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"Perfectionnement aux variateurs de vitesse à friction "
Il est souvent utile, dans la pratique, de pouvoir faire varier de façon continue, la vitesse d'une machine en mouvement,en agissant d'une façon appropriée sur les organes de transmission, en vue de régler cette vitesse à la valeur exacte exigée par les conditions du travail et par les résis- tances à vaincre .
Les dispositif s à friction sont les plus rationnels pour résoudre le problème avec simplicité, mais en général, ils donnent un mauvais rendement et ils sont sujets à une usure considérable .
Le but de la présente invention est de réduire ces
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défauts au minimum afin de réaliser un variateur à friction @ rationnel et de bon rendement .
L'insuffisance de rendement est due principalement au fait que le mécanisme élémentaire à friction est en général constitué par deux organes : un cylindre roulant sur le plan d'un disque et astreint à suivre sur ce disque une pste cir- culaire : il en résulte que, tandis que chaque point de la génératrice du cylindre en contact avec le disque a une vitesse de rotation constante , il n'en est pas de même pour les différents points du disque en contact avec cette généra - trice ; en effet, ils sont situés sur un rayon du disque et de ce fait la vitesse diffère d'un point à l'autre . Il en résul- te, en définitive, un frottement de glissement considérable qui réduit le rendement .
Ces fâcheuses conséquences seront d'autant plus sensibles que les efforts à transmettre seront plus importants, la longueur du contact entre les deux organes du mécanisme à friction étant d'autant plus grande .
La condition géométrique pour éviter totalement le glissement est que les axes de rotation des deux organes du mécanisme élémentaire soient concourants . Pratiquement, on peut se rapprocher de cette condition en substituant un organe cônique à l'organe cylindrique .
Un exemple (figure 1) de dispositif simple tenant coinp- te des considérations ci-dessus, consiste à accoupler entre eux par friction deux éléments (A, R) à surface cônique, ayant des dimensions appropriées, à axes concourants ; d'eux A à longues génératrices et l'autre R à génératrices plus courtes ; Ce dernier pendant le mouvement est guidé et as- treint à se ,déplacer parallèlement à la ligne de contact a-b entre les surfaces coopérantes. On pourra ainsi obtenir la variation de vitesse relative entre les deux éléments avec une perte très réduite par frottement de glissement .
En uti-
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lisant, comme représenté sur la figure 1, trois éléments A, R, C, on pourra disposer les organes menant A et mené C avec leurs axes parallèles et fixes en position, pendant le fonctionnement du variateur
Dans la figure 2, on a représenté un dispositif à deux étages de variation où les éléments troncôniques C1 et C1 sont montés sur le même axe 0-0, tandis que les éléments me- nant M et mené C2 sont respectivement centrés sur les axes O1-O1 et O2-O2; ces deux axes ont le même alignement .
La figure 6 représente un dispositif analogue à ce- lui de la figure 1, mais dans lequel on établit la friction entre un élément à surface concave A et un élément à surface bicônique convexe R, de façon à favoriser-l'adhérence entre ces deux surfaces . Pour obtenir les variations de vitesse dans ce dispositif, on fait glisser l'élément bicônique R le long des génératrices des éléments à surface concave A-C .; une variante de cette disposition consiste à faire.glisser les éléments à surface concave le long des génératrices de l'élé- ment bicônique .
Il y a, dans le cadre de l'invention, une variété @ infinie de modes d'accouplement possibles'par friction entre' éléments coniques et éléments plans pour obtenir des variateurs @ simples ou multiples ; on les,choisira, naturellement, de façon à pouvoir satisfaire pratiquement les conditions posées par chaque application particulière .
Par exemple, la figure 3 représente schématiquement un accouplement entre des organes à surface plane et des or- ganes à surface cônique .
O1-O1 et 02-02'sont les axes parallèles de deux dis- ques de friction M et Ci placés en regard l'un de l'autre ; b-c-c1-b1-a1-a représente le contour extérieur d'un galet R ; ce galet peut tourner autour de l'axe e-e incliné d'une façon
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appropriée par rapport aux disques M-C1 et situé dans le plan des génératrices de contact a-b, cl-bl , Ledit galet est formé de deux éléments troncôniques accolés par leur base commune b-b1.
