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MECANISME D'ENTRAINEMENT POUR L'OBTENTION DE VITESSES ET DE PUISSANCES
VARIANT ENTRE DE LARGES LIMITES.-
La présente invention se rapporte à un mécanisme d'entraînement pour l'obtention de vitesses et de puissances variant entre de larges li- mites et comportant deux paires d'organes de friction formées chacune par un tambour creux et par un galet de friction roulant à l'intérieur de ce tambour selon les diamètres variant à volonté.
Ce mécanisme est caractérisé principalement par le fait que les organes de friction sont constitués par deux tambours creux et deux galets de friction de formes correspondantes, l'organe de friction moteur et l'or- gane mené étant disposés coaxialement et pouvant tourner indépendamment l'un de l'autre,les autres organes de friction étant de même coaxiaux mais angulairement solidaires et réglables conjointement par rapport à l'organe de friction moteur et à l'organe mené. Entre l'organe de friction moteur et à l'organe mené. Entre l'organe de friction moteur et l'organe mené, tourillonnés dans le carter du mécanisme, sont montés de manière réglable les deux organes de friction coopérants, solidaires l'un de l'au- tre,les pentes des deux tambours creux étant inclinées en sens inverses.
Afin de faciliter le changement de vitesse, l'axe des deux organes de friction réglables conjointement est déplaçable par rapport à l'axe commun des deux organes de friction tourillonnés en des points fixes du carter, d'une manière en soi connue.
Grâce à ce mode de construction et à cet agencement du dispositif d'entraînement par friction, on obtient certains avantages résultant de la suppression du type de construction encombrant de tous les mécanismes d'en- traînement par friction connus jusqu'ici et de l'obtention de dimensions hors-tout minima, ce qui permet également l'utilisation du mécanisme même lorsque l'espace disponible pour le montage est très réduit. Les roues dentées, joints à la cardan, etc... qui étaient nécessaires jusqu'ici pour la compensation de l'excentrement entre les galets de friction et le tam- bour, sont ainsi supprimés. L'agencement de deux paires d'organes de fric-
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tion montés en cascade permet également d'obtenir une gamme de rapports de transmission accrue.
La pratique a montré que, dans les galets de friction munis jas- qu'ici d'une manière connue d'une garniture de friction élastique, la gar- niture ou le revêtement se détend d'une façon inacceptable sous l'influen- ce de la force centrifuge et peut même se dégager ou se déchirer du galet.
On remédie à cet inconvénient suivant l'invention en appliquant la garni- ture de friction élastique sur la surface périphérique interne des tam- bours de friction. Grâce à cette particularité, la force centrifuge assure une application puissante de la garniture contre la face interne des tam- bours. La fatigue de la garniture à l'usure se répartit sur la largeur to- tale de cette garniture, correspondant à la totalité de la gamme de rapports de transmission. On obtient en outre-pour le tambour une meilleure déperdi- tion thermique, étant donné que la surface externe importante de celui-ci peut être refroidie plus aisément qu'un galet de friction interne.
En partant de ce fait en soi connu que les organes de friction coniques se déplaçant l'un sur l'autre ou l'un dans l'autre ne se déroulent librement sur toute la largeur de leur surface de contact, sans glissement ou déformation, que quand les sommets des cônes d'une paire d'organes de friction coïncident, et en outre qu'il est également connu pour cette rai- son de donner aux génératrices du cône formé par les faces de friction du tambour une courbure convenable c'est-à-dire une courbure telle que le cône ait un angle au sommet de la valeur variable, et les génératrices du cône des galets de friction un angle au sommet constant, la constitution, l'agencement et l'actionnement des organes de friction sont tels, suivant une autre particularité de l'invention, que les sommets des cônes formés par les organes de friction mobiles calés sur un même arbre demeurant,
lors d'un réglage quelconque par rapport aux organes de friction également coa- xiaux mais tourillonnés en des points fixes, sur l'axe commun de ces derniers organes de friction ou sensiblement sur cet axe. L'axe commun des organes de friction mobiles coupe l'axe commun des organes d'entrée et de sortie, lors du déplacement à partir de la position de départ correspondant à la gamme de rapports de transmission avec une variation aussi faible que possible du couple, vers des positions correspondant aux gammes de rapports de trans- mission associées à un couple croissant selon un angle de valeur également croissante.
Le sens de transmission à travers les deux paires d'organes de friction est dirigé des galets vers les tambours, de sorte que la pression spécifique augmente nettement pour un couple croissant, tandis que l'indice de permutation de la charge décroit aux points de contact des surfaces de friction et que le couple sur l'arbre de sortie du mécanisme varie, le ren- dement demeurant constant.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre l'invention'.
La fig. 1 est une vue en coupe du mécanisme d'entraînement, en combinaison avec un différentiel.
