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*Mécanisme de transmission à vitesse variable"
La présente invention est relative à un mécanisme de transmission à vitesse variable et particulièrement à un mécanisme du type à galets de friction,
Dans les mécanismes de transmission dans lesquels existe une friction de traction ou d'entraînement entre des pièces rotatives, on a reconnu qu'il était important de prévoir entre les
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surfaces de contact des pressionsqui doivent être égales ou supérieures à la pression nécessaire. c'est-à-dire à la pression minimum utile pour donner la¯ friction ou le frottement nécessaire pour empêcher un glissement d'une pièce par rapport- à l'autre dans toutes les conditions de fonction- nement. Le dispositif qui permet d'obtenir ce résultat sera appelé dans ce qui va suivre "dis- positif de pression*.
Un ressort ou tout autre dispositif élastique :peut être utilisé à cet ef- fet, mais le dispositif qui :parait devoir donner les résultats les meilleurs est constitué par des billes ou rouleaux travaillant dans des échancru- res ou rainures en forme de cames, le couple moteur, le couple transmis et le couple de réaction étant appliqués au mécanisme de transmission par l'intermédiaire de ce dispositif. Un tel dispo- sitif peut être établi de façon qu'il donne une pression qui soit proportionnelle à la charge; non seulement on empêche ainsi tout glissement,, mais encore on réalise une pression réduite d'une façon correspondante pour des faibles charges, ce qui tendà prolonger la durée du mécanisme de transmission.
Pour un rapport de transmissions invariable, c'est-à-dire pour une transmission dans laquelle le rapport des vitesses ne change pas, le dispositif de transmission à billes et à came est tout à fait satisfaisant, mais, dans un mécanisme de transmission à galets à vitesse
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variable, deux autres facteurs importants entrent en jeu pour modifier la "pression nécessaire'" et le simple dispositif de pression à billes et à came ne donne des résultats parfaits que pour un certain rapport particulier de vitesses, De ces deux facteurs, l'un est la variation des rayons à partir de l'axe du disque jusqu'auxpoin@ de con- tact des galets sur les disques, rayons qu'on appelle rayons des contacts".
L'autre facteur à considérer lorsqu'on utilise un disque en forme de tore ou tout autre type similaire de mécanisme de transmission est la disposition angulaire par rap- port aux disques.. C'est en général cette disposa tion angulaire des galets qui détermine le rapport des-vitesses du mécanisme.
L'objet principal de l'invention est un mécanisme de pression qui tient compte de la charge et de la disposition angulaire et, de préférence, des trois facteurs suivants : charge, rayon de contact et dispositifangulaire, dans le but d'ob- tenir la pression -nécessaire pour une valeur ap- prochée désirée de cette pression nécessaire pour toute une série importante de conditions de fonc- t ionnement ,
Le principal avantage d'un mécanisme de pression qui peut être construit de façon que soit établie la pression désirée (et non pas une pres- sion supérieure)
pour toutes les conditions de fonctionnement se traduit par le fait qu'avec des disques et des galets d'acier trempé la durée et la fatigue des surfaces de contact varient de façon
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inversement proportionnelle à la puissance 10/3 de la charge; autrement dit, si on appelle M la charge, la durée ou la fatigue des surfaces de contact variera comme 1 4 De cette façon, si le mécanisme de pression donne une pression égale à deux fois la pression nécessaire pour un rapport de transmission, particulier, la durée ou la fatigue des pièces pour ce rapport sera de 1/10 de ce qu'elle serait pour une pression qui ne se- rait pas supérieure à celle qui est utile pour main- tenir l'entraînement nécessaire*
Pour obtenir une pression -voisine de la pression nécessaire,
on a proposé déjà d'appliquer dans le dispositif de pression à came le couple de réaction aux galets eux-mêmes. De cette manière, il est possible d'obtenir une pression qui est correcte pour le couple considéré et également pour le rayon de contact; mais, dans ce procédé, on ne tient pas compte du facteur très important que constitue la disposition angulaire des galets.
Avec un type de dispositif de pression établi de cette façon, l'effet indésirable du changement de la disposition angulaire du galet peut être diminué quelque peu si l'on utilise des galets de diamètre relativement grand et si on les fait basculer d'un petit angle. Mais cette façon de procéder n'est qu'un compromis très peu satisfai- sant puisque, non seulementele réduit la série de rapports de vitesses qui peut être obtenu, mais encore augmente l'encombrement (en particulier la longueur) et le poids de la transmission,
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ce qui est un gros inconvénient dans les applica- tions à l'automobile, applications pour lesquelles la longueur de la transmission est un :t'acteur im- portant à considérer.
L'importance de la disposi- tion angulaire des galets en ce qui concerne l'éta- blissement du mécanisme de pression sera facilement comprise par toute personne qui aurait déjà essayé. d'établir une transmission par disques en forme de tore et voulu réalisé en même temps une gamme étendue de rapports de vitesses. Le galet doit être aussi petit que le permettent les conditions de fonctionnement et doit pouvoir osciller d'un angle aussi grand que possible. Un angle de 45 pour un rapport de vitesses 1 à 1 est un angle de transmission courant faible; un tel angle donnerait un excès de pression de 41 %. Un angle de 60 qui a été utilisé avec succès donnerait un excédent de pression de 100 % avec un mécanisme de pression qui ne tiendrait pas compte de la disposition angu- laire des galets.
Avec le dispositif ordinaire de pression par came et billes, dispositif appliqué à l'un des disques, l'effet de la disposition angulaire des galets peut être diminué sur une zone angulaire relativement étroite considérée soit à l'extrémité supérieure, soit à l'extrémité inférieure de la gamme de rapport de vitesses ; telle possibilité a déjà été utilisée dans le passé, mais l'excédent de pression qui se produit à l'autre extrémité de la gamme de rapports de vitesses se trouve alors très élevé pour un mécanisme de transmission com-
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portant une gamme étendue de rapports de vitesses;
la pression réelle peut facilement alors être égale à deux ou trois fois la pression nécessaire*
La présente invention a, en conséquence, pour objet un dispositif permettant d'obtenir sur les galets. d'un mécanisme de transmission par dis- ques en forme de tore une pression réelle normale, c'est-à-dire une pression qui soit dirigée suivant les diamètres de contact des galets et qui soit égale ou sensiblement égalé à la pression nécessaire pour une gamme étendue de rapports de couples et de vitesses ou encore en général une pression réelle qui se trouve suivant toute relation désirée avec la pression nécessaire.
Par "diamètresde contact** il faut entendre les diamètres des galets considé- rés entre les points de contact avec les disques,
Conformément à l'invention, on peut uti- liser, en outre, comme partie du dispositif pré- cité un dispositif de pression à came et à billes ou galets qui présente de simples surfaces héli- coïdales.
Parmi les avantages que permet d'obtenir la présente invention, on peut citer le fait que la durée et la capacité du dispositif se trouvent considérablement augmentées ; il en résulte, en outre, une réduction de poids, de l'encombrement et du prix de revient et également une amélioration importante du.rendement sur une gamme étendue de rapports de vitesses* Ces caractéristiques principales de l'invention étant indiquées, il convient *de renar-
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quer, en outre, que, conformément à la dite in- vention, on peut réaliser un mécanisme de trans- mission à vitesse variable du type à galets ou rouleaux de friction dans lequel on fait varier automatiquement la pression axiale entre les galets et les disques de friction qui leur sont associés,
suivant la charge et également suivant la position angulaire des galets (ou le rapport de vitesses correspondant à cette position angu- laire).
.Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, le couple appliqué à l'élément moteur qui peut être constitué par un ou plusieurs dis- ques en forme de tore ou par une ou plusieurs séries de galets planétaires peut être automati- quement divisé, une partie étant appliquée direc- tement à l'élément moteur ou d'entraînement et une autre partie étant appliquée audit élément par l'intermédiaire d'un dispositif de pression qui est, de préférence du type à came et à billes (ou à galets) suivant une correspondance déterminée avec la.
position angulaire des galets, La partie du couple qui est appliquée par l'intermédiaire du dispositif de pression actionne ce dernier pour faire varier la pression de contact, tandis que la partie du couple qui est appliquée direc- tement à l'organe ou élément d'entraînement n'a aucun effet sur la pression.
Cette division du couple peut être réalisée de différentes manières \
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de préférence par un mécanisme à lavier ou à balancier dans lequel le point d'application de la charge sur le levier (ou les points d'applica- tion lorsque plus d'un levier est utilisé) est déplacé lorsque les galets tournent pour modifier leur position angulaire et, par conséquent, pour faire varier le rapport de vitesses du mécanisme de transmission. Dans ce mode de réalisation de l'invention, un bras du levier est relié au dis- positif de pression à came et à billes, tandis que l'autre bras est relié à l' organe d'entraîne- ment, c'est-à-dire à l'un des disques.
Lorsque le galet tourne alors pour aller vers la position angulaire correspondant au rapport de vitesses le plus bas, le point d'application de la charge sur le levier est déplacé vers le dispositif de pres- sion,ce Qui a pour effet d'augmenter la partie du couple qui est transmise par l'intermédiaire du dispositif de pression et de diminuer la :partie du couple qui est appliquée aux disques directement; il en résulte Que, lorsque le galet tourne pour aller vers la position correspondant à 'la faible vitesse, la pression est augmentée; inversement lorsque le galet tourne vers la :position corres- pondant à la vitesse la plus grande, le couple transmis par l'intermédiaire du dispositif de pres- sion diminue et également, en conséquence, la près** sion de contact.
On voit donc que, si l'on coor- donne le déplacement du poànt d'application de la charge avec la position angulaire du galet, une
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pression réelle pratiquement égale à la pression nécessaire peut être obtenue pour toutes les posi- tions du galet, positions correspondant aux divers rapports des vitesses ; oncomprend, en outre, que la correspondance désirée entre la position du point d'application de la charge et la position du galet peut être obtenue par toute une variété de dispositifs.
Dans un mode de réalisation de l'in- vention, le porte-galet dans lequel tourne le galet et qui oscille avec de dernier pour faire varier le rapport de vitesses est relié au point d'ampli** cation de la charge par une simple biellette6 Dans ce mode de réalisation, quand bien même le déplacement du point d'application de la charge serait plus ou moins harmonieux, une pression réelle approximativement égale à la pression né- cessaire peut être obtenue pour une ganme étendue de rapports de -vitesses, la différence en excès de la pression réelle sur la pression nécessaire n'étant pas supérieure à 10 % pour toute position angulaire des galets, c'est-à-dire pour tout rapport de vitesses.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la coordination du déplacement du point d'application de la charge avec la modifia ,cation de la position angulaire des galets est obtenue au moyen d'une came; dans ce cas, si l'on donne à la came un profil convenable on peut ob- tenir facilement entre la pression réelle et la pression nécessaire une concordance plus complète duedans le cas précédente
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-Dans tous les cas, la coordination désirée quelle que soit la manière dont elle est réalisée entre la position du point d'appli- cation de la charge et la disposition angulaire du galet peut être assurée par une liaison avec le dispositif ou le mécanisme au moyen duquel on fait tourner les galets pour faire varier le rapport de vitesses,
particulièrement lorsque l'organe- avec lequel est faite la liaison a une position définie pour chaque position angulaire des galets (ou pour chaque rapport de vitesses) c'est-à-dire lorsque l'organe en ques- tion est lui-même coordonné par rapport à la disposition angulaire des galets,
Sur le dessin annexé, on a représenté divers modes de réalisation de l'invention, cer- tains d'entre eux étant relatifs à des mécanismes de transmission comportant une seule série de galets non planétaires et un autre mode de réa- lisation étant relatif à un mécanisme du type à double série de galets non planétaires, les deux séries travaillant en parallèle, mais il est évi- dent que l'invention n'est pas limitée en ce qui concerne le nombre de séries de galets que la transmission peut comporter;
elle n'est pas limi- tée non plus à l'application au mécanisme à galets en général ou encore à galets dont la disposition angulaire varie par un mouvement de précession.
Sur le dessin :
La figure 1 montre en coupe longitude nale une transmission à laquelle l'invention est appliquée;
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La figure 2 est une coupe transversale suivant 2-2 de la figure 1 ;
La figure 3 est une vue à plus grande échelle du mécanisme à balancier dont le point d'appui est susceptible de varier, la dite figure 3 étant une coupe suivant 3-3 de la figure 1 ; La. figure 4 est une coupe schématique montrant deux disques et un galet; sur cette figure r1 et r2 sont les rayons de contact du galet, c'est-à-dire les rayons comptés à partir de l'axe m-n du disque jusqu'aux points de contact du galet avec les disques;
la ligne entre les points de contact du galet et des disques est l'axe ou le diamètre de contact du galet et 6 est l'angle du galet, c'est-à-dire l'angle que fait le diamètre de contact avec l'axe des disques;
La figure 5 est une vue de détail en plan montrant un mode de réalisation simple de 1'* infant ion dans lequel on utilise une came pour faire varier la pression suivant l'angle du galet;
La figure 6 est une coupe montrant un autre mode de réalisation de l'invention dans le- quel on utilise une came;
La figure 7 est une vue en élévation latérale avec coupe partielle;
elle montre un mode de réalisation de l'invention dans son application à une transmission commortant des galets n'ayant pas de mouvement de précession, la pression de contact étant commandée par une pièce qui fait partie d'un dispositif prévu pour modifier la position angulaire des galets;
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La figure 8, enfin, est une vue analogue à celle qui est représentée sur la figure 6, mais elle s e rapporte à un autre mode de réalisation de l'invention particulièrement utile à un type de transmission à double série de galets, bien que n'étant pas limité à cette application,
On va se reporter d'abord à la figure 1 et on supposera, par exemple, que 1 désigne l'ar- bre de commande et 2 l'arbre commandé bien que la transmission puisse fonctionner d'une façon inverse.
Le carter est formé de deux pièces 3 et 4. L'arbre principal de la transmission est désigné par 5; il porte les disques 6 et 7 et tourillonne à ses ex- trémités dans- les arbres 1 et 2. Le disque de commande 6et le disque commandé 7 sont montés sur l'arbre 5. Le disque 7 tourne librement sur le dit arbre et est relié à l'arbre commandé 2, par exemple par l'intermédiaire de la collerette 8. Un galet 10 (ce galet étant pris parmi les deux ou plusieurs galets qui sont normalement utilisés) est représenté dans sa position correspondant à la vitesse la plus élevée. L'arbre 5 comporte un écrou 11 à une extrémité et une bague 12 de roule- ment à billes à l'autre extrémité,le dit roulement à billes agissant comme butée pour faire supporter par l'arbre la pression entre les disques et les galets.
Le dispositif de pression à came est désigné par 13. La pression est appliquée, à partir de surfaces hélicoïdales formées dans cette came, par l'intermédiaire de billes 14, à des surfaces analogues pratiquées sur le disque 6; à partir de là, la pression est transmise par l'intermédiaire du galet 10 au disque 7 et ensuite aux billes 15 et à
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la bague 12. la pression de réaction est appli- guée à partir de la came 13 par l'intermédiaire de billes 16 à un ou plusieurs ressorts 17 et à l'écrou 11 par l'intermédiaire d'une bague de roulement à billes 18..
Dans une transmission qui comporte une seule série de galets comme c'est le cas pour le dispositif représenté sur la figure 1, le disque de commande ou la came du dispositif de pression, mais de préférence le premier organe, peut être claveté sur l'arbre 5. Il est, d'ailleurs, possi ble qu'aucun de ces deux organes ne soit claveté sur l'arbre 5; dans ce cas, l'arbre flotte et les paliers à billes 15 et 16 répartissent entre'eux leur vitesse relative, ce qui diminue la vitesse maximum de chaque arbre. Si la came 13 est clavetée sur l'arbre, les organes de butée 16 et 18 peuvent être supprimés.
