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Dispositif d'entraînement à moteur, par un mécanisme à roues de friction..
Dans les dispositifs d'entraînement à moteur on peut laisser agir la partie menante (motrice) sur lapartie menée (entrainée ou secondaire) au moyen d'organes de transmission souples ou non souples c'est-à-dire rigides.. Les premiers ont l'avantage que les chocs produits pour n'importe quelles causes dans la partie entraînée sont atténués .. par suite de l'action de " glissement " des organes de transmission souples - avant d'être transmis à la partie motrice, ce qui réduit les risques de destruction.
Toutefois, comme ces actions de glissement dépendent de l'état momentané des organes de transmission souples, par exemple également des conditions atmosphériques,qu'elles entraînent fréquemment ( par exemple dans le cas d'entraînement par courroie) un emplacement assez
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grand, qu'elles augmentent considérablement avec la charge, qu'elles travaillent continuellement à l'usure et entraînent par conséquent une destruction rapide des organes de transmission souples, elles introduisent dans le dispositif d'entraînement un facteur indésirable et incertain.
Les organes de transmission rigides ( roues dentées, mécanismes à manivelle, à chaînes etc...) permettent d'éviter ces inconvénients par une emprise ferme et régulière, mais ils transmettent sans les affaiblir toutes les fluctuations et tous les chocs à la partie motrice et compromettent ainsi le fonctionnement sur et irréprochable de cette partie, c'est-à- dire qu'ils reportent le facteur indésirable et incertain du côté de l'entraînement,dont la valeur est plus grande et où ce facteur est encore moins acceptable.
L'invention se propose d'établir une compensation en réunissant les avantages des deux modes d'entraînement tout en évitant le plus possible leurs inconvénients. L'invention a pour objet un dispositif d'entraînement à moteur, par un mécanisme de roues de friction ; ce dispositif est caractérisé en ce que, lorsque les surfaces d'application des roues de friction sont en métal ou autre matière résistant à l'usure, la roue de friction motrice attaque à l'intérieur de la roue de friction menée, la surface de friction entrainée étant, dans toute l'étendue de la transmission, automatiquement et continuellement maintenue appliquée sur la surface de friction motrice au moyen d'un mécanisme planétaire par les résistances venant de la partie entraînée et transmises au point d'application avec leur intensité totale.
Suivant l'invention il est essentiel d'éviter des organes intermédiaires élastiques, tels que courroies ou accouplements, pour transmettre les résistances de la partie entraînée au point d'application des roues de friction. Il importe en outre que
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la transmission des résistances provenant de la partie entraînée existe à tous les régimes de marche, de façon qu'aucun organe extérieur de coercition ne soit nécessaire pour assurer la transmission du mouvement et quele réglage du mécanisme puisse être laissé à l'action du libre jeu des forces se produisant du côté de la partie entraînée.
Des essais ont montré que , si l'on utilise des matières appropriées au but envisagé, par exemple de la fonte grise ordinaire pour la roue intérieure et de l'acier Siemens-Martin pour la roue extérieure de la commande par roues et friction, non seulement il ne se produit pendant la marche aucune usure appréciable sous l'aotion du jeu libre des forces du côté entraîné mais qu'il est provoqué, sur Les deux parties de friction, une amélioration mécanique de la surface, amélioration qui se traduit par un effet de trempe et de polissage simultané par roulement des surfaces qui roulent l'une sur l'autre.
ON a constaté qu'il est préférable de n'utiliser du côté entraîné qu'une bague de friction étroite tandis que la surface de friction de la roue motrice ordinairement plus petite,peut être plus large, surtout lorsqu'il s'agit de la transmission de vitesses variables.
Un dispositif d'entraînement à moteur conforme à l'invention permet aussi de débrayer le mécanisme sans l'aide de dispositifs particuliers. Il suffit d'écarter l'une des roues de friction de l'autre en surmontant la pression d'application de la liaison du mécanisme. Le'nombre des pièces tournant à vide, et par conséquent le travail de marche à vide, peuvent ainsi être réduits dans une très grande mesure et presque ramenés jusqu'au travail de marche à vide du moteur.
