possible to place the pignons in the median plane of the cross of the racks, the pinion shafts which mesh with the front rack passing through elongated holes in the rear rack. It is thus possible to use the stroke of the racks entirely in both directions and obtain a given maximum stroke with a minimum rack length.
If in the known manner the racks are fixed relative to the frame and the circular guide rotates with the motor shaft, the motor shaft advantageously passes through elongated holes in the racks to be supported by an additional bearing behind the racks. This eliminates an overhang of the motor shaft subjected to radial forces.
Such rotating eccentric mechanisms require a relatively complicated mechanical device for varying the eccentricity during operation in order to control the speed of rotation of the output shaft. A very simple and particularly advantageous arrangement is obtained in this case. such mechanisms if, according to another feature of the invention, the guide eccentric has the shape of the spider disc of an Oldham joint, one of the coupling discs of which has an adjustable relative position in the radial direction with respect to the other.
Cross couplings have been used in the past to couple two non-aligned shafts. However, it was not noticed then that the cross disk of such a coupling performs an eccentric movement allowing it to be used as a guide eccentric in a gear change according to the invention.
This has the following particularly important advantage; the spider disc performs two complete round trip eccentric strokes at each revolution, so that to obtain a determined output speed a stroke equal to half that of a usual guide eccentric is sufficient.
The eccentricity of the spider disc can be adjusted easily and with great sensitivity during rotation. In addition, the cross coupling allows the superposition of a compensation movement for irregularities.
The following description, with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples, will make it clear how the invention can be practically implemented.
Figures 5 to 9 are used to explain the kinematics of a spider eccentric.
Figures 10 to 13 show in axial section and in profile a spider mechanism in two different positions.
FIGS. 14 to 17 represent an embodiment of the invention respectively in axial section, and in section along the lines EF, CD, GH of FIG. 14.
Figures 18 and 19 show a second embodiment of the invention respectively -in axial section and in section along the line AB of Figure 18
Figure 10 shows a cross-member coupling made up of
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by two coupling discs 1 and 2 and a spider disc 3. The coupling disc 1 rotates in the frame 4, while the coupling disc 2 rotates in a bearing 5, the position of which is adjustable in the radial direction by means of a threaded rod 6. The spider disc 3 is guided by a rib 7 in a radial groove 7 'of the coupling disc 1. On the other side of the spider disc 3 is formed a radial groove 8 'perpendicular to the rib 7 and in which is guided a rib 8 of the coupling disc 2.
Associated with the 1-2-3 spider coupling for static balancing is a second similar coupling 1'-2'-3 '. In the coupling disc 2 ', which is integral with the coupling disc 2, is formed a guide groove 9' perpendicular to the guide rib
8 and in which is engaged a guide rib 9 formed on the spider disc 3 '. A guide rib 10 formed on the spider disc 3 'perpendicular to the rib 9 penetrates the outer coupling disc 1'. The spider disc 3 controls a rack 11 guided radially in the frame 4 and resting on the lateral surface of the spider disc 3 by tangential guides 12 and 12 '.
In Figures 10 and 11, the bearings 5 is placed concentrically with the coupling discs 1 and 1 '. If one of the coupling discs 1 or 1 is rotated, then the spider discs 3 and 3 'both rotate concentrically and the rack 11 remains stationary.
If, however, the bearing 5 is moved by a distance a downwards, as shown in Figures 12 and 13, the two spider discs'
3 and 3 'perform eccentric movements such as that of the spider
3 'has a phase shift of 180 with respect to that of the spider 3, so that the unbalance forces acting on the system always cancel each other out.
To be able to follow the eccentric movement of the spider 3 (see figures 5 to 9), it must be remembered that the center e of the spider disc 3 must always be at the point where the two guides 7 and 8 of the discs d coupling 1 and 2 intersect. The center of the spider disc
3 moves, as shown in Figures 5 to 9, on a circle R whose center d is at the distance - b from the center of rotation c of the system. When the coupling discs 1 and 2 have rotated 45 (figure 6) the center of the spider disc 3 has already traveled a quarter of the circle R.
After a 90 ° rotation of the coupling discs 1 and 2, the center e of the spider disc 3 has already traversed half of the circumference of the circle R and reached its extreme upper position (figure 7). After a rotation of 180 (figure 9) the center e of the spider disc 3 returns to its original position shown in figure 5. The spider disc 3 therefore performs each half-revolution of the coupling discs 1. and 2 a complete eccentric movement the eccentricity of which is equal to the distance a by which the bearing 5 has been moved - with respect to the center of rotation c of the system, this center of rotation being defined by the center of the disc coupling 1.
