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La présente invention est relative à un système mécanique, pouvant varier d'une façon progressive la vitesse angulaire et le couple de la rotation motrice, donnant la variation infinie entre zéro et prise directe.
A cette fin, le système mécanique fonctionne en cycles répétés dont l'action est comparable à l'action combinée de deux coins guidés, et, dont un à angle variable.
Appelons "primair", la rotation motrice à vitesse angulaire W et cou- ple C ; "secondair", la rotation utile avec vitesse angulaire W' et couple C', Ne tenons pas compte de l'influence des frictions.
Le système n'utilise pas le patinage.
Sans friction W x C = W' x C',
Outre le fonctionnement variateur, le système fonctionne : 1 . En point mort lorsque l'angle variable = 0 ;en cette position W'=0 et C'=0.
2 . En prise directe lorsque l'angle variable atteint une valeur déterminée.
Ce fonctionnement est spontané. L'augmentation de l'angle variable augmentant W', a pour suite que le rapport W' = W est atteint. Ce rapport atteint, le mécanisme variateur s'arrêtera et participera en entier à la rotation W' = W, faisant accouplement fixe.
Pour une valeur quelconque de l'angle variable, entre les deux limi- tes pratiques "point mort" et "prise directe, le mécanisme variateur fonctionne- ra et produira le couple C' supérieur à C.
Il est pourtant possible que le couple demandé C" est inférieur au couple C' disponible. En ce cas on peut augmenter l'angle variable.
La présente invention consiste en l'application utile de l'idée pré- citée en créant des appareils qui peuvent avoir de multiples applications.
Les détails et particularités de l'invention ressortiront de la des- cription d'une forme de réalisation avantageuse de l'invention, donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif et avec références aux dessins ci-annexés.
L'idée de deux coins guidés, et actionnant selon l'invention, sera d'abord expliquée à l'aide de Fig. 7, suivi de l'explication, à l'aide de figure 8, du principe rotatif, c'est-à-dire, comment le mouvement différentiel de deux coins guidés selon l'invention peut être appliqué sur une rotation.
La figure 1 est une vue de coté d'un appareil selon l'invention, mais la boite n'est pas entièrement représentée.
La figure 2 est une coupe longitudinale de la vue de coté d'un appa- reil selon l'invention.
La figure 3 est une coupe transversale III - III fig. 1, vue dans le sens des flèches.
,La figure 4 est une coupe transversale IV - IV fig. 1, vue dans le sens des flèches et certains organes n'étant pas représentés.
La figure 5 est la vue transversale selon la flèche V fig. 1.
La figure 6 est la vue en perspective de la pièce 2.
La figure 7 est un schéma permettant l'explication des principes de l'invention, exprimés par ce système de coinçage contrôlé.
La figure 8 est un schéma, représentant un moyen pour appliquer par répétition, les effets du double coinçage controlé suivant fig. 7, à la rotation.
La figure 9 est la représentation d'une bielle 4 sur la même page: le grafique.
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Dans les différentes figures, les ]mêmes notations de référence dési- gnent des éléments identiques.
La fig. 7 permet d'expliquer comment les deux coins AâB et C6D peu- vent fonctionner des trois manières différentes; savoir :
1 . En variant les valeurs numériques de la force P et inversement de l'espace parcouru par P, tels qu'ils sont représentés en fig. 7.
La force P, qui déplace le coin AâB avec son côté A sur la masse M en direction et sens de Bx.,vers M'est transmisesurle deuxième coinCbdqui touche le cô- té B du premier coin.
Les dispositions, non représentées, sont prises pour ne permettre au coin AâB que le mouvement rectiligne suivant une parallèle de l'abscisse Ax, Bx, et au coin CbD que le mouvement rectiligne suivant une parallèle de l'abscisse dans le sens de Bx vers Ax uniquement.
Seul le coin CbD sait se déplacer verticalement suivant des parallèles à l'ordonnée Cy, Dy.
