Brevet FR2012886A1 — publié le 19700327

i 2012886 La présente invention se rapporte aux mécanismes d'entraînement à vitesse variable et concerne plus particulièrement les mécanismes de ce genre capables de subir des changements par valeurs successives dans la vitesse de sortie en vue de l'entraîne-5 ment des projecteurs cinématographiques et des appareils analogues, les moteurs électriques à enroulement en court-circuit possèdent de nombreuses caractéristiques désirables pour l'entraînement des projecteurs cinématographiques et sont largement employés pour cette application. Ces moteurs fournissent la puissance 10 convenable nécessaire à 11entraînement des projecteurs et fonctionnent avec des niveaux de bruit acceptables. En outre, ils sont à démarrage automatique et aptes à être fabriqués à relativement peu de frais. En raison de leurs caractéristiques de fonctionnement dési-15 rables, les moteurs électriques à enroulement en court-circuit satisfont à la plupart des critères imposés par le système d'entraînement d'un projecteur cinématographique étudié en vue d'être synchronisé avec un autre appareil tel qu'un autre projecteur ou un enregistreur à bande par un signal électrique. Toutefois, il 20 est difficile de faire varier la vitesse de ces moteurs par des moyens électriques directs. La présente invention permet la commande par un signal électrique de la vitesse de sortie d'un mécanisme d'entraînement actionné par un moteur électrique à vitesse constante et permet 25 en particulier l'utilisation d'un moteur électrique à enroulement en court-circuit pour l'entraînement d'un projecteur cinématographique dans les applications où la vitesse du film doit être modifiée comme c'est le cas par exemple quand la vitesse du film est synchronisée avec une autre opération. 30 La télécommande manuelle de la vitesse d'une machine est également possible par l'utilisation du mécanisme d'entraînement que prévoit l'invention. C'est ainsi, par exemple, qu'un mécanisme de commande actionné manuellement à partir d'un point situé à xme certaine distance peut trouver son emploi pour produire ou 35 régler un signal de commande électrique alimentant le mécanisme d'entraînement. Des variations survenant dans le signal de commande peuvent être traduites en variations de la vitesse de sortie du mécanisme d'entraînement. L'invention prévoit un système de commande de vitesse uti-40 lisant un nombre minimum d'éléments de construction simples coopé 69 23821 2 2012886 rant de façon positive et ne nécessitant pratiquement aucun entretien. En outre, ce système de commande de vitesse a une structure compacte et fonctionne sans engendrer de bruits exagérément élevés» 5 L'invention est matérialisée dans un mécanisme d'entraîne ment à vitesse variable actionné par un moteur électrique à vitesse constante comprenant un régulateur à fonctionnement centrifuge produisant une poussée proportionnelle à sa vitesse de rotation, un moteur à vitesse variable relié à ce régulateur 10 pour l'entraîner en rotation à des vitesses réglées et variables, et une poulie réglable comportant un organe d'entraînement de sortie sans fin passant sur lui, cette poulie étant montée sur un arbre entraîné par le moteur tournant à vitesse constante et comportant un disque fixé axialement et un disque mobile axiale-15 ment, le disque mobile étant relié au régulateur pour permettre à la poussée engendrée par celui-ci de faire varier le diamètre effectif de la poulie et de permettre le réglage de la vitesse linéaire de l'organe entraîneur de sortie sans fin. L'invention prévoit également un mécanisme d'actiozmement 20 à vitesse variable pour l'entraînement d'un projecteur cinématographique comprenant un moteur électrique à vitesse constante, un régulateur centrifuge produisant une poussée linéaire proportionnelle à la vitesse de rotation de ce régulateur, celui-ci comportant une embase et un organe de poussée montés pour pouvoir 25 tourner sur un arbre dans des conditions telles que cet organe de poussée soit monté en vue d'exécuter un mouvement axial limité par rapport à l'embase précitée,les faces voisines des organes formant au moins une gorge, et un organe à fonctionnement