The rack 11 which rests on the spider disc 3 by the tangential guide pieces 12 and 12 'executes, when the crisscross disc 3 performs its eccentric movement described above, a sinusoidal translational movement. A second rack 11 ', perpendicular to the first rack 11, performs an identical movement with a phase shift of 90. The translational movements of the racks 11 and 11 'are transmitted by freewheel couplings to an output shaft.
Each of the racks 11 and 11 'effectively drives this shaft only for
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the phase of its movement where it has the greatest speed It can be demonstrated that with the arrangement shown of the crossed racks 11 and 11 ', the driving phases alternate and that a substantially uniform continuous drive of the shaft is obtained. exit. Thus, the driving phase of the rack 11 follows the driving phase of the second rack 11 ', to which succeeds again, in the opposite direction, the driving phase of the first rack 11, and so on, .
However, a symmetrical succession of motor phases of equal speed is only obtained if the racks 11 and '19 have, with respect to the spider disc 3, the relative positions shown in FIGS. 5 to 9, that is to say when the displacement of the bearing 5 has taken place in the direction of the bisector of the angle formed by the racks 11 and 11 '. When this condition is not met, one obtains asymmetric conditions and a non-uniform output movement.
The kinematic conditions described above are realized in the gear change mechanism shown by way of example in Figures 14 to 17.
In the box 13 rotates on bearings the primary shaft 14 on which the coupling disc 1 is fixed On the coupling disc 1 is guided the spider disc 3 which carries a ball bearing 15, on the outer ring 15 'on which the tangential guides 12 and 12' of the two racks 11 and 11 'rest. The two coupling discs integral with one another 2 and 2 'rotate on a bearing 5 guided radially in a ring 17 rotatably mounted in the box 13, following the bisector (see Figure 16) of the angle formed by the racks 11 and 11 ', by two rods 16 and 16'. A threaded rod 6 enables the bearing 5 to be radially displaced in the ring 17 to adjust the eccentricity. The spider disc 3 'for balancing is guided by the coupling discs 2' and 1 'as already described.
The coupling disc 1 'fixed to the primary shaft 14 has a toothing 18 with which engages a pinion 19 mounted on bearings in the box 13. The pinion shaft 19 carries an auxiliary eccentric 20, which rotates between two guide strips 21 and 21 'of the ring 17.
The ring 17 receives from the primary shaft 14, via the auxiliary eccentric 20, a compensating oscillatory movement in which obviously the coupling discs 2 and 2 'guided in the ring 17 participate. This compensating movement acts all the more on the movement of the spider disc 3 as the coupling discs 2 and 2 'have been moved further away from the axis by means of the rod 6. The movement is thus superimposed on the movement. of the spider disc 3 a compensating movement, a function of the eccentricity which makes it possible to eliminate the slight irregularities of the driving phases of the movement of the racks 11 and 11 '.
Each of the racks 11 and 11 'meshes with two pinions, 22, 22' and 23, 23 'respectively each connected by means of a freewheel coupling, 24, 24', 25, 25 'to a wheel toothed, 26, 26 ', 27, 27'.
The toothed wheels 26, 26 ', 27, 27' mesh with a toothed pinion 29 integral with the output shaft 28.
This mechanism works as follows
If the position of the bearing 5 is concentric with the primary shaft 14, the spider disc 3 rotates concentrically with the latter. The racks 11 and 11 'remain stationary and the output shaft 28 is therefore not driven by the rotation of the primary shaft 14.
As soon as the bearing 5 has been placed in an eccentric position by means of the threaded rod, the spider disc 3 executes, for each revolution of the primary shaft 14, two eccentric back and forth strokes;
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the unbalance forces being compensated by the 3 'spider disc which rotates with a phase shift of 180. The spider discs 3 generate sinusoidal radial translational movements of the racks
11 and 11 '. The compensating movement transmitted from the auxiliary eccentric
20 to the spider disc 3 by the coupling disc 2 has the effect of making uniform the translational movement of the racks 11 and 11 'in the effective middle phase. The 11 and 11 'racks drive the pinions
22, 22 ', 23, 23'.
On the output shaft 28, however, only one of the pins 22, 22 ', 23,23' acts at a time, namely the one which at the moment considered has the greatest positive speed, while the three others run empty in their freewheel couplings 24, 24 ', 25, 25'. The pinions continuously take turns in the order 22, 23, 22 ', 23' to drive the output shaft 28 and thus generate a uniform output movement, the speed of which increases in proportion to the displacement of the bearing 5.