Des figs. 2, 3 et 4 sont respectivement une vue en coupe longi- tudinale, une vue de profil avec le mécanisme de réglage, et une vue en cou- pe transversale par la ligne 1-1 de la fig. 3.
La fig. 5 est une représentation schématique des organes de fric- tion dans diverses positions de fonctionnement.
Suivant la fig. 1, l'entraînement est assuré par l'intermédiaire de l'arbre 2 tourillonné dans le carter 1 du mécanisme, et est transmis au premier galet ..2. (galet primaire) et de celui-ci au premier tambour -4 (tam- bour primaire) qui est rendu solidaire du second galet 6 (galet secondaire) par une bride et un arbre creux 5a. Ce galet secondaire est en contact de friction avec le second tambour 7 (tambour secondaire) à partir duquel la prise de force est assurée au moyen d'une bride et de l'arbre creux 34.
Le tambour .4 et le galet 6 solidaires l'un de l'autre sont déplacés par le
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palier 35 suivant le rapport de transmission désiré, un déplacement de la paire d'organes de friction 4, 6 par rapport au galet 3 et au tambour '7 pouvant être utilisé pour faciliter l'embrayage. Les deux organes de fric- tion médians sont montés dans une position excentrique telle, par rapport à l'arbre d'entraînement, que l'excentration de l'une des paires d'organes de friction soit compensée par celle de l'autre paire. Les tambours 4 et 7 sont munis sur leur face périphérique interne d'une garniture de fric- tion 4a, 7a (par exemple en caoutchouc) afin de pouvoir conserver une faible valeur pour la force duplication.
La présence de la garniture de friction dans le tambour et non plus sur les galets évite que la force centrifuge n'agisse sur cette garniture de friction.
Le pignon de différentiel gauche 36 est solidaire'de l'arbre mo- teur 2 , tandis que le pignon de différentiel droit 37 est relié par les roues d'inversion 38, 39, 40 à l'arbre de sortie 34 du mécanisme d'entrai- nement variable. La prise de force finale est fournie par les satellites 41 du différentiel, par l'intermédiaire du porte-satellites 42 et de l'ar- bre 43. Par un choix approprié du rapport de transmission entre les pignons 40 et 38, il est possible d'obtenir un agencement général tel que l'arbre ,de sortie soit entraîné depuis une vitesse nulle dans l'un ou l'autre sens.
Si le rapport de transmission entre les mignons et 38 est égal par ex- emple à 1 : 1, l'arbre de sortie demeure immobile lorsque la paire d'orga- nes 4, 6 se trouve dans sa position extrême gauche., le diamètre des galets de friction étant alors égal au plus petit diamètre des tambours. Toute- fois, si le rapport des transmissions entre les pignons 40 et 38 est dif- férent de 1, l'arbre de sortie 43 demeure alors immobile lorsque la paire d'organes 4, 6 se trouve dans une position telle que le rapport de trans- mission entre les pignons coniques 40, 38 soit compensé exactement par le rapport de transmission des organes de friction 3.9 ¯4 et 3, 7.
En déplaçant la paire d'organes 4, 6 dans l'un ou l'autre sens, on provoque ainsi le déplacement en rotation de l'arbre de sortie 43 vers l'avant ou vers l'arrière. La pression d'application des galets de friction sur le tambour est transmise par le palier 35, au moyen des rails de pres- sion 44 et du galet de pression 45, de manière telle que le déplacement du point d'application de la pression rendu nécessaire par les différentes po- sitions de la paire d'organes 4, 6 soit assuré grâce au roulement du galet de pression contre le rail de pression 44 ou contre le levier de pres- sion soumis à la sollicitation d'un ressort.
Sur les figs. 2 à 5, la référence 2 désigne le galet de friction conique (galet primaire) calé sur l'arbre d'entrée 2 tourillonné dans un carter 1 en forme de cuvette, ce galet assurant la transmission au mécanis- me de l'énergie fournie par le moteur. Ce galet de friction 3 est en con- tact avec la surface de friction conique du tambour creux -4 (tambour pri- maire) ..La surface de friction de ce tambour creux est formée par une gar- niture en caoutchouc 4a. Le tambour primaire 11:. est relié par son arbre -5 avec le galet secondaire 6. Celui-ci est en contact avec la garniture de friction 7a du tambour secondaire 7 qui assure de son côté la transmission par la bride 8 et l'arbre de sortie 9.
Comme montré sur la fig. 2, les sommets du cône formé par le ga- let de friction 3 et du cône de friction du tambour ± ou de la garniture 4a agissant dans cette position coincident au point 10. Malgré la largeur très importante du galet, largeur représentée pour les diamètres considé- rés, le déroulement s'effectue alors sans glissement ou déformation de la garniture de friction. Les sommets du cône du galet de friction 6 et du cô- ne de friction agissant dans la position représentée pour le tambour 7 ou la garniture 7a coïncident de même au point 10, de sorte que le déroule- ment de cette paire de cônes de friction estégalement correct.
