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Convention Internationale : Demande de brevet britannique n 8502 déposée le 5 mai 1944.
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La présente invention concerne un dispositif à vitesse variable ou de changement de vitesse, du type comportant des disques moteur et entraîné montés sur des arbres parallèles mais non coaxiaux, couplés à friction par un disque transver- sal de transmission à friction monté pour se déplacer paral- lèlement aux surfaces des disques à friction, moteur et en- traîné, de la force motrice étant appliquée à l'arbre de com- mande du disque moteur depuis un élément d'entraînement et par l'intermédiaire d'un dispositif hélicoïdal de fagon à e- xercer sur le disque moteur une pression axiale approximati- vement proportionnelle au couple appliqué à l'élément d'en- traînement.
Dans les mécanismes de ce type, et lorsque les surfaces
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cylindre;il se produit un mouvement relatif, avec frottement, entre des parties de cette surface cylindrique et les surfaces des disques moteur et entraîné, mouvement qui provoque une usure par friction. L'invention vise entre autres à établir un mécanisme permettant une transmission de couple efficace avec un contact de surface minimum entre la surface du disque transversal de transmission à friction et les disques moteur et entraîné, de façon à éviter ou à réduire au minimum cette action de frottement. Vu le fléchissement des matières sous la pression, le contact s'étend sur des petites superficies des disques en contact, lesquelles seront toutefois désignées ci-après comne points de contact.
Dans les mécanismes de ce type, un glissement entre le disque de transmission à friction et le disque moteur ou en- trainé à pour effet de détériorer les surfaces actives de ces organes ; l'invention vise donc en outre établir une constru- ction permettant de réduire considérablement ou de supprimer entièrement un tel glissement.
L'invention vise en outre à établir un dispositif per- mettant d'éviter la surcharge du mécanisme.
L'invention vise également à établir un dispositif permettant d'obtenir la pression de fonctionnement nécessaire aux points de contact entre le disque moteur et le disque de transmission et entre ce dernier et le disque entraîné.
De plus, l'invention vise à établir un dispositif pour le graissage des surfaces de contact entre le disque moteur et le disque transmission et entre ce dernier et le disque entraîné.
Les autres objets de l'invention ressortiront de la description ci-après.
L'invention est représentée dans les dessins annexés,
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La fig. 1 est une coupe en plan montrant la construc- tion d'un mécanisme selon l'invention.
La fig. 2 est une coupe à plus grande échelle, mon- trant la construction du disque de friction moteur.
La fig. 3 est une coupe en plan à plus grande échelle montrant un système d'application de la commande à l'arbre moteur.
La fig. 4 est une vue en plan montrant une partie du mécanisme de commande.
La fig. 5 est une vue en plan montrant une variante de ce mécanisme.
La fig. 6 est une coupe en plan montrant une autre va- riante de ce mécanisme.
La fig. 7 est une coupe montrant le disque moteur a- vec son arbre et les organes associés.
La fig. 8 est une coupe en plan montrant une construc- tion de disques d'équilibrage.
La fig. 9 est une coupe montrant la construction pré- férée d'un disque de transmission à friction.
La fig. 10 est une vue perspective du dispositif de graissage.
La fig. 11 est une coupe en élévation latérale mon- trant une variante des disques moteur et entraîné 10 ou 11.
La fig. 12 est une vue latérale de la fig. 11.
Dans la construction selon les fig. 1 à 4 le disque moteur eat désigné par 10 et le disque entrainé par 11. Le disque 10 est monté sur un arbre 12 et le disque 11 sr un ar- bre 13, ces arbres étant parallèles mais non co-axiaux.
Les digues 10 et 11 so.nt accouplés à friction par un disque 14 de transmission à friction monté sur un arbre 15 parallèle aux faces des disques 10 et 11. L'arbre 15 est éta-
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bli en une matière telle et présente un diamètre tel qu'il offre un légère flexibilité, de sorte que la pression axiale exercée par le disque 10 peut être transmise par le disque de transmission à friction 14 au disque entraîné ou récepteur
Le mécanisme comporte deux disques équilibreurs 16 et 17, le disque 16 agissant sur le disque récepteur 11 en un point situé de l'autre côté du centre de ce dernier disque par rapport au point d'attaque du disque de transmission 14,
tan- dis quele disque 17 agit sur la face du disque10 en un point situé de l'autre côté du centre de ce dernier disque par rap- port au point du disque de transmission à friction 14 sur le disque 10.
