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"PERFECTIONNEMENTS AUX MECANISMES DE CHANGEMENT ET DE REDUCTION DE VITESSE"
La présente invention concerne les mécanismes de changement et de réduction de vitesse, et a pour but la réalisation d'un mécanisme simple;, efficace et peu coûteux, permettant de faire varier la vitesse d'un arbre de façon continue et de changer le sens de rotation de cet arbre, ainsi que d'obtenir une réduction de vitesse relativement grande.
L'invention est représentée sur les dessins annexés dans lesquels :
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Les fig, 1, 2 et 3 représentent une forme simple de réalisation de l'invention convenant parfaitement pour rendre claires les explications, le mécanisme secondaire de changement de vitesse ainsi que d'autres détails, décrits au long et représentés dans les vues d'ensemble, étant omis.
Les fig, 4 à 7 sont des vues analogues représen- tant une variante.
Les fige 8, 9, 10 et 10A sont des vues analogues représentant une autre variante.
Les fig. 11 à 17 représentent des détails de construction ainsi que des dispositions générales d'un mécanisme complet, la boite de vitesses représentée en coupe sur la fige 11 montrant une autre variante, Les vues d'ensemble, sont toutefois établies de façon que les fig. 12 et 13 montrent la disposition que l'on peut adopter pour les mécanismes représentés sur les fig. 1 à 3, 4 à 7 ou 8 à 10A dans leurs rapports avec les arbres de commande et les arbres commandés, avec les paliers principaux de ces arbres et avec le mécanisme secondaire de changement de vitesse et ses moyens de réglage , La boîte de vitesses représentée sur les fig, 12 et 13 est celle que lion voit sur les fige 4 à 7.
Sur le dessin
La fig. 1 est une vue en élévation coupe par le centre.
La fig. 2 est une vue en bout avec le support enlevé.
La fig, 3 est une vue en bout avec le support K et les roues E et ± enlevés.
La fig, 4 est une vue en élévation coupe par le centre.
,La fig. 5 est une vue en élévation avec les par- ties en avant de la roue C enlevées, sauf l'élément 07 de l'accouplement Oldham.
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La fig. 6 est une vue représentant la partie 05 de l'accouplement Oldham prise dans la direction de la flèche V de la fig. 7.
La fig. 7 est une vue en élévation coupe des trois éléments de l'accouplement Oldham.
La fige 8 est une vue en élévation coupe par le centre.
La fig. 9 est une élévation coupe suivant la ligne IX-IX de la fig. 8.
Les fig. 10 et 10A sont des vues en élévation suivant la ligne X-X mais prises en sens contraire.
La fig. 11 est une vue en élévation-coupe par le centre.
La fig. 12 est une vue extérieure en élévation.
La fig. 13 est une vue en plan.
La fig. 14 représente une variante du dispositif de commande des disques à friction.
Les fig. 15, 16 et 17 sont des vues de détails, à plus petite échelle, de la boite de vitesses de la fig.
11.
Sur le dession, A désigne l'arbre de commande, l'arbre commandé, B' la roue dentée principale clavetée sur cet arbre, C la roue dentée tournante principale, cl son excentrique, D un manchon tournant sur l'arbre de commande et entraîné par ce dernier par l'intermédiaire d'un méca- nisme à changement continu de vitesse tel que P, Q, R et , E une roue dentée tournante auxiliaire, el son excentrique, F une couronne fixe à denture intérieure, et un palier- support central porté par une plaque d'assise 1 de l'appa'- reil.
Les fig. la 2 et 3 représentent une des formes les plus simples du dispositif.
Dans cette forme, de même que rieure dans d'autres variantes, la roue tournante C est à denture/
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en prise avec la denture intérieure de la roue B' maintenue par la clavette bl sur l'arbre commandé B; le diamètre du diamètre du cercle primitif de la roue B' est un peu plus grand que celui de la roue tournante principale C montée sur un excentrique c1 fixé par la clavette c2 sur l'arbre de com- mande A de sorte que, au fur et à mesure que le centre de la roue C tourne, sa denture s'engrène avec la denture intérieu- re de la roue B'.
