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Changement de vitesse à réglage progressif.
On connaît déjà des changements de vitesse à réglage progressif, dans lesquels la variation du nombre de tours a lieu à l'aide d'un organe de transmission sans fin, par exem- ple une courroie en forme de coin, qui est disposé entre deux paires de poulies à cône montées de façon réglable axiale- ment, une de ces paires de poulies à cône étant montée sur l'arbre de commande, l'autre étant montée sur l'arbre comman- dé. Dans les constructions connues de cette espèce, le dépla- cement axial des poulies à cône, en vue de la variation du nombre de tours, a lieu à l'aide d'un mécanisme actionné sui- vant le désir à partir de l'extérieur, par exemple à la main.
L'objet de la présente invention est un changement de vitesse à réglage progressif, dans lequel la transmission de la puissance a également lieu à l'aide d'un organe de transmission sans fin disposé entre deux paires de poulies
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à cône montées de façon mobile axialement, une de ces paires de poulies étant montée sur l'arbre de commande, l'autre étant montée sur l'arbre commandé. Les deux paires de poulies sont montées de façon réglable axialement, et combinées avec un dispositif, qui règle automatiquement la position des paires de poulies à cône montées sur l'arbre de commande et sur l'arbre commandé, en cas de modification du moment de rotation de l'arbre commandé.
On réalise ainsi également le réglage approprié de l'organe de transmission ainsi qu'un nombre de tours adapté au moment de rotation modifié de la paire de poulies à cône montée sur l'arbre de commande.
Dans une forme de réalisation pratique de la pré- sente invention les paires de poulies à cône montées sur l'arbre de commande et l'arbre commandé ne sont pas seulement mobiles axialement mais sont également montées par rotation, étant donné qu'elles sont montées par l'intermédiaire d'élé- ments élastiques ou flexibles appropriés et sont ainsi reli- ées à leurs arbres respectifs. De préférence les poulies à cône se trouvant sur l'arbre de commande peuvent être reliées à celui-ci par l'intermédiaire de ressorts enroulés, spécia- lement de ressorts hélicoïdaux que traverse l'arbre de com- mande, tandis que sur les poulies à cône de l'arbre commandé on a prévu des surfaces courbes latérales.
Les surfaces cour- bes latérales peuvent être supportées par des éléments de révolution reliés à l'arbre commandé, ou bien, inversement, les poulies à cône peuvent être appliquées contre des surfa- ces courbes appropriées, reliées à l'arbre commandé. De pré- férence on prévoit un pas axial variable des surfaces cour- bes, en correspondance avec le diamètre périphérique variable des poulies à cône.
Pour la transmission du moment de rotation on peut employer des organes de transmission de forme variable, par exemple des courroies à coin, des courroies à coin à maillons des organes de transmission en forme de chaîne, par exemple des chaînes à lamelles, des chaînes à maillons en forme
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coin, et analogues.
En vue d'une compréhension meilleure et plus com- plète de la présente invention, celle-ci est décrite dans ce qui va suivre avec référence au dessin annexé, qui représente, à titre d'exemple, le dispositif perfectionné et ses détails à l'aide de coupes.
Le dessin annexé représente une forme de réalisa- tion de l'objet de la présente invention.
La Figure 1 est une coupe transversale du change- ment. de vitesse dans la position de marche à vide, tandis que les Figures 2 et 3 représentent un détail à l'aide de vues différentes.
Le chiffre de référence 1 désigne l'arbre de com- mande, qui est monté des deux côtés dans des roulements à billes 2 et 3 et qui porte les deux poulies à cône 4 et 5.
Les deux poulies à cône sont montées par rotation et de façon réglable axialement sur l'arbre 1, et sont sous l'influence de ressorts de compression tendus d'avance et interchangea- bles, 6 et 7 qui entourent l'arbre 1 axialement et qui ont la tendance de rapprocher l'une de l'autre les deux poulies à cône 4 et 5.Dans la position de marche à vide les deux poulies à cône s'appuient l'une sur l'autre par leurs centres, Cette position correspond au diamètre périphérique maximum, et dans ce cas la force de traction de l'élément de transmis- sion 14 est un minimum. Les ressorts de compression 6 et 7 s'appuient de l'autre côte sur les douilles à bride 8 et 9, qui sont montés de façon mobile axialement sur l'arbre de commande 1 et qui sont reliées tangentiellement à l'aide des ressorts de glissement 10 et 11 à l'arbre 1.