Les trois disques 14, 16 et 17 présentent des surfaces périphériques 18 en contact avec les disques 10 et 11 et qui présentent une forme sphéroidale' de sorte que, théorique- ment,en tenant compte de ce qui ; précède; le contact entre les disques 14, 16 et 17 et les/faces des disques 10 et 11 sont punctiformes.
Les disques 16 et 17 peuvent être établis conformément à la fig. 1 ou à la fig; 8.
L'arbre 15 est établi en deux parties réunies par un accouplement 19, une de ces parties étant filetée comme mon- tré en 20. La partie filetée de l'arbre s'engage dans un man- chon taraudé 21.Ce dernier est monté dans une flasque 22 fi- xée au carter23 et présentant une partie cylindrique 24 dont la surface intérieure constitue un guidage pour un or- gane rotatif 25 fixé à l'arbre et muni d'une manivelle 26 permettant de tourner l'arbre pour produire un déplacement axial du disque 14.
L'extrémité opposée de l'arbre 15 peut coulisser dans
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un manchon analogue au manchon 21, mais non fileté. Ce' man- chon lisse n'est pas représenté dans le dessin; il est mon- té dans un chapeau 27 fixé au carter 23.
Le manchon 21 porte un palier à billes 28 sur lequel est monté le disque 17. Ce palier est assujetti au manchon 21 par tout dispositif approprié.
Le disque 16 est monté de la même façon sur un palier fixé sur l'extrémité avancée du manchon monté dans le cha- peau 27, la disposition étant telle que, lorsqu'on tourne la manivelle 26, l'arbre 15 se déplace axialement, tandis que les. disques 16 et 17 ne se déplacent pas axialement, mais peu- vent naturellement tourner librement.
Les disques 16 et 17 peuvent être tous les deux cons- truits de la manière indiquée en 17 dans la fig. 1, c'est-à- dire de façon que la surface d'entraînement 18 fasse partie intégrante du corps du disque.
Selon une variante, ces deux disques peuvent être cons- truits comme montré dans la fig. 8, où le corpa;' 17 est muni d'un roulement à. billes 28 et porte un bandage remplaçable 29 assujetti par des écrous 30 qui se vissent sur une partie fi- letée du corps 17.
Le disque de transmission 14 peut également présenter une surface d'entraînement 18 faisant partie intégrante du corps. Il est toutefois préférable d'employer la construction selon la. fig. 9, où le corps 32 présente une bride périphéri- que 33 dont les faces opposées 34 et 35 sont diposées. obli- quement par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du corps 32.
Des anneaix 36 et 37 sont fixés amoviblement sur les épaulements 34 et 35, de façon que leurs surfaces opposées scient accolées à ces épaulements ; entreces anneaux est mon- té un bandage remplaçable 38 portant sur une surface cylindri-
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que 39 du corps, surface dont l'axe est incliné par rapport à celui du corps.
Le corps du disque est monté sur un roulement à billes 40, monté lui-même sur un collier à brides 41 fixé à l'arbre 15, de sorte qu'un mouvement longitudinal de l'arbre 15 est transmis au disque 14. Le bandage 38 peut s'étendre sur le corps dans le sens périphérique pendant la rotation du disque, avec le résultat que les points de contact entre le bandage et les deux disques 10 et 11 s'élargissent sur une étendue appréciable de la surface de contact sphéroidale 42, répartis- sant ainsi l'usure sur une surface importante, au lide la limiter à une ligne périphérique. En outre, grâce à cette dis- position, la périphérie .du bandage 38 n'aura pas tendance à s'aplatir par l'usure. La surface 42 gardera sa forme sphé- roldale même en cas d'usure.
Les surfaces des disques 10 et 11 peuvent être lubri- fiées par le;graisseur selon la fig. 10, comportant une barre desupport 43 qui présente des bras montants 44 auxquels sont fixées des mèches absorbantes 45 dont les extrémités 46 sont légèrement pressées contre les surfaces des disques 10 et 11.
Ce graisseur est disposé dans le fond du carter 23, auquel il,peut être fixé, ce carter recevant une quantité con- venable de paraffine ou autre lubrifient.