Les ressorts 17 sont prévus pour du'un contact sans charge des pièces en rotation soit assuré; ils sont suffisamment faibles pour qu'ils soient complètement comprimés pour les cou- ples les plus faibles et qu'ils n'aient aucun autre effet sur l'action du dispositif de pression. On voit aisément que le mouvement relatif de rotation entre la came 13 etle disque 6 oblige les billes 14 à rouler sur les surfaces inclinées de ces or- ganes pour les séparer,ce quia pour effet tout d'abord de comprimer les ressorts 17.
Le mécanisme décrit ci-dessus d'une façon générale est un simple mécanisme de transmis- sion à vitesse variable et à disques en forme de
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tore dans lequel sont prévus une série de galets et un dispositif de pression à came et à billes, dispositif gui permet d'appliquer une pression axiale proportionnelle au couple ou à la charge, mais indépendante des rayons de contact r1 et r2 (voir rigure 4) et de l'angle # que fait le galet avec l'axe des disques. La force totale d'entrai- nement F appoints de contact entre les galets et les disques est donnée par la formule
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F=-B## =-# (1) r1 r2
EMI14.2
formule dans laquelle Tl est le couple appliqué à l'arbre 1 et le couple tranmis par l'arbre 2.
La pression axiale Wa est directement proportionnel. le à T1 et est donnée par la formule
Wa = 2# T1 (2) . L formule dans la.Quelle L est le pas des surfaces hélicoïdales du dispositif de pression, Si l'on suppose maintenant que W est la pression axiale nécessaire et que le coefficient de sécurité en ce Qui concerne l'adhérence entre les galets et les
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disQues est fA- 16, c'est-à-dire la pression nécessaire normale aux surfaces en forme de tore des disques, est donné par la formule
Wn = F/ (3) comme
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V = ISh cos à (4) on en déduit 1 cos (5) rl
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Si l'on compare la formule (5) avec la formule (2) on voit que Wa est une fonction à une seule variable., à savoir T1 ,les autres facteurs de la formule (2) étant constants, tandis que W dans la formule (5) est une fonction non seulement de T1,
mais également des variables r1 et cos e cette dernière variable étant fonction de la position angulaire du galet..
Si l'on se reporte aux figures 1, 2 et 3, on voit que le galet 10 est monté de f on qu'il puisse tourner dans un support 20 qui e st lui-même monté de toute manière convenable (non représentée) de façon qu'il puisse tourner ou os- ciller autour du diamètre du galet qui est perpen- diculaire au plan des disques ou qui est légèrement incliné par rapport à ce plan (ainsi que cela. a été décrit dans le brevet américain n 1.919.218 du 25 juillet 1933 et dans les brevets britanni- ques n 344*061 du 2 septembre 1929 et n 344.062 du 2 septembre 1929) afin que la disposition angulaire des galets puisse être modifiée pour faire varier le rapport de vitesses.
A une ex- trémité du support 20 est articulée une biellette 21 dont l'autre extrémité est elle-même articulée à la bague ou cuvette extérieure 22 d'un roulement à billes Qui comporte une bague oucuvette inté- rieure 23. On empêche la bague extérieure de tourner'de toute façon convenable, par exemple grâce à une petite tige radiale 24 et à des tiges de guidage fixes 25 disposées de part et d'autre
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de la tige 24, mais cette bague extérieure est libre de se déplacer axialement et d'entratner avec elle le roulement à billes 22-23 par suite des mouvements donnés au support 20 et au galet 10 pour les modifications du rapport de vitesses, mouvements qui sont communiqués par la biellette 21.
Le roulement à billeg a, par conséquent, une position définie pour chaque position du galet correspondant à un rapport de vitesses, Si l'on suppose que la position du galet représentée sur la figure 1 est celle qui correspond au rapport de vitesses le plus élevé, la bague 23 s'éloignera évidemment du disque 6 lorsque le rapport de vites- ses diminuera. La bague 23 est munie de pattes 27 dirigées vers l'intérieur et compertant des ouvertures contenant deux billes 28.
Ces pattes sont disposées entre, d'une part, des 'bras 29, s'étendant axialement à partir de l'extrémité élar- gie 30 de l'arbre 1, et, d'antre part, des leviers ou balanciers 31 susceptibles de pivoter à leurs extrémités dans des logements pratiqués dans le disque 6 et dans des pattes ou saillies 32 prévues sur la came 13.
Les billes 28 peuvent, par consé- quent, rouler le long du balancier 24 pour former un point d'application mobile de la charge sur le levier, Bien qu'une liaison par simple 'biellette avec le support de galet ait été représentée pour déplacer les points d'application de la charge d'après les modifications de la disposition angu- laire du galet, il est évident que tout mécanisme convenable pourrait être utilisé, dans le but
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d'obtenir toute relation désirée entre les posi- tions des points d'application de la charge et l'angle du galet (c'est-à-dire la position cor- respondant à un rapport de- vitesses).
Si l'on se reporte de nouveau aux figu- res 1, 2 et 3, on verra que les points d'applica-. tion de la charge sur les leviers ou balanciers 31 sont en contact également avec les bras 29 qui s'étendent à partir de l'extrémité élargie de l'arbre de commande 1 et que c'est par l'intermé- diaire de ces points d'application et de ces bras que la charge que supporte l'arbre entraîné 2 est transmise à l'arbre de commande 1.
On voit éga- lement que le couple de commande est partagé entre le dispositif de pression à came 12 et le disque 6 par 1 t intermédiaire du balancier suivant la position des points d'application de la charge, Ainsi, lorsque le point d'application 28 se trouve à l'extrémité de gauche du balancier 31 (figures 1 et 3), toute la charge supportée par les bras 29 est communiquée aux pattes ou butées 32 de la came 13; par conséquente tout le couple de commande est communiqué directementà la came pour faire fonctionner le dispositif de pression qui donnera alors une pression maximum pour un couple donné.
Lorsque, au contraire, les galets tournent et font déplacer les points d'application de la char- ge le long du balancier 31 vers le disque 6, une partie de moins en moins grande du couple et de la charge est communiquée à la came 13, le reste de ce couple et de cette charge étant appliqué
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directement au disque 6 ; la pression se trouve donc réduite d'une façon correspondante. par exemple, si le point d'application de la charge se trouve placé au milieu du balancier 31 comme on l'a représenté sur la figure 3, une moitié seulement du couple de l'arbre 1 agira sur la came 13 et la pression sera réduite de moitié.
Pour toute position du point d'application de la charge, le dispositif de pression, du fait qu'il présente des surfaces formant cames, est sensible à toutes les variations du couple. Grâce à des moyens convenables, par exemple grâce à une simple came portée par le support de galet et portant contre un organe fixé à la bague 22 comme on l'a représenté sur la figure 5, les positions des points d'application 28 de la charge peuvent être réglées pour compenser exactement des variations de la valeur de l'expression cos #/r de façon due la pression réelle soit exactement égaleà la pression nécessaire pour tous les rapports de vitesses et pour toutes les valeurs dy couple.
Même si l'on utilise comme liaison une simple biellette comme on l'a représenté sur la figure 1 Qui communique un mouvement en quelque sorte harmo- nieux auxpoints d'application de la charge, les organes peuvent être construits de façon qu'ils produisent une pression qui corresponde de très près à la pression nécessaire et cela pour une gamme étendue de rapports de vitesses.