Si, pour la transmission on utilise des mécanismes à organes coniques de friction, on peut, à partir d'une vitesse d'entraînement constante du côté moteur, obtenir des vitesses secondaires différentes suivant le réglage de la position relative des cônes de friction, le passage d'une vitesse à
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l'autre ayant lieu sans bonds, c'est-à-aire graduellement.
Pour des charges relativement grandes, on peut utiliser des cônes doubles du côté moteur aussi bien que du coté entraîne du mécanisme* On peut également effectuer la transmission à un arbre secondaire faisant un certain angle avec l'arbre moteur, en particulier lorsque l'on dispose de manière telle l'arbre de la roue de friction coulissante parallèlement à la surface enveloppante active du cône de friction, maintenu axialement, qu'une certaine élasticité soit possible dans la position de la roue ou bague entraînée..
On a obtenu des résultats de transmission particulièrement avantageux avec des dispositifs progressifs d'entrainement à moteur au moyen de mécanismes à cône de friction, lorsque le satellite du mécanisme à roues planétaires est monté rigidement sur l'arbre du cône ou de la bague entraînés.
Il convient aussi, dans ces conditions, de monter l'arbre de la roue principale ou solaire du mécanisme à roues planétaires de manière telle, sur le côté de l'arbre perpendiculaire du cône ou de la bague entraînée, que le poids de l'ensemble de la partie tournante du mécanisme à roues planétaires soit rendu utilisable pour l'application dans le mécanisme à cônes de friction. On peut encore disposer une roue intermédiaire entre le planétaire et la roue solaire, le balancier qui relie le planétaire à la roue solaire ayant de préférence la forme d'une équerre dont le sommet constitue l'articulation portant la roue intermédiaire.
Conformément à l'invention, les dispositifs d'entrai- nement à moteur peuvent être aussi réalisés sous forme de mécanismes à changement de marche, un accouplement direct pouvant être prévu entre l'arbre d'entraînement et l'arbre entrainé. Ces mécanismes conviennent particulièrement bien pour la propulsion des véhicules.
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Aux dessins ci-joints,on a représenté à titre non limitatif différents exemples de réalisation de dispositifs d'entrainement à moteur qui font l'objet de Il invention.
.Dans ces dessins :
Fig. I est une vue en coupe d'une transmission sim- ple à multiplication ;
Fig. 2 et 2a représentent des modifications de fig. I;
Fig. 3 montre également une vue en coupe de la constitution. d'un mécanisme à cônes de friction à fonctionne- ment progressif.
Fig. 4 représente une coupe d'un mécanisme sembla- ble à celui de fig. 3, avec cette différence que le réglage de la,position des cônes de friction est reporté du côté entrai- né;
Fig. 5 est une vue de face du mécanisme de fig. 4;
Fig. 6 est une coupe du dispositif à cône double;
Fig. 7 est une vue du dispositif de fig. 6.
Fig. 8 représente une autre disposition des cônes doubles;
Fig.9 est une coupe, d'un dispositif dans lequel
Marbre moteur fait un certain angle avec l'arbre entraîné.
Fig.10 est une coupe de la disposition comportant une roue intermédiaire dans le mécanisme à roues planétaires,
Fig.11 est une vue du mécanisme de fig. 10
Fig. 12 représente la construction d'un mécanisme à partir duquel le mouvement peut être transmis dans deux sens de rotation.
Fig.13 est une vue de profil schématique de fig..
.Dans le mécanisme représenté en fig. l, la roue motrice I est calés sur l'arbre moteur 2. La roue I est par exemple en fonte grise et tournée extérieurement cylindriquement ou sphériquement. L'entraînement est assuré par l'intermédiaire d'une bague de roulement 3, en acier par exemple, fixée sur le @
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plateau entraîné 4. Le plateau entraîné 4 est monté sur l'arbre 5.
Entre cet arbre 5 et l'arbre entraîné proprement dit 6 est disposé un mécanisme à engrenages 7,8 réalisé sous forme de mécanisme à roues planétaires. L'arbre entraîné 6 est supporté - Le planétaire 7, le plateau entraîne 4 et leur arbre commun 5 peuvent, au moyen d'un tringlage 12, qui n'est repré- senté que schématiquement, être soulevés jusqu'à ce que la ba- gue de roulement 3, ne s'applique plus sur la roue motrice I.
