Mécanisme d'équilibrage de masses oscillantes. Un grand nombre d'engins mécaniques comportent des masses oscillantes importan tes devant osciller autour d'un axe horizontal ou incliné qui ne passe pas par leur centre de gravité. Il en résulte des déplacements en hauteur considérables de ce centre de gravité, ce qui impose, sauf adoption de dispositifs spéciaux, la misé en oeuvre d'une énergie im portante pour la manaeuvre de ces engins.
Nous citerons par exemple: les grands télescopes disposés générale ment pour osciller autour d'un point situé vers l'arrière du tube; les travées basculantes des ponts mes ou fluviaux devant laisser passer des ba teaux à profil élevé; les bennes basculantes des véhicules auto mobiles et des wagons de chemins de fer; les flèches oscillantes des grues de déchar gement des bateaux et d'autres appareils de levage; les bouches à feu à grand champ de tir vertical; les grandes échelles de pompiers;
les fours basculants, destinés en particu lier au réchauffage des pièces longues, en vue de la trempe verticale.
Pour réduire partiellement ou supprimer complètement la dépense d'énergie nécessitée par les déplacements verticaux des centres de gravité de ces masses oscillantes, il est généra lement fait usage de mécanismes d'équili brage à ressorts ou autres organes élastiques. La fig. 1 du dessin ci-annexé montre un de ces mécanismes connus: Un secteur d convenablement calculé est monté à la base du corps la à équilibrer dont le centre de gravité est en lb et qui oscille autour de<B>le;
</B> ce secteur reçoit par l'intermé- diaire d'une chaîne Galle e qui s'enroule sur lui, l'effort des ressorts contenus dans le tube <I>f</I> et agissant sur la tige <I>g</I> attelée sur la chaîne Galle e. Le tube contenant les ressorts oscille autour d'un axe h qui permet à la tige g de s'orienter toujours suivant la direction de l'effort d'équilibrage. Dans ce mécanisme, le point d'application du ressort est généralement beaucoup plus rapproché de l'axe de rotation que le centre de gravité.
Lorsque l'équilibrage est correct, la ré sultante des deux forces en jeu: poids P du corps à équilibrer et effort F des ressorts, passe par l'axe de rotation. La fi-. 1 montre que cette résultante R peut être trois ou quatre fois plus grande que le poids P. Il en résulte des efforts de frottement considéra bles sur l'axe de rotation de la masse oscil lante, et, par suite, la nécessité d'une dépense d'énergie encore élevée bien que l'équilibrage soit statiquement correct.
La fig. 2 montre un autre mécanisme connu dans lequel les ressorts enfermés dans une gaîne formée de tubes télescopiques k s'appuyent, d'une part, sur un axe fixe de ro tation<I>l</I> et, d'autre part, sur un axe rn porté par la masse à équilibrer.
La figure montre que, dans ces conditions, la résultante sur l'axe<B>le</B> de rotation n'a qu'une valeur très faible. Mais on se heurte ici à la difficulté d'adapter correctement la loi de variation de l'effort des ressorts, qui varie linéairement en fonction de l'allonge ment, à la loi de variation du moment du poids qui varie comme le cosinus de l'incli naison, c'est-à-dire suivant une loi curviligne.
La présente invention permet de remédier à cet inconvénient. Elle se rapporte à un mé- canisme d'équilibrage à organes élastiques multiples, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif qui, lorsque le mécanisme est en action, fait varier automatiquement et d'après une loi prédéterminée l'action des organes élastiques qui travaillent dans le but d'adap ter l'effet du mécanisme aux variations de l'effort à équilibrer.
Les fig. 4 à 11 du dessin représentent partiellement et à titre d'exemple, deux for mes d'exécution de l'objet de la présente invention.
Les fig. 3 à 7 concernent la première forme d'exécution. Les fig. 4, 5, 6 et 7 la re présentent dans différentes positions de fonc- tionnement; la fig. 3 est un diagramme rela tif à son fonctionnement.