En outre on a encore prévu sur l'arbre 1 des ecrous 12 et 13, qui bloquent les ressorts de pression 6 et 7 contre un déplacement axial.
Grâce au déplacement approprié des écrous 12 et 13 on peut soumettre à une prétension les ressorts de compression 6 et 7.
Les ressorts de compression 6 et 7 servent également à la transmission du moment de rotation des douilles à bride 8 et
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9 sur les poulies à cône 4 et 5. Dans ce but les extrémités des fils des ressorts sont repliées en direction axiale et sont introduites dans des évidements appropriés des douilles à bride 8 et 9 et des poulies à cône 4 et 5. De cette façon. les forces de frottement, qui s'opposent aux mouvements axiaux des poulies à cône 4 et 5 sur l'arbre de commande 1, sont réduites au minimum.
La transmission d'énergie habituelle pour des changements de vitesse de cette espèce, par exemple à l'aide de coins insérés ou de ressorts de glissement, aurait pour conséquence un trop grand moment d'inertie, à cause des forces de frottement produites par la pression tangentielle sur la rainure du coin, et influencerait trop fortement la progressivité du réglage du nombre de tours.
Comme organe de transmission on emploie pour la forme de réalisation représentée une courroie sans fin à mail- lons en forme de coin 14. Cette courroie transmet le moment de rotation de l'arbre de commande 1 sur l'arbre commandé 15, qui est monté en 16 et 17, par exemple sur des roulements à billes. Sur cet arbre sont montés de façon mobile axialement les poulies à cône commandées 18 et 19. La position représen- tée des poulies à cône 18 et 19 correspond à leur plus grand écartement l'une de l'autre, donc au diamètre périphérique minimum de la courroie à maillons en forme de coin.
Sur les faces extérieures des poulies à cône 18 et 19 sont prévues des surfaces courbes 20 et 21 qui sont appuyées sur les bagues extérieures des roulements à billes 22 et 23, qui, par l'in- termédiaire des boulons 24 et 25, sont fixés aux plateaux d'entraînement 26 et 27. Ces derniers sont montés solidement sur l'arbre 15. Les ressorts 28 et 29 servent tout d'abord, en tant que ressorts de flexion enroulés, à la compensation des forces de frottement produites par la pression axiale entre les surfaces courbes 20 et 21 et les rouleaux 22 et 23 pendant le mouvement arrière de ceux-ci l'un vers l'autre, et ensuite ils ont également pour effet un faible rapprochement axial des deux poulies à cône, de telle sorte que même pen-
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dant la marche à vide et le démarrage une tension de cour- roie suffisante est assurée.
La Figure 2 représente schématiquement le jeu entre les surfaces courbes 20/21 et les rouleaux 22/23. Les surfa- ces courbes ont une courbure dans l'espace et sont d'une part concentriques à l'axe de l'arbre et présentent, d'autre part un pas variable en direction axiale. Dans le dessin, la sur- face courbe est représentée en vue radiale, développée sur un plan.
Le dispositif décrit fonctionne de la manière sui- vante : tandis que pour les changements de vitesse à régla- ge progressif connus le déplacement axial des poulies à cône en vue d'une variation du nombre de tours, a lieu à partir de l'extérieur à l'aide d'un mécanisme pouvant être actionné suivant les désirs, suivant la présente invention la variati- on du nombre de tours doit être réglée automatiquement d'après le moment de rotation momentané agissant sur l'arbre commandé.
Ce réglage a lieu grâce à l'utilisation logique des forces axiales résultant de l'effet de coin de l'élément de trans- mission entre les paires de poulies à cône. Sur l'arbre de commande la distance entre les deux poulies à cône, et par suite le diamètre périphérique de l'élément de transmission, est réglée par la pression axiale des ressorts 6 et 7 sur les poulies à cône.
Sur l'arbre commandé la distance entre les deux poulies à cône et par suite également le diamètre périphéri- que de l'élément de transmission est commandée par les surfa- ces courbes gauches 20 et 21, et en sens opposé à celui de la partie de commande. Ici les forces axiales résultant de l'action de coin de la courroie sont équilibrées par les for- ces de réaction axiales du moment de rotation momentané agis- sant sur les surfaces courbes.
Ce résultat est réalisé grâce à un pas variable des courbes, comme l'indique le dessin.
