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"Perfectionnements aux dispositifs de transmission par friction"
La présente invention est relative d'une façon générale aux dispositifs de transmission par friction à vitesse variable:: du type dans lequel on utilise un double disque présentant des surfaces toroidales et dans lequel deux séries de galets ou roues intermédiaires agissent en conjonction avec deux disques simples ou avec un double disque,,
L'invention se rapporte plus particu- lièrement à un dispositif automatique fonctionnant par
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pression et applicable au type de transmission ci-des- sus indique.
%le comporte des moyens perfectionnés destinés à exercer des pressions axiales sur les dis- ques dans le butd'établin le frottement nécessaire pour l'entraînement.
Dans certains dispositifs antérieurs des dispositifs étaient prévus pour proportionner les pressions axiales qui agissent sur les surfaces en con- tact de frottement afin d'éviter tout glissement. Dans certains de ces dispositifs on utilisait une came, fixée soit à l'élémentmoteur,soit à l'élément entraî- né,soit encore à l'organe de réaction, cette came coo- pérant ordinairement avec des billes ou des rouleaux dont les faces opposées venaient en contact avec une came similaire reliée à l'un des disques.
Un tel dispositif a été décrit dans le brevet français 627.702 déposé par le demandeur ; ildonne toute satisfaction pour le type de transmission repré- senté sur la figure 1 du dessin annexé à ce brevet et il convient généralement d'une façon satisfaisante pour une très grande série (le rapports de transmission ou pour une transmission simple du type indiqué.
Cependant pour le type de transmission double, c'est- à-dire pour le type dans lequel deux séries de galets fonctionnent ensemble d'une façon identique, il est essentiel que les galets d'une des séries fassent à tous moments avec les disques un angle égal et opposé à l'angle correspondant réalisé entre l'autre série de galets et les disques car dans le cas contraire un glissement se produirait et les surfaces de frottement, ainsi que la transmission, seraient endommagées.
On a constaté également que des résultats nuisibles seraied il ¯¯ ¯ -
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obtenus si un jeu angulaire relatif quelconque existait entre l'une ou l'autre des deux surfaces correspondantes des disques, ce qui est vrai par- ticulièrement dans le cas où on utilise des galets, soumis à un couple et ayant un mouvement de pré- cession, comme ceux qui ont été décrits dans le bre- vet français précité.
En raison de ce qui précède on com- prend qu'il n'est pas possible d'utiliser un dispo- sitif à pression en conjonction avec le type de transi mission habituel dont le fonctionnement dépend du mouvement angulaire relatif des disques.
Dans la présente invention on utilise un dispositif convenable efficace pour supprimer les difficultés qui ont été indiquées ci-dessus.
Conformément à une des caractéris- tiques de l'invention on utilise un dispositif conve- se nable au moyen duquel on peut/rapprocher plus intime- ment de la courbe des rapports de pression nécessaires, ce qui est obtenu par une nouvelle disposition des ressorts en combinaison avec un dispositif perfections né de pression.
Conformément à une autre caractéris- tique on utilise un dispositif permettant de compen- ser le jeu inutile du dispositif de pression dans le but d'éliminer les bruits ou vibrations désagréables qui caractérisent certains types de transmission à friction utilisant les dispositifs de pression habi- tuels.
L'invention a en somme pour objet un type de transmission à vitesse, variable compor- A tant un double disque à surfaces toroïdales, le
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frottement d'entraînement pouvant'varier du fait de la séparation, suivant l'axe, d'une paire de disques entraînés ou des parties d'un disque entraîné qui ne peuvent avoir aucun mouvement relatif angulaire ou de rotation.
On peut dire également que l'invention a pour objet une transmission à vitesse variable par friction du type à double lisque présentant des surfaces toroidales, transmission dans laquelle les disnues en- traînés ne peuvent avoir aucun mouvement relatif angulai. re ou de rotation et peuvent être soumis à une double séparation et suivant l'axe afin qu'un frottement moteur accru soit réalisé entre les disques précités et un dis- que ou des disques moteurs lorsque la charge à laquelle est soumise la transmission augmente.