Les disques 10 et 11 peuvent être munis tous les deux de surfaces de friction remplaçables formées par les plaques 47 montrées dans la fige 2; et qui sont assujetties chacune par une vis 48 vissée dans une plaque 54 sur la face posté- rieure du disque, la rotation des plaques 47 par rapport aux disques 10 et 11 étant éventuellement empêchée par une che- ville 49.
Au lieu d'être établis conformément à la fig. 2, les disques 10 et 11 peuvent être construits selon les fig. Il et
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12, où la surface du disque 10 est munie d'un évidement cir- culaire 140 excentré par rapport à la priphérie du disque et dans lequel est montée la plaque de surface. Cette plaque est montée sur un tenon 142 concentrique par rapport à l'évi- dement 140 mais excentrique par rapport à la périphérie du disque.
La plaque 141 est assujettie au fond de l'évidement à l'aide d'une vis et d'une rondelle, comme montré au dessin.
Grâce à cette disposition la plaque de contact 141 peut "ramper" autour du centre du tenon 142 pendant le fonc- tionnement du mécanisme, avec le résultat que les points de contact entre le disque de transmission à friction 14 et les plaques 141 ne sont pas situés sur une ligne circulaire mais seront répartis sur une superficie impottante de la plaque 141.
En outre, le disque 10 est creusé sur sa face posté- rieure et est muni d'un plateau 50 légèrement élastique par lequel ce disque est fixé, à l'aide d'un flasque 51, sur l'ar- bre moteur 12. L'extrémité de l'arbre de commande, laquelle peut présenter une forme sphéroidale, peut s'appuyer sur un flasque 53 de la plaque 54 qui s'appuie à son tour sur le corps dubdisque 10.
On congoit qu'il est nécessaire d'exercer une certaine pression axiale sur le dique 10 afin que celui-ci puisse en- traîner le disque 14, cette pression étant principalement trans mise au disque 10 par l'arbre d'entraînement 12 par l'inter- médiaire du plateau 54. Le plateau 50 imprime une légère élas- ticité à l'ensemble du disque moteur, lequel est sollicité axialement au centre suivant une direction et, suivant l'autre direction, en deux points écartés, c'est-à-dire, là où le disque 10 est en contact avec les disque 14 et 17.
La pression nécessaire pour transmettre un couple donné varie en raison
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inverse de la distance entre le centre du disque 10 et le point de contact entre ce dernier et le disque 14, la manière dont le disque 10 est sollicité et supporté étant conçue de façon à répondre sensiblement à ces conditions.
L'arbre moteur 12 traverse un manchon 55 appelé à être entraîné solidairement avec l'arbre. Sur une partie de sa longueur, larbre 12 présente un tronçon de diamètre réduit 56, ce qui permet à cet arbre d'effectuer de légers mouvements de flexion lors du fonctionnement.
Ainsi, l'élasticité voulue de l'élément moteur peut être fournis. par le plateau 50 ou par le trongon aminci 56, ou par les deux.
Grâce à cette élasticité, la pression exercée par le disque moteur 10 sur le disque de transmission 14 peut être une fonction inverse de la distance entre le point de contact de ces disques et le centre du disque moteur, en considérant que le disque d'équilibrage 17 est à une distance constante du centre du disque moteur. Ceci contribue dans une large me- sure à, maintenir le mécanisme en état de transmettre le cou- ple lorsque le disque de transmission se rapproche du centre du disque acteur.
On a montré Inapplication du plateau élastique 50 et du tronçon aminci 56 de l'arbre moteur 12 à l'ensemble asso- cié avec le disque moteur 10. La même disposition peut s'ap- pliquer au disque entraîné 11 et à. l'arbre 13.
L'arbre 12 traverse une ouverture prévue dans une ex- trémité du carter et obturée par un chapeau 57 présentant un prolongement tubulaire 58 qui porte deux paliers à billes es- pacée 59 et 60 dans lesquels est monté de manchon 55.
Le roulement à billes 60 est assujetti par un flasque
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63 fixé à l'extrémité'de la partie tubulaire 58 du chapeau 57.
L'extrémité du panchon 55 présente une partie élargie 64 et une bride 65 fixée par des vis 66 à un arbre creux 67 sur lequel est montée une poulie mdrice 68. La partie intérieu* re de cette dernière est montée entre an anneau 69 et un se- cond anneau 70 soumis à l'action de ressorts de pression 71, qui butent contre un anneau réglable 72 de telle manière que la pression de ces ressorts puisse être réglée.
