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" Perfectionnements aux boîtes de vitesse "
Cette invention est relative aux boites de vitesse et spécialement aux boites de vitesse à roues coniques à friction ; elle a pour objet la construction d'un mécanisme de ce type assurant des rapports de démultiplication infiniment variables, avec pointmort et marche arrière, d'une construction particulièrement avantageuse dont le bon rendement est assuré.
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Les boîtes de vitesse à friction, à rapport de démultiplication infiniment variable, dans lesquelles le point mort est obtenu sur la partie menée et dont les roues peuvent tourner dans les deux sens, comportaient jusqu'ici un différentiel entre les organes meneur et mené, la troisième partie du différentiel étant accouplée à un troisième organe dont la vitesse pouvait être variée à volonté par rapport à celle de l'arbre meneur.
Cependant, ce type de boîte de vitesse à roues coniques présente le défaut inhérent suivant : la vitesse ainsi transmise ne peut être que la différence entre celle des deux autres organes accouplés au différentiel, car une action est positive, tandis que l'autre est négative. Ainsi, avec de faibles rapports de démultiplication, étant donné que la différence ne constitue qu'un très faible pourcentage, des charges excessives sont appliquées à la partie à friction ou à adhésion variable de la boite de vitesse, de sorte que ces boîtes de vitesse sont peu pratiques sauf pour la transmission de faibles puissances.
Dans les boîtes de vitesse construites suivant l'invention, on n'emploie pas de différentiel pour obtenir le point mort et la marche arrière et de cette façon, la charge n'est jamais supérieure à celle qui est nécessaire pour transmettre le couple final, à des vitesses variables.
Les boîtes de vitesse construites suivant cette invention comprennent un certain nombre d'organes satellites coniques, similaires, tournant chacun sur leur propre axe, portés par un organe à cage, rotatif (d'une seule pièce ou de plusieurs pièces) et de dispositifs, mobiles dans le sens longitudinal de ces organes, pour varier le rapport de démultiplication.
Chacun de ces organes coniques satellites, pendant le fonctionnement dé la boîte de vitesse, tourne sur son propre\axe et en conséquence, les périphéries des diverses sections de cet organe, dans un plan perpendiculaire à l'axe, ont une vitesse pé-.
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riphérique différente, ces vitesses variant directement en fonction des diamètres des différentes sections. De plus, les organes coniques, satellites, effectuent une rotation orbitale sur l'axe de la cage.
Lorsque la boite de vitesse est embrayée, l'extérieur des organes satellites coniques étant dans des positions éloignées de ltaxe de la cage, on se sert d'un organe conçu pour être mis dans toute position longitudinale désirée, par rapport aux organes satellites, coniques, c'est à dire que cet organe peut être placé dans une position quelconque, portant sur une section des organes satellites, du plus petit au plus grand diamètre. Cet organe sera désigné ci-dessous par l'organe mobile.
L'organe mobile peut être empêché de tourner ou peut tourner suivant la forme de réalisation de la boite de vitesse faisant l'objet de cette invention.
Des dispositifs adéquats sont prévus pour entraîner les organes satellites sur leurs axes individuels et pour leur faire effectuer leur mouvement orbital, ces deux dispositifs étant actionnés directement ou indirectement par l'arbre moteur.
L'arbre à entraîner est accouplé directement ou par l'intermédiaire d'un train d'engrenages adéquat à l'organe mobile ou aux drganes satellites, coniques.
De cette façon, bien que la vitesse de l'arbre meneur puisse rester constante, la vitesse de l'arbre mené peut être variée suivant la position longitudinale dans laquelle on a placé l'organe mobile portant sur les organes coniques, satellites.
Cette variation dépendra de la vitesse de rotation primaire des organes satellites, coniques, et de la vitesse de rotation orbitale.
Il est possible de calculer et de disposer les divers
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organes et en général de dessinér les bottes de vitesse faisant l'objet de cette invention, de telle sorte que l'arbre mené puisse avoir le même sens de rotation que l'arbre primaire et que l'on puisse varier les vitesses depuis le;plus faible jusqu'au plus fort rapport de transmission. Dans certains cas, la limite inférieure réelle peut être zéro ou en-dessous de zéro, c'est à dire la limite inférieure peut être une marche arrière jusqu'à une vitesse donnée. Dans ce dernier cas, en passant de la marche avant à la marche arrière on a une position de point mort pour l'arbre mené.
Dans d'autres cas également, l'arbre mené peut tourner complètement dans le sens opposé à l'arbre meneur, à toute vitesse ésirée entre les limites supérieure et inférieure, la limite inférieure étant 0 si on le désire.
Cependant, dans toutes les formes de construction de la boîte de vitesse suivant cette invention, la vitesse réelle de l'arbre meneur est déterminée et variée en ajustant et en variant la position longitudinale de l'organe mobile par rapport aux organes satellites, coniques. De plus, ce réglage et cette variation peuvent se produire pendant que la boîte de vitesse tourne.
Les boites de vitesse construites suivant cette invention conviennent tout particulièrement pour le type conique, à friction, permettent d'avoir des rapports de transmission variables à l'infini, avec point mort et marche arrière, d'une construction particulièrement avantageuse et d'un excellent rendement.
Dans certaines formes de réalisation de l'invention, les organes satellites coniques comprennent chacun au moins trois organes coniques, ayant un axe commun, le tout tournant sur ledit axe commun.
Ces trois organes coniques peuvent être appelés res-
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pectivement le cône meneur, le cône tournant et le cône mené.
Les cônes menés et tournants dans la pratique sont représentés par des troncs de cône pouvant être aux bases des cônes combinés ou autre et ces deux cônes peuvent avoir un sommet théorique commun situé sur un prolongement de l'axe d'un arbre meneur, la cage portant les satellites pouvant tourner sur cet axe. Chaque cône satellite mixte a son cône meneur disposé de telle sorte que la génératrice intérieure ou extérieure, de préférence cette dernière, de la surface conique est parallèle au dit axe.
Les cônes sont disposés de telle sorte que le cône meneur, de préférence avec la conicité opposée aux cônes mené et tournant, est coupé par le prolongement théorique vers son sommet du cône tournant suivant une section circulaire vers une extrémité du cône meneur et de même, le prolongement théorique du cône mené vers son sommet, coupe également le cône meneur, vers l'autre extrémité.
L'arbre meneur peut entraîner les satellites soit comme pignon principal, soit par un anneau de friction, des surfaces de roulement correspondantes étant prévues, soit à l'intérieur, soit à l'extérieur, suivant la disposition précise adoptée, et, de cette façon, le cône mené de chaque satellite est entraîné par l'arbre meneur, faisant tourner son cône tournant sur un chemin fixé - pouvant être intérieur ou extérieur, de préférence extérieur - ; il est également prévu une prise de mouvement pour embrayer la surface du cône meneur dans la position dans laquelle il est parallèle à l'axe de rotation de l'arbre meneur, prise de mouvement qui est accouplée à l'arbre mené.