La vitesse de rotation de l'arbre A est, d'ordinai- re, constante de sorte que le centre de la roue tournante est entraîné à une vitesse constante correspondante, et l'on fait varier la vitesse de l'arbre commandé], en réglant la vitesse de rotation de la roue tournante principale Ç autour de son axe ; on obtient ce résultat au moyen de la roue tournante auxiliaire E montée sur un excentrique el claveté sur le manchon ou bien, comme représenté, en faisant partie intégrante. La roue tournante! est en prise avec une couron- ne fixe F, à denture intérieure, maintenue par les vis fl sur le support fixe K formant un palier pour le manchon D.
La vitesse de rotation de la roue tournante auxi- liaire E, du fait que cette dernière est en prise avec la denture intérieure de la couronne fixe F, est déterminée par la vitesse de rotation de son excentrique el, c'est-à-dire par la vitesse du manchon D. Ce manchon est en prise avec l'arbre de commande par l'intermédiaire de tout dispositif secondaire convenable de changement de vitesse, de préférence un dispositif à changement continu de vitesse tel que celui décrit plus loin en se référant aux fige 11, 12, 13 et 14.
La roue tournante auxiliaire E est reliée à la roue tournante principale Ç par des moyens qui, tout en permettant un mouvement radial relatif entre les roues C et empêche ou limite le mouvement angulaire relatif.
Les fig. 1 à 3 montrent une série de broches c6
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fixées à la roue tournante principale Ç et, s'engageant dans des trous e6 pratiqués dans la E et beaucoup plus grands que les brocheso
On peut utiliser un accouplement Oldham pour solidariser les roues C et E lorsqu'il est indispensable d'éliminer les différences cycliques, comme représenté par exemple sur les fige 4 à 70
Il existe une vitesse de rotation de Ç et E, déterminée par le réglage du dispositif secondaire de changement de vitesse entre et A, au cours de laquelle l'arbre commandé reste immobile;
en augmentant ou en dimi- nuant cette vitesse, l'arbre J3 peut, dans certaines limites, être entraîné à des vitesses variables lentes, dans un sens ou dans l'autre, le changement s'effectuant par variation continue.
Dans la variante représentée sur les fig. 4 à 7, l'arbre de commande A, le manchon]9 l'arbre commandé B, la roue B'. la roue tournante principale C, son excentrique cl, la roue tournante auxiliaire E, sonexcentrique el, la cou- ronne fixe F et le support!, se comportent de la façon dé- crite en se référant aux figo 1,2 et 3; toutefois les roues
C et E sont solidarisées au moyen d'un dispositif d'accou- plement Oldham comportant trois disques 05, 06 et 07. Le disque 05 est pourvu de saillies 010 (voir fig. 4, 6 et 7), )/en se mettant en prise avec des mortaises e10 (/traits pointillés sur la fige 6) pratiquées dans la roue E, et de saillies p11 se mettant en prise avec des mortaises 014 pratiquées dans le disque 06.
Le disque 07 est pourvu de saillies o12 se met- tant en prise avec des mortaises C10 pratiquées dans la roue
C, et de saillies 013 en prise avec des mortaises 015 (en traits pointillés sur la fig. 5) pratiquées dans le disque
06. On peut monter ce disque 06 de façon qu'il tourne sur l'arbre A,
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Les fig. 4 à 7 montrent les roues Ç et E tournant directement sur leurs excentriques, et le manchon D tournant directement sur le support K; il est toutefois préférable de monter des paliers à billes c6', e2 et d7 ainsi qu'il sera décrit plus loin en se référant à la fig.
Il,
Dans la variante représentée sur les fig. 8, 9, 10 et 10A, on évite la nécessité de se servir d'un accouplement Oldham du type à broches, ou dispositifanalogue glissant, en utilisant une double roue tournante principale C', c2, une double roue tournante auxiliaire E' E2, et une couronne dou- ble J'J2 à denture intérieure disposée concentriquement interposée entre les roues.