Ainsi*, une transmission qui comporte un rapport de
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vitesses de 4 à 1 entre l'arbre de commande et l'arbre commandé pour la position des galets cor- fespondant au plus faible rapport de vitesses et qui comporte un rapport de 1 à 3 entre les deux arbres précités pour la position correspondant au rapport de vitesses le plus élevé - la vitesse angulaire de l'arbre commandé pour la position des galets correspondant au rapport de vitesses le plus élevés étant par conséquent égale à douze fois la vitesse angulaire pour les positions correspondant au rapport de vitesses le plus faible ** une pression réelle pour toute la série de rapports de vitesses peut être obtenue avec un excès maximum par rapport à la pression né- cessaire qui ne dépasse pas 10 % environ de la dite
pression exercée*
Les figures 1, 2 et 3 montrent un dispositif construit pour la compensation dans un sens de rotation seulement, Pour le sens inverse, tout le couple est appliqué à la came 13 par les bras 29 (solidaires de l'extrémité 30 en forme de cloche de l'arbre de commande 1) qui viennent en contact avec les pattes 35 de la came. Pour de nombreux usages du mécanisme de transmission; la marche en sens inverse n'est qu'occasionnelle et l'action du mécanisme de pression dans le sens inverse est relativement sans importance Si, toutefois, on le désire, le mécanisme à levier'. ou à balanciers peut être doublé de l'autre côté du bras 29 de façon que le dispositif puisse donner son effet de compensation de la disposition angu-
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laire du galet pour les deux sens de rotation de celui-ci.
Dans ce cas, les deux balanciers peuvent être inclinés l'un vers l'autre du côté de la came de façon qu'un mouvement de celle-ci vers les deux :positions puisse se produire et qu'on soit assuré que le balancier chargé soit approximativement pa- ra llèle à l'axe du disque,, Il. est à noter que, si l'écrou 11 est réglé de façon que les 'balanciers 31 soient parallèles à l'axe du disque pour le couple tout entier, pratiquement aucun effort ne sera nécessaire pour déplaeer les points d'application de la charge puisque le seul effort nécessaire sera celui qu'il faut pour 'vaincre la légère résistance des billes 28 à leur rotation sur elle-même et sur les surfaces du balancier 31 et du bras 29.
Les billes peuvent être retenues dans les pattes 27 de toute manière convenable,, par exemple grâce à un resserrement des bords du logement dans lequel elles sont montées, ce resserrement laissant tou- tefois les billes libres de tourner.
Sur la figure 5, on a montré un mode de réalisation de l'invention dans lequel le point d'application de la charge est actionné par une came au lieu de l'être par une biellette comme dans le cas de la figure 1. Si l'on établit convenable- ment la rainure de la came, on peut obtenir une compensation pratiquement parfaite de façon que la pression réelle et la pression nécessaire soient sensiblement égales pour tous les couples, rayons de contact et angles de galet. Sur cette figure*
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la cuvette extérieure40 du roulement à billes (cuvette Qui correspond à la cuvette ou bague 22 de la figure 1) est munie de bossages 41 auxquels sont fixées des tiges 42 présentant vers la droite des extrémités en forme de fourche qui portant des tiges 43 disposées dans les rai- nures 44 des cames 45, ces cames étant fixées aux supports 46 de galet.
La bague ou cuvette 40 peut, par conséquent, se déplacer axialement suivant les modifications de l'angle du galet ; cours de ce mouvement, la bague 40 provoque le déplacement des points d'application mobiles de la. charge (non représenté sur la figure 5) le long des leviers ou balanciers 47, ce qui fait varier la proportion du couple qui est appliqué par l'arbre 1 au dispositif de pression. Dans un mécanisme de transnission dans lequel les galets sont du type non planétaire, chaque tige 42 peut comporter un guide tel que 48 qui est fixé à toute partie fixe convenable, par exemple au carter 4.
Sur la figure 6, on a représenté une transmission à double série de galets; dans cette transmission, le dispositif de bielles destiné à régler le couple appliqué au dispositif de pression est actionné à travers un passage prévu dans l'arbre 5 au lieu d'être réglé extérieurement; de cette façon, on réalise une construction plus compacte et on supprime le roulement à billes im- portant 22-23 de la figure 1. Tout dispositif
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convenable pour régler la position du galet (c'est- à-dire le rapport de -vitesses) peut être utilisé; à titre d'exemples on a indiqué un mécanisme tel que celui qui est décrit dans le brevet 'britannique n 392.589 du 19 août 1931.
Sur cette figure 6, le porte-galet 50 comporte un bras 51 muni d'un 'bouton 52 qui s'engage dans une rainure formant came qui est pratiquée dans un bras 53 monté sur une bague 54 ; cette dernière peut être fendue ou être construite de toute autre façon pour pouvoir être montée facilement. la bague 54 vient en contrat avec uno tige 55 et peut la déplacer axia- lement; cette tige 55 s'étend à travers une..fente
56 pratiqués dans l'arbre 5. La tige 55 est disposée dans un bout d'arbre 57 qui peut coulisser dans un trou pratiqué dans 1*'arbre 5 de façon que le mouve- ment de la came 53, d'après les modifications de l'angle du galet, soit communiqué au bout d'arbre en question.
A son extrémité de gauche, l'arbre 57 est relié à une bague coulissante 58 au moyen d'une tige 59 qui 5'étend à travers des évidements 60 pratiqués dans l'arbre 5. La bague 58 est munie de pattes échancrées qui viennent en contact avec les extrémités arrondies de leviers convenables (un de Ses leviers étant représenté en 61) sus- ceptibles de pivoter dans un support 62 porté par le disque 6.
L'autre extrémité arrondie du levier
61 s'engage dans un trou ou évidement pratiqué dans un tambour 63; ce dernier porte les points mobiles d'application 64 de la charge sur les leviers ou balanciers 65 grâce auxquels le couple est partagé entre le dispositif de pression et le disque 6.
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On voit que le mouvement angulaire du galet destiné à faire varier le rapport de vitesses du mécanisme de transmission est communiqué aux points 64 d'application de la charge par l'inter- médiaire des cames, du 'bout d'arbre 57 et des autres organes décrits ci-dessus.
Sur la figure 7, on a représenté un mode de réalisation analogue à celui qui est re- présenté sur la figure 1, mais organisé de façon due les points mobiles d'application de la charge soient actionnés par une partie du mécanisme de commande prévu pour modifier le rapport de 'vîtes'-* ses de la transmission. Les points mobiles 70 d'application de la charge sont portés par un tam- bour 71 qui peut se déplacer axialement sous l'ac- tion d'un petit roulement à billes 72 susceptible de coulisser'sur l'arbre le, Tout mécanisme con- venable pour régler le rapport de vitesses peut être utilisé pourvu gue la pièce de commande qui est relie aux points d'application 70 de la char- ge sur le 'balancier ou levier soit, à tout moment, en relation avec la position du galet.
Dans un but de simplicité, on a représenté un mécanisme simple bien connu pour faire tourner ou osciller deux galets. Sur les arbres 73 des porte-galet sur les axes desquels les supports et les galets peuvent tourner pour faire varier le rapport de vitesses sont clavetés, à l'extérieur du carter 4, des secteurs dentés 74 et 75 qui engrènent l'un avec l'autre. Le secteur 74 est muni d'une poignée
76 destinée à faire osciller les galets et leurs supports autour des axes desdits supports. Le
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secteur 74 est également muni d'un bras 77 relié par une biellette 78 à un bras 79 qui est claveté sur l'arbre oscillant 80.