En variant la position de la prise de mouvement sur le cône meneur des satellites (c'est à dire en la rapprochant ou l'éloignant des sommets théoriques de ces cônes meneurs) cette prise de mouvement peut être entraînée à une vitesse quelconque, depuis le point mort jusqu'à la même vitesse, et même en-dessus,
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que l'arbre meneur et, en marche arrière, on peut également varier la vitesse à l'infini entre les limites fixées.
Pour équilibrer le fonctionnement, chaque satellite conique mixte peut être muni d'une autre surface de roulement, faisant partie du cône mené correspondant mais se trouvant dans une certaine position, vers l'autre extrémité de l'arbre de satellite correspondant.
On peut employer tout dispositif désiré et du type courant pour obtenir les diverses surfaces coniques embrayées par friction pour qu'elles restent en contact de friction et dans quelques cas, ceci peut être réalisé par cames, suivant le système connu, système qui augmente la force d'accouplement des organes suivant la vitesse. De même, on peut prévoir des roulements de butée aux endroits nécessaires.
Cette invention est décrite plus en détail ci-dessous en se rapportant aux dessins joints :
La figure 1 est une élévation, en coupe transversale d'une forme de construction de la boîte de vitesse à rapport variable, suivant l'invention, disposée pour la transmission du mouvement dans les treuils marins ou autres appareils.
Les figures 2,3 et 4 représentent en schéma le fonctionnement de la boite de vitesse construite suivant l'invention,
La figure 5 est une vue analogue à la figure 1 mais elle est appliquée à une boîte de vitesse d'une voiture automobile ou autre,
La figure 6 est une vue semblable à la figure 1, l'invention étant appliquée à l'arbre de renvoi d'une machine outil,
La figure 7 représente une forme de réalisation modifiée de l'élévation, partie en coupe, en élévation.
Les figures 8 à 10 représentent respectivement, en élévation, partie en coupe, et en vue en bout et partie en plan une
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autre forme modifiée de réalisation de l'invention, et,
Les figures 11 à 13 représentent respectivement une vue de bout, une élévation de côté et un plan d'une autre forme modifiée de réalisation de l'invention.
Dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 1, forme qui convient tout spécialement pour les treuils marins et autres machines, l'arbre meneur 10 est monté dans l'axe de l'arbre mené 11 ; organe conique 12 est monté entre les extrémités de ces arbres et peut tourner librement; le sommet de ce cône 13 vient sur l'axe des arbres et ses parties actives comprennent un disque 14,du côté de la base, et un autre disgue 14a vers le sommet, L'extrémité clavetée 15, montée en bout de l'arbre meneur 10 ou d'un organe fixé sur celui-ci, est munie d'un palier de butée 16. Une cage 17 et 18 de forme adéquate est prévue et porte un nombre quelconque, quatre par exemple, d'arbres ou axes 19, inclinés suivant un même angle, dont les axes se rencontrent au sommet 13 cu cône 12.
Ces axes 19 sont d'une seule pièce ou portent les roues satellites mixtes et vers l'extrémité la plus rapprochée de l'axe central, ils portent une partie conique 20 montée à friction sur la partie conique 14a, dirigée vers le sommet 13, du cône 12. Vers l'autre extrémité, chaque axe de satellite 19 est muni d'une autre partie conique 21 s'engageant par friction sur l'autre partie conique 14 du cône 12, les deux parties coniques 20 et 21 du satellite étant disposées sur un cône commun dont le sommet coincide avec celui du cône 12.
La partie satellite conique 21 s'engageant sur la partie conique plus large 14 du cône 12, est le cône mené et un autre organe conique 22 est prévu, à toute distance axiale, vers le sommet. Ce cône est représenté par un disque constituant la base du cône; son diamètre est supérieur, de toute quantité
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que l'arbre meneur et, en marche arrière, on peut également varier la vitesse à l'infini entre les limites fixées.
Pour équilibrer le fonctionnement, chaque satellite conique mixte peut être muni d'une autre surface de roulement, faisant partie du cône mené correspondant mais se trouvant dans une certaine position, vers l'autre extrémité de l'arbre de satellite correspondant.
On peut employer tout dispositif désiré et du type courant pour obtenir les diverses surfaces coniques embrayées par friction pour qu'elles restent en contact de friction et dans quelques cas, ceci peut être réalisé par cames, suivant le système connu, système qui augmente la force d'accouplement des organes suivant la vitesse. De même, on peut prévoir des roulements de butée aux endroits nécessaires.
Cette invention est décrite plus en détail ci-dessous en se rapportant aux dessins joints :
La figure 1 est une élévation, en coupe transversale d'une forme de construction de la boîte de vitesse à rapport variable, suivant l'invention, disposée pour la transmission du mouvement dans les treuils marins ou autres appareils.
Les figures 2,3 et 4 représentent en schéma le fonctionnement de la boîte de vitesse construite suivant l'invention,
La figure 5 est une vue analogue à la figure 1 mais elle est appliquée à une boîte de vitesse d'une voiture automobile ou autre,
La figure 6 est une vue semblable à la figure 1, l'invention étant appliquée à l'arbre de renvoi d'une machine outil,
La figure 7 représente une forme de réalisation modifiée de l'élévation, partie en coupe, en élévation.
Les figures 8 à 10 représentent respectivement, en élévation, partie en coupe, et en vue en bout et partie en plan une
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désirée au diamètre du cône mené 21. Le cône 22 le plus grand sur l'axe du satellite est le cône tournant.
Entre ce dernier et la partie conique 20 de l'axe du satellite, se trouve le cône meneur 23 du satellite, engagé sur le petit disque 14a, du cône 12,Le cône 23 a sa base écartée du cône tournant 22 et sa petite extrémité est adjacente au dit cône tournant.
Les conicités et les dimensions sont telles que la génératrice supérieure ou extérieure, 24, du cône meneur 23 est parallèle à l'axe des arbres meneur et mené 10 et 11 et du cône principal 12.
,Trois organes annulaires sont prévus. L'un de ceux-ci 25 est embrayé par friction sur tous les cônes menés 21 et vient se placer autour de ceux-ci ; est accouplé de façon adéquate comme il sera expliqué ci-après) à l'arbre meneur 10. C'est cet organe qui transmet le mouvement de rotation de l'arbre primaire 10 aux cônes satellites. Bien que les cônes menés des satellites aient des surfaces coniques, la surface d'engagement de cet anneau meneur 25 peut être conique également, de façon correspondante, ou incurvée, la courbe donnant le contact d'entraînement désiré avec les cônes menés.
Le second anneau 26 est fixé sur la bôite extérieure 27 ou autre partie fixe adéquate et vient s'engager sur les cônes tournants 22, soit au moyen d'une surface conique, comme représenté sur les figures, soit au moyen d'une surface courbe.
Le troisième anneau 28 entraine par friction les surfaces des cônes meneurs 23 des satellites et porte aux points 24 où ces surfaces sont parallèles à l'axe de rotation des arbres meneur et mené et ce troisième anneau 28 est accouplé, de façon adéquate (comme décrit ci-dessous) à l'arbre mené, de telle sorte qu'il puisse être déplacé axialement dans toute position désirée
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au moyen d'un levier ou d'un tain d'engrenages.