Maintenant la figure 7 parle. Là résultante des forces à vaincre est R, et est tenu sur la droite Ax, Bx.
R attaque CbD sur le coté D, s'y décompose suivant la normale sur D, d'ou S. A la force R s'oppose directement P'égal à P transposé en ce point par le corps rigide CbD. La componente verticale Q'=Q s'y trouve par la même raison.
La différence des forces Q' et S = Q" qui se décompose suivant K et crée P" s'op posant également à R, est variable quand au moins un des deux angles 9 om b est variable.
Supposons à variable et '8 fixe, alors P" sait toujours devenir plus grande qu'une force donnée, il suffit de choisir l'angle â suffisamment petit. Les deux autres fonctionnements ne sont pas dessinés sur Fig. 7.
2 . En résuidant à à zéro. B vient se poser sur A, et ni la force P, ni le mouvement ne sont plus communiqués au coin CbD, La force S fait descendre CbD avec C contre A et B unifiés, R est tenu en équilibre par le système qui em- pêche CbD de mouvoir en sens horizontal suivant R. Ici Q=Q' = 0 et P"=0: P'=O Position "point mort".
3. On obtient le troisième fonctionnement possible, 1 a "prise direc- te" pour une valeur suffisamment grande de l'angle variable à.
Supposons un moment 9 = 90 . La normale H tombe sur C et P ne se dé- compose plus. CbD descend sur la masse M qui absorbe S et CbD ne fait que trans- mettre P = P'. Le déplacement de AâB sous l'influence de P est suivi identique- ment per CbD. Pour R plus grand que P il n'y a pas de mouvement. Il est clair que pour P plus grand que où égal à R on peut avoir également la "prise directe" si à est compris entre 90 et b.
Pour à = b. il y a chances égales pour le fonctionnement variateur selon 1 , et pour le fonctionnement prise directe selon 3 . (La mécanique permet un mélange des mouvements selon 1 , et selon 3 ).
En pratique, il est clair que le mouvement variateur entraîne un sup- plément de friction Z, qui vient s'ajouter à S, et nous constatons que les chances pour prise directe augmentent, et existent pour
EMI2.1
Q - S - Z plus petit que ##:##=" cos. * s in. 't
La complète invention est illustrée par figure 8, qui nous montre schématiquement que le double coinçage expliqué à l'aide de figure 7, est appli- quable pour obtenir les mêmes résultats à la rotation.
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La boitel2 est fixe. Vu dans le sens de la flèche sur figure 8, l'axe 1, entraîné par le couple moteur C, tourne dans le sens des aiguilles de la mon- tre. Sur l'axe 1 est fixé le disque 2 qui articule en 13, mais qui a toujours la même vitesse angulaire W que 1.
(1 et 2 fig. 8 correspondent avec AâB fig. 7,)
L'anneau 3 est obligé de rester dans le même plan que le disque 2, mais, ne doit pas nécessairement participer à la rotation de 2, à cause d'un rou- lement prévu entre 2 et 3, représenté par les billes 17 et les rainures à l'exté- rieur de 2 et à l'intérieur de 3. Sur 3, au moins une charnière 14 est à prévoir.
Sur fig. 8, deux charnières 14, à 180 permettent d'attacher la pièce 3 au disque (ou disques) crénelé (s) 6, au moyen des bielles 4 et 5 avec charnière 15. Ces disques 6 se trouvent dans l'alésage des couronnes à denture hélicoïdale 7, et peuvent tourner autour de l'axe 16 qui est fixé à la pièce 10.(Dans tout notre exposé, nous supposons que l'ajutage des pièces est tel que la friction entre 18 et 7 provoque en un sens de rotation de calage immédiat de 6 en 7. On peut favo- riser cet effet à l'aide de ressorts logés en 6 qui poussent sur 18).
Les crans dans les disques 6 (et 11) avec les billes ou galets 18 y logés, symbolisent n'importe- quel système qui tourne librement en un sens vis à. vis d'un autre système, mais se cale sur cet autre système, aussitôt que son sens de rotation est inversé.