La roue double C' C2 tourne, par l'intermédiaire de paliers à rouleaux c, sur l'excen- trique cl claveté sur l'arbre A, et la roue double E' E2 tourne, par l'intermédiaire de paliers à rouleaux e, sur l'excentrique el faisant partie intégrante du manchon D; comme précédemment, ce manohon D est relié, par un mécanis- me secondaire de changement de vitesse, à l'arbre de commande A, le mécanisme préféré étant celui décrit en se référant aux fig. 11 à 13.
La denture C' de la roue tournante principale C' C2 engrène avec la roue à denture intérieure B' qui, dans l'exemple représenté, fait partie intégrante de l'arbre com- mandé B, et la denture C2 engrène avec la roue J2, Les jantes de roues J' et J2 sont boulonnées sur le disque J qui tourne sur l'arbre A par l'intermédiaire du palier à rouleaux 1. La roue J' engrène avec la denture E' de la roue double tournante auxiliaire E' E2 dont l'autre denture E2 engrène avec la roue F2 fixée par des boulons au support K dans lequel tourne le manchon D par l'intermédiaire du palier à rouleaux k.
La vitesse de rotation de l'excentrique el déter- minée par celle donnée au manchon] par le second mécanisme
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auxiliaire de variation de vitesse, détermine la vitesse de rotation de la roue E'E2 autour de son axe, et cette vitesse détermine celle de la roue J' J2 qui détermine elle-même la vitesse de rotation autour de son axe de la roue C' C2 et, conjointement avec la vitesse constante de l'excentrique cl, la vitesse de rotation de la roue B' et celle de l'arbre commandé*
A une vitesse donnée de l'excentrique cl, corres- pond une vitesse de la roue C' tournant autour de la roue qui reste alors elle-même immobile; lorsque l'on augmente cette vitesse en réglant le mécanisme secondaire de vitesse, on fait tourner B' dans un sens a différentes vitesses len- tes choisies;
la diminution de cette vitesse fait tourner
B' en sens contraire à différentes vitesses lentes choisies.
Le contrepoids C3, fixé à la partie c3 de l'excen- trique cl équilibre la roue C' C2, et le contrepoids E3, fixé au bossage d3 du manchon D, équilibre la roue E' E2.
Le mécanisme est, dans cette variante, renfermé dans le carter K2, boulonné au support K' et forme joint avec une bride ménagée sur le palier M. S désigne l'un des disques du mécanisme secondaire de variation de vitesse qui va être décrit.
Sur les figo 11, 15, 16 et 17, A désigne l'arbre de commande dont une extrémité est de préférence montée dans des paliers à billes portés dans le support L, et l'autre est pourvue d'un tourillon al tournant dans des paliers à billes a2 dont la bague extérieure est maintenue dans le prolongement de l'arbre B porté dans le support M. La /est roue tournante principale C,/montée sur l'excentrique cl, @ de préférence, par l'intermédiaire d'un palier c6' à billes ou à rouleaux; cet excentrique est fixé, par une clavette c2, sur l'arbre de commande Ao La couronne à denture intérieure
B' est clavetée sur l'arbre commandé] et est en prise avec
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la denture de la roue tournante C. Le support fixe inter- médiaire X est monté, ainsi que les supports L et M, sur la plaque d'assise Z.
Le manchon De analogue à ceux décrits dans les variantes précédentes, est monté concentriquement sur l'ar- bre de commande A et est supporté, dans la présente variante, par des paliers à billes ou à rouleaux d7 montés dans le sup- port!, et par des manchons d5 et d6 dans lesquels tourne ltarbre A; il est entraîné de façon continue au moyen de tout dispositif convenable de changement de vitesse, le mécanisme représenté comporte des éléments coniques de friction P et et R et S (voir fig, 13) qui seront décrits plus loin de façon plus détaillée.
La roue auxiliaire E est montée, au moyen d'un palier à billes ou à rouleaux e2, sur un excentrique el formé sur le manchon D. La roue tournante auxiliaire s'engrène avec une roue à denture intérieure fixée au support! par les vis k6.