La galet R est susceptible de se déplacer dans la di- rection f-f1. La figura 3 le représente dans la position parti- culière pour laquelle son axe passe par le centre des disques .
Dans ces conditions, quand le disque menant M tourne, il en- traîne par friction, par l'intermédiaire du galet R, le disque mené C1; les surfaces oôniques du galet R roulent respective- ment sur les deux'disques sans que théoriquement il se produise aucun flottement de glissement en aucun point des génératrices en contact .
L'on voit encore sur la figure que la pression P.P1 nécessaire pour la transmission de mouvement, e/t appliquée à cet effet entre le disque M et le disque C, agit toujours à angle droit sur les faces de ces disques et que ses points d'ap- .plication respectifs sont symétriquement situés au milieu des segments de génératrices en conta/et
Dans la position occupée par les organes sur la fig.3 les disques M et C1 ont même vitesse du fait que les deux ra.- yons p et @ p1 sont égaux ; si on fait glisser le galet R dans la direction f-fl,le disque C prend une vitesse de ro- tation plus grande ou plus petite que celle dû disque M, sui- vant que le galet R se meut versf1 ou versf .
Aux différentes positions du galet R, correspond un frottement de glissement qui s'accroît au fur et à mesure que le galet s'éloigne de la position centrale .
Lorsque une forte variation de vitesse est demandée on donnera la préférence à un système multiple du genre repré- senté sur la figure 4, à deux étages de variation, avec des galets symétriquement placés par rapport aux axes principaux de rotation O1-O1 et 02-02 , ces galets pouvant être commandés par groupes de deux au moyen des leviers L .
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Avec cette disposition il est possible de placer les axes menant et mené sur le même alignement et d'obtenir que la résultante des pressions soit dirigé suivant la direo- tion commune des axes 01,02 et il, sera facile d'équilibrer cette poussée au moyende paliers de butée5
Da figure 5 représente un exemple du système vis- écrou adopté, pour créer la pression oontre les surfaces en contact .
Le disque menant M au lieu d'être calé sur l'axe 0-0 , est monté, mobile axialement sur un système approprié ,de vis et écrou'. La pression initiale pourra être obtenue par un ressort en spirale .
Suivant une variante (figure7) sur l'arbremenant est fixée une bague dont la face frontale est une surface hélicoïdale ; le disque ou la poulie, monté fou sur l'arbre, menant, a un moyeu qui présente en regard de la face frontale de la bague une surface hélicoidale complémentaire de la pré- cédente .
La pression de contact sera calculée d'après l'in- clinaison des filets de la vis (figure 5) ou de la surface hélicoidale (figure 7) .
Il est clair que dans ce système, les pertes de puissance par glissement entre les surfaces de friction sont très réduites aux extrémités de la course du galet et passent à mi-course, par la valeur zéro .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improvement in friction speed variators"
It is often useful, in practice, to be able to vary continuously the speed of a moving machine, by acting in an appropriate way on the transmission members, in order to adjust this speed to the exact value required. through working conditions and through resistance to overcome.
Friction devices are the most rational for solving the problem with simplicity, but in general they give poor performance and are subject to considerable wear.
The aim of the present invention is to reduce these
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faults to a minimum in order to achieve a rational @ friction variator with good efficiency.
The insufficient efficiency is mainly due to the fact that the elementary friction mechanism is generally made up of two components: a cylinder rolling on the plane of a disc and forced to follow a circular motion on this disc: this results in that, while each point of the generator of the cylinder in contact with the disc has a constant rotational speed, it is not the same for the various points of the disc in contact with this generator; in fact, they are located on a radius of the disk and therefore the speed differs from one point to another. This ultimately results in considerable sliding friction which reduces efficiency.
These unfortunate consequences will be all the more noticeable as the forces to be transmitted are greater, the length of the contact between the two members of the friction mechanism being all the greater.
The geometrical condition for completely avoiding slippage is that the axes of rotation of the two members of the elementary mechanism are concurrent. In practice, we can approach this condition by substituting a conical organ for the cylindrical organ.