D'une façon plus particulière, l'in- vention a pour objet une transmission à vitesse variable par frottement du type µ disques présentant des surfaces toroidales, cette transmission comportant: deux disques de même axe qui ne peuvent avoir l'un par rapport à l'au- tre ni de mouvement suivant l'axe, ni de mouvement de rotation ; deux disques de même axe qui peuvent avoir l'un par rapport à l'autre un mouvement suivant l'axe mais qui ne peuvent avoir de mouvement relatif de rotation;
des galets de transmission par friction coopérant avec les disques précités et susceptibles d'être réglés angu- lairement afin que le rapport de vitesses du mécanisme puisse varier;un dispositif pour l'entraînement d'une pai- re de disques et enfin un dispositif soumis à un couple permettant de provoquer un mouvement axial des disques mentionnés ci-dessus en second lieu,ce qui entraîne une augmentation de la pression exercée sur les galets coopérant avec cas disques lorscue la charge à laquelle est soumis ce
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mécanisme augmenteo
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans ce qui va suivre et à l'examen du dessin annexe, qui représente un mode de réalisation du mécanisme qui fait l'objet de l'invention.
Sur ce dessin :
La figure 1 est une coupe longitudi- nale du mode de réalisation en question;
La figure 2 est une coupe suivant la ligne 2 de la figure 1;
La figure 3 est un graphique montrant la courbe caractéristique relative au couplé désiré et la courbe la plus voisine que l'on peut réellement obtenir.
Si l'on se reporte au dessin, on verra que 10 désigne un arbre moteur sur lequel sont clave- tés, pour qu'ils tournent avec lui, des disques exté- rieurs ,11 et 12.
Un tubeou manchon 13 estmonté sur l'arbre 10 de façon à pouvoir tourner par rapport à celui-ci ; sur ce manchon sont calëes des araignées 15 et 16 qui supportent les galets de friction 17 et 18 ainsi que leurs supports 19 et 20 associés aux dits galets de la manière qui a été indiquée dans le . brevet français précité.
Sur le manchon 13 sont montés, par l'intermédiaire d'un palier à billes 21, deux disques intérieurs 22 et 23 qui sont entraînés par friction, ces disques étant reliés l'un à l'autre au moyen de clavettes 25 afin que les disques en question tournent ensemble, bien qu'ils puissent être séparés l'un de
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l'autre dans le sens de l'axe sous l'action dù dispo- sitif de pression qui va être décrit ci-après.
Les disques 11, 12, 22 et 23 présen- tent sur leurs surfaces intérieures des échancrures annulaires ou chemins de déplacement 26 dont la sec- tion est circulaire et contre lesquels portent les galets de ,,friction, 17 et18 au moyen desquels s'ef- fectue l'entraînement des disques Un dispo- sitif moteur (non représenté) commande le disque 11 auquel il est relié par le dispositif de liaison 27,le couple moteur étant transmis par l'arbre 10 au disque 12.
Les galets de ''friction.sont repré- sentés sur le dessin dans la position qui correspond à un rapport de vitesses peu élevé ces galets peuvent être déplacés dans des positions intermédiai- res entre les positions correspondant aux vitesses peu élevées et aux vitesses élevées grâce à un dispo- sitif de commande (non représenté) analogue à celui qui a été décrit dans le brevet français précité.
Plusieurs ressorts plats 31 sont dis- posés à l'intérieur d'un espace annulaire convenable 30 existant entre les deux disques 22 et 23 et tendent à séparer ces derniers, ce qui a pour effet de créer, entre tous les disques et les galets de fraction . qui leur sont associés, un contact de frottement sans charge appliquée.
Sur un organe 32 est montée, de façon à pouvoir tourner librement, unebague 33 d'un dispo-, sitif à pression, cette bague comportant à sa péri- phérie des dents 29 au moyen desquelles on peut, soit empêcher la bague en question de tourner, soit lui
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permettre de tourner librement, comme on va l'in- diquer plus complètement dans ce qui va suivre.
Cette bague comporte également une série de logements de section angulaire 34, des logements de forme correspondante 35 étant prati- qués dans le disque 23 (figure 2); ces logements peuvent recevoir des ailles 36 ; des butées 37 peuvent être prévues pour limiter le déplacement des billes 36 ; butées à billes ou anti-fric- tion 39 doivent être disposées en regard des billes 36 pour absorber la poussée lorsque ces dernières billes, coopérant avec les échancrures précitées, tendent à séparer les disques 22 et 23.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant ;
Si l'on suppose que le dispositif se trouve dans la position correspondant à une vitesse faible (cas de la figure 1) et que la bague 33 est libre de tourner, le moteur entrai- nera les disques 11 et 12 à la même vitesse puis- qu'ils sont clavetés sur l'arbre 10. Le couple moteur sera transmis aux disques 22 et 23 par l'intermédiaire des galets de friction 17 et 18 et il est évident qu'étant donne la position des galets, les disques intérieurs 22 et 23 tourneront à une vitesse plus faible que les disques extéri- eurs. Le fonctionnement qui vient d'être décrit constitue simplement un fonctionnement du dispositif à vide ou sans charge.