Dans la construction représentée sur la figure 1, l'anneau mené 28 est accouplé à un manchon 31, ayant une bride tournée vers l'intérieur à son extrémité libre, clavetée sur un manchon 32, de forme correspondante, sur l'arbre mené 11. La disposition est telle que le manchon 31 peut glisser facilement sur le manchon 32, le faire tourner et entraîner ainsi l'arbre mené 11.
Dans le but de manoeuvrer le manchon 31,ce manchon est muni d'une rainure annulaire 33 sur laquelle s'engage une fourchette d'embrayage 34 manoeuvrée par un volant 85 et comportant une tige filetée 36. De cette façon, en tournant le volant 35, l'anneau entraîné 28 peut être placé dans toute position adéquate, axialement, par rapport aux surfaces 24 des cônes meneurs 23.
L'accouplement entre la couronne d'entraînement 25 et l'arbre meneur 10 comprend un manchon 37 sur une bride duquel est montée la couronne 25 et dont l'autre bride est accouplée à une couronne 38, munie sur l'une 6e ses faces, de cames coniques entraînant des organes semblables sur un disque 39 accouplé à l'arbre meneur ou rigide avec lui, de la façon décrite ci-dessous.
La disposition des organes et le fonctionnement seront facilement compris en se reportant à la figure 1 et aux schémas des figures 2,3 et 4. Ces figures représentent le rouleau satellite avec ses trois parties coniques 21,22 et 23 ainsi que leurs couronnes d'accouplement 25,26 et 28. Sur les figures respectives 2, 3 et 4, la fourchette d'embrayage, actionnée au moyen du volant 35 est employée pour amener la couronne 28 dans les trois positions désirées et l'y maintenir.
Le cône roulant 22, s'il est construit comme représenté théoriquement sur les figures 2 et 4, porte vers son sommet 13 une section circulaire commune N-N (figures 2 et 4) avec le cône 23 et il en résulte par conséquent que cette section circulaire commune N-N représentera le point mort, par suite du fait que
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lorsque le cône roulant 22 roulé sur sa couronne fixe 26, cette section commûne N-N roulera de façon analogue autour de la cou- ronne menée 28. sans lui imprimer de mouvement.
De façon analogue, le cône mené 21, s'il est réalisé comme il est représenté théoriquement sur les figures 2 et 3, a une section circulaire commune F-F avec le cône meneur 23 et en conséquence, si la couronne menée 28 vient dans la position représentée sur les figures 1 et 3, il reçoit une vitesse sem- blable à celle de la couronne meneuse 25. Dans les positions in- termédiaires entre les deux positions indiquées, c'est à dire, entre les sections circulaires communes N-N et F-F, il en résulte en conséquence que l'on aura une variation infinie de vitesses entre le point mort et la vitesse de l'arbre meneur 10, par suite du fait que l'arbre meneur 10 entraîne la couronne 25 et la cou- ronne 28 entraîne l'arbre mené 11.
En faisant passer la couronne menée 28 de la position représentée sur la figure 2 vers le base du cône meneur 23, par exemple dans la position représentée sur la figure 4, cette cou- ronne menée 28 tournera dans un sens contraire à l'arbre meneur 10 et à la couronne 25 et à une vitesse correspondante à la dis- tance de la position neutre N-N.
La forme de construction du dispositif représentée sur la figure 5, convenant tout particulièrement pour une boîte de vitesse de voiture automobile,etc.., est en général semblable à celle décrite en se référant à la figure 1, sauf que la four- chette d'embrayage employée pour modifier la position du manchon 31 diffère quelque peu et n'est pas manoeuvrée par volant.
Cette fourchette d'embrayage comprend un manchon 40 pouvant glisser sur un axe 41, au moyen d'un dispositif adéquat, par exemple, un levier de changement de vitesse.
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De plus, entre le manchon 32 et l'arbre mené 11 on a disposé de la façon ordinaire un cardan 42 et en plus, un accouplement à griffe 43, manoeuvré par un manchon 44 de sorte que lorsque les organes sont dans la position de la figure 5, l'arbre mené 11 est débrayé du reste du mécanisme.
Lors du fonctionnement, la couronne menée 28 est amenée dans toute position désirable sur les c8nes meneurs 23 pour la marche avant ou arrière ou pour mettre au point mort.
Lors-qu'on désire changer de vitesse, en supposant que l'accouplement à griffe 43 est dans la position de débrayage, la couronne menée 28 est amenée dans la position du point mort, la griffe (.'accouplement est ramenée à droite, en position d'embrayage, puis la couronne menée est avancée à l'aide du manchon 40 dans toute position désirée, soit pour la marche avant, soit par la marche arrière
Dans la position des organes représentée sur la figure 5, cette couronne 28 est dans une position de vitesse maxima et si on le désire, on peut prévoir une bride 45 (comme cale qui est représentée sur les dessins) combinée avec la couronne 28 venant porter contre et imprimer un léger mouvement axial à l'organe intérieur 46 d'un embrayage, de telle sorte que, lorsqu'il est placé dans cette position,
cet organe intérieur est débrayé de l'organe extérieur 47 de l'embrayage et tout le dispositif tourne d'une seule pièce.
Si cependant, la couronne menée 28 est dans une position quelconque entre la position de la vitesse supérieure et le point mort, l'organe intérieur de l'embrayage 46 s'engage sur l'organe intérieur 47.
Dans la construction de la figure 5, la couronne menée 25 est accouplée par le dispositif à came 30 au .volant 48 monté sur l'arbre primaire 10.
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En se référant à la figure 6, cette figure représente la boîte de vitesse montée sur l'arbre secondaire d'une machine outil, de façon à obtenir une gamme complète de vitesses dans chaque sens, en manoeuvrant un simple levier ou manette, pouvant être disposé de façon analogue aux leviers de passe courroie employés actuellement sur les arbres de renvoi. De plus, étant donné que l'entraînement final est réalisé par courroie, le couple à faible vitesse ne peut augmenter au delà de la capacité de la courroie et dans le cas où une surcharge se produirait, la courroie glisserait,
En se référant au dessin, dans ce cas 49 désigne la poulie meneuse montée sur l'arbre de la transmission 10, entrainant par un dispositif à came 30 la couronne meneuse 25.
Dans ce cas, cette couronne est embrayée sur les parties coniques, menées 21, disposées vers les petites extrémités des satellites.
Les cônes roulants 22 sont montés adjacents à ces parties 21 et tournent sur la couronne fixe 26. montée sur la boîte 50.
Pour équilibrer l'action et supporter de façon adéquate les satellites, l'autre extrémité des satellites porte des parties coniques 51 qui roulent sur les grosses extrémités du cône principal, la petite extrémité 14a, dans ce cas, étant embrayée sur les cônes meneurs 21.
Les cônes meneurs ou rouleaux 23 sont accouplés à la couronne mobile axialement 28 montée glissante sur des axes en saillie 52, d'un nombre quelconque, montés sur une boîte 53 clavetée'sur l'arbre mené 54, sur lequel est montée la poulie menée 55.