centrifuge placé dans cette gorge pour exercer tue poussée de valeur 30 variable sur l'organe de poussée, un moteur électrique à vitesse variable relié à l'arbre sur lequel est monté le régulateur pour faire tourner celui-ci à des vitesses variables réglées, et une poulie réglable comportant un organe entraîneur de sortie sans fin passant sur lui et relié à l'arbre d'entraînement du projec-35 teur, cette poulie étant montée sur un arbre entraîné par le moteur à vitesse constante et comprenant un disque axialement fixe et un disque axialement mobile, le disque mobile étant relié au régulateur pour permettre à la poussée engendrée par celui-ci de faire varier le diamètre effectif de la poulie et de permettre 40 le réglage de la vitesse linéaire de l'organe entraîneur sans fin. 69 23821 3 2012886 Bans les dessins schématiques annexés : La figure 1 est une vue en élévation latérale avec coupe partielle du système de commande que prévoit l'invention et met en évidence la relation entre les éléments quand le moteur de 5 commande de vitesse tourne à un faible régime. La figure 2 est une vue en perspective de l'organe de poussée du régulateur de vitesse centrifuge tel que le prévoit l'invention. La figure 3 est une vue en élévation latérale avec coupe 10 partielle de certaines parties de l'appareil représenté dans la figure 1 montrant les éléments dans la position qu'ils occupent quand le moteur de commande de vitesse tourne à un régime élevé. Dans la figure 1f une partie du carter 10 d'un projecteur cinématographique est représentée comme supportant les éléments 15 prévus par l'invention. Un moteur électrique 12 à vitesse constante est prévu pour fournir la puissance nécessaire à l'entraînement de l'arbre à cames principal 14- du projecteur. Le réglage de la vitesse de rotation (tpm) de l'arbre à cames 14 est assuré par un régulateur de vitesse 16 à fonctionnement centrifuge qui 20 assure la position d'un disque mobile appartenant à une poulie réglable 18 et commande son diamètre effectif. Etant donné que le changement du diamètre effectif de la poulie 18 modifie la vitesse linéaire de l'organe entraîneur à courroie sans fin 20, le régime de rotation de l'arbre à cernes 14 peut 6tre modifié en 25 faisant varier la vitesse de rotation du régulateur 16. Un moteur 22 à vitesse variable à vitesse de sortie convenablement réglée est prévu pour assurer l'entraînement du régulateur de vitesse centrifugé 16. Il est préférable que pour l'entraînement d'un projecteur 30 cinématographique, le moteur 12 soit un moteur à induction monophasé à élément en court-circuit. Toutefois, il sera évident pour les techniciens que le mécanisme d'entraînement à vitesse variable tel que le prévoit l'invention est utilisable pour faire varier l'entraînement de sortie à partir d'un moteur quelcon-35 que et peut trouver son emploi pour actionner un certain nombre de machines et pas seulement les projecteurs cinématographiques. Une soufflerie 24 et la poulie réglable 18 sont montées sur l'arbre de sortie 28 du moteur 12. La poulie réglable 18 transmet la puissance depuis cet arbre 28 à l'arbre à cames 14 40 du projecteur par l'intermédiaire d'une courroie sans fin 20 et 69 23821 4- 2012886 d'une poulie 29 montée sur cet arbre à cames.14* Un disque 30 de la poulie 18 est fixé sur l'arbre 28 par une vis 32 pour empêcher un mouvement axial ou angulaire de ce disque 30 par rapport à l'arbre 28. L'autre disque, c'est-à-dire le dis-5 que 34 de la poulie 18 est emmanché, à ajustage glissant, sur l'arbre 28 pour permettre un mouvement de coulissement axial. Un goujon 36 clairement visible dans la figure 3 traverse l'arbre 28 et prend appui dans une fente 38 s'étendant axialement du disque 34, afin de donner la certitude que ce dernier tourne bien à 10 la même vitesse que l'arbre 28. Cependant, le disque 34 est capable d'exécuter un mouvement axial limité le long de l'arbre 28 , puisque le goujon 36 peut coulisser axialement dans la fente 38, Les faces voisines des disques 30 et 34 délimitent une gorge à profil en Y. Le diamètre effectif de la poulie 18 peut 15 être modifié en déplaçant le disque 34 par rapport au disque 30 le long de l'axe de rotation de la