Un accouplement 04. interposé entre les deux roues tournantes et pouvant être commodément disposé pour tourner sur ltarbre A au moyen de paliers o6 à billes ou à rouleaux, est.pourvu (voir fig. 17) d'une série de trous ou mortaises o7 destinés à recevoir les broches ±!,fixées sur la roue tournante principale C (voir fig. 15), et d'une série corres- pondante de trous ou mortaises 08 destinés aux broches.2.7 (voir fig. 16) portées par la roue tournante auxiliaire E, de sorte que les deux roues tournantes sont solidarisées par l'accouplement 04 à broches permettant un mouvement radial relatif entre elles.
De préférence, on allège la roue C, la roue E et l'accouplement (voir fig. 15, 16 et 17) en y pratiquant des trous L.
Le mécanisme de variation de vitesse, dans sa
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forme préférée (voir fige 12, 13 et 14), est de préférence disposé de la façon suivante g .Et Q, R et 8 comportent deux paires de cônes de friction se correspondant; l'élément conique simple P est claveté sur l'arbre A, et les deux parties des éléments à double cône sont montée sur des nervures sur un arbre de renvoi 2' porté dans des paires de leviers tl clavetés sur un arbre oscillant t2 monté dans des paliers t3.
Le cône simple R est claveté sur l'arbre T, et les deux parties du double cône S coulissent sur des ner- vures ménagées sur le manchon D.
Un levier V, claveté sur l'arbre t2, porte, à son extrémité supérieure, un secteur vl d'une roue héli- coïdale en prise avec la vis sans fin v2 clavetée sur l'arbre v3 porté par des supports v4 monté sur une traverse v5; une poignée v6 permet de faire tourner cette vis sans fin.
Les éléments 2 et sont pourvus de surfaces à friction en double dône, telles que pl et rl respectivement, s'ajustant entre les surfaces coniques g1 et sl des éléments doubles et S. Chacun des éléments S, comme mentionné, coulisse sur les nervures du manchon D, le mouvement axial de l'un de ces éléments étant empêché par un collier s6' et l'autre élément étant serré en contact avec le premier par un ressort s7 appuyant, à une de ses extrémités, contre une plaque s8 dont la poussée est reprise par une couronne à billes s9; de façon analogue, l'un des éléments est empêché de se déplacer axialement par le collier g6, et l'autre élément est serré contre le premier par un ressort, non représenté, appuyant contre le collier g8.
On remarquera que l'on peut faire varier le rapport des vitesses entre l'arbre A et le manchon D, en manoeuvrant la poignée v6 de la vis sans fin v2, qui s'engrenant avec les filets des extrémités de la couronne B,
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déplace latéralement l'arbre T en le rapprochant ou en l'éloignant de l'arbre A, le mouvement d'éloignement rédui- sant, et le mouvement de rapprochement augmentant le rapport des vitesses entre A et D.
W est une roue à chaîne, montée sur l'arbre com- mandé B, au moyen de laquelle cet arbre est relié à la machine à entraîner. Sur la fig. 12, le moteur électrique I est boulonné sur la plaque d'assise Z dans le prolongement de l'arbre 1 auquel son arbre il est relié par tout dispositif convenable.
Afin d'éviter que, sous l'effet des fortes charges, il se produise des glissements entre les paires d'éléments de friction PQ et RS, on adopte la variante représentée sur la fig. 14. PQRS sont, en général, montés de la façon représen- tée sur la fig. 13 mais, au lieu de claveter les éléments S au manchon De et les éléments à l'arbre de renvoi T, ces éléments sont montés fous sur ces organes.
Au lieu que les extrémités des bossages des élé- ments S et ± forment les surfaces plates représentées sur la fig. 13, on leur donne la forme de saillies et de cavités triangulaires représentées en vue extérieure pour les élé- ments et en coupe pour les éléments S; il peut, par exemple, y avoir trois cavités triangulaires et trois saillies de même forme, l'angle d'inclinaison des faces étant d'environ 30 de- grés. A chaque extrémité de chacun des deux membres, on ajus- te un bloc d'entraînement Y dont la surface de butée cons- titue la contre-partie des surfaces d'extrémité des bossages.