Sur la figure 6, la couronne 28 est représentée engagée sur les sections F-F des cames meneuses 23, imprimant ainsi la vitesse supérieure à la boîte 53, l'arbre 54 et la poulie 55, suivant la vitesse de la poulie meneuse 49. En actionnant un
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@ levier 56 (représenté en pointillés) et l'aide d'une fourchette d'embrayage 57 (représentée également en pointillés) la couronne 28 peut être amenée de la section commune F-F à la section commune N-N c'est à dire au point mort et, dans toute position intermé- diaire entre ces deux positions, la poulie menée 55 pourra avoir toute vitesse, entre la vitesse de la poulie meneuse 49 et zéro.
La couronne 28 peut également être déplacée vers la gauche de la position N-N, dans la position R-R dans laquelle on aura la vitesse maxima en marche arrière et dans toute position intermédiaire entre N-N et R-R, on aura une marche arrière à une vitesse entre 0 et la vitesse normale.
Bien que pour quelques applications, le cône mené 21 de chaque satellite ait un diamètre plus petit que celui du cône roulant 22, on peut également prévoir des conditions inverses.
Pour augmenter l'adhésion entre les cônes roulants 22 et leur couronne correspondante 26, la couronne peut porter sur l'une de ses surfaces latérales un certain nombre de parties en forme de came, et elle peut effectuer un léger mouvement de ro- tation contre la force L'un ressort ou contre une butée axiale, ces parties en forme de came coopérant avec des parties de forme correspondante prévues sur un anneau fixe ou sur des saillants fixes (comme ceux indiqués par 29 sur les figures 1,5 et 6) de sorte que la tendance de ladite couronne fixe 26 à se déplacer d'une petite distance angulaire par suite de l'action des cônes roulants, produit un léger mouvement axial, augmentant l'adhésion.
Ce mécanisme est d'un type connu et peut également être employé, comme on le voit en 30 sur les figures 1, 5 et 6, pour accoupler la couronne meneuse 25 et les cônes menés 21. On voit également sur la figure 1 les parties en forme de came engagées entre elles.
Il faut remarquer que bien que le pignon principal 12
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remplisse une fonction spéciale dans l'opération du dispositif, ce pignon principal n'est pas cependant absolument nécessaire.
Son action ressemble à celle d'une roue folle et on comprend que la seule condition essentielle de la boite de vitesse faisant l'objet de cette invention, est de transmettre le mouvement de la couronne meneuse 25 à la couronne menée 28. D'une façon générale, le pignon 12 sert à absorber et à transmettre la poussée axiale dûe à la disposition angulaire et à la conicité des satellites et en général, il équilibre l'opération des organes. Lorsqu'on remploie, on peut le construire en plusieurs pièces, par exemple avec un palier de butée ou des roulements entre les organes.
De préférence, les cônes satellites sont montés sur leurs roulements de telle sorte qu'ils puissent effectuer un certain mouvement axial ou se déplacer dans un sens à peu près axial sous l'action des cames 29 ou 30, agissant par l'intermédiaire des couronnes et de cette façon l'adhésion est augmentée entre les surfaces coniques accouplées par friction. Ce mouvement peut être purement axial, c'est à dire s'effectuer suivant les axes des cônes satellites, ou bien il peut être parallèle à la surface conique du pignon principal et dans ce cas, les paliers des axes 19 des rouleaux satellites peuvent être conçus pour basculer légèrement dans les parties des cages dans lesquelles ils sont logés.
Dans de nombreuses formes de construction de la boîte de vitesse faisant l'objet de cette invention, il est préférable d'employer des organes annulaires rigides, comme sur les figures 1-6, mais ces organes peuvent être remplacés par des courroies, chaînes ou autres organes flexibles, qui seront désignés cidessous par "courroies".
Les figures 7-13 représentent divers dispositifs comportant ces courroies.
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Dans ces constructions, une courroie peut être utilisée pour s'engager en totalité ou en partie, autour du groupe d'organes satellites coniques et pour être déplacée dans un sens axial par rapport à ces organes. Dans certains cas, cette courroie peut être disposée pour entraîner ou être entraînera l'aide d'une source extérieure de mouvement ou dispositif, le groupe ou la plus grande partie du groupe d'organes coniques, satellites, directement, ou des organes tels que des poulies, tournant sur eux.
Dans la disposition représentée sur la figure 7, l'arbre primaire 10, qui peut être entraîné directement par l'abre ou un prolongement du bout d'arbre d'un moteur électrique 58, porte deux cages 59, clavetées sur cet arbre, portant les roulements des axes d'un certain nombre de satellites coniques 60.
Ceux-ci sont ajustés de telle sorte que leurs génératrices extérieures 24 sont parallèles à l'axe de la cage, les extrémités du plus grand diamètre etsnt situées plus près de l'axe de la cage que les extrémités du petit diamètre. Ces extrémités du grand diamètre portent des broches 61 en saillie, portant des pignons dentés 62, dont le diamètre extérieur est égal de préférence au diamètre des organes satellites coniques, dans une position intermédiaire.
Une poulie 63 d'un diamètre désiré, est montée pour tourner sur l'arbre de la cage, par exemple sur roulements à billes ; elle porte, à l'intérieur, une couronne dentée 64 embrayée sur les pignons dentés 62 des organes satellites coniques 60.
Une autre couronne, pouvant être consitutée par un anneau métallique ou autre mais qui, dans la forme représentée sur le dessin, se compose d'une courroie 65 est montée autour, ou en partie autour du groupe des satellites coniques 60, de façon à venir s'engager sur leur extérieur, et une fourchette d'embra.-
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yage, désignée d'une façon générale par 66, est prévue pour déplacer cette couronne, cette courroie ou autre, dans le sens axial par rapport aux dits satellites coniques 60. Que la couronne soit faite sous forme d'un anneau métallique ou qu'elle comporte une courroie 65, on comprend que cet organe est empêché de tourner au moyen de tout dispositif adéquat.
Lors du fonctionnement, l'arbre moteur 10 tourne et il entraîne les cages 59, Les satellites coniques 60 tournent chacun sur leur propre axe par suite de leur engagement sur la dite couronne et la vitesse de rotation dépend de la position longitudinale de cette couronne. La rotation des satellites coniques 60 est transmise aux pignons 62 et ceux-ci à leur tour, embrayés sur la couronne dentée 64 montée sur la poulie 63, ont une double action. L'une est causée par leur roulement, par suite de l'entraînement de la cage, et l'autre par leur rotation due à la rotation des organes satellites 60. Suivant la position de la couronne, 65, ces deux actions sont ou bien annulées (point mort) et aucun mouvement n'est transmis à la poulie, ou bien la poulie est entraînée dans un sens ou dans l'autre, suivant la positimn de la couronne par rapport au point mort.
Il faut remarquer que les axes des satellites 60 se coupent en un point 13 sur l'axe de rotation des cages 59 et la disposition est telle que la section conique imaginaire ayant son sommet en 13 et comprenant les surfaces des pignons 62, coupe les surfaces coniques des satellites suivant un cercle N. En tous les points de cette section imaginaire, le mouvement planétaire est égal et opposé au mouvement rotatif et ainsi, lorsque la courroie 65 est disposée pour s'engager sur les satellites près de la circonférence N, la boîte de vitesse est au point mort.