Lorsqu'on désire faire fonc- tionner un dispositif qui doit être entraîné, celui-ci est relié de toute manière convenable à l'araignée 16 qui comporte des dents 40 à cet
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effet, la bague33 étant maintenue pour empêcher , sa rotation; il en résulte que les galets de fric- tion. , ont un mouvement planétaire dans les échan- crures des disques, ce 'lui fait tourner les araignées 15 et 16 autour de l'axe de l'arbre 10.
Lorsque la charge augmente, les billes 36 roulent et montent sur les parties inclinées des échan- crures dans lesquelles elles sont logées, ce qui tend à produire une séparation des deux disques intérieurs et ce qui tend par conséquent à produire une pression de frottement plus grande sur les éléments moteurs, pression dont l'importance est proportionnelle à la charge entraînée.
Sur la figure 3 la ligne b-b représen- te la pression initiale des ressQrts et Il-.2 la pression totale, la différence étant constituée par la pression supplémentaire fournie par le dis- positif de pression. L'organisation du dispositif qui fait l'objet de l'invention est simple et s'applique particulièrement aux transmissions pour automobiles, transmissions dans lesquelles on uti- lise peu les vitesses faiblesse s'applique éga- lement dans tous les cas où la transmission est principalement utilisée pour un rapport de vites- ses déterminé. Dans ce dernier cas les constantes du schéma peuvent être choisies de telle façon que la courbe b-c soit tangente à la courbe a au point correspondant un rapport donné ou au voi- sinage de ce point.
Un dispositif simple de pression ou un dispositif de pression comportant une série de res- sorts donnerait une courbe telle que celle qui est
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représentée en pointillés sur la figure 3 par o-e; dans ce cas la pression pour l'échelle de vitesses peu élevées serait très notablement supérieure à celle qui est nécessaire, ce qui affecterait très notablement la durabilité du dispo- sitif pour des conditions de charge données et ce qui nécessiterait de construire le dispositif pour des efforts bien supérieurs à ceux qui sont nécessaires.
On a proposé antérieurement d'utili- ser, pour le dispositif de pression, des logements ou échancrures d'inclinaisonsvariables dans le but de se rapprocher de la courbe a de la figure 3, mais cette disposition est très difficile, sinon impossible à réaliser industriellement, en raison du faille déplacement du dispositif de pression, de la déformation des organes, de l'effet d'exten- sion dû à la chaleur, de l'ajustage précis qui'' . est nécessité, etc.
Au contraire, un dispositif de pression du type représenté muni de logements hélicoïdaux peut être réalisé facilement sur des machines courantes et si l'on utilise un ressort calibré le jeu existant dans le dispositif da pression servira de mesure pour la traction exercée sur l'écrou 50 sous l'effet du ressort 31,
Un autre avantage de l'organisation précitée réside dans le fait que les logements ou échancrures du dispositif de pression peuvent être soumis à une charge relativement importante; en outre, comme le rendement du dispositif de pression varie avec la charge (la perte étant .(inversement proportionnera à la charge), le dis-
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positif de pression réalisé conformément à l'inven - tion a un rendement relativement élevé.
L'utilisation de la pression d'une paire de ressorts initiale relativement élevée dans ce dispositif ne constitue pas un inconvénient, comme cela pourrait apparaître au premier abord puis- que, si les transmissions fonctionnent à une vitesse élevée,pour qu'elles fonctionnent convenablement il est nécessaire d'utiliser une pression initiale relativementsforte en raison du fait que le coéffi- frottement cient de tombe rapidement lorsque la vitesse augmente. et ...que le dispositif fonctionne au dessous d'une certaine pression critique.
Il est évident que diverses modificati- ons pourraient ,être apportées au dispositif, qui a été décrit et que certains perfectionnements pour- raient être utilisés seuls sans que l'écDnomie générale de l'invention s'en trouve altérée.
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"Improvements to friction transmission devices"
The present invention relates in general to variable speed friction transmission devices: of the type in which a double disc having toroidal surfaces is used and in which two series of intermediate rollers or wheels act in conjunction with two discs single or with a double disc,
The invention relates more particularly to an automatic device operating by
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pressure and applicable to the type of transmission shown above.