In the embodiment shown in Figures 18 and
19, a primary shaft 32 and an output shaft 33 are mounted on bearings in the box 31 of the mechanism. With the primary shaft 32 rotates a guide eccentric 34, the eccentricity of which can be adjusted during rotation in a manner which will be described. The guide eccentric 34 carries a ball bearing 35, the outer ring 35 'of which serves as a guide for the two racks 36 and 37 crossing at right angles. The racks 36 and 37 are guided radially in the box 31 by an inner part 31 'and carry angled guides 36', 36 ", 37 ', 37" which bear tangentially on the rolling ring 35'.
When the guide eccentric 34 rotates; the rack 37 consequently executes a radial reciprocating movement, while the rack 36 moves perpendicular to this movement, that is to say to the plane of FIG. 18. The racks 36 and 37 which, in radial direction, are placed one behind the other behind the eccentric 34 and its bearing 35, are provided with elongated holes 49 through which the primary shaft 32 passes, so that the latter can be supported by an additional bearing 30 in the inner part 31 'of the box.
The racks 36,37 are toothed on their two sides between the guides 36 ', 36 ", 37', 37" and each drive two pinions 38, 38 'and 39, 39'. The pinions 38, 38 ', 39, 39 "are carried by shafts 40,40' drive toothed wheels 42, 42 'via freewheel couplings 41, 41'. The wheels 42, 42 ' mesh with a pinion 43 carried by the output shaft 33. thus, the four pinions 38, 38 ', 39, 39' transmit one after the other to the output shaft 33 the phases of united movement - forms the racks 36 and 37 in the manner described above, the pinion which at a given instant has the highest speed coming into action while the other three pinions can turn without load thanks to the freewheel couplings 41, 41 ' .
A uniform continuous rotational movement is therefore obtained of the output shaft 33, the speed of which depends on the amplitude of the travel of the racks 36 and 37, that is to say on the eccentricity of the guide eccentric 34. Between the ring 35 'of the bearing of the guide eccentric 34 and the tangential nests 36, 36', 37, 37 'of the racks 36 and 37 only take place 'a relative movement of low amplitude which gives rise to little friction.
The surfaces of the guides 36, 36, 37, 37 'applied to the bearing ring 35' have the form of slightly inclined curves for the reasons indicated above, the point of contact between the ring 35 'and the guides 36, 36' , 37, 37 'moving on these curves during the rotation of the guide eccentric 34. The movement of. racks.
The position of the rotating guide eccentric 34 can be adjusted by means of the following device
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the guide eccentric 34 is flooded on an eccentric support 44, of the same eccentricity as it, fixed to the primary shaft 32. It is therefore possible, by rotating the guide eccentric 34 on the eccentric support 44, the bring to a position such that the two eccentricities cancel each other out and the ball bearing 35 is concentric with the input shaft 32. From this position the eccentricity of the ball bearing can be continuously adjusted 35 by rotating the guide eccentricity 34 on the eccentric support 44.
For this purpose, the guide eccentric 34 is provided with a ring gear 45 with internal teeth, concentric with the eccentric support 44, with which a pinion 46 mounted on the eccentric support 44 engages. This pinion meshes with a toothing 47 formed. on a bush 48 which can rotate freely on the primary shaft 32. The bush 48 is provided with an oblique guide groove 49 traversed by a pin 50 guided axially in the primary shaft 32. The pin 50 is porous. - Tee by a collar 51 sliding on the sleeve 48 and in the annular groove 51 'of which penetrates a fork 53 secured to a nut into which a threaded rod 52 is screwed.
The threaded rod 52 can be rotated from the outside by means of an adjusting handwheel 55 through an angle mesh 54, 54 '.
By rotating the adjusting handwheel 55, the collar 51 and its pin 50 rotating with the primary shaft 32 are axially displaced ¯ via the fork 53, so that thanks to the oblique groove 49 we rotate the bush 48 relative to the primary shaft 32.
This rotation causes, via the toothing 47 and the pinion 46, a rotation of the guide eccentric 34 relative to the eccentric support 44, that is to say a modification of the eccentricity of the ball bearing 35
To prevent the rotation of the guide eccentric 34 and of its bearing 35 from giving rise to unbalance forces, a balancing eccentric 56 is provided, equivalent to the guide eccentric 34, 35, which is adjusted jointly with it by an equal distance in the opposite direction and is only used for static balancing. The adjustment of the balancing eccentric takes place in the same way as above, by rotation with respect to an eccentric support 57 by means of a pinion 58 meshing with the teeth 47 of the sleeve 48.
It goes without saying that, without departing from the scope of the present invention, modifications could be made to the embodiments which have just been described.