Lorsque la courroie 65 est déplacée latéralement dans un sens ou dans l'autre, à partir de ce point, soit le mouvement planétaire, soit le mouvement de rotation prédomine et lton a
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entrainement dans un sens ou dans l'autre.
Les figures 8-10 représentent une autre forme de cons- truction dans laquelle les satellites coniques 60 sont disposés de telle sorte que leurs surfaces génératrices extérieures sont parallèles à l'axe de la cage, mais dans ce cas, l'arbre primaire 10 des cages 59 reçoit son mouvement d'une poulie.
Dans ce cas, on utilise une courroie sans fin 68 pour remplir les fonctions de l'organe annulaire, cette courroie pas- sant autour de deux poulies 69 disposées angulairement et montées sur un chariot se déplaçant dans des guides 70. Les deux brins de la courroie sont disposés bord contre bord et s'engagent sur un certain nombre de satellites coniques 60. Le chariot est ré- glable au moyen d'une fourchette d'embrayage adéquate et, pour obtenir les variations ce vitesse nécessaires, il est nécessaire de déplacer la courroie longitudinalement sur les satellites 60. Avec cette forme de construction, les satellites coniques peuvent porter des pignons dentés 62 embrayés sur une couronne dentée 64 montée sur l'arbre secondaire et cette couronne peut être fixée sur une poulie 63.
Les axes des satellites 60 coupent encore l'axe des cages et si l'on considère la section conique imaginaire passant par les pignons d'entraînement des satellites, on voit que l'on pourra avoir un point mort de la même façon que dans l'exemple précédent.
Dans une autre forme de construction, représentée sur les figures 11-13, les satellites coniques 60 sont disposés de telle sorte que leurs axes viennent à être parallèles à l'axe des cages 59 et dans ce cas les broches des satellites coniques portent chacune deux poulies 71, 72 dont le diamètre forme un rapport déterminé avec les diamètres des satellites coniques 60,
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pour avoir les variations de vitesse désirées et, si nécessaire, un chaînent de seas de rotation. Un groupe de ces poulies 71 ou 72 coopère avec une courroie fixe 73 etc.., dont les extrémités sont fixées sur les supports montés à pivot 74, sous l'action d'un ressort 75,'de façon à maintenir la courroie 73 tendue, quelle que soit la position relative des satellites.
L'autre groupe de poulies (c'est à dire 72 ou 71) porte une courroie meneuse ou menée 76.
Un arbre de renvoi 77 est prévu, parallèle à l'arbre primaire et porte une poulie conique 78 s'étendant axialement au moins de la même distance que les satellites coniques 60 et dont la conicité est égale mais inverse à celle des satellites.
Si on le désire, cet arbre de renvoi peut porter une poulie sur laquelle s'engage une courroie meneuse ou menée 79.
Une courroie sans fin 80 est prévue pour s'engager sur le groupe de satellites coniques 60 et passer autour de la poulie conique 78 de l'arbre de renvoi. Cette courroie 80 est munie d'une fourchette servant à avancer et reculer la courroie sur les surfaces des satellites 60 et de la poulie 78.
Les projections circulaires imaginaires des poulies 71, 72 et l'intersection de ces projections sur les surfaces coniques des poulies déterminent les points d'ajustage de la courroie, pour avoir le point mort et la vitesse maxima dans un sens.
Bien que ce ne soit pas nécessaire, il est préférable de combiner les boites de vitesse faisant l'objet de cette invention avec un frein de sûreté, de sorte que si les forces ou couples transmis dépassent une valeur déterminée, il se produit un glissement.
Ce dispositif est représenté au sujet de la figure 1 sur laquelle un frein est combiné à une couronne fixe 26. Cette couronne peut être entourée d'un ruban de frein 82 pouvant être
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/ réglable de sorte que, bien que la couronne soit normalement fixe, lorsque les efforts périphériques dépassent une valeur déterminée, le glissement se produit. On peut cependant utiliser, si on le désire, de nombreuses autres formes de frein de sûreté.
Bien que dans la description de cette invention et de ses exemples de réalisation, certains organes soient indiqués comme étant uniques, il doit être entendu que l'on peut employer deux ou même plusieurs de ces mêmes organes et cette disposition peut être utilisée pour équilibrer, égaliser ou compenser des effets, si nécessaire.
Cette invention n'est pas limitée aux formes précises ou aux détails de construction décrits et elle peut être modifiée pour s'adapter aux cas particuliers.
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"Improvements to gearboxes"
This invention relates to gearboxes and especially to gearboxes with friction bevel wheels; its object is the construction of a mechanism of this type ensuring infinitely variable gear ratios, with dead point and reverse gear, of a particularly advantageous construction, the good efficiency of which is assured.
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Friction gearboxes, with infinitely variable gear ratio, in which the neutral point is obtained on the driven part and whose wheels can turn in both directions, previously included a differential between the driving and driven members, the third part of the differential being coupled to a third member whose speed could be varied at will relative to that of the drive shaft.
However, this type of bevel gearbox has the following inherent flaw: the speed thus transmitted can only be the difference between that of the other two organs coupled to the differential, because one action is positive, while the other is negative. . Thus, with low gear ratios, since the difference is only a very small percentage, excessive loads are applied to the friction or variable adhesion part of the gearbox, so that these gearboxes are impractical except for the transmission of low powers.
In the gearboxes built according to the invention, no differential is used to obtain neutral and reverse gear and in this way, the load is never greater than that which is necessary to transmit the final torque, at varying speeds.
Gearboxes constructed in accordance with this invention include a number of similar conical planet members, each rotating on their own axis, carried by a cage, rotating member (in one piece or in several pieces) and devices, movable in the longitudinal direction of these members, to vary the gear ratio.
Each of these satellite conical members, during operation of the gearbox, rotates on its own axis and, consequently, the peripheries of the various sections of this member, in a plane perpendicular to the axis, have a speed p-.
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different ripherical, these speeds varying directly according to the diameters of the different sections. In addition, the conical members, satellites, perform an orbital rotation on the axis of the cage.
When the gearbox is engaged, the outside of the conical satellite members being in positions remote from the axis of the cage, a member designed to be put in any desired longitudinal position, relative to the conical satellite members, is used. , that is to say that this member can be placed in any position, bearing on a section of the satellite members, from the smallest to the largest diameter. This organ will be designated below by the mobile organ.
The movable member may be prevented from rotating or may rotate depending on the embodiment of the gearbox object of this invention.
Suitable devices are provided to drive the satellite members on their individual axes and to make them perform their orbital movement, these two devices being actuated directly or indirectly by the motor shaft.
The shaft to be driven is coupled directly or by means of a suitable gear train to the movable member or to the conical planetary drganes.
In this way, although the speed of the driving shaft can remain constant, the speed of the driven shaft can be varied according to the longitudinal position in which the movable member bearing on the conical or satellite members has been placed.
This variation will depend on the primary rotational speed of the satellite, conical organs, and the orbital rotational speed.
It is possible to calculate and arrange the various
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organs and in general to design the gear boots forming the subject of this invention, so that the driven shaft can have the same direction of rotation as the primary shaft and that the speeds can be varied from; lower up to the highest transmission ratio. In some cases the actual lower limit may be zero or below zero, ie the lower limit may be reverse to a given speed. In the latter case, when going from forward to reverse, we have a neutral position for the driven shaft.