Les fig. 8 à.12 se rapportent à la deuxième forme d'exécution. Les fig. 8, 9, 10 et 11 la représentent dans différentes positions de fonctionnement; la. fig. 12 est un diagramme relatif à son<B>,</B> fonctionnement.
Dans la forme d'exécution des fig. 3 à "7, 22 et 23 sont deux parties d'un tube télesco pique contenant des ressorts à boudin 8, 9 et 10. Le tube 22 est articulé sur une partie fixe, tandis que le tube 23 est articulé sur le corps à équilibrer qui n'est pas représenté au dessin et qui correspond à la pièce la de la fig. 2. Le ressort 8 est disposé entre le fond du tube 22 et une bague coulissante 1; le ressort 9 est disposé entre cette dernière et une seconde bague coulissante 2, tandis que le ressort 10 est disposé entre cette der nière et une bride du tube 23.
Dans le fond du tube 2 est montée une tige fixe 11 por tant les deux butées 3 et 4 et l'épaulement de centrage 5. En fig. 4, les trois ressorts 8, 9 et 10 sont bandés et exercent leurs efforts sur le tube 23; la valeur de cet. effort com mun est représenté par l'ordonnée 0 A (voir fig. 3).
Les trois ressorts se détendent d'abord, leur effort diminuant suivant la droite<I>AB.</I> En fig. 5, la bague 1 arrive au contact de la butée d'arrêt 3 et le ressort 8 cesse de se dé tendre et d'exercer une action sur le tube 23; l'effort sur ce dernier est représenté par l'or donnée<I>OB.</I> A partir de ce moment, les res sorts 9 et 10 continueront seuls à se détendre suivant la droite<I>BC.</I> En fig. 6, c'est la bague 2 qui arrive au contact de la butée d'arrêt 4; l'effort des ressorts sur 23 est alors représenté par l'ordonnée OC.
A partir de ce moment, le ressort 9 ne se détend plus et n'a plus d'ac tion sur le tube 23. Le ressort 10 continue à se détendre seul suivant la droite<I>CD,</I> jus qu'à ce que le tube 23 arrive à la fin de sa course dans le tube 22; à ce moment-là, l'effort du ressort 10 est représenté par l'or donnée OD.
On voit qu'en prenant un nombre de res sorts suffisamment grand, la ligne polygonale ABCD se transformera en une courbe à con- cavité tournée vers l'axe des abscisses. Autre ment dit, en choisissant convenablement le nombre des ressorts et leur force, on peut faire varier leur effort conformément à toute courbe concave donnée d'avance.
Dans la forme d'exécution des fig. 8 à 12, on trouve de nouveau les tubes 22 et 23 en tre lesquels sont intercalés les ressorts à bou din 12, 13 et 14. Le ressort 14 est disposé entre le tube 23 et une bague 19 pouvant coulisser sur un tube 21 fixé au tube 22,1a tension maximum de ce ressort étant déter minée par un manchon 17 entourant libre ment le tube 21 et disposé entre le tube 23 et la bague 19.
Le ressort 13 est disposé entre les deux bagues coulissantes 19 et 18, sa tension maximum étant déterminée par un manchon 16 analogue au précédent. De même, le ressort 12 est disposé entre la bague cou lissante 18 et le fond du tube 22, sa tension maximum étant déterminée par un manchon 15 analogue aux deux précédents. Au repos, les trois ressorts exercent sur le tube 23 un effort représenté par l'ordonnée O A'.
Au dé but, le ressort 12 se détend seul suivant la droite ±B'; en fig. 9, il est presque complè tement détendu et l'effort exercé sur le tube 23 est représenté par l'ordonnée OB'. A par tir de ce moment, les ressorts 12 et 13 se dé tendent suivant la droite B' C'; en fig. 10, ils sont presque complètement détendus et l'effort exercé sur le tube 23 est représenté par l'ordonnée OC'.
A partir de ce moment, les trois ressorts se détendent suivant la droite<I>C' D';</I> en fig. 11, l'effort exercé sur le appel à tout dispositif d'encliquetage tube 23 n'est plus que celui représenté par l'ordonnée OD'.