poulie. C'est ainsi, par exemple, que lorsque le disque 34 est rapproché du disque 30, la courroie 20 est refoulée radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de l'arbre 28 et que le diamètre effectif de la poulie 20 est augmenté. Inversement, quand le disque 34 est éloigné du disque 30, la courroie 20 a la posibilité de coulisser radialement et intérieurement vers l'axe de l'arbre 28, de sorte que le diamètre effectif de la poulie est diminué. Le disque 34 comprend une partie 42 faisant corps avec elle 25 et formant tige qui est placée dans l'alignement axial de l'arbre 28 et se termine par un palier de butée 44. Celui-ci est en contact avec le régulateur de vitesse 16 et permet le transfert de la poussée depuis ce régulateur qui tourne à des vitesses variables au disque 34 qui tourne à la vitesse constante de l'arbre de 30 sortie 28 «ans engendrer des forces de friction importantes. Conformément à l'invention, un régulateur de vitesse est prévu pour produire une poussée qui varie avec la vitesse angulaire à laquelle est entraîné le régulateur. D'après la réalisation dont il est question ici, le régulateur de vitesse 16 com-35 prend une embase 50, un organe de poussée 52 et un système fonctionnant sous l'action de la force centrifuge tel que des billes sphériques 54 en vue d'exercer sur l'organe 52 une poussée qui soit proportionnelle à la vitesse de rotation du régulateur. L'embase 50 est fixée sur l'arbre 56 du moteur 22 tournant 40 à vitesse variable par une vis 58. Ainsi, l'embase 50 tourne à 69 23821 5 2012886 la môme vitesse que 1'arbre 56 et est fixée axialement sur lui. Un arbre solidaire 60 fait saillie à partir d'une face 62 de l'embase 50 qui est placée à proximité de l'organe de poussée 52. Un goujon 64 monté dans l'organe de poussée 52 limite le mou-5 vement de cet organe de poussée 52 par rapport à l'embase 50 comme décrit en détail ci-après. Ii*organe de poussée 52 comprend un arbre central creux 66 s'étendant longitudinalement depuis la face 67 qui se trouve à proximité de la face 62. Cet arbre creux 66 permet à l'organe de 10 poussée d'être monté concentriquement sur l'arbre 60. Une fente 68 s'étendant longitudinalement est prévue pour recevoir le goujon 64 et coopère avec lui pour limiter le mouvement longitudinal de l'organe de poussée 52 par rapport à l'embase 50. Les faces voisines respectives 62 et 67 de l'embase 50 et 15 de l'organe de poussée 52 forment au moins une gorge ayant une profondeur qui varie avec la distance mesurée à partir de l'axe de rotation du régulateur de vitesse. Comme clairement représenté dans la figure 2, la face 67 de l'organe de poussée forme une surface généralement concave 20 par rapport à la face 62 de l'embase. Un collier central 70 et quatre paires de nervures espacées 72 s'étendant transversalement à partir de ce collier 70 sont prévus pour former quatre rainures 74. Ces rainures coopèrent avec la face 62 pour former quatre gorges de roulement sensiblement identiques dont chacune est de 25 profondeur variable. La profondeur de chaque gorge, au sens du présent texte, se rapporte à la dimension de la gorge s'étendant dans une direction axiale par rapport à l'axe de rotation du régulateur. Il convient de noter que la profondeur des rainures 74 30 et, par conséquent, la profondeur de chacune des gorges de roulement formées par elles varient en raison inverse de la distance mesurée à partir de l'axe de rotation du régulateur de vitesse. De même, comme on le voit aisément par une comparaison entre les figures 1 et 3, la profondeur de chaque gorge intégrale augmente 35 au fur et à mesure que l'organe de poussée 52 est éloigné de l'embase 50. Des organes fonctionnant sous l'effet de la force centrifuge, tels que des billes sphériques 54, sont placés respectivement dans chacune des gorges formées par les faces voisines 62 et 67 40 de l'embase 50 et de l'organe de poussée 52* Ces billes 54 se dé 69 23821 2012886 placent progressivement vers l'extérieur à partir du collier 70 au fur et à mesure que la vitesse de rotation du moteur 22 augmente. Ainsi, les billes 54 exercent sur l'organe de poussée 52 un effort qui varie avec la vitesse de rotation du régulateur 