In other cases as well, the driven shaft can rotate completely in the opposite direction to the drive shaft, at any desired speed between the upper and lower limits, the lower limit being 0 if desired.
However, in all forms of construction of the gearbox according to this invention, the actual speed of the drive shaft is determined and varied by adjusting and varying the longitudinal position of the movable member relative to the satellite, conical members. In addition, this adjustment and variation can occur while the gearbox is rotating.
The gearboxes constructed according to this invention are particularly suitable for the conical type, with friction, allow to have infinitely variable transmission ratios, with neutral and reverse gear, of a particularly advantageous construction and of a excellent performance.
In certain embodiments of the invention, the conical satellite members each comprise at least three conical members, having a common axis, the whole rotating on said common axis.
These three conical organs may be called res-
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pectively the leading cone, the rotating cone and the driven cone.
The driven and rotating cones in practice are represented by truncated cones which can be at the bases of the combined cones or the like and these two cones can have a common theoretical vertex located on an extension of the axis of a driving shaft, the cage carrying the satellites able to rotate on this axis. Each mixed satellite cone has its leading cone arranged such that the inner or outer generatrix, preferably the latter, of the conical surface is parallel to said axis.
The cones are arranged such that the lead cone, preferably with the taper opposite the driven and rotating cones, is cut by the theoretical extension towards its apex of the rotating cone in a circular section towards one end of the lead cone and likewise, the theoretical extension of the cone driven towards its top also intersects the leading cone towards the other end.
The drive shaft can drive the planet gears either as a main pinion or by a friction ring, corresponding rolling surfaces being provided, either inside or outside, depending on the precise arrangement adopted, and, of this way, the driven cone of each satellite is driven by the drive shaft, causing its rotating cone to turn on a fixed path - which may be interior or exterior, preferably exterior -; a movement take-off is also provided for engaging the surface of the driving cone in the position in which it is parallel to the axis of rotation of the driving shaft, the movement taking-off which is coupled to the driven shaft.
By varying the position of the power take-off on the driving cone of the satellites (that is to say by bringing it closer to or away from the theoretical peaks of these leading cones) this power take-off can be driven at any speed, from the neutral up to the same speed, and even above,
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than the drive shaft and, in reverse, the speed can also be varied infinitely between the limits set.
To balance the operation, each mixed conical planet gear can be provided with another running surface, forming part of the corresponding driven cone but lying in a certain position, towards the other end of the corresponding planet gear shaft.
Any desired device of the common type can be employed to obtain the various conical surfaces frictionally engaged to remain in frictional contact and in some cases this can be achieved by cams, according to the known system, which increases the force. coupling of the components according to the speed. Likewise, thrust bearings can be provided where necessary.
This invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings:
Figure 1 is an elevation, in cross section, of one form of construction of the variable ratio gearbox, according to the invention, arranged for the transmission of motion in marine winches or other apparatus.
Figures 2, 3 and 4 show in diagram the operation of the gearbox constructed according to the invention,
FIG. 5 is a view similar to FIG. 1 but it is applied to a gearbox of a motor car or the like,
Figure 6 is a view similar to Figure 1, the invention being applied to the countershaft of a machine tool,
Fig. 7 shows a modified embodiment of the elevation, part in section, in elevation.
Figures 8 to 10 show, respectively, in elevation, part in section, and in end view and part in plan a
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another modified embodiment of the invention, and,
Figures 11 to 13 show an end view, a side elevation and a plan, respectively, of another modified embodiment of the invention.
In the embodiment of the invention shown in Figure 1, a form which is especially suitable for marine winches and other machines, the drive shaft 10 is mounted in the axis of the driven shaft 11; conical member 12 is mounted between the ends of these shafts and can rotate freely; the top of this cone 13 comes on the axis of the shafts and its active parts comprise a disc 14, on the side of the base, and another disgue 14a towards the top, the keyed end 15, mounted at the end of the shaft leader 10 or a member fixed thereto, is provided with a thrust bearing 16. A cage 17 and 18 of suitable shape is provided and carries any number, four for example, of shafts or pins 19, inclined at the same angle, the axes of which meet at the top 13 cu cone 12.
These axes 19 are in one piece or carry the mixed planet wheels and towards the end closest to the central axis, they carry a conical part 20 mounted in friction on the conical part 14a, directed towards the top 13, of the cone 12. Towards the other end, each satellite axis 19 is provided with another conical part 21 which engages by friction on the other conical part 14 of the cone 12, the two conical parts 20 and 21 of the satellite being arranged on a common cone, the apex of which coincides with that of cone 12.
The conical satellite part 21, engaging the wider conical part 14 of the cone 12, is the driven cone and another conical member 22 is provided, at any axial distance, towards the top. This cone is represented by a disc constituting the base of the cone; its diameter is greater, by any quantity
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than the drive shaft and, in reverse, the speed can also be varied infinitely between the limits set.
To balance the operation, each mixed conical planet gear can be provided with another running surface, forming part of the corresponding driven cone but lying in a certain position, towards the other end of the corresponding planet gear shaft.
Any desired device of the common type can be employed to obtain the various conical surfaces frictionally engaged to remain in frictional contact and in some cases this can be achieved by cams, according to the known system, which increases the force. coupling of the components according to the speed. Likewise, thrust bearings can be provided where necessary.
This invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings:
Figure 1 is an elevation, in cross section, of one form of construction of the variable ratio gearbox, according to the invention, arranged for the transmission of motion in marine winches or other apparatus.
Figures 2, 3 and 4 show in diagram the operation of the gearbox constructed according to the invention,
FIG. 5 is a view similar to FIG. 1 but it is applied to a gearbox of a motor car or the like,
Figure 6 is a view similar to Figure 1, the invention being applied to the countershaft of a machine tool,
Fig. 7 shows a modified embodiment of the elevation, part in section, in elevation.
Figures 8 to 10 show, respectively, in elevation, part in section, and in end view and part in plan a
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desired to the diameter of the driven cone 21. The largest cone 22 on the axis of the satellite is the rotating cone.
Between the latter and the conical part 20 of the axis of the satellite, is the driving cone 23 of the satellite, engaged on the small disc 14a, of the cone 12, The cone 23 has its base spaced from the rotating cone 22 and its small end is adjacent to said rotating cone.
The taper and the dimensions are such that the upper or outer generatrix, 24, of the driving cone 23 is parallel to the axis of the driving and driven shafts 10 and 11 and of the main cone 12.
, Three annular members are provided. One of these 25 is frictionally engaged on all the driven cones 21 and is placed around them; is suitably coupled as will be explained below) to the drive shaft 10. It is this member which transmits the rotational movement of the primary shaft 10 to the planet cones. Although the driven cones of the satellites have tapered surfaces, the engagement surface of this lead ring 25 may also be correspondingly tapered or curved, the curve providing the desired driving contact with the driven cones.
The second ring 26 is fixed on the outer box 27 or other suitable fixed part and engages on the rotating cones 22, either by means of a conical surface, as shown in the figures, or by means of a curved surface. .