La sensibilité de réaction du changement de vitesse
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en réponse à des modifications du moment de rotation comman- dé (c'est-à-dire de la charge) dépend de la grandeur des for- ces de frottement, qui s'opposent aux mouvements axiaux des poulies à cône sur les deux arbres. Un type de transmission habituel pour des changements de vitesse de cette espèce, par exemple à l'aide d'un coin inséré ou d'un ressort de glissement, aurait pour conséquence un moment d'inertie trop élevé du changement de vitesse par suite des forces de frot- tement résultant de la pression tangentielle sur la rainure du coin, et serait donc un grand obstacle à la progressivité du réglage du nombre de tours.
Pour supprimer ces forces de frottement nuisibles on réalise, suivant la présente inven- tion, la transmission du mouvement de l'arbre de commande sur les deux poulies à cône à l'aide de ressorts de flexion enroulés. Grâce à ce procédé on supprime d'une part complète- ment tout frottement provenant de la pression tangentielle, d'autre part en cas de variations du moment de rotation un mouvement de rotation s'ajoute au déplacement axial des pou- lies à cône, par suite de la rotation des ressorts. Par suite du déplacement hélicoïdal ainsi résultant des poulies à cône sur l'arbre, la résistance de frottement est réduite dans une grande mesure. En outre les ressorts hélicoïdaux ont pour effet un démarrage très doux et sans à-coups du change- ment de vitesse.
Dans le but de réduire au minimum les forces de frottement sur les courbes de l'arbre commandé, le contact des poulies à cône avec les courbes a lieu de préférence par l'intermédiaire de rouleaux montés sur roulements à billes.
Dans le but d'assurer le retour des rouleaux dans le sens descendant des courbes, surtout dans la région de leur incli- naison la plus faible, on a monté entre les poulies à cône et l'arbre commandé des ressorts de flexion enroulés, qui au contact avec les courbes sont tendus tangentiellement et qui compensent grâce à cette tension les forces de frottement résultant des résultantes axiales de la pression de la cour- be.
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Ici également le frottement entre l'arbre et les poulies à cône est réduit considérablement grâce au mouvement hélicoï- dal résultant.
Au démarrage du changement de vitesse les poulies à cône de l'arbre de commande sont tout d'abord écartées l'une de l'autre de la distance minimum. Si alors le mouvement de roattion à transmettre augmente, la tension de la courroie augmente dans une mesure telle lorsqu'une certaine valeur li- mite est dépassée, que l'élément de transmission vient péné- trer entre les deux moitiés de poulie, en se rapprochant de l'arbre de commande. Donc les deux poulies à cône de l'arbre de commande s'écartent l'une de l'autre à l'encontre de l'ac- tion des ressorts 6 et 7. Simultanément à cette réaction du moment de rotation de charge sur l'arbre de commande les for- ces de réaction axiales du moment de rotation sur les courbes d'appui entrent en action.
Après avoir dépassé une valeur limite, ici également, par suite du pas variaole des courbes entre les forces axiales de la courroie constituée par 'des coins et des pressions de courbes axiales résultant des mo- ments de rotation momentanés, il se produit un équilibre in- stable, c'est-à-dire qu'une augmentation de la pression de courbe réduit l'écart des poulies à cône, et augmente donc en correspondance le diamètre périphérique de l'élément de transmission.
Le changement de vitesse progressif décrit présente l'avantage de la simplicité et du réglage automatique du nom- bre de tours, et il convient entre autres à la commande de dispositifs dans lesquels, comme par exemple pour l'enroule- ment de bandes de tissu flexibles, de bandes de papier, de bandes de textiles, de tôles, de fils métalliques et de feuil- lards de fer, des moments de rotation variables peuvent se produire, tandis que la vitesse de la bande de tissu ainsi que sa tension doivent être maintenues aussi constantes que possible.
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Gradually adjustable speed change.
Variable speed changes are already known, in which the variation of the number of revolutions takes place by means of an endless transmission member, for example a wedge-shaped belt, which is arranged between two. pairs of axially adjustable cone pulleys, one of these pairs of cone pulleys being mounted on the drive shaft, the other being mounted on the driven shaft. In the known constructions of this kind, the axial displacement of the cone pulleys, with a view to varying the number of turns, takes place by means of a mechanism actuated as desired from the outside. , for example by hand.
The object of the present invention is a steplessly adjustable speed change, in which the transmission of power also takes place by means of an endless transmission member arranged between two pairs of pulleys.