Ce dernier est monté dans un palier à 1+extérieur de la partie 3 au carter et sur le dit arbre est clavetée, à l'in- térieur du carter, une fourche ou étrier 81 dont les branches sont échancrées pour venir en prise avec des tiges 82 faisant saillie à partir de la bague extérieure du roulement à billes %. La bague intérieure de ce roulement est solidaire du tambour 71 ou est reliée à celui-ci (ledit tambour portant, conne il a été dit ci-dessus, les points mobiles 70 d'application de la charge) de façon que, lors- qu'on fait tourner les galets au moyen de la poi- gnée 76, les points .d'application de la charge soient déplacés, ce qui fait -varier la proportion du couple qui est appliqué au dispositif de :
pression. il est à noter que l'invention appli- cable aux mécanismes de transmission comportant des galets planétaires aussi bien qu'auxmécanismes dans lesquels les galets ne tournent pas autour de 1 *'axe des disques* Par exemple, pour adapter le dispositif représenté sur les figures 1, 2 et 3 à une transmission planétaire, le doigt 24et les tiges 25 qui l'embrassent sont simplement supprimés pour permettre aux roulements à billes 22-23 de tourner;
les biellettes 21 sont, en outre, rendues suffisamment rigides pour permettre à la bague 22 de tourner avec les porte-galet au cours du mouvement planétaire des galets, Pour adapter le
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EMI25.1
..A""""'ri..I" -- dispositif représenté sur la figure 5 à un méca- nisme de transmission du type planétaire, il suffit de fixer les guides 48 aux éléments du mouvement planétaire, c'est-à-dire de les rendre fixes par rapport aux axes des galets.
Une autre façon de déplacer les points d'application de la charge sur les balanciers de compensation est représentée sur la figure 8 ; cette figure, on a représenté Inapplication de l'invention à une transmission par double série de galets bien que la dite invention puisse être ap- pliquée également avec avantage à un mécanisme com- portant une série unique de galets, Bans le mode de réalisation représenté sur la figure 8 comme dans les autres modes de réalisation représentés sur les autres figures, il y a, de préfénrece, autant de balanciers de compensation et de points d'application de la charge qu'il y a de galets dans la première série de galets Un balancier ou le- vier est représenté en 85;
il coopère avec le disque 86 et avec le dispositif de pression à came 87. CIAO Les points d'application de la charge (un point étant représenté en 88) sont portés par des bras 89 qui s'étendent vers l'extérieur à partir d'une bague 90, cette dernière pondant se déplacer axia- lement par rapport à l'arbre 5. Ces points d'ap- plication de la charge coopèrent avec des bras 91 qui s'étendent à partir de l'extrémité élargie en forme de cloche 30 de l'arbre 1.
La came 87 peut être munie de pattes ou de bras (non repré- sentes) analogues à ceux qui ont été montrés en 35 sur les figures 2 et 3 et dans le même but que celui qui a été indiqué ci-dessus*
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la bague 90 est rainures intérieurement pour recevoir un doigt que présentent une ou plu- sieurs tiges 92 qui sont susceptibles de coulisser par rap-port à l'arbre 5; de même, l'autre extrémité des dites tiges 92 coopère avec une bague 93 munie d'une rainure intérieure, la dite bague 93 pouvant être déplacée suivant 1'axe de l'arbre par l'intermédiaire du support 94 du galet 95 et par l'intermédiaire de la.came 96 et du bouton 97.
Si l'on suppose que l'arbre 1 est l'ar- bre de commande, on vait que les galets représentés sur la figure 8 sont représentés dans leur position qui correspond au rapport de vitesses le plus élevé avec les points 88 d'application de la charge situés à leur position médiane, Lorsque les galets basculent vers la pcs ition qui correspond au rapport de vitesses le plus faible, la tige 92 est déplacée vers la gauche, ce qui a pour effet de déplacer la bague 90 et les points 88 d'appli- cation de la charge dans le même sens, c'est-à-dire vers la came 87, de façon que la pression appliquée aux disques et aux galets par le dispositif de pression à came et à billes soit augmentée. on :
peut noter qu'il y a avantage à régler les points d'application de la charge à partir de la seconde série de.galets au lieu d'opérer ce réglage à par- tir de la première série, comme dans le cas de la figure 6 par exemple. Sur cette dernière figure, le mouvement de la bague 54 se fait vers la droite lorsque les galets basculent pour aller vers la position correspondant aurapport de vitesses le
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plus faible; il est, par conséquent, nécessaire de prévoir des moyens, par exemple des leviers 61, pour déplacer les points 64 d'application de la charge vers la gauche lorsque le galet bascule @ers la position ci-dessus mentionnée;
dans le cas de la figure 8 au contraire, la bague 90 portant les points 88 d'application de la charge est actionnée directement par la came 96 au moyen'du coulisseau 92 sans l'intermédiaire de tout autre moyen destiné à donner aux points d'application de la charge un mouvement de sens opposé à celui de la came.
Il doit être mentionné que, dans ce qui précède, lorsqu'on parle de couple d'entrai nement ou de commande, on doit entendre par cette expression aussi bien le couple moteur que le couple transmis ou que le couple de réaction.
REVENDICATIONS
1. Mécanisme de transmission à -vitesse -variable du type à galets de friction, ce méca- nisme étant caractérisé par le fait que la pression axiale entre les galets et les disques de friction qui leur sont associés varie auto- matiquement d'après la charge et également d'a- près la position angulaire des galets, c'est-à- dire d'après le rapport de vitesses.,.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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* Variable speed transmission mechanism "
The present invention relates to a variable speed transmission mechanism and particularly to a friction roller type mechanism,
In transmission mechanisms in which there is traction or drive friction between rotating parts, it has been recognized that it is important to provide between
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pressure contact surfaces which must be equal to or greater than the required pressure. that is, the minimum pressure useful to impart the friction or friction necessary to prevent slippage of one part relative to the other under all operating conditions. The device which makes it possible to obtain this result will be called in what follows "pressure device *.
A spring or any other elastic device: can be used for this purpose, but the device which: seems to have to give the best results is constituted by balls or rollers working in notches or cam-shaped grooves, the engine torque, the transmitted torque and the reaction torque being applied to the transmission mechanism via this device. Such a device can be set up so that it gives a pressure which is proportional to the load; This not only prevents any slippage, but also achieves a correspondingly reduced pressure for low loads, which tends to prolong the life of the transmission mechanism.
For an invariable transmission ratio, that is to say for a transmission in which the gear ratio does not change, the ball and cam transmission device is quite satisfactory, but, in a transmission mechanism with speed rollers
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variable, two other important factors come into play in modifying the "pressure required" and the simple ball-and-cam pressure device only gives perfect results for a certain particular gear ratio. Of these two factors, one is the variation of the radii from the axis of the disc to the contact point of the rollers on the discs, which radii are called contact radii ".
The other factor to consider when using a torus-shaped disc or any other similar type of transmission mechanism is the angular arrangement with respect to the discs. It is usually this angular arrangement of the rollers that determines. the gear ratio of the mechanism.
The main object of the invention is a pressure mechanism which takes into account the load and the angular arrangement and, preferably, the following three factors: load, contact radius and angular device, in order to obtain the pressure - necessary for a desired approximate value of this pressure necessary for a whole important series of operating conditions,
The main advantage of a pressure mechanism which can be constructed in such a way that the desired pressure is established (and not a higher pressure)
for all operating conditions results in the fact that with hardened steel discs and rollers the duration and fatigue of the contact surfaces vary greatly
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inversely proportional to the power 10/3 of the load; that is, if we call M the load, the duration or fatigue of the contact surfaces will vary as 1 4 In this way, if the pressure mechanism gives a pressure equal to twice the pressure required for a particular gear ratio, the duration or the fatigue of the parts for this ratio will be 1/10 of what it would be for a pressure which would not be greater than that which is useful to maintain the necessary training *
To obtain a pressure close to the pressure required,
it has already been proposed to apply the reaction torque to the rollers themselves in the cam pressure device. In this way, it is possible to obtain a pressure which is correct for the torque considered and also for the contact radius; but, in this process, one does not take into account the very important factor which constitutes the angular arrangement of the rollers.