An example (FIG. 1) of a simple device taking into account the above considerations, consists in coupling together by friction two elements (A, R) with conical surface, having suitable dimensions, with concurrent axes; of them A with long generators and the other R with shorter generators; The latter during the movement is guided and forced to move parallel to the line of contact a-b between the cooperating surfaces. It will thus be possible to obtain the relative speed variation between the two elements with a very reduced loss by sliding friction.
In use
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reading, as shown in Figure 1, three elements A, R, C, we can have the driving A and driven C with their parallel axes and fixed in position, during operation of the drive
In FIG. 2, a device with two variation stages has been represented where the frustoconical elements C1 and C1 are mounted on the same axis 0-0, while the elements leading M and driven C2 are respectively centered on the axes O1. -O1 and O2-O2; these two axes have the same alignment.
FIG. 6 represents a device similar to that of FIG. 1, but in which the friction is established between an element with a concave surface A and an element with a convex biconical surface R, so as to promote the adhesion between these two surfaces. To obtain the speed variations in this device, the biconical element R is made to slide along the generatrices of the elements with a concave surface A-C .; a variant of this arrangement consists in making the elements with a concave surface slide along the generatrices of the biconical element.
There is, within the scope of the invention, an infinite variety of possible coupling modes by friction between conical elements and planar elements to obtain single or multiple variators; they will be chosen, of course, so as to be able to practically satisfy the conditions set by each particular application.
For example, FIG. 3 schematically represents a coupling between members with a flat surface and members with a conical surface.
O1-O1 and 02-02 'are the parallel axes of two friction discs M and Ci placed facing each other; b-c-c1-b1-a1-a represents the outer contour of a roller R; this roller can rotate around the inclined e-e axis in a way
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appropriate with respect to the discs M-C1 and located in the plane of the contact generators a-b, cl-bl, said roller is formed of two frustoconical elements contiguous by their common base b-b1.
The roller R is liable to move in the direction f-f1. Figure 3 shows it in the particular position for which its axis passes through the center of the discs.
Under these conditions, when the driving disc M rotates, it drives by friction, via the roller R, the driven disc C1; the oonic surfaces of the roller R roll respectively on the two disks without theoretically any sliding flutter occurring at any point of the generatrices in contact.
It can also be seen in the figure that the pressure P.P1 necessary for the transmission of movement, e / t applied for this purpose between the disc M and the disc C, always acts at right angles on the faces of these discs and that its respective points of application are symmetrically located in the middle of the segments of generators in conta / and
In the position occupied by the organs in fig.3, the disks M and C1 have the same speed because the two rays p and @ p1 are equal; if the roller R is slid in the direction f-fl, the disk C assumes a rotational speed greater or less than that of the disk M, depending on whether the roller R moves towardsf1 or towardsf.
The different positions of the roller R correspond to a sliding friction which increases as the roller moves away from the central position.
When a strong variation in speed is required, preference will be given to a multiple system of the kind shown in FIG. 4, with two variation stages, with rollers placed symmetrically with respect to the main axes of rotation O1-O1 and 02- 02, these rollers can be controlled in groups of two by means of the levers L.
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With this arrangement it is possible to place the driving and driven axes on the same alignment and to obtain that the resultant of the pressures is directed according to the common direction of the axes 01,02 and it will be easy to balance this thrust at the middle thrust bearings5
Da FIG. 5 represents an example of the screw-nut system adopted, to create the pressure against the surfaces in contact.
The driving disc M instead of being wedged on the 0-0 axis, is mounted, movable axially on a suitable system, screw and nut '. The initial pressure can be obtained by a spiral spring.
According to a variant (FIG. 7) on the arbor is fixed a ring, the front face of which is a helical surface; the disc or the pulley, mounted idle on the driving shaft, has a hub which has, facing the front face of the ring, a helical surface complementary to the previous one.
The contact pressure will be calculated from the inclination of the screw threads (figure 5) or of the helical surface (figure 7).
It is clear that in this system, the power losses by sliding between the friction surfaces are very reduced at the ends of the roller stroke and pass halfway through the zero value.
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