% le comprises improved means intended to exert axial pressure on the discs in order to establish the friction necessary for the drive.
In some prior devices devices were provided to proportion the axial pressures which act on the frictional contact surfaces in order to avoid any slippage. In some of these devices a cam was used, fixed either to the motor element, or to the driven element, or even to the reaction element, this cam usually cooperating with balls or rollers whose faces opposites came into contact with a similar cam connected to one of the discs.
Such a device has been described in French patent 627,702 filed by the applicant; it gives complete satisfaction for the type of transmission shown in FIG. 1 of the drawing appended to this patent and it is generally satisfactory for a very large series (the transmission ratios or for a simple transmission of the type indicated.
However, for the type of double transmission, that is to say for the type in which two series of rollers work together in an identical fashion, it is essential that the rollers of one of the series do at all times with the discs. an equal angle and opposite to the corresponding angle made between the other series of rollers and the discs because otherwise a slip would occur and the friction surfaces, as well as the transmission, would be damaged.
It was also found that harmful results will be ¯ ¯ -
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obtained if any relative angular play existed between one or the other of the two corresponding surfaces of the discs, which is particularly true in the case where rollers are used, subjected to a torque and having a pre- cession, such as those described in the aforementioned French patent.
From the foregoing it will be understood that it is not possible to use a pressure device in conjunction with the usual type of transmission, the operation of which depends on the relative angular movement of the discs.
In the present invention, a suitable device is used which is effective in overcoming the difficulties which have been indicated above.
In accordance with one of the characteristics of the invention, a suitable device is used, by means of which the necessary pressure ratios can be brought closer to the curve, which is obtained by a new arrangement of the springs. combination with a perfections device born of pressure.
According to another feature, a device is used which makes it possible to compensate for the unnecessary play of the pressure device in order to eliminate the unpleasant noises or vibrations which characterize certain types of friction transmissions using the usual pressure devices. .
The object of the invention is in short a type of variable speed transmission comprising a double disc with toroidal surfaces, the
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driving friction which can vary due to the separation, along the axis, of a pair of driven discs or parts of a driven disc which cannot have any relative angular or rotational movement.
It can also be said that the invention relates to a variable speed transmission by friction of the double edge type having toroidal surfaces, in which transmission the driven disnues cannot have any angular relative movement. re or rotation and can be subjected to a double separation and along the axis so that an increased motor friction is realized between the aforementioned discs and a disc or motor discs when the load to which the transmission is subjected increases.
In a more particular way, the invention relates to a variable speed transmission by friction of the type µ discs having toroidal surfaces, this transmission comprising: two discs of the same axis which cannot have one with respect to the other neither of movement along the axis, nor of rotational movement; two discs of the same axis which can have a movement relative to each other along the axis but which cannot have a relative rotational movement;
transmission rollers by friction cooperating with the aforementioned discs and capable of being angularly adjusted so that the gear ratio of the mechanism can vary; a device for driving a pair of discs and finally a device subjected to a torque making it possible to cause an axial movement of the aforementioned discs secondly, which results in an increase in the pressure exerted on the rollers cooperating with the discs case during the load to which this is subjected
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augmento mechanism
Other characteristics and advantages of the present invention will become apparent in what follows and on examination of the appended drawing, which represents an embodiment of the mechanism which is the subject of the invention.
On this drawing :
FIG. 1 is a longitudinal section of the embodiment in question;
Figure 2 is a section taken along line 2 of Figure 1;
FIG. 3 is a graph showing the characteristic curve relating to the desired coupling and the closest curve that can actually be obtained.
Referring to the drawing, it will be seen that 10 designates a motor shaft on which are keyed, so that they turn with it, outer discs, 11 and 12.
A tube or sleeve 13 is mounted on the shaft 10 so as to be able to rotate with respect to the latter; on this sleeve are wedged spiders 15 and 16 which support the friction rollers 17 and 18 as well as their supports 19 and 20 associated with said rollers in the manner which has been indicated in. French patent cited above.
On the sleeve 13 are mounted, by means of a ball bearing 21, two internal discs 22 and 23 which are driven by friction, these discs being connected to one another by means of keys 25 so that the discs in question rotate together, although they may be separated one of
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the other in the direction of the axis under the action of the pressure device which will be described below.
The discs 11, 12, 22 and 23 have on their interior surfaces annular notches or displacement paths 26, the cross section of which is circular and against which the friction rollers, 17 and 18 bear, by means of which are pressed. - drives the discs. A motor device (not shown) controls the disc 11 to which it is connected by the connecting device 27, the motor torque being transmitted by the shaft 10 to the disc 12.