With one type of pressure device set up in this way, the undesirable effect of changing the angular arrangement of the roller may be reduced somewhat if relatively large diameter rollers are used and tilted a small amount. angle. But this way of proceeding is only a very unsatisfactory compromise since, not only does it reduce the series of speed ratios which can be obtained, but also increases the bulk (in particular the length) and the weight of the vehicle. transmission,
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which is a big drawback in automotive applications, applications for which the length of the transmission is an important factor to consider.
The importance of the angular arrangement of the rollers in establishing the pressure mechanism will be readily understood by anyone who has tried it before. to establish a transmission by torus-shaped discs and wanted achieved at the same time a wide range of gear ratios. The roller should be as small as the operating conditions allow and should be able to oscillate at as large an angle as possible. An angle of 45 for a 1 to 1 gear ratio is a low current transmission angle; such an angle would give 41% excess pressure. An angle of 60 which has been used successfully would give 100% excess pressure with a pressure mechanism which would ignore the angular arrangement of the rollers.
With the ordinary cam and ball pressure device applied to one of the discs, the effect of the angular arrangement of the rollers can be reduced over a relatively narrow angular area considered either at the upper end or at the end. lower end of the gear ratio range; such a possibility has already been used in the past, but the excess pressure which occurs at the other end of the range of gear ratios is then very high for a conventional transmission mechanism.
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carrying a wide range of gear ratios;
the actual pressure can easily then be equal to two or three times the required pressure *
The present invention therefore relates to a device for obtaining on the rollers. of a torus-shaped disc transmission mechanism a real normal pressure, that is to say a pressure which is directed according to the contact diameters of the rollers and which is equal or substantially equal to the pressure necessary for a wide range of torque and speed ratios or in general a real pressure which is in any desired relationship with the necessary pressure.
By "contact diameters ** is meant the diameters of the rollers considered between the points of contact with the discs,
In accordance with the invention, it is furthermore possible to use as part of the aforesaid device a cam pressure device with balls or rollers which has simple helical surfaces.
Among the advantages which the present invention makes it possible to obtain, mention may be made of the fact that the duration and the capacity of the device are considerably increased; this further results in a reduction in weight, bulk and cost, and also a significant improvement in efficiency over a wide range of speed ratios. These main characteristics of the invention being indicated, it is appropriate * from renar-
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quer, moreover, that, according to said invention, it is possible to realize a variable speed transmission mechanism of the type with friction rollers or rollers in which the axial pressure between the rollers and the discs is automatically varied. friction associated with them,
according to the load and also according to the angular position of the rollers (or the gear ratio corresponding to this angular position).
In a preferred embodiment of the invention, the torque applied to the driving element which may be constituted by one or more torus-shaped discs or by one or more series of planetary rollers can be automatically divided. , one part being applied directly to the motor or drive element and another part being applied to said element by means of a pressure device which is preferably of the cam and ball (or ball type) type. rollers) following a determined correspondence with the.
angular position of the rollers, The part of the torque which is applied through the pressure device actuates the latter to vary the contact pressure, while the part of the torque which is applied directly to the member or element d training has no effect on pressure.
This division of the couple can be done in different ways \
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preferably by a lever or rocker mechanism in which the point of application of the load on the lever (or the points of application when more than one lever is used) is moved as the rollers rotate to change their position. angular position and, therefore, to vary the gear ratio of the transmission mechanism. In this embodiment of the invention, one arm of the lever is connected to the cam and ball pressure device, while the other arm is connected to the driver, ie. ie to one of the discs.
When the roller then turns to go to the angular position corresponding to the lowest gear ratio, the point of application of the load on the lever is moved towards the pressure device, which has the effect of increasing the load. part of the torque which is transmitted through the pressure device and decrease the: part of the torque which is applied to the discs directly; as a result, when the roller rotates to the position corresponding to the low speed, the pressure is increased; conversely, when the roller turns towards the position corresponding to the highest speed, the torque transmitted through the pressure device decreases and also, consequently, the contact nearness.
It can therefore be seen that, if we coordinate the displacement of the point of application of the load with the angular position of the roller, a
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real pressure practically equal to the necessary pressure can be obtained for all the positions of the roller, positions corresponding to the various speed ratios; It is further understood that the desired correspondence between the position of the point of application of the load and the position of the roller can be obtained by a variety of devices.
In one embodiment of the invention, the roller holder in which the roller rotates and which oscillates with the latter to vary the speed ratio is connected to the point of amplification of the load by a simple rod6 In this embodiment, even if the displacement of the point of application of the load would be more or less harmonious, an actual pressure approximately equal to the necessary pressure can be obtained for a wide range of gear ratios, the difference in excess of the actual pressure over the necessary pressure not being greater than 10% for any angular position of the rollers, that is to say for any gear ratio.
In another embodiment of the invention, the coordination of the displacement of the point of application of the load with the modification of the angular position of the rollers is obtained by means of a cam; in this case, if we give the cam a suitable profile, we can easily obtain between the real pressure and the necessary pressure a more complete agreement of the value in the previous case
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-In all cases, the desired coordination, whatever the way in which it is achieved between the position of the point of application of the load and the angular arrangement of the roller can be ensured by a link with the device or the mechanism at the means of which the rollers are rotated to vary the speed ratio,
particularly when the member- with which the connection is made has a position defined for each angular position of the rollers (or for each gear ratio) that is to say when the member in question is itself coordinated with respect to the angular arrangement of the rollers,
In the accompanying drawing, various embodiments of the invention have been shown, some of them relating to transmission mechanisms comprising a single series of non-planetary rollers and another embodiment relating to a mechanism of the type with a double series of non-planetary rollers, the two series working in parallel, but it is obvious that the invention is not limited as regards the number of series of rollers which the transmission can comprise;
it is not limited either to the application to the roller mechanism in general or to the roller mechanism, the angular arrangement of which varies by a precession movement.
On the drawing :
FIG. 1 shows in final longitude section a transmission to which the invention is applied;
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Figure 2 is a cross section on 2-2 of Figure 1;
FIG. 3 is a view on a larger scale of the balance mechanism, the fulcrum of which is liable to vary, said FIG. 3 being a section on 3-3 of FIG. 1; Figure 4 is a schematic section showing two discs and a roller; in this figure r1 and r2 are the contact radii of the roller, that is to say the radii counted from the axis m-n of the disc to the points of contact of the roller with the discs;
the line between the contact points of the roller and the discs is the axis or the contact diameter of the roller and 6 is the angle of the roller, i.e. the angle that the contact diameter makes with l 'axis of the discs;
Fig. 5 is a detail plan view showing a simple embodiment of the infant ion in which a cam is used to vary the pressure according to the angle of the roller;
FIG. 6 is a section showing another embodiment of the invention in which a cam is used;
Figure 7 is a side elevational view partially sectioned;
it shows an embodiment of the invention in its application to a transmission controlling rollers having no precession movement, the contact pressure being controlled by a part which is part of a device provided for modifying the angular position shingles;
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Figure 8, finally, is a view similar to that shown in Figure 6, but it relates to another embodiment of the invention particularly useful for a type of transmission with double series of rollers, although no 'being not limited to this application,
Reference will first be made to Figure 1 and assume, for example, that 1 denotes the drive shaft and 2 denotes the driven shaft although the transmission may operate in a reverse fashion.
The housing is made up of two parts 3 and 4. The main shaft of the transmission is designated by 5; it carries the disks 6 and 7 and journals at its ends in the shafts 1 and 2. The control disc 6 and the controlled disc 7 are mounted on the shaft 5. The disc 7 turns freely on the said shaft and is connected to the controlled shaft 2, for example by means of the collar 8. A roller 10 (this roller being taken from among the two or more rollers which are normally used) is shown in its position corresponding to the highest speed . The shaft 5 has a nut 11 at one end and a ball bearing ring 12 at the other end, said ball bearing acting as a stopper to make the shaft withstand the pressure between the discs and the rollers. .