The third ring 28 drives by friction the surfaces of the drive cones 23 of the satellites and carries to the points 24 where these surfaces are parallel to the axis of rotation of the drive and driven shafts and this third ring 28 is suitably coupled (as described below) to the driven shaft, so that it can be moved axially to any desired position
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by means of a lever or a tain of gears.
In the construction shown in Figure 1, the driven ring 28 is coupled to a sleeve 31, having an inwardly facing flange at its free end, keyed to a sleeve 32, of corresponding shape, on the driven shaft 11. The arrangement is such that the sleeve 31 can easily slide over the sleeve 32, rotate it and thereby drive the driven shaft 11.
In order to maneuver the sleeve 31, this sleeve is provided with an annular groove 33 on which engages a clutch fork 34 operated by a flywheel 85 and comprising a threaded rod 36. In this way, by turning the flywheel 35, the driven ring 28 can be placed in any suitable position, axially, with respect to the surfaces 24 of the driver cones 23.
The coupling between the drive ring 25 and the drive shaft 10 comprises a sleeve 37 on a flange of which is mounted the ring 25 and the other flange is coupled to a ring 38, provided on one 6th of its faces , conical cams driving similar members on a disc 39 coupled to the drive shaft or rigid with it, as described below.
The arrangement of the components and the operation will be easily understood by referring to FIG. 1 and to the diagrams of FIGS. 2, 3 and 4. These figures represent the satellite roller with its three conical parts 21, 22 and 23 as well as their crowns. coupling 25, 26 and 28. In the respective figures 2, 3 and 4, the clutch fork, actuated by means of the flywheel 35 is employed to bring the crown 28 into the three desired positions and to hold it there.
The rolling cone 22, if it is constructed as theoretically represented in FIGS. 2 and 4, bears towards its apex 13 a common circular section NN (FIGS. 2 and 4) with the cone 23 and it follows therefore that this circular section common NN will represent the break-even point, due to the fact that
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when the rolling cone 22 rolled on its stationary crown 26, this common N-N section will roll similarly around the driven crown 28 without imparting movement to it.
Similarly, the driven cone 21, if it is produced as theoretically shown in Figures 2 and 3, has a common circular section FF with the driver cone 23 and consequently, if the driven ring 28 comes in the position shown in Figures 1 and 3, it receives a speed similar to that of the driving crown 25. In the intermediate positions between the two positions indicated, that is to say, between the common circular sections NN and FF, as a consequence, there will be an infinite variation in speed between neutral and the speed of the drive shaft 10, due to the fact that the drive shaft 10 drives the crown 25 and the crown 28 drives driven shaft 11.
By passing the driven crown 28 from the position shown in FIG. 2 towards the base of the driver cone 23, for example in the position shown in FIG. 4, this driven crown 28 will rotate in a direction opposite to the drive shaft. 10 and crown 25 and at a speed corresponding to the distance from the neutral position NN.
The form of construction of the device shown in Figure 5, particularly suitable for an automobile gearbox, etc., is generally similar to that described with reference to Figure 1, except that the fork d The clutch employed to modify the position of the sleeve 31 differs somewhat and is not operated by a flywheel.
This clutch fork comprises a sleeve 40 which can slide on an axis 41, by means of a suitable device, for example, a gearshift lever.
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In addition, between the sleeve 32 and the driven shaft 11 is arranged in the ordinary way a cardan shaft 42 and in addition, a claw coupling 43, operated by a sleeve 44 so that when the members are in the position of the Figure 5, the driven shaft 11 is disengaged from the rest of the mechanism.
During operation, the driven crown 28 is brought into any desirable position on the c8nes leaders 23 for forward or reverse or to put in neutral.
When it is desired to change gear, assuming that the claw coupling 43 is in the disengaged position, the driven ring gear 28 is brought into the neutral position, the claw (. The coupling is brought back to the right, in the clutch position, then the driven crown wheel is advanced using the sleeve 40 in any desired position, either for forward or reverse gear
In the position of the members shown in Figure 5, this crown 28 is in a position of maximum speed and if desired, a flange 45 can be provided (as a shim which is shown in the drawings) combined with the crown 28 coming to carry against and impart a slight axial movement to the inner member 46 of a clutch, so that, when placed in this position,
this inner member is disengaged from the outer member 47 of the clutch and the entire device rotates in one piece.
If, however, the driven ring gear 28 is in any position between the top gear position and neutral, the inner member of the clutch 46 engages the inner member 47.
In the construction of Figure 5, the driven ring gear 25 is coupled by the cam device 30 to the flywheel 48 mounted on the primary shaft 10.
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Referring to figure 6, this figure represents the gearbox mounted on the secondary shaft of a machine tool, so as to obtain a complete range of speeds in each direction, by operating a simple lever or handle, which can be arranged analogously to the belt pass levers currently employed on the countershafts. In addition, since the final drive is carried out by belt, the torque at low speed cannot increase beyond the capacity of the belt and in the event that an overload occurs, the belt will slip,
Referring to the drawing, in this case 49 designates the driving pulley mounted on the transmission shaft 10, driving the driving ring 25 by a cam device 30.
In this case, this ring gear is engaged on the conical parts, driven 21, arranged towards the small ends of the satellites.
The rolling cones 22 are mounted adjacent to these parts 21 and rotate on the fixed crown 26 mounted on the box 50.
To balance the action and adequately support the satellites, the other end of the satellites carries conical portions 51 which roll over the large ends of the main cone, the small end 14a, in this case, being engaged on the driver cones 21 .
The driver cones or rollers 23 are coupled to the axially movable ring gear 28 slidably mounted on projecting shafts 52, of any number, mounted on a box 53 keyed on the driven shaft 54, on which the driven pulley is mounted. 55.
In FIG. 6, the ring gear 28 is shown engaged on the FF sections of the driving cams 23, thus imparting the top speed to the box 53, the shaft 54 and the pulley 55, according to the speed of the driving pulley 49. By actuating a
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@ lever 56 (shown in dotted lines) and using a clutch fork 57 (also shown in dotted lines) the crown 28 can be brought from the common section FF to the common section NN, that is to say in neutral and, in any intermediate position between these two positions, the driven pulley 55 can have any speed, between the speed of the driving pulley 49 and zero.
Crown 28 can also be moved to the left from position NN, in position RR in which the maximum speed will be in reverse and in any intermediate position between NN and RR, there will be reverse gear at a speed between 0 and normal speed.
Although for some applications, the driven cone 21 of each satellite has a smaller diameter than that of the rolling cone 22, reverse conditions can also be expected.
In order to increase the adhesion between the rolling cones 22 and their corresponding crown 26, the crown can bear on one of its side surfaces a number of cam-shaped parts, and it can perform a slight rotational movement against it. force One spring or against an axial stop, these cam-shaped parts cooperating with correspondingly shaped parts provided on a fixed ring or on fixed projections (such as those indicated by 29 in Figures 1, 5 and 6) so that the tendency of said fixed crown 26 to move a small angular distance as a result of the action of the rolling cones produces a slight axial movement, increasing adhesion.
This mechanism is of a known type and can also be used, as seen at 30 in Figures 1, 5 and 6, to couple the driving ring 25 and the driven cones 21. Also seen in Figure 1 the parts in the form of a cam engaged between them.