En fig. 8, 6 tournera librement en 7 dans le sens opposé à la flèche, et 6 se calera en 7 et l'entraînera dans le sens de la flèche.
La pièce 10, muni d'un système semblable représenté par 11 qui se cale dans l'anneau de la boite fixe 12, est empêché de tourner dans le sens contraire à celui des aiguilles de la montre.(Vu suivant la flèche). En réalité, le disque 11 se trouve dans le plan perpendiculaire à l'axe 8, et donc perpendiculaire à sa position sur fig. 8.
Les pièces 10, 11, 12, sont traversées librement par l'axe 8. Le pi- gnon 9 est fixe sur 8, et engrené dans les roues dentées 7. Ici l'hélice des den- tures a le-pas gauche. Des valeurs pratiques détermineront le rapport à respecter entre le nombre de dents sur 7 et sur 9 ; il est à choisir de façon que le fonc- tionnement théoriquement possible devient réalisable. Dans les figures ci-jointes, le pignon 9 a la moitié du nombre de dents de 7. (En fig. 8 les organes 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, correspondent avec CbD fig. 7). L'angle de fig. 7 est en fig.8 le rapport entre le nombre de dents sur 7 et sur 9, et entre l'entr'axe de 5 et le rayon de 14(') autour de 13.
Et maintenant le schéma fig. 8 parle. Ci-après nous voyons comment les trois fonctionnements différents sont successivement obtenus.
L'axe 1 reçoit le couple moteur C, l'axe 8 donne le couple utilisé C'.
1 - Fonctionnement VARIATEUR DIFFERENTIEL :
L'axe 1 tourne et entraîne le disque 2 en position légèrement incli- née. L'anneau 3 ne tourne pas. Le mouvement va et vient (2â radiales) de 14 autour de 13, transmis par 4 et 5, entraîne 6 dans les deux sens, mais entraîne 7 unique- ment dans le sens de la flèche.
L'action des roues dentées 7 est alternative. Il en résulte que le mouvement secondair est saccadé, et a un point mort à chaque demie révolution de 1. L'emploi de plusieurs roues dentées 7, élimine ces points morts, et donne à 8 un mouvement pulsant, mais continuel.
Vu dans le sens de la flèche, l'axe 8 tourne dans le sens des aiguil- les de la montre.
En ce sens travaille donc le couple C' sur 8, et, l'équivalent néga- tif de C', donc - C', travaille sur 10. Ce couple -CI est tenu en équilibre par le
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couple C, travaillant directement sur 10, et par le carter fixe 12, qui absorbe la différence entre C' et C, empêchant 10 de tourner en sens opposé à 8, au moyen d'un système de bloquage représenté par 11.
Changer le sens de rotation de 1, ne change pas le sens de rotation de 8. Couple C' et vitesse angulaire W' correspondante sont donc bien variables avec à variable, et comparable au résultat de la variabilité de à fig. 7. A con- dition que les systèmes de bloquage 6 et 11 fonctionnent sans patinage W' x C' = W x C, où W' peut avoir toutes les valeurs entre 0 et W. En pratique, il ne se montrera pas désirable d'employer le système pour obtenir W' plus grand que W, bien que la possibilité existe.
2 POINT MORT.
Pour â=0 1 et 2 tournent sans entraîner 3, et 14 reste immobile, d'où 8 restera immobile, et, comme convenu, sans tenir compte de la friction dans le roulement 17, W' = 0 et C' = 0. Changer là le sens de rotation de 1, ne change non plus rien au résultat.
3 PRISE DIRECTE,
Le troisième fonctionnement, l'accouplement fixe, où la pièce 10 tour- ne avec 1, et où les pièces 7 sont immobiles vis à vis de 10 du fait que 3 parti- cipe maintenant au mouvement rotatif de 2, est obtenu quand à fig. 8, atteint une valeur suffisamment grande, et quand 1 tourne dans le sens des aiguilles de la montre, pour le spectateur regardant en sens de la flèche fig. 8.