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with cone mounted axially movably, one of these pairs of pulleys being mounted on the control shaft, the other being mounted on the controlled shaft. The two pairs of pulleys are mounted in an axially adjustable manner, and combined with a device, which automatically adjusts the position of the pairs of cone pulleys mounted on the drive shaft and on the driven shaft, in the event of a change in the torque. rotation of the controlled shaft.
This also achieves the appropriate setting of the transmission member as well as a number of revolutions adapted to the modified torque of the pair of cone pulleys mounted on the control shaft.
In a practical embodiment of the present invention the pairs of cone pulleys mounted on the drive shaft and the driven shaft are not only axially movable but are also rotatably mounted, since they are mounted. by means of appropriate elastic or flexible elements and are thus connected to their respective shafts. Preferably, the cone pulleys on the control shaft can be connected to the latter by means of coiled springs, especially helical springs through which the control shaft passes, while on the pulleys with the cone of the controlled shaft, curved lateral surfaces are provided.
The lateral curved surfaces may be supported by elements of revolution connected to the driven shaft, or, conversely, the cone pulleys may be applied against suitable curved surfaces, connected to the driven shaft. Preferably, a variable axial pitch of the curved surfaces is provided, corresponding to the variable peripheral diameter of the cone pulleys.
For the transmission of the torque it is possible to use transmission members of variable shape, for example wedge belts, wedge belts with links, transmission members in the form of chain, for example lamellar chains, chain chains. shaped links
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corner, and the like.
With a view to a better and more complete understanding of the present invention, it is described in the following with reference to the accompanying drawing, which shows, by way of example, the improved device and its details in FIG. 'using cuts.
The accompanying drawing shows one embodiment of the object of the present invention.
Figure 1 is a cross section of the change. gear in the idle position, while Figures 2 and 3 show a detail using different views.
Reference numeral 1 designates the control shaft, which is mounted on both sides in ball bearings 2 and 3 and which carries the two cone pulleys 4 and 5.
The two cone pulleys are rotatably and axially adjustable on the shaft 1, and are under the influence of pre-tensioned and interchangeable compression springs, 6 and 7 which surround the shaft 1 axially and which have the tendency to bring the two cone pulleys 4 and 5 closer together. In the idling position, the two cone pulleys rest on each other by their centers, This position corresponds to the maximum peripheral diameter, and in this case the tensile force of the transmission element 14 is a minimum. The compression springs 6 and 7 rest on the other side on the flanged sleeves 8 and 9, which are axially movably mounted on the actuating shaft 1 and which are tangentially connected by means of the springs of slip 10 and 11 to shaft 1.
In addition, nuts 12 and 13 are also provided on the shaft 1, which block the pressure springs 6 and 7 against axial displacement.
By means of the appropriate displacement of the nuts 12 and 13, the compression springs 6 and 7 can be pre-tensioned.
The compression springs 6 and 7 are also used to transfer the torque of the flanged sleeves 8 and
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9 on the cone pulleys 4 and 5. For this purpose the ends of the spring wires are bent in the axial direction and are introduced into suitable recesses of the flanged sleeves 8 and 9 and the cone pulleys 4 and 5. In this way . the frictional forces, which oppose the axial movements of the cone pulleys 4 and 5 on the drive shaft 1, are reduced to a minimum.
The transmission of energy usual for gear changes of this kind, for example by means of inserted wedges or sliding springs, would result in too great a moment of inertia, because of the frictional forces produced by the tangential pressure on the groove of the wedge, and would influence too strongly the progressiveness of the adjustment of the number of turns.
As the transmission member, an endless wedge-shaped link belt 14. This belt transmits the torque from the drive shaft 1 to the driven shaft 15, which is mounted on the drive shaft 15, which is used in the illustrated embodiment. in 16 and 17, for example on ball bearings. On this shaft are mounted in an axially movable manner the controlled cone pulleys 18 and 19. The position shown of the cone pulleys 18 and 19 corresponds to their greatest distance from each other, therefore to the minimum peripheral diameter of wedge-shaped link belt.
On the outer faces of the cone pulleys 18 and 19 are provided curved surfaces 20 and 21 which are supported on the outer rings of the ball bearings 22 and 23 which, by means of the bolts 24 and 25, are fixed. to the drive plates 26 and 27. The latter are firmly mounted on the shaft 15. The springs 28 and 29 serve first of all, as coiled bending springs, to compensate for the frictional forces produced by the pressure axial between the curved surfaces 20 and 21 and the rollers 22 and 23 during the backward movement of these towards each other, and then they also have the effect of a weak axial approximation of the two cone pulleys, so that even think
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Sufficient belt tension is ensured during idling and starting.