16 5 en raison de la configuration des gorges dans lesquelles la vitesse décroit avec l'augmentation de la distance radiale mesurée à partir de l'axe de rotation. Les billes 54 sont capables de déplacer l'organe de poussée 52 axialement à l'écart de l'embase 50 au fur et à mesure que la vitesse de rotation du régulateur 10 augmente et que la force centrifuge a tendance à chasser les billes vers l'extérieur et à écarter la face 67 de la face 62. Une bille sphérique 54 est logée dans chacune des quatre gorges de roulement délimitées par les rainures 74 et la face 62. Chaque bille 54 a un diamètre supérieur à la profondeur des par-15 ties radiales externes de la gorge quand le régulateur est immobile ou bien entraîné en rotation à un régime relativement faible (comme le montre la figure 1) afin que, lorsque la force centrifuge impose aux billes 54 une sollicitation vers l'extérieur, l'organe de poussée 52 soit déplacé axialement à l'écart 20 de l'embase 50 pour faire face au diamètre des billes. Comme représenté dans la figure 1, l'arbre de sortie 56 du moteur 22 à vitesse variable peut être placé dans l'alignement axial de l'arbre de sortie 28 du moteur 12 à vitesse constante. Il est préférable que ces arbres tournent dans le même sens par 25 rapport à leur axe commun, afin de réduire au minimum la friction s'exerçant sur le palier de butée 44. On se rend compte que l'invention présente une utilité pour de nombreuses applications partout où l'on a besoin de prévoir une variation de la vitesse de sortie d'une machine animée d'un 30 mouvement de rotation. C'est ainsi, par exemple, que le présent mécanisme d'entraînement peut être synchronisé avec un autre appareil par un signal électrique du peut être commandé à distance en faisant varier manuellement un signal de commande électrique et en transmettant ce signal au moteur à vitesse variable. 35 Dans l'utilisation de l'invention pour 1 'actionnement d'un projecteur cinématographique, le moteur 22 de commande de vitesse est de préférence un moteur à courant continu et à petit aimant permanent ayant une vitesse de sortie directement proportionnelle à la tension qui lui est appliquée. Un signal à ten-40 sion variable agissant à travers ce moteur permet le réglage de 69 23821 7 2012886 la vitesse du projecteur. Dans la suite de cette description concernant le fonctionnement de l'appareil, on a supposé l'utilisation d'un signal à tension variable et d'un moteur à courant continu avec aimant permanent. 5 Au cours du fonctionnement, le moteur 12 à vitesse cons tante entraîne la soufflerie 24 et la poulie réglable 18 à une vitesse constante. le régulateur de vitesse 16, en modifiant le diamètre effectif de la poulie 18 influe sur la vitesse linéaire de la courroie 20 ettpar conséquent^ sur la vitesse de l'arbre 10 à cames principal 14. Un moyen de commande tel qu'un signal de tension électrique peut agir sur le moteur 22 de commande de vitesse, afin de faire varier la vitesse de ce moteur qui modifie à son tour la vitesse du régulateur 16. Quand cette vitesse du régulateur 16 varie, l'importance de la poussée exercée par lui sur le disque mobile 34 de la poulie 18 est modifiée, ce qui fait varier par répercussion le diamètre effectif de la poulie 18 et, par conséquent, la vitesse linéaire de la courroie 20 et la vitesse de l'arbre à cames principal 14 du projecteur. Dans la figure 1 est représentée la position des éléments 20 quand le moteur 22 reçoit un signal à faible tension et que le moteur 22 tourne à bas régime. La tension dont là courroie 20 est le siège ou un moyen auxiliaire tel qu'un ressort a déplacé le disque 34 à l'écart du disque 30 pour assurer un diamètre effectif relativement petit à la poulie 18. Le disque 34 a lui-même re-25 foulé l'organe de poussée 52 vers l'embase 50 et réduit la profondeur des gorges de roulement formées par les faces voisines 62 et 67 de ces organes. Une augmentation du signal de tension au moteur 22 accélère la vitesse de celui-ci et augmente les efforts dûs à la force 30 centrifuge agissant sur les billes 54. Dans ces conditions, ces billes 54 tendentàsedéplacer vers l'extérieur dans les gorges jusqu'à la position que montre la figure 