Il est évident que le fonctionnement variateur différentiel selon 1 cessera, aussitôt que le mouvement secondaire sera appelé à produire (ne fusse que périodiquement) en un moment W' plus grande que W. Le fait qu'en augmentant â fig. 8, on augmente la vitesse angulaire moyenne secondaire, implique, que là ou W' maximum atteint la valeur W le couple C ne sait pas être inférieur au cou- ple demandé C' (si la rotation continue), et que le couple -C' qui immobilise 10 est ici déjà totalement compensé par C. La friction du mécanisme variateur favori- se encore la prise directe. En prise directe est ainsi réalisé spontanément un accouplement fixe entre 1 et 8. Il est clair qu'un mélange des mouvements selon 1 et 3 , et une rotation secondaire qui en résulte, est obtenable temporairement en pratique.
Il est impossible d'obtenir le fonctionnement prise directe en inver- sant le sens de rotation de 1. En augmentant alors suffisamment à fig. 8 on ob- tiendrait une rotation secondaire surmultipliée, toujours selon le fonctionne- ment variateur 1 . '
La figure 1 nous montre un variateur différentiel pratiquement utili- sable, dont le fonctionnement répond à la théorie du double coinçage appliqué sur la rotation selon l'invention.
La construction est sensiblement comparable au schéma fig. 8, mais il y a 4 pièces 7.
Les deux bielles 4 seulement sont fixes. Les deux axes 14 resteront donc toujours parallèles aux axes 15. Pendant le fonctionnement variateur, les axes 14' et 15' ne sont alors pas toujours parallèles, parce que l'entr'axe des bielles 5 n'est pas égal au rayon de l'arc décrit par 14' autour de 13. Pour permettre le fonctionnement, les bielles 4' (fig.9) sont flexibles en 48; il est indipensable d'avoir au moins une bielle fixe 4 qui oblige 10 de tourner toujours avec 3.
Il est clair que le mouvement secondaire, qui est créé par l'action différentielle du variateur, est ici pulsant, parce que la vitesse du mouvement oscillant de 14 et 14' autour de 13 n'est pas uniforme. Par vitesse angulaire W', nous entendons donc en général W' moyenne, ou le nombre de tours de 8 dans l'uni- té de temps. En réalité W' passe par des minima et des maxima. La régularité de W' augmente, quand on augmente le nombre de pulsations créant le mouvement secon-
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daire.
(Voir grafique).
La boite 12, qui enferme hermétiquement le variateur différentiel, n'est pas entièrement représentée sur les figures, ni le système de graissage qui dépend de la position dans laquelle la boite doit travailler. (En position horizontale il suffit de traverser 1 par une tige qui est suffisamment longue pour causer le graissage par barbotage avec l'huile qui se trouve dans le fond de la boite.
Nous voyons que l'axe 1 qui reçoit le couple C, communique ce couple à la pièce 2 parce que 1 ne sait pas tourner en 2 (fig. 6.) en ce sens, et à cause de l'axe 13, qui permet pourtant d'incliner 2 autour de 13.
A chaque coté du collier de 2 est monté un roulement à galets coniques 17, retenant 13, et dont les bagues extérieures sohtmontées dans chaque moitié de 3.
Pendant l'assemblage des deux moitiés 3, on a monté les pivots 28 avec arrêts 29. Les têtes de 28 retiennent les croisillons à axes 14 et 14', sur lesquels sont montés les bielles 4 ét 4' connectées en 15 et 15' aux bielles 5, qui sont callées sur les axes 16 des pièces 6.