The friction rollers are shown in the drawing in the position corresponding to a low speed ratio these rollers can be moved to intermediate positions between the positions corresponding to low speeds and high speeds by to a control device (not shown) similar to that which has been described in the aforementioned French patent.
Several flat springs 31 are arranged within a suitable annular space 30 existing between the two discs 22 and 23 and tend to separate the latter, which has the effect of creating, between all the discs and the rollers of fraction. associated with them, a friction contact with no load applied.
On a member 32 is mounted, so as to be able to rotate freely, a ring 33 of a pressure device, this ring comprising at its periphery teeth 29 by means of which it is possible either to prevent the ring in question from slipping. turn, be him
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allow it to turn freely, as we will describe more fully in what follows.
This ring also comprises a series of housings of angular section 34, housings of corresponding shape 35 being formed in the disc 23 (FIG. 2); these housings can receive wings 36; stops 37 can be provided to limit the movement of the balls 36; Ball or anti-friction stops 39 must be placed opposite the balls 36 to absorb the thrust when the latter balls, cooperating with the aforementioned notches, tend to separate the discs 22 and 23.
The operation of the device is as follows;
If it is assumed that the device is in the position corresponding to a low speed (case of figure 1) and that the ring 33 is free to rotate, the motor will drive the discs 11 and 12 at the same speed then - that they are keyed on the shaft 10. The driving torque will be transmitted to the discs 22 and 23 by means of the friction rollers 17 and 18 and it is obvious that given the position of the rollers, the internal discs 22 and 23 will spin at a slower speed than the outer discs. The operation which has just been described simply constitutes operation of the device with no load or no load.
When it is desired to operate a device which is to be driven, this is connected in any suitable manner to the spider 16 which has teeth 40 thereon.
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effect, the ring 33 being maintained to prevent its rotation; the result is that the friction rollers. , have a planetary movement in the notches of the discs, this makes it rotate the spiders 15 and 16 around the axis of the shaft 10.
As the load increases, the balls 36 roll and rise on the inclined portions of the notches in which they are housed, which tends to produce a separation of the two inner discs and which therefore tends to produce a greater frictional pressure. on the motor elements, pressure whose magnitude is proportional to the driven load.
In figure 3 line b-b represents the initial pressure of the springs and II-.2 the total pressure, the difference being constituted by the additional pressure supplied by the pressure device. The organization of the device which is the object of the invention is simple and applies particularly to transmissions for automobiles, transmissions in which low speeds are used little also applies in all cases where the transmission. is mainly used for a specific gear ratio. In the latter case, the constants of the diagram can be chosen in such a way that the curve b-c is tangent to the curve a at the point corresponding to a given ratio or to the vicinity of this point.
A simple pressure device or a pressure device comprising a series of springs would give a curve such as that which is
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represented in dotted lines in FIG. 3 by o-e; in this case the pressure for the low speed scale would be very notably higher than that which is necessary, which would very appreciably affect the durability of the device for given load conditions and which would necessitate the construction of the device for efforts far greater than those necessary.
It has previously been proposed to use, for the pressure device, housings or notches of variable inclinations in order to approximate the curve a of FIG. 3, but this arrangement is very difficult, if not impossible to achieve industrially. , due to the displacement fault of the pressure device, the deformation of the components, the extension effect due to the heat, the precise adjustment which ''. is necessity, etc.
On the contrary, a pressure device of the type shown provided with helical housings can be easily produced on current machines and if a calibrated spring is used, the play existing in the pressure device will serve as a measure for the traction exerted on the nut. 50 under the effect of the spring 31,
Another advantage of the aforementioned organization lies in the fact that the housings or notches of the pressure device can be subjected to a relatively large load; moreover, as the efficiency of the pressure device varies with the load (the loss being (inversely will be proportional to the load), the dis-
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positive pressure produced in accordance with the invention has a relatively high efficiency.
The use of a relatively high initial pair of spring pressure in this device is not a disadvantage, as might appear at first glance since, if the transmissions are running at a high speed, they will operate properly. it is necessary to use a relatively high initial pressure due to the fact that the coefficient of friction drops rapidly with increasing speed. and ... that the device operates below a certain critical pressure.
It is obvious that various modifications could be made to the device, which has been described and that certain improvements could be used alone without the general economy of the invention being impaired thereby.
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