Dans cette position, le dispositif d'entraînement à moteur est débrayé. Pour l'embrayer à nouveau, on abaisse le plateau entrai- né 4, au moyen du tringlage 12, jusqu'à ce que sa bague de rou- lement 3 en métal, acier par exemple, s'applique sur la roue motrice I.
La disposition est telle que, dans le fonctionnement du dispositif d'entraînement à moteur, les résistances agissent du côté entraîné de façon à seconder l'application sous pression de la bague de roulement 3 sur la roue motrice 1. 0'est le cas pour le,sens de rotation indiqué par des flèches, Dans ces con- ditions, les résistances sont transmises, impérativement et avec toute leur intensité, à la bague de roulement 3 avec coopération de la transmission à engrenages choisie et elles se manifes- tent intégralement dans la pression d'application des corps de friction.
!Fige 2 représente une modification du profil des corps de friction I' et 3' . La. roue motrice I' comporte une entaille cunéiforme 13 dans laquelle la bague de roulement 3j' s'engage assez profondément pour s'appliquer de chaque côté sur les sur- faces coniques de l'entaille 13 de la roue I'. Cette modification peut naturellement aussi être réalisée, comme indiqué en fig.2a, où la roue motrice I' est conique et où l'entaille cunéiforme est pratiquée dans la bague de roulement 3'.
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Dans la disposition de fig. 3, la roue motrice 14 est conique et est montée coulissante axialement dans le carter 15.
Le déplacement axial peut être produit au moyen d'une roue de réglage 17 engrenant aved une crémaillère 16. La bague de roulement 18 est également tournée conique à 1'intérieur et elle est solidaire du plateau entraîné 19. Le planétaire 7, qui engrène avec la roue dentée 8 fixée sur l'arbre entraîné 6, est calé sur l'arbre 5 du plateau entratné 19, qui de son côté repose sur des paliers II une fois réglée la position de la roue motrice 14 l'ap- plication respective des roues de friction 14 et 18 est amorcée par le poids des pièces 19, 5, 7, 10 et II.
Pendant la marche, qui a lieu dans les sens de rotation indiqués par des flèches, il s'y ajoute encore la résistance complémentaire provenant de la marche du mécanisme et transmise par l'intermédiaire du mécanisme à roues planétaires, cette dernière résistance augmentant l'action initiale d'application entre les deux roues de friction 14 et 18. Dans ce cas également la roue motrice 14 peut être par exemple en fonte et la bague de roulement 18 en matière spécialement dure, en acier de haute qualité par exemple.
Dans le mécanisme représenté aux fig. 4 et 5, le cône d'entraînement du mécanisme est calé à demeure sur l'arbre d'un moteur 20. 8a position par rapport au carter 15 est donc invariable. Le plateau entraîné 19 et sa bague de roulement 18 sont montée sur un bras 21 monté rotatif sur l'arbre 22, que le collet 23 et le plateau d'arrêt 24 empêchent de participer au déplacement axial. L'arbre 22 est empêche de tourner par une clavette 25; une partie 26 en crémaillère de cet arbre engrène avec une roue dentée 27, En faisant tourner la roue dentée 27, par exemple au moyen d'un volant 28 ( fig. 5) on peut déplacer axiale - ment l'arbre 22 et modifier ainsi le point d'application entre la bague de roulement 18 et le cône d'entraînement 14.
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Le plateau entrainé 19, qui est monté rotatif sur le bras 21, se termine par un arbre 5 sur lequel est monté le planétaire 7 du mécanisme à roues planétaires 7, 8 dont la roue solaire 8 est calée sur l'arbre 6. Par des ailes 29, le planétaire 7 chevauche de part et d'autre la roue centrale 8, de manière telle qu'il ne peut se déplacer axialement par rapport à cette roue. Toutefois au moyen de clavettes 30, l'ar- bre 5 est monté axialement coulis sable dans le planétaire 7, de sorte que la mise en position axiale du plateau 19 et de la bague de roulement 18 par rapport au cône d'entraînement 14 n'est pas empêchée.