Figure 2 schematically shows the clearance between the curved surfaces 20/21 and the rollers 22/23. The curved surfaces have a curvature in space and are, on the one hand, concentric with the axis of the shaft and, on the other hand, have a variable pitch in the axial direction. In the drawing, the curved surface is shown in radial view, developed on a plane.
The device described works in the following way: while for known variable speed changes the axial displacement of the cone pulleys with a view to varying the number of revolutions takes place from the outside. By means of a mechanism which can be actuated as desired, according to the present invention the variation in the number of revolutions is to be regulated automatically according to the momentary torque acting on the driven shaft.
This adjustment takes place through the logical use of axial forces resulting from the wedge effect of the transmission element between the pairs of cone pulleys. On the control shaft the distance between the two cone pulleys, and therefore the peripheral diameter of the transmission element, is regulated by the axial pressure of the springs 6 and 7 on the cone pulleys.
On the controlled shaft the distance between the two cone pulleys and therefore also the peripheral diameter of the transmission element is controlled by the left curved surfaces 20 and 21, and in the opposite direction to that of the part. control. Here the axial forces resulting from the wedge action of the belt are balanced by the axial reaction forces of the momentary torque acting on the curved surfaces.
This result is achieved thanks to a variable pitch of the curves, as shown in the drawing.
The speed change reaction sensitivity
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in response to changes in the controlled torque (i.e. load) depends on the magnitude of the frictional forces, which oppose the axial movements of the cone pulleys on the two shafts . A conventional type of transmission for gear changes of this kind, for example using an inserted wedge or a sliding spring, would result in too high a moment of inertia of the gear change as a result of frictional forces resulting from the tangential pressure on the groove of the wedge, and would therefore be a great obstacle to the progressiveness of the adjustment of the number of turns.
In order to eliminate these harmful frictional forces, according to the present invention, the transmission of the movement of the control shaft on the two cone pulleys is carried out by means of wound bending springs. Thanks to this process, on the one hand, all friction originating from the tangential pressure is completely eliminated, on the other hand, in the event of variations in the torque, a rotational movement is added to the axial displacement of the cone pulleys, as a result of the rotation of the springs. As a result of the helical displacement thus resulting from the cone pulleys on the shaft, the frictional resistance is reduced to a great extent. In addition, the coil springs have the effect of a very smooth and smooth start of the gear change.
In order to minimize the frictional forces on the curves of the controlled shaft, the contact of the cone pulleys with the curves takes place preferably by means of rollers mounted on ball bearings.
In order to ensure the return of the rollers in the downward direction of the curves, especially in the region of their weakest inclination, between the cone pulleys and the driven shaft, wound bending springs have been fitted, which in contact with the curves are tensioned tangentially and which compensate thanks to this tension the frictional forces resulting from the axial resultants of the pressure of the curve.
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Here too the friction between the shaft and the cone pulleys is considerably reduced thanks to the resulting helical movement.
When starting the gear change, the cone pulleys of the drive shaft are first of all spaced apart by the minimum distance. If then the rotational movement to be transmitted increases, the belt tension increases to such an extent when a certain limit value is exceeded, that the transmission element enters between the two pulley halves, in moving closer to the control shaft. So the two cone pulleys of the drive shaft move away from each other against the action of the springs 6 and 7. Simultaneously with this reaction of the load torque on l at the drive shaft the axial reaction forces of the torque on the support curves come into play.
After having exceeded a limit value, here also, as a result of the variable pitch of the curves between the axial forces of the belt formed by the wedges and the pressures of axial curves resulting from the momentary moments of rotation, an equilibrium occurs in stable, that is to say that an increase in the curve pressure reduces the deviation of the cone pulleys, and therefore increases in correspondence the peripheral diameter of the transmission element.
The described progressive speed change has the advantage of simplicity and automatic adjustment of the number of revolutions, and is suitable, among other things, for controlling devices in which, such as for example for winding up webs of fabric flexible, from paper tape, textile tape, sheet metal, wire and iron strip, varying rotational moments may occur, while the speed of the fabric tape as well as its tension must be kept as constant as possible.