Les éléments Y, de chaque côté des éléments Q, sont fixés à l'arbre T par les vis y2, et les extrémités des blocs, dans le cas des éléments se sont fixées au manchon D par les vis y2.
Les éléments ± sont entraînés par friction avec l'élément P et commandent l'arbre T au moyen des blocs d'ex-
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trémité Y dans la direction de la flèche; on remarquera que, dans ce mouvement, la mise en prise des surfaces obliques g12 et y1 augmentent la prise par friction entre les élé- ments et l'élément de commande P. De la même façon, les éléments commandés par l'élément R entraînant le manchon D, la prise entre les surfaces inclinées y1 et s12 augmentant la prise entre les éléments S et son élément de commande R.
Dans cette variante, les deux éléments 8 sont pressés l'un contre l'autre par trois ressorts de tension s13 traversant les éléments, les oeillets des ressorts é- tant en prise avec les anneaux s14. De façon analogue, les deux éléments sont pourvus de trois ressorts de tension g13.
On remarquera que la pression des ressorts serrant ces éléments ensemble, est augmentée par la pression axiale résultant de la mise en prise des surfaces obliques sur les éléments et sur les blocs Y, et que cette dernière pression augmente automatiquement avec la charge à transmettre. De la sorte, dans le cas d'une faible charge, une faible pres- sion correspondante est exercée entre les surfaces à fric- tion, pression augmentant proportionnellement à la charge.
Dans une variante, on peut utiliser un accouple- ment simple Oldham, tel que celui désigné par 05. dont les dents o12 s'engagent dans les mortaises c10 de la roue tour- nante principale C dont les dentso10 pénètrent dans les mor- taises c10 de la roue E.
Dans les dispositifs décrits, lorsque la rotation de la roue tournante principale se fait dans le sens suivant lequel cette roue tournerait si elle était libre et est re- tenue par le dispositif secondaire de changement de vitesse, la réaction est transmise à l'arbre de commande sous forme de couple par ce dispositif, de sorte que l'énergie ainsi trans- mise n'est pas perdue.
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Le mécanisme décrit peut servir à relier un arbre tournant dans un sens à une vitesse relativement élevée, à un élément qui doit être entraîné dans un sens ou dans l'autre à une vitesse relativement faible.
Les éléments, tels que la roue B, la roue 1 et les accouplements O3 et 04, tournant concentriquement par rap- port aux arbres de commande et commandés, ont leurs parties périphériques utilisées pour constituer une enveloppe, un joint tournant, étanche à l'huile, étant établi entre les parties en contact tournant à des vitesses différentes; cette disposition réalise une enveloppe renfermant le mécanis- me et retenant l'huile de graissage.
Les engrenages représentés sur ,les fig, 1 à 3,4 à 7 et 8 à 10A, sont montés et reliés au dispositif aecondaire de changement de vitesse P,O, R et S de la même manière qu'est relié le dispositif représenté sur la fig, Il, c'est- à-dire que l'arbre B tourne dans le palier M et l'arbre dans le palier L, et ces deux paliers ainsi que le palier! sont montés sur une plaque d'assise telle que Z. Les disques S sont montés sur le manchon] et le disque P sur l'arbre A; les autres disques R et S sont montés sur un arbre fixe T, ainsi qu'il a été décrit en se référant aux fig. 12 et 13, ou bien comme représenté sur la fig, 14. Le palier M est modifia de la façon représentée sur la fig. 8 afin de recevoir l'en- veloppe K2 paraissant sur cette figure.
On peut utiliser d'autres types de dispositifs se- condaires de variation de vitesse et, lorsque l'on peut ef- fectuer les changements de vitesse par à-coups, on peut se servir de boites de changement de vitesse ordinaires au lieu du dispositif P, Q, R et S,
Les détails de construction peuvent être modifiés en vue de correspondre aux dimensions et au service du dis- positif.