Comme l'arbre 22 et l'arbre 6 sont concentriques, le système de mise en place constitué par les pièces 18, 19, 21 5, 7 et a peut tourner autour de l'axe commun des pièces 22 et 6 ; de même, la résistance du côté entraîné peut âtre trans- mise, de cette façon et ainsi qu'on l'a déjà décrit précédemment au point de contact de la bague de roulement 18 avec le plateau d'entraînement 14. Les sens de rotation, nécessaires à cet effet, des pièces 14, 19 et 8 sont indiqués par des flèches.
.Dans le mécanisme à cône double des fig. 6 et 7, les deux cônes 14 sont montés sur l'arbre moteur 2 Ces cônes coo- pèrent avec des bagues de roulement 18 portées dans les plateaux' entraînés 19. Ces plateaux entraînés 19 peuvent se déplacer axialement, mais ne peuvent pas tourner, sur un coussinet 31, sur lequel est aussi disposé le planétaire 7. Chaque plateau entraîné 19 est maintenu par un bras 21.'L'un des bras s'engage dans un filetage à droite, et l'autre dans un filetage à gauche de la tige 62.
Lorsqu'on fait tourner la tige 32 au moyen du volant 33 , les deux bras 21 et les plateaux entraînés 19 en prise avec eux sont déplacés soit vers l'intérieur pour réduire @ la vitesse de transmission soit vers l'extérieur pour augmenter cette vitesse. La roue solaire 8 du mécanisme à roues planétai- res 7,8 est montée dans la partie centrale de la tige 32. La roue solaire engrène en outre avec une roue dentée 34 portée par l'arbre entraîné 6.
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Fig. 8 montre que les cônes d'entraînement 14 peuvent aussi être montés sur l'arbre moteur 2 d'une façon inverse de celle qui est indiquée en fig. 6. La disposition, nécessaire à cet effet , des bagues de roulement 18 et des plateaux entrainés 19, résulte également de la fig. 8. Le déplacement des plateaux entraînés 19 s'effectue dans le sens des flèches indiquées, ces deux plateaux étant déplacés tous deux vers l'intérieur ou tous deux vers l'extérieur..
Si l'on veut disposer l'arbre moteur 2 sous un certain angle par rapport à l'arbre entraîné 6, on adoptera de préférence la disposition représentée en fig. 9. Dans ce cas l'arbre 6 s'étend en direction de la partie active du cône 14, immobilisé axialement. La bague de roulement 18 du plateau entraîné 19 peut donc être alésée cylindriquement à l'ijtérieur. Le dépa- cement du plateau entraîné 19 par rapport au cône moteur 14 est effectué au moyen du bras 21, qui peut être légèrement déplacé de côté par rapport au plateau entraîné 19 et qui repose sur la tige filetée 35, que l'on peut faire tourner au moyen d'un volant 36.
Pour les sens de rotation indiqués par les flèches sur le plateau entraîné 19 et le cône d'entraînement 14, la résistance de la partie entraînée agit encore, aveo de légers déplacements du plateau 19 par rapport au bras 21, afin d'assurer la pression sur les plateaux de friction appliqués l'un sur l'autre.
Dans le dispositif des fig. 10 et II, le cône d'entraînement est monté de façon analogue à.celle qui est représentée en fig. 3 et qui a déjà été décrite au sujet de cette figure.
Toutefois, leplateau entraîné 19, ainsi que sa bague de roulement 18 et son arbre 5, sont montés à l'extrémité drun balancier constitué par un levier 37 et un levier 38 articulés l'un sur l'autre au moyen d'un axe 39. L'extrémité libre du levier 38 peut en outre tourner autour de l'arbre entraîné 6. Les leviers 37 et 38 sone réalisés de préférence sous forme de leviets à deux bras entre lesquels sont montés le planétaire 7, la roue solaire 8 et une roue intermédiaire 40 qui relie entre elles les roues 7 et 8. Ces trois roues sont impérativement en prise et représentent
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la liaison pour la transmission du mouvement de rotation de
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Marbre 5 à l'arbre 6..
Les Leviers 37 et 38 font entre eux un angle dont le sommet constitue l'axe 39 de la roue intermédiaire 40.