3. Tandis que les billes 54 se déplacent vers l'extérieur, elles refoulent l'organe de poussée 52 à l'écart de l'embase 50,de sorte qu'une poussée 35 accrue est transmise par l'intermédiaire de cet organe 52 au disque 34. C'est la configuration des gorges de roulement à l'état de repos ou pour une vitesse de rotation faible et en particulier la relation entre la profondeur de ces gorges et la distance me-40 surée à partir de l'axe de rotation qui déterminent l'importance 69 23821 a 2012886 de la poussée engendrée pour des vitesses de rotation variables. Plus particulièrement, le degré d'inclinaison des faces 62 et 67 qui forment les gorges influe sur l'importance de la poussée engendrée par le régulateur. Si les faces en question sont incli-5 nées en faisant un angle aigu, de faibles changements dans le régime de rotation produisent un changement important dans l'importance de la poussée. Far ailleurs, si les faces 62 et 67 se rapprochent d'une configuration parallèle, seul un faible changement de la poussée est produit par des changements significatifs 10 du régime de rotation du régulateur. Dans la figure 3 est représentée la position occupée par les éléments quand le moteur 22 reçoit un signal de tension relativement élevée» Chaque bille 54 s'est déplacée vers la partie extérieure de sa gorge de roulement et les billes ont refoulé 15 l'organe 52 et le disque 34 vers le disque 30. la courroie 20 a été chassée radialement vers l'extérieur dans la gorge de la poulie 18 par le mouvement du disque 34 vers le disque 30. Ainsi, le diamètre effectif de la poulie 18 (dans la figure 3) est supérieur à son diamètre effectif dans la figure 1. Par voie de con-20 séquence, la courroie 20 et l'arbre à cames 14 sont entraînés à grande vitesse. Quand l'organe de poussée 52 se déplace axialement à l'écart de l'embase 50 par suite de l'augmentation de la force centrifuge agissant sur les billes 54, la fente 68 pratiquée dans 25 cet organe 52 coulisse le long du goujon 64 jusqu'à ce que ce dernier heurte l'extrémité de ia fente comme le montre la figure 3. La configuration de la largeur des gorges de roulement du régulateur 16 et la configuration des faces adjacentes des disques formant la poulie 18 peuvent être conçues pour que la vitesse qui 30 anime la courroie 20 et l'arbre à cames 14 soit proportionnelle à la valeur du signal électrique envoyé au moteur 22. Des changements par valeurs successives, même des changements très faibles, apportés dans la valeur du signal se traduisent ainsi par des changements correspondants de la vitesse de sortie. 35 La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 69 23821 9 2012886 REVEMIICA.HQHS 1 - Mécanisme d1 entraînement à vitesse variable actionné par un moteur électrique à vitesse constante,caractérisé en ce qu'il comprend un régulateur fonctionnant sous l'effet de la 5 force centrifuge produisant une poussée proportionnelle à sa vitesse de rotation, un moteur à vitesse variable relié à ce régulateur pour l'entraîner en rotation à des vitesses réglées variables* une poulie réglable comportant un organe entraîneur sans fin passant sur elle,cette poulie étant montée sur un arbre en- 10 traîné par un moteur à vitesse constante, et comportant un disque axialement fixe et tin disque axialement mobile, le disque mobile étant relié au régulateur pour permettre à la poussée produite par celui-ci de faire varier le diamètre effectif de cette peulie et pour permettre de régler la vitesse linéaire de cet T5 organe d'entraînement sans fin. 2 - Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur comprend une embase et un organe de poussée dont chacun est monté pour pouvoir tourner sur un arbre entraîné par le moteur à vitesse variable, cet organe de poussée étant 20 monté pour exécuter un mouvement axial limité par rapport à l'embase, un organe fonctionnant sous l'effet de la force centrifuge étant placé entre les faces voisines de ces organes et réagissant à la force centrifuge appliquée à cet organe pour exercer une poussée qui varie avec la vitesse de rotation du régulateur sur 25 l'organe de poussée, monté de manière mobile. 