The cam pressure device is designated by 13. The pressure is applied, from helical surfaces formed in this cam, by means of balls 14, to similar surfaces formed on the disc 6; from there the pressure is transmitted through the roller 10 to the disc 7 and then to the balls 15 and to
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the ring 12. the reaction pressure is applied from the cam 13 via balls 16 to one or more springs 17 and to the nut 11 via a ball bearing ring 18 ..
In a transmission which has a single series of rollers as is the case for the device shown in Figure 1, the control disc or the cam of the pressure device, but preferably the first member, can be keyed on the shaft 5. It is, moreover, possible that neither of these two members is keyed on the shaft 5; in this case, the shaft floats and the ball bearings 15 and 16 distribute their relative speed between them, which decreases the maximum speed of each shaft. If the cam 13 is keyed to the shaft, the stop members 16 and 18 can be omitted.
The springs 17 are provided for du'un contact without load of the rotating parts is ensured; they are weak enough that they are completely compressed for the weakest torques and that they have no other effect on the action of the pressure device. It can easily be seen that the relative rotational movement between the cam 13 and the disc 6 forces the balls 14 to roll on the inclined surfaces of these organs to separate them, which has the effect first of all of compressing the springs 17.
The mechanism described above in general is a simple transmission mechanism with variable speed and disc-shaped discs.
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torus in which a series of rollers and a cam and ball pressure device are provided, a device which makes it possible to apply an axial pressure proportional to the torque or to the load, but independent of the contact radii r1 and r2 (see figure 4 ) and the angle # that the roller makes with the axis of the discs. The total driving force F contact points between the rollers and the discs is given by the formula
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F = -B ## = - # (1) r1 r2
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formula in which Tl is the torque applied to shaft 1 and the torque transmitted by shaft 2.
The axial pressure Wa is directly proportional. le at T1 and is given by the formula
Wa = 2 # T1 (2). L formula in la.What L is the pitch of the helical surfaces of the pressure device, If we now assume that W is the necessary axial pressure and that the factor of safety with regard to the adhesion between the rollers and the
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disQues is fA- 16, i.e. the necessary pressure normal to the torus-shaped surfaces of the disks, is given by the formula
Wn = F / (3) like
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V = ISh cos at (4) we deduce 1 cos (5) rl
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If we compare formula (5) with formula (2) we see that Wa is a function with only one variable, namely T1, the other factors of formula (2) being constant, while W in the formula (5) is a function of not only T1,
but also variables r1 and cos e, the latter variable being a function of the angular position of the roller.
Referring to Figures 1, 2 and 3, we see that the roller 10 is mounted so that it can rotate in a support 20 which is itself mounted in any suitable manner (not shown). so that it can rotate or oscillate around the diameter of the roller which is perpendicular to the plane of the discs or which is slightly inclined with respect to this plane (as has been described in US Pat. No. 1,919,218 of July 25, 1933 and in British Patents Nos. 344 * 061 of September 2, 1929 and No. 344,062 of September 2, 1929) so that the angular arrangement of the rollers can be changed to vary the speed ratio.
At one end of the support 20 is hinged a link 21, the other end of which is itself hinged to the outer ring or cup 22 of a ball bearing which comprises an inner ring or cup 23. The ring is prevented. outside to rotate in any suitable way, for example by means of a small radial rod 24 and fixed guide rods 25 arranged on either side
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of the rod 24, but this outer ring is free to move axially and to train with it the ball bearing 22-23 as a result of the movements given to the support 20 and to the roller 10 for changes in the speed ratio, movements which are communicated by rod 21.
The ball bearing therefore has a position defined for each position of the roller corresponding to a gear ratio, if it is assumed that the position of the roller shown in figure 1 is that which corresponds to the highest gear ratio. , the ring 23 will obviously move away from the disc 6 when the gear ratio decreases. The ring 23 is provided with tabs 27 directed inwards and comprising openings containing two balls 28.
These tabs are arranged between, on the one hand, arms 29, extending axially from the widened end 30 of the shaft 1, and, on the other hand, levers or rockers 31 capable of pivot at their ends in housings made in the disc 6 and in tabs or projections 32 provided on the cam 13.
The balls 28 can therefore roll along the balance 24 to form a point of movable application of the load on the lever, although a simple linkage with the roller support has been shown to move the load. the points of application of the load according to the modifications of the angular arrangement of the roller, it is obvious that any suitable mechanism could be used, in order to
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to obtain any desired relation between the positions of the points of application of the load and the angle of the roller (ie the position corresponding to a speed ratio).
If we refer again to Figures 1, 2 and 3, we will see that the points of application. tion of the load on the levers or rockers 31 are also in contact with the arms 29 which extend from the widened end of the control shaft 1 and that it is through these points application and from these arms that the load supported by the driven shaft 2 is transmitted to the control shaft 1.
It can also be seen that the control torque is shared between the cam pressure device 12 and the disc 6 by means of the balance according to the position of the points of application of the load, Thus, when the point of application 28 is located at the left end of the balance 31 (Figures 1 and 3), all the load supported by the arms 29 is communicated to the legs or stops 32 of the cam 13; consequently all the control torque is communicated directly to the cam to operate the pressure device which will then give maximum pressure for a given torque.
When, on the contrary, the rollers turn and cause the points of application of the load to be moved along the balance 31 towards the disc 6, a less and less part of the torque and of the load is communicated to the cam 13. , the remainder of this torque and of this load being applied
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directly to disc 6; the pressure is therefore reduced in a corresponding manner. for example, if the point of application of the load is placed in the middle of the balance 31 as shown in FIG. 3, only half of the torque of the shaft 1 will act on the cam 13 and the pressure will be halved.
For any position of the point of application of the load, the pressure device, because it has camming surfaces, is sensitive to all variations in torque. By means of suitable means, for example by virtue of a simple cam carried by the roller support and bearing against a member fixed to the ring 22 as shown in FIG. 5, the positions of the points of application 28 of the load can be set to exactly compensate for variations in the value of the cos # / r expression so that the actual pressure is exactly equal to the pressure required for all gear ratios and for all torque values.
Even if a simple link is used as a link, as shown in figure 1 Which communicates a somewhat harmonious movement at the points of application of the load, the organs can be constructed in such a way that they produce a pressure which corresponds very closely to the pressure required and this for a wide range of gear ratios.
Thus *, a transmission which includes a
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speeds of 4 to 1 between the control shaft and the controlled shaft for the position of the rollers corresponding to the lowest speed ratio and which includes a ratio of 1 to 3 between the two aforementioned shafts for the position corresponding to the ratio of highest speeds - the angular speed of the controlled shaft for the position of the rollers corresponding to the highest speed ratio being therefore equal to twelve times the angular speed for the positions corresponding to the lowest speed ratio ** a real pressure for the whole series of speed ratios can be obtained with a maximum excess with respect to the necessary pressure which does not exceed approximately 10% of said
pressure exerted *
Figures 1, 2 and 3 show a device constructed for the compensation in one direction of rotation only, For the reverse direction, all the torque is applied to the cam 13 by the arms 29 (integral with the end 30 in the form of a bell of the control shaft 1) which come into contact with the tabs 35 of the cam. For many uses of the transmission mechanism; the reverse movement is only occasional and the action of the pressure mechanism in the reverse direction is relatively unimportant if, however, the lever mechanism is desired. or rocker can be doubled on the other side of the arm 29 so that the device can give its effect of compensating the angular arrangement.
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area of the roller for both directions of rotation of the latter.
In this case, the two balances can be inclined towards each other on the side of the cam so that a movement of the latter towards both: positions can occur and that it is ensured that the loaded balance or approximately parallel to the axis of the disc ,, II. Note that if the nut 11 is adjusted so that the rockers 31 are parallel to the axis of the disc for the entire torque, virtually no effort will be required to shift the load application points since the only effort required will be that which is necessary to overcome the slight resistance of the balls 28 to their rotation on itself and on the surfaces of the balance 31 and of the arm 29.