Dans ce cas la disposition est telle que les poids (situés en fig. II à droite de l'a.rbre 6) des pièces 38, 39,40, aussi bien que les poids ( agissant à gauche de l'arbre 6 ) des pièces 18, 19, 5, 7 et 37, contribuent à presser la bague de roulement 18 sur le cône d'entraînement 14. Ceci se produit lorsque l'on conserve les sens de rotation indiqués par des flèches en fig. 11. ici également le réglage de la position du cône d'entraînement s'effectue par l'intermédiaire de la crémaillère 16, de la roue dentée 17, de son arbre 4 1 et du volant 422
Fig. 12 représente la construction d'un mécanisme dont le mouvement peut être dérivé dans deux sens de rotation.
L'arbre moteur 2 ne pénètre dans le carter 47 que sur une petite longueur et porte une roue dentée 48. L'arbre entraîné 6 est monté sur le même axe que l'arbre moteur 2 et il est tourillonné d'une part dans des paliers 49 du carter 47 et diantre part dans un alésage 50 de l'arbre moteur 2. ün manchon 51, pouvant coulisser axialement sur l'arbre entraîné 6, est solidaire de la roue solaire 52 d'un mécanisme bilatéral à roues planétaires.
Les planétaires 53 et 54 qui engrènent avec la roue solaire 52, sont montés, de la facon décrite précédemment, dans un carter intermédiaire 55 monté à rotation libre autour du manchon 51, au moyen de ses deux coussinets 56 et 57. Le planétaire 53 est solidaire du plateau 58 et le planétaire 54 solidaire du plateau 59. Les plateaux entraînée 58 et 59 sont montés sur des cotés différents du carter intermédiaire 55.
Le cône de friction 60 qui coopère avec le plateau entrainé 52. est solidaire de la roue dentée 61, qui engrène directement avec la roue dentée 48 montée sur l'arbre moteur 2. Le cône de friction 62, qui coopère aved le plateau entraîné 58 , est relié à la roue dentée 63. Toutefois, entre cette roue 63 et la roue dentée 48 montée sur l'arbre moteur 2 est inséré un arbre intermédiaire 65 en prise avec la roue 63 par l'intermédiaire de la
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roue dentée 64 et avec la roue 48 par L'intermédiaire de la roue dentée 66.
De de fait, le cône de friction 62 tourne en sens contraire du cône de friction 60. selon que le manchon 51 est déplacé, avec le mécanisme à roues planétaires 52,53,54 vers le bas ou vers le haut, au moyen d'un dispositif de type connu tel qu'une crémaillère 73 et une roue dentée 74 , ce sera soit le cône de friction 60 soit le cône de friction 62 qui viendra en prise avec l'arbre entraîné 6, et ce dernier tournera dans le même sens que l'arbre moteur,, ou en sens con- traire.
Four assurer impérativement les emprises correcte le carter intermédiaire 55 comporte de préférence des axes 67 coulissant dans des glissières 66 portées par le carter 47 Au point (72) où le plateau entraîné 58 ou 59 doit être appliqué sur le cône de friction correspondant 62 ou 60, ces glis- sières 68 sont dirigées vers le bas, pour assurer l'application voulue et libre des roues de friction.
Le mécanisme des fig. 12 et 13 peut encore comporter en particulier lorsqu'il est destiné à la propulsion de véhicules, un accouplement direct ( prise directe) entre l'arbre mo- teur 2 et l'arbre entraîné 6, A cet effet à la roue dentée 48 est reliée par exemple une roue dentée d'accouplement 69 qui peut être introduite dans des creux 70 correspondants des dents ,à l'extrémité du manchon 51. A l'endroit de l'embrayage de l'accouplement, il faut alors prévoir par exemple une saillie 71 de la glissière correspondante 68, pour écarter le plateau entraîné 59 de son cône de friction 61 pendant l'accouplement direct.
Dans tous les modes de réalisation décrits et représentés, le cône d'entraînement et le cône entraîné ou la bague entraînée sont en matière dure, par exemple en métal, la bague entraînée étant généralement en une matière ou en un métal plus durs que le cône d'entraînement. Les assemblages à brides 44 représentés aux fig. 6 et 9 servent à relier l'arbre d'un dispositif moteur ou l'arbre 46 d'un dispositif entriné.