On voit qu'ici l'effort des ressorts pour rait correspondre à toute courbe désirée tour nant sa convexité vers l'axe des abscisses.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce qui est représenté au dessin. En particu lier, les épaulements 3 et 4 et la tige 11 peu vent :être remplacés par tout dispositif arrê tant l'action des ressorts à un moment donné de leur course. Il peut, par exemple, être fait 'a un câble ou ruban souple limitant le déplacement des bagues, etc.
De même, les organes élastiques pour raient être des récipients déformables remplis d'un fluide sous pression.
On voit que les dispositions des fig. 3 à. 12 appliquées par exemple au cas de la fig. 2, permettent de suivre d'aussi près qu'on le désire une loi d'équilibrage donnée avec les avantages primordiaux suivants Réduction au minimum de la résultante sur l'axe de rotation des efforts appliqués .à la masse équilibrée. Suppression de tout or gane d'usinage délicat, tel que cames, etc.
Facilités de réglage résultant du fait que des ressorts à longues courses et relativement peu puissants sont plus faciles à régler que des ressort très forts à faible course.
Oscillating weight balancing mechanism. A large number of mechanical devices have large oscillating masses which must oscillate around a horizontal or inclined axis which does not pass through their center of gravity. This results in considerable displacements in height of this center of gravity, which requires, unless special devices are adopted, the use of significant energy for the maneuvering of these machines.
We will cite for example: large telescopes generally arranged to oscillate around a point situated towards the rear of the tube; the tilting spans of sea or river bridges which must allow high profile boats to pass; dump bodies for motor vehicles and railroad cars; the swinging booms of ship unloading cranes and other lifting devices; large vertical firing range guns; large firefighter ladders;
tilting furnaces, intended in particular for reheating long parts, with a view to vertical quenching.
To partially reduce or completely eliminate the energy expenditure required by the vertical displacements of the centers of gravity of these oscillating masses, use is generally made of balancing mechanisms with springs or other elastic members. Fig. 1 of the attached drawing shows one of these known mechanisms: A suitably calculated sector d is mounted at the base of the body to be balanced, the center of gravity of which is in lb and which oscillates around <B> le;
</B> this sector receives, through the intermediary of a Galle e chain which winds around it, the force of the springs contained in the tube <I> f </I> and acting on the rod <I > g </I> coupled to the Galle e chain. The tube containing the springs oscillates around an axis h which allows the rod g to always orient itself in the direction of the balancing force. In this mechanism, the point of application of the spring is generally much closer to the axis of rotation than the center of gravity.
When the balancing is correct, the result of the two forces in play: weight P of the body to be balanced and force F of the springs, passes through the axis of rotation. The fi-. 1 shows that this resultant R can be three or four times greater than the weight P. This results in considerable frictional forces on the axis of rotation of the oscillating mass, and, consequently, the need for energy expenditure still high although the balancing is statically correct.
Fig. 2 shows another known mechanism in which the springs enclosed in a sheath formed of telescopic tubes k are supported, on the one hand, on a fixed axis of rotation <I> l </I> and, on the other hand, on an axis rn carried by the mass to be balanced.
The figure shows that, under these conditions, the resultant on the <B> le </B> axis of rotation has only a very low value. But here we come up against the difficulty of correctly adapting the law of variation of the force of the springs, which varies linearly according to the elongation, to the law of variation of the moment of the weight which varies as the cosine of l 'inclination, that is to say according to a curvilinear law.
The present invention overcomes this drawback. It relates to a balancing mechanism with multiple elastic members, characterized in that it comprises a device which, when the mechanism is in action, varies automatically and according to a predetermined law the action of the elastic members. which work with the aim of adapting the effect of the mechanism to variations in the force to be balanced.
Figs. 4 to 11 of the drawing partially represent and by way of example, two embodiments of the object of the present invention.
Figs. 3 to 7 relate to the first embodiment. Figs. 4, 5, 6 and 7 1a are presented in different operating positions; fig. 3 is a diagram relating to its operation.