Quand 1 tourne, 2 tourne, et 3 ne subit un couple que quand 2 est in- cliné. Sans inclinaison de 2 il y a point mort. Quand'2 est incliné, le couple C est décomposé dans les roulements 17, et, la rotation de 2 peut alors causer, soit l'accouplement fixe, quand 3 est entraîné et entraîne en bloc à travers 4 ;, 10, 9 et 8, soit l'accouplement variateur différentiel, quand 3 ne tourne pas avec 2, mais possède uniquement le va et vient variable que les bielles 4, 4', 5, et 5' transmettent par 16 à 6, qui n'entraîne 7, 9, et 8 qu'en un sens. La pièce 10 ne tournera pas en sens opposé parce que (fig. 4) 11 se calle en 24 fixé sur 12.
Les disques 30 portent les couronnes 7. (fig. 3) Le tout peut tourner dans les roulements à rouleaux coniques 32, fixés dans les pièces 10' qui sont à leur tour assemblés par les flanches 10. A l'intérieur de 7 se trouve le dis- que 6, dont les axes 16 sont pourvus de rainures remplies de galets 31, qui per- mettent aux axes 16, de tourner librement en 30. Les disques 6 et les rouleaux 18 sont libres entre les flanches 30. Le profil du logement des rouleaux 18 est tel que 6 entraîne 7 dans le sens désiré, et que 7 peut continuer à tourner dans le même sens sous l'influence alternative des autres systèmes, pendant que 6 ne tra- vaille pas.
L'arbre secondaire8 tourne dans le palier 23. Les pièces 11 et 27, boulonnées contre 10, contiennent chacune un roulement à galets coniques, monté sur 8 contre des épaulëments de cet axe. Ainsi, le pignon 9 et son axe 8, tour- nent sans jeu latéral, quand les roues à denture hélicoïdale 7, toutes engrenées en 9, tournent. La distance entre 11 et 24 est réglée par l'entretoise 34.
La bague 24 retient à l'aide de la rondelle 25, les roulements de 23.
L'axe 1 est muni de deux épaulements qui butent, l'un contre les rou- lements du palier 22, et l'autre contre les roulements montés en 27. Ainsi tout déplacement latéral est supprimé.
L'inclinaison de 2 est obtenu en avançant 19, ce qui se fait en tour- nant l'axe 35, qui sort de la boite 12. Sur l'axe 35 est fixée la fourche 20, qui pousse contre la butée 33 montée sur 19.
La pièce 2 exerce constamment une pression sur 19, quand le varia- teur produit un couple. Pour pouvoir rappeler toujours la pièce 2, il y a lieu de changer le système qui commande 2; de sorte que tout mouvement de 35 et 20 est suivi par 19 et 2. (ici par exemple remplacer la surface bombée de 2 par une rainure dans laquelle glissent des crochets de la pièce 19, qui elle, possède à la place de la butée, une rainure circulaire, dans laquelle prend la fourche 20).
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Par 21 nous représentons le système quelconque, qui en pratique déter- mine le fonctionnement du variateur différentiel.
Pour les véhicules automoteurs, entre autres, il est désirable et pos- sible, que la position de 2 soit automatiquement réglée en fonction du couple de- mandé. Pour l'application en ce domaine, il sera en plus nécessaire de compléter les possibilités par marche arrière, et éventuellement ajouter une possibilité d'utiliser le "frein moteur". En effet, 8 peut tourner librement plus vite que la vitesse que le moteur lui impose. En sens opposé, 8 ne tourne pas du tout, ce qui n'est pas un inconvénient.
Pour "tout terrain!!, tanks etc., il est possible de combiner deux variateurs, dont un, (du sens droit = sens des aiguilles de la montre p. ex.) transmet la traction du couple moteur sur les roues, pendant qu'un second, monté à l'envers fait roue libre (du fait qu'il est gauche); ce deuxiè- me alors, transmettra dans les descentes le couple secondais sur l'arbre primaire, pendant que le premier fait roue libre.
REVENDICATIONS,
1 - Variateur différentiel, fonctionnant suivant le principe de l'ac- tion combinée obtenable de deux coins, dont au moins un à angle variable, dûment guidés, appliqué à la rotation.