3 - Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que le régulateur fonctionnant sous l'effet de la force centrifuge est monté sur un arbre placé dans l'alignement axial de la poulie réglable, l'organe de poussée étant relié à ce disque mo- 30 bile par un palier de butée. 4 - Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que les faces voisines des organes précités forment au moins une gorge de roulement et qu'une partie d'une face voisine formant cette gorge comprend une surface concave par rapport à la face 35 voisine de l'autre des organes. 5 - Mécanisme suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le système fonctionnant sous l'effet de la force centrifuge se compose de plusieurs billes sphériques dont chacune a un diamètre supérieur à la profondeur de la partie radiale externe 40 de cette gorge de roulement quand ce régulateur tourne à un ré 69 23821 10 201288o gime relativement faible afin de permettre aux billes d'exercer une poussée d'importance variable sur l'organe de poussée lorsque le régulateur est entraîné en rotation à des vitesses plus élevées, l'augmentation de la force centrifuge déplaçant ces billes 5 vers l'extérieur dans la gorge. 6 - Mécanisme d'entraînement à vitesse variable pour projecteur cinématographique, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur électrique à vitesse constante, un régulateur fonctionnant sous l'effet de la force centrifuge pour engendrer une poussée 10 linéaire proportionnelle à sa vitesse de rotation, ce régulateur comprenant une embase et un organe de poussée, chacun étant monté pour pouvoir tourner sur un arbre, cet organe de poussée étant monté en rue d'un mouvement axial limité par rapport à l'embase, les faces voisines de ces organes formant au moins une gorge de 15 roulement,et un organe fonctionnant sous l'effet de la force centrifuge placé dans cette gorge pour exercer un effort d'importance variable sur cet organe de poussée ; un moteur électrique à vitesse variable relié à l'arbre sur lequel le régulateur est monté afin de faire tourner celui-ci à des vitesses variables 20 réglées ; une poulie réglable comportant un organe d'entraînement sans fin passant sur elle et relié à l'arbre d'entraînement du projecteur, cette poulie étant montée sur un arbre entraîné par le moteur à vitesse constante et comprenant un disque axialement fixe et un disque axialement mobile, le disque mobile étant re- 25 lié au régulateur pour que la poussée produite par lui fasse varier le diamètre effectif de la poulie et pour permettre le réglage de la vitesse linéaire de l'organe d'entraînement sans fin. 7 - Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe d'entraînement sans fin est constitué par une cour- 30 roie en caoutchouc étirable mesurant une longueur effective variant avec le diamètre effectif de cette poulie. 8 - Mécanisme suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le moteur à vitesse variable est un moteur à courant continu à aimant permanent et en ce que le moteur électrique à vi- 35 tesse constante est un moteur à enroulement en court-circuit. 9 - Mécanisme suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le régulateur fonctionnant sous l'effet de la force centrifuge est monté sur un arbre placé dans l'alignement axial de la poulie réglable, l'organe de poussée étant relié au disque 40 mobile précité par un palier de butée. 69 23821 n 2012886 10 - Mécanisme suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'une partie de la face d'un des organes précités est concave par rapport à la face adjacente de l'autre organe. 11 - Mécanisme suivant la revendication 10, caractérisé en 5 ce que les organes précités forment plusieurs gorges de roulement et en ce que le système réagissant à la force centrifuge se compose de plusieurs billes sphériques ayant un diamètre dépassant la profondeur des parties radiales externes des gorges dans lesquelles ces billes sont logées quand le régulateur tourne à une 10 faible vitesse afin de permettre à ces billes d'exercer une poussée croissante qui déplace l'organe de poussée et augmente la largeur de ces gorges au fur et à mesure que les efforts dûs à la force centrifuge allant en augmentant déplacent ces billes vers l'extérieur dans les gorges.