It should be noted that although the main gear 12
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performs a special function in the operation of the device, this main gear is not, however, absolutely necessary.
Its action resembles that of an idle wheel and it will be understood that the only essential condition of the gearbox which is the subject of this invention is to transmit the movement of the driving crown 25 to the driven crown 28. In general, the pinion 12 serves to absorb and transmit the axial thrust due to the angular arrangement and the conicity of the satellites and in general, it balances the operation of the components. When reusing, it can be constructed in several parts, for example with a thrust bearing or bearings between the components.
Preferably, the planet cones are mounted on their bearings so that they can perform a certain axial movement or move in an approximately axial direction under the action of the cams 29 or 30, acting through the rings and in this way the adhesion is increased between the friction-coupled conical surfaces. This movement can be purely axial, that is to say take place along the axes of the planet cones, or it can be parallel to the conical surface of the main pinion and in this case, the bearings of the axes 19 of the planet rollers can be designed to tilt slightly in the parts of the cages in which they are housed.
In many forms of construction of the gearbox object of this invention, it is preferable to employ rigid annular members, as in Figures 1-6, but these members can be replaced by belts, chains or other flexible members, which will be referred to below as "belts".
Figures 7-13 show various devices including these belts.
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In these constructions, a belt may be used to engage in whole or in part around the group of conical satellite members and to be moved in an axial direction relative to these members. In some cases, this belt may be arranged to drive or be will drive using an external source of motion or device, the group or the greater part of the group of conical members, satellites, directly, or organs such as pulleys, turning on them.
In the arrangement shown in Figure 7, the primary shaft 10, which can be driven directly by the shaft or an extension of the shaft end of an electric motor 58, carries two cages 59, keyed on this shaft, bearing the bearings of the axles of a certain number of conical satellites 60.
These are adjusted so that their outer generatrices 24 are parallel to the axis of the cage, the ends of the larger diameter andsnt located closer to the axis of the cage than the ends of the small diameter. These large diameter ends carry projecting pins 61, carrying toothed pinions 62, the outside diameter of which is preferably equal to the diameter of the conical planet members, in an intermediate position.
A pulley 63 of a desired diameter is mounted to rotate on the shaft of the cage, for example on ball bearings; it carries, inside, a toothed ring 64 engaged on the toothed pinions 62 of the conical planet members 60.
Another crown, which may be constituted by a metal ring or the like but which, in the form shown in the drawing, consists of a belt 65 is mounted around, or partly around the group of conical satellites 60, so as to come engage on their exterior, and a fork of clutch.
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yage, generally designated by 66, is provided to move this crown, this belt or the like, in the axial direction with respect to said conical satellites 60. Whether the crown is made in the form of a metal ring or that it comprises a belt 65, it will be understood that this member is prevented from rotating by means of any suitable device.
During operation, the motor shaft 10 rotates and it drives the cages 59. The conical planet wheels 60 each rotate on their own axis as a result of their engagement on said crown and the speed of rotation depends on the longitudinal position of this crown. The rotation of the bevel planets 60 is transmitted to the pinions 62 and these in turn, engaged on the ring gear 64 mounted on the pulley 63, have a double action. One is caused by their rolling, as a result of the drive of the cage, and the other by their rotation due to the rotation of the planet members 60. Depending on the position of the crown, 65, these two actions are either canceled (neutral) and no movement is transmitted to the pulley, or the pulley is driven in one direction or the other, depending on the position of the crown in relation to neutral.
It should be noted that the axes of the satellites 60 intersect at a point 13 on the axis of rotation of the cages 59 and the arrangement is such that the imaginary conical section having its apex at 13 and comprising the surfaces of the pinions 62, intersects the surfaces conicals of the satellites in a circle N. At all points of this imaginary section, the planetary motion is equal and opposed to the rotary motion and thus, when the belt 65 is arranged to engage the satellites near the circumference N, the gearbox is in neutral.
When the belt 65 is moved laterally in either direction, from this point either planetary motion or rotational motion predominates and it has
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training in one direction or the other.
Figures 8-10 show another form of construction in which the conical planet gears 60 are arranged so that their outer generating surfaces are parallel to the axis of the cage, but in this case the primary shaft 10 of the cages 59 receives its movement from a pulley.
In this case, an endless belt 68 is used to fulfill the functions of the annular member, this belt passing around two pulleys 69 arranged angularly and mounted on a carriage moving in guides 70. The two strands of the belt are arranged edge to edge and engage on a number of conical satellites 60. The carriage is adjustable by means of an adequate clutch fork and, to obtain the necessary variations in this speed, it is necessary to move the belt longitudinally on the planet wheels 60. With this form of construction, the conical planet wheels can carry toothed pinions 62 engaged on a toothed ring 64 mounted on the secondary shaft and this ring gear can be fixed on a pulley 63.
The axes of the satellites 60 still intersect the axis of the cages and if we consider the imaginary conical section passing through the drive pinions of the satellites, we see that we can have a neutral point in the same way as in the previous example.
In another form of construction, shown in Figures 11-13, the conical satellites 60 are arranged so that their axes come to be parallel to the axis of the cages 59 and in this case the pins of the conical satellites each carry two pulleys 71, 72 whose diameter forms a determined ratio with the diameters of the conical satellites 60,
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to have the desired speed variations and, if necessary, a chain of rotating seas. A group of these pulleys 71 or 72 cooperates with a fixed belt 73 etc., the ends of which are fixed on the supports mounted to pivot 74, under the action of a spring 75, so as to keep the belt 73 taut. , regardless of the relative position of the satellites.
The other group of pulleys (i.e. 72 or 71) carries a driving or driven belt 76.
A countershaft 77 is provided, parallel to the primary shaft and carries a conical pulley 78 extending axially at least the same distance as the conical planet wheels 60 and the taper of which is equal but opposite to that of the planet wheels.
If desired, this countershaft can carry a pulley on which engages a driving or driven belt 79.
An endless belt 80 is provided to engage with the group of conical planet gears 60 and pass around the conical pulley 78 of the countershaft. This belt 80 is provided with a fork serving to advance and reverse the belt on the surfaces of the satellites 60 and the pulley 78.
The imaginary circular projections of the pulleys 71, 72 and the intersection of these projections on the conical surfaces of the pulleys determine the adjustment points of the belt, to have the neutral point and the maximum speed in one direction.
Although this is not necessary, it is preferable to combine the gearboxes which are the object of this invention with a safety brake, so that if the forces or torques transmitted exceed a determined value, a slip occurs.
This device is represented with regard to FIG. 1 in which a brake is combined with a fixed crown 26. This crown may be surrounded by a brake tape 82 which can be
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/ adjustable so that, although the crown is normally fixed, when the peripheral forces exceed a determined value, slippage occurs. However, many other forms of safety brake can be used, if desired.
Although in the description of this invention and its exemplary embodiments, certain members are indicated as being unique, it should be understood that two or even more of these same members may be employed and this arrangement may be used to balance, equalize or compensate effects, if necessary.
This invention is not limited to the precise shapes or construction details described and can be modified to suit particular cases.