L'anneau 72 est assujetti par un chapeau d'extrémité 73 se vissant sur l'arbre creux 67.
La disposition est telle que le couple appliqué à la poulie 68 est transmis par friction à l'ensemble formé par l' arbre creux 67 et le manchon 55. La pression des ressorts 71 peut être réglée de fagon que le couple pouvant être transmis à l'ensemble rotatif comprenant l'arbre 12 puisse être empê- ché de dépasser une limite déterminée.
L'extrémité de l'arbre 12 est munie d'une griffe d'en- trâinement 74 qui s'engage dans une fente de l'extrémité du manchon 75 muni d'une bride 76. La face en bout de cette bri- de présente la forme d'une came à deux renfoncements espacés.
Entre la bride 65 de l'extrémité du manchon 55 et une bride 77 de l'extrémité de l'arbre creux 67 se trouve montée une seconde came 78 dont la face en bout présente deux creux espacés. Deux billes 79 sont placées entre les deux paires de creux formés dans les éléments 76 et 78, avec ce résultat que, lorsque l'élément 78 tourne solidairement avec l'ensemble 67, 55, l'arbre 12 se voit imprimer un mouvement rotatif accompagné d'une poussée axiale exercée par les surfaces-cames agissant par l'intermédiaire des billes 79, cette poussée étant propor- tionnelle ou approximativement proportionnelle au couple. De
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cette façon le disque 10 se voit imppimer une poussée axiale contre le disque 14.
La poussée axiale initiale agissant sur l"arbre 12 est produite pas un ressort 80 agissant entre une bride 81 soli- daire d'une cheville réglable 82 et une bride 83 solidaire d'une cheville84 agissant sur l'extrémité du manchon 75 fixé à l'extrémité de l'arbre 12 au moyen de la vis 85.
La cheville 82 présente une partie filetée 86 qui s'en- gage dans un orifice taraudé du chapeau 73, defacon à permet- tre le réglage de la pression du ressort 80.
Une autre méthode pour communiquer à l'arbre 12 un ef- fort d'entraînement accompagné d'une poussée axiale proporti- onelle ou approximativement proportionnelle au couple consiste à remplacer les organes 75 et 78 de la figure 4 par les or- ganes 87 et 88 de la figure 5. L'organe 87 est muni de deux bossages 89 en V, qui pénètrent dans les creux 90 en V de l'organe 88, ces bossages et ces creux formant des surfaces- cames qui produisent la poussée axiale.
La figure 6 montre une autre variante, où le manchon 75 est remplacé par un tenon 91 présentant une partie filetée 92 qui s'engage dans un manchon taraudé 93 portant extérieu- rement un filet 94 de sens opposé à ce taraudage. Ce filet s'engage dans le taraudage d'un manchon extérieur 95 fixé en- tre la bride 65 du manchon 55 et la bride 77 de l'arbre moteur creux 67.
Ce dispositif conatitué par le manchon extérieur 95,un manchon intermédiaire 93 et la partie filetée 92 du tenon 91 est appelé à imprimer à l'arbre 12 une poussée axiale propor- tionnelle ou approximativement proportionnelle au couple,pour chacun des sens de rotation de la poulie 68.
Il convient de noter que les dispositifs selon les figs.
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4 et 5 appliquent également à l'arbre 12 une poussée axiale dans une même direction quel que soit le sens de rotation de la poulie 68.
L'extrémité de l'organe fileté intermédiaire 93 est engagée dans un collier 101 sur lequel agit un ressort de compression 102 dont l'extrémité opposée agit sur un collier 103 disposé entre l'extrémité de l'arbre moteur 67 et le cha- peau 73. Le collier 101 est ainsi sollicité élastiguement vers le disque 10.
Lors du fonctionnement, lorsque la poulie 68 est en- traînée suivant un sens de rotation, il se produit un mouve- ment relatifentre les organes 95 et 93, de sorte que ce der- nier se déplace axialement jusqu'à ce que le collier 101 bute contre l'épaulement 102a de l'arbre creux 67, après quoi les organes 95 et 93 tournent solidairement et impriment au tenon 91 une poussée axiale dans le sens voulu. A ce moment le res- sort 102 est inerte.