Figs. 8 to 12 relate to the second embodiment. Figs. 8, 9, 10 and 11 show it in different operating positions; the. fig. 12 is a diagram relating to its <B>, </B> operation.
In the embodiment of FIGS. 3 to "7, 22 and 23 are two parts of a telescopic tube containing coil springs 8, 9 and 10. The tube 22 is articulated on a fixed part, while the tube 23 is articulated on the body to be balanced which is not shown in the drawing and which corresponds to part 1a of Fig. 2. The spring 8 is disposed between the bottom of the tube 22 and a sliding ring 1, the spring 9 is disposed between the latter and a second ring sliding 2, while the spring 10 is disposed between the latter and a flange of the tube 23.
In the bottom of the tube 2 is mounted a fixed rod 11 for both the two stops 3 and 4 and the centering shoulder 5. In fig. 4, the three springs 8, 9 and 10 are loaded and exert their forces on the tube 23; the value of this. common force is represented by the ordinate 0 A (see fig. 3).
The three springs relax first, their force decreasing along the line <I> AB. </I> In fig. 5, the ring 1 comes into contact with the stopper 3 and the spring 8 ceases to relax and to exert an action on the tube 23; the effort on the latter is represented by the gold given <I> OB. </I> From this moment, the resources 9 and 10 will continue to relax on their own along the line <I> BC. </ I > In fig. 6, it is the ring 2 which comes into contact with the stopper 4; the force of the springs on 23 is then represented by the ordinate OC.
From this moment, the spring 9 no longer relaxes and has no further action on the tube 23. The spring 10 continues to relax on its own along the line <I> CD, </I> until so that the tube 23 reaches the end of its travel in the tube 22; at this time, the force of the spring 10 is represented by the gold given OD.
It can be seen that by taking a sufficiently large number of resources, the polygonal line ABCD will be transformed into a concave curve turned towards the x-axis. In other words, by suitably choosing the number of springs and their force, their force can be varied in accordance with any concave curve given in advance.
In the embodiment of FIGS. 8 to 12, there are again the tubes 22 and 23 between which are interposed the coil springs 12, 13 and 14. The spring 14 is disposed between the tube 23 and a ring 19 which can slide on a tube 21 fixed to the tube 22.1a maximum tension of this spring being determined by a sleeve 17 freely surrounding the tube 21 and disposed between the tube 23 and the ring 19.
The spring 13 is arranged between the two sliding rings 19 and 18, its maximum tension being determined by a sleeve 16 similar to the previous one. Likewise, the spring 12 is disposed between the smoothing neck ring 18 and the bottom of the tube 22, its maximum tension being determined by a sleeve 15 similar to the previous two. At rest, the three springs exert on the tube 23 a force represented by the ordinate O A '.
At the start, the spring 12 relaxes alone along the line ± B '; in fig. 9, it is almost completely relaxed and the force exerted on the tube 23 is represented by the ordinate OB '. From this moment, the springs 12 and 13 expand along the line B 'C'; in fig. 10, they are almost completely relaxed and the force exerted on the tube 23 is represented by the ordinate OC '.
From this moment, the three springs relax along the line <I> C 'D'; </I> in fig. 11, the force exerted on the call to any tube snap device 23 is no longer than that represented by the ordinate OD '.
It can be seen that here the force of the springs could correspond to any desired curve turning its convexity towards the x-axis.
Of course, the invention is not limited to what is shown in the drawing. In particular, the shoulders 3 and 4 and the rod 11 may be windy: be replaced by any device stopping the action of the springs at a given moment in their stroke. It can, for example, be made of a flexible cable or tape limiting the movement of the rings, etc.
Likewise, the elastic members could be deformable containers filled with a pressurized fluid.
It can be seen that the arrangements of FIGS. 3 to. 12 applied for example to the case of FIG. 2, make it possible to follow as closely as one wishes a given balancing law with the following primary advantages Reduction to the minimum of the resultant on the axis of rotation of the forces applied to the balanced mass. Removal of any delicate machining elements, such as cams, etc.
Ease of adjustment resulting from the fact that long stroke and relatively weak springs are easier to adjust than very strong short stroke springs.