The balls can be retained in the tabs 27 in any suitable manner, for example by tightening the edges of the housing in which they are mounted, this tightening however leaving the balls free to rotate.
In FIG. 5, an embodiment of the invention has been shown in which the point of application of the load is actuated by a cam instead of being actuated by a rod as in the case of FIG. 1. If the cam groove is properly established, almost perfect compensation can be obtained so that the actual pressure and the required pressure are substantially equal for all torques, contact radii and roller angles. In this figure *
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the outer cup 40 of the ball bearing (cup which corresponds to the cup or ring 22 of Figure 1) is provided with bosses 41 to which are fixed rods 42 having to the right of the fork-shaped ends which carry rods 43 arranged in the grooves 44 of the cams 45, these cams being fixed to the roller supports 46.
The ring or cup 40 can therefore move axially with changes in the angle of the roller; during this movement, the ring 40 causes the movement of the mobile application points of the. load (not shown in Figure 5) along the levers or rockers 47, which varies the proportion of the torque which is applied by the shaft 1 to the pressure device. In a transnission mechanism in which the rollers are of the non-planetary type, each rod 42 may include a guide such as 48 which is fixed to any suitable fixed part, for example to the casing 4.
FIG. 6 shows a transmission with a double series of rollers; in this transmission, the connecting rod device intended to adjust the torque applied to the pressure device is actuated through a passage provided in the shaft 5 instead of being adjusted externally; in this way a more compact construction is achieved and the important ball bearing 22-23 of figure 1 is omitted.
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suitable for adjusting the position of the roller (ie the gear ratio) can be used; By way of example there has been indicated a mechanism such as that described in British Patent No. 392,589 of August 19, 1931.
In this figure 6, the roller holder 50 comprises an arm 51 provided with a button 52 which engages in a groove forming a cam which is formed in an arm 53 mounted on a ring 54; the latter can be split or be constructed in any other way so that it can be easily mounted. the ring 54 comes into contact with a rod 55 and can move it axially; this rod 55 extends through a ... slot
56 in the shaft 5. The rod 55 is disposed in a shaft end 57 which can slide in a hole in the shaft 5 so that the movement of the cam 53, according to the modifications of the angle of the roller, or communicated to the end of the shaft in question.
At its left end, the shaft 57 is connected to a sliding ring 58 by means of a rod 59 which extends through recesses 60 made in the shaft 5. The ring 58 is provided with notched lugs which come from in contact with the rounded ends of suitable levers (one of its levers being shown at 61) capable of pivoting in a support 62 carried by the disc 6.
The other rounded end of the lever
61 engages in a hole or recess made in a drum 63; the latter carries the mobile points of application 64 of the load on the levers or rockers 65 thanks to which the torque is shared between the pressure device and the disc 6.
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It can be seen that the angular movement of the roller intended to vary the gear ratio of the transmission mechanism is communicated to the points 64 of application of the load through the intermediary of the cams, the shaft end 57 and others. organs described above.
In Figure 7, there is shown an embodiment similar to that shown in Figure 1, but organized in a due manner the mobile points of application of the load are actuated by a part of the control mechanism provided for modify the ratio of 'speeds' - * ses of the transmission. The movable points 70 of application of the load are carried by a drum 71 which can move axially under the action of a small ball bearing 72 capable of sliding on the shaft. - Venable to adjust the gear ratio can be used provided the control part which is connected to the points of application 70 of the load on the balance or lever is, at any time, in relation to the position of the roller .
For the sake of simplicity, a well-known simple mechanism has been shown for rotating or oscillating two rollers. On the shafts 73 of the roller carriers on the axes of which the supports and the rollers can rotate to vary the speed ratio are keyed, outside the housing 4, toothed sectors 74 and 75 which mesh with one. 'other. Sector 74 has a handle
76 intended to oscillate the rollers and their supports around the axes of said supports. The
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sector 74 is also provided with an arm 77 connected by a link 78 to an arm 79 which is keyed on the oscillating shaft 80.
The latter is mounted in a bearing 1 + outside part 3 of the casing and on said shaft is keyed, inside the casing, a fork or caliper 81 whose branches are notched to engage with 82 rods protruding from the outer race of the ball bearing%. The inner ring of this bearing is integral with the drum 71 or is connected to the latter (said bearing drum, as has been said above, the movable points 70 of application of the load) so that, when 'the rollers are rotated by means of the handle 76, the points of application of the load are displaced, which causes the proportion of the torque which is applied to the device to vary:
pressure. it should be noted that the invention is applicable to transmission mechanisms comprising planetary rollers as well as to mechanisms in which the rollers do not rotate about the axis of the discs * For example, to adapt the device shown in the figures. Figures 1, 2 and 3 to a planetary transmission, the finger 24 and the rods 25 which embrace it are simply removed to allow the ball bearings 22-23 to rotate;
the connecting rods 21 are, moreover, made sufficiently rigid to allow the ring 22 to rotate with the roller carriers during the planetary movement of the rollers, to adapt the
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..A "" "" 'ri..I "- device shown in FIG. 5 to a transmission mechanism of the planetary type, it suffices to fix the guides 48 to the elements of the planetary movement, that is to say - say to make them fixed with respect to the axes of the rollers.
Another way of moving the points of application of the load on the compensating beams is shown in FIG. 8; This figure shows the application of the invention to a transmission by double series of rollers, although the said invention can also be applied with advantage to a mechanism comprising a single series of rollers, in the embodiment shown. in FIG. 8 as in the other embodiments represented in the other figures, there are, preferably, as many compensation balances and load application points as there are rollers in the first series of rollers A balance or lever is represented at 85;
it cooperates with the disc 86 and with the cam pressure device 87. CIAO The points of application of the load (a point being represented at 88) are carried by arms 89 which extend outwardly from a ring 90, the latter being able to move axially with respect to the shaft 5. These load application points cooperate with arms 91 which extend from the enlarged end in the form of a ring. bell 30 of shaft 1.
Cam 87 can be provided with tabs or arms (not shown) similar to those shown at 35 in Figures 2 and 3 and for the same purpose as indicated above *
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the ring 90 is grooved internally to receive a finger which has one or more rods 92 which are capable of sliding relative to the shaft 5; likewise, the other end of said rods 92 cooperates with a ring 93 provided with an internal groove, said ring 93 being able to be moved along the axis of the shaft by means of the support 94 of the roller 95 and by via cam 96 and button 97.
If we assume that the shaft 1 is the control shaft, we see that the rollers shown in figure 8 are shown in their position which corresponds to the highest gear ratio with the points 88 of application. of the load located in their middle position, When the rollers tilt towards the part which corresponds to the lowest gear ratio, the rod 92 is moved to the left, which has the effect of moving the ring 90 and the points 88 of application of the load in the same direction, ie towards cam 87, so that the pressure applied to the discs and rollers by the cam and ball pressure device is increased. we :
Note that it is advantageous to adjust the load application points from the second series of rollers instead of making this adjustment from the first series, as in the figure 6 for example. In this last figure, the movement of the ring 54 is to the right when the rollers tilt to go to the position corresponding to the speed ratio on
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weaker; it is therefore necessary to provide means, for example levers 61, for moving the load application points 64 to the left when the roller rocks the above-mentioned position;
in the case of Figure 8 on the contrary, the ring 90 carrying the points 88 of application of the load is actuated directly by the cam 96 by means of the slide 92 without the intermediary of any other means intended to give the points d application of the load in a movement in the opposite direction to that of the cam.
It should be mentioned that, in the foregoing, when we speak of drive or control torque, this expression should be understood to mean both the engine torque and the transmitted torque or the reaction torque.
CLAIMS
1. Variable-speed transmission mechanism of the friction roller type, this mechanism being characterized by the fact that the axial pressure between the rollers and the friction discs associated with them varies automatically according to the speed. load and also in relation to the angular position of the rollers, that is to say according to the speed ratio.,.
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