Le tenon 91 est fixé à l'éxtrémité de l'arbre 12 par une vis 96 dont la tête 97 est engagée dans un chapeau. 98 sur lequel agit un second ressort de compression 99 fournissant une poussée axiale supplémentaire sur l'arbre 12. Le ressort 99 porte contre une cheville filetée 100 qui se visse dans le chapeau 73 de façon à permettre le réglage de la pression du ressort. Cette pression continue à agir dans toutes les conditions de fonctionnement.
Lorsque la poulie 68 est entraînée dans le sens apposé, elle tend à déplacer le manchon intermédiaire 93 vers la gau- che, fig. 6, de sorte que ce manchon exerce un effort axial sur le tenon 91.
Chacun des dispositifs décrits ci-dessus permet d'ap- pliquer une poussée axiale vers la gauche, fig.l et 3, à l'ar- bre 12, tandis qu'une réaction correspondante s'établit dans le manchon 55, sous la forme d'une poussée axiale vers la droite. Cette poussée axiale est transmise à la bague intéri- - il - f
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eure du palier 59.
Un ressort de compression 61 agit entre les bagues extérieures des deux paliers à billes 59, 60 de telle sorte que la poussée axiale appliquée au palier 59 par le mancon 55 est transmise à l'autre palier. En outre, un tube d'écar- tement 62 disposé entre les bagues intérieures des deux pa- liers à billes est monté sur le manchon 55.
Selon la fig. 1, l'arbre entraîné 13 est monté dans des roulements à billes 103a et 104 supportés dans le manchon 105 muni d'une bride 106 sur laquelle agit un ressort de coin- pression 107 portant contre un épaulement 108 d'un chapeau 109 fixé dans une ouverture du carter 23. Un tube d'écarte- ment 110 est placé sur l'arbre 13 entre les paliers 103a et 104. Le ressort 107 forme en réalité une pièce d'écartement de longueur variable, pour faciliter le réglage axial du dis- que 11 avec son arbre et ses paliers. La même disposition peut éventuellement être prévue pour le disque 10 et son ar- bre 12 avec ses paliers.
Le chapeau 109 présente une partie tubulaire 111 dans laquelle est monté le manchon 105, tandis qu'un anneau file- té s'engage dans la partie tubulaire 111 et assujettit les paliers .
L'arbre 13 présente une partie cônique 112a portant un pignon entraîné 113 sollicité par un ressort 114 prévu sur la partie cônique de l'arbre. La pression du ressort 114 peut être réglée par la rotation d'unécrou 115 se vissant sur une partie de diamètre réduit de l'extrémité de l'arbre 112a.
De cette façon, la valeur du couple pouvant être transmis peut être limitée à une quantité déterminée.
La partie tubulaire 111 du,chapeau 109 porte un flasque 116 auquel est fixé un carter 117'présentant une partie tubu- laire 118 portant des paliers 119 dans lesquels est monté un
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arbre 120 portant une poulie 121 pouvant constituer une prise L'arbre 120 porte un pignon 122 engrenant avec le pi-
La fige 7 montre une variante où l'arbre moteur 13 est muni d'un prolongement aminci et fileté 123, dont le filet s'engage dans un manchon taraudé 124. Cedernier porte un fi- let extérieur qui s'engage dans le taraudage du manchon 125.
Ce denier manchon présente une bride 126 fixée par des vis 127 entre unebride 128 du manchon 129 monté sur l'arbre 13 et une bride 130 formée sur un arbre cônique 131.
Les filets du bout d'arbre 123 et du manchon 125 sont de sens opposés, ce dispositif remplissant le même but que ce- lui selon la fig. 6, c'est-à-dire que, pour chaque sens de ro- tation du disque entraîné 11, une réaction axiale s'exerce sur l'arbre 13 en direction du disque 14.
Le manchon 129 est monté dans les paliers 130 et 133 montés dans le manchon 105, lequel est sollicité élastiquement par le ressort 107, tandis qu'un autre ressort 138 agit entre les deux bagues extérieures des roulements à billes.
Lors du fonctionnement,'lorsque le disque 11 est entraî- né dans un sens, une. poussée axiale dirigée vers la droite, fig. 7 s'exerce par le fait que la partie filetée 123 de l'ar- bre 13 coopère avec le manchon intermédiaire 124. Lorsque le disque 11 est entraîné dans le sens opposé, une poussée axia- le dirigée vers la droite, fig. 7, s'exerce sur l'arbre 13 par l'action conjointe du filetage extérieur dunmanchon in- termédiaire 124 et du filetage de l'organe 125 fixé au man- chon 129.