Etant don- né que le galet primaire 3 et le tambour secondaire 7 sont montés coaxia- lement à l'intérieur du carter, les sommets des cônes de friction de ces organes se trouvent sur l'axe principal fixe 11 (arbre 2 ou 9). Afin de pouvoir remplir les conditions nécessaires à un déroulement correct, les sommets des cônes de friction du tambour primaire ¯4 et du galet secondaire
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6 mobiles conjointement doivent également se rencontrer exactement, ou au moins avec une approximation suffisante sur l'arbre principal 11, quelle que soit la position dans laquelle les organes de friction 4 et 6 travaillent.
Ces conditions sont remplies par le fait que les génératrices des cônes de friction du tambour mobile ±, de même que du tambour 7 ne sont pas formées par des lignes droites, mais ont une courbure commune aux deux tam- bours comme montré sur la fig. 5 par les lignes ±/la, 4/1,4/2a, 4/2, 7/2, 7/1. Le sommet du cône de friction du galet primaire 3 demeure au point 10 pour toutes les positions des organes. En ce point viennent par conséquent converger les différents sommets des divers cônes formés par le tambour primaire 4. Par contre, le sommet du cône de friction du galet secondaire 6 se déplace du point la vers le point 10a.
En conséquence, la génératice du cône de friction du tambour secondaire 7 doit avoir une courbure telle que le sommet de son cône de contact constamment actif coïncide avec le sommet mobile du cône du galet secondaire 6. La génératice du cône formé par la surface de friction du tambour est une enveloppe des points extrêmes des génératrices presque rectilignes des cônes et galets de friction dans les diverses positions de fonctionnement, de sorte que la génératrice du cône du galet forme une corde de la génératrice primitivement incurvée du cône du tambour, la pression spécifique de la garniture de friction flexible dimi- nuant ainsi du milieu du galet vers ses extrémités.
Sur la fig. 3 est représenté un mécanisme de réglage nécessaire pour pouvoir modifier la¯pression des galets suivant les rapports de trans- mission, de façon que l'indice de permutation de la charge, dépendant de la vitesse de rotation du tambour et appliquée sur la garniture de friction, soit dans un rapport normal avec la pression des galets. Ceci signifie que la pression des galets peut croître lorsque l'indice de permutation de la charge décroît, ce qui signifie que cette pression des galets peut être fai- ble pour une vitesse de rotation élevée des tambours et plus élevée pour une vitesse plus réduite de ces tambours. La charge spécifique de la garni- ture de friction,correspondant à la pression des galets, dépend également de la flexibilité entre le galet et le tambour, qui dépend de son côté du rapport entre les diamètres de ces deux organes.
Etant donné que, lors d'une transmission d'énergie constante à travers le mécanisme, le couple devant être transmis par le galet primaire, qui doit être retransmis par le galet secondaire et qui dépend de chaque rapport de transmission du méca- nisme ne varie pas, des conditions de pression différentes se présentent pour les deux galets.
Par suite, étant donné que l'énergie passe des galets dans les tambours, le couple est constant, de même que l'énergie tangentielle sur le galet primaire. En conséquence, la pression totale par laquelle le galet est appliqué sur le tambour est également constante. Par contre, la flexibilité entre le galet et le tambour varie suivant le rapport de transmission. Elle est plus favorable et fournit par suite une surface de contact plus impor- tante lorsque les diamètres du galet et du tambour se rapprochent l'un de l'autre. Elle est la plus favorable dans la gamme de rapports de transmis- sion voisine de 1/1. Par conséquent, le tambour atteint sa vitesse maximum pour ce rapport de transmission. Cette position correspond toutefois à la surface de contact la plus importante,donc à la pression spécifique la plus réduite.
Pour une démultiplication croissante, le tambour se déplace plus lentement, l'indice de permutation de la charge de la garniture de fric- tion baisse, et la pression spécifique peut par suite croître. Ceci est ob- tenu grâce à la flexibilité décroissante lorsque la différence entre les diamètres augmente. On obtient ainsi cette condition que, pour un couple d'entrée constant et une pression de galet constante, la pression spécifi- que varie en raison directe du rapport de transmission.
Le même.sens de transmission d'énergie se présente pour le ga- let secondaire, et on obtient par suite le même avantage d'une variation dans le même sens de la pression des galets et du rapport de transmission, étant donné que le couple devant être transmis par le galet secondaire aug- mente pour un rapport de démultiplication croissant du mécanisme.
La force
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d'application du galet doit par suite varier avec le rapport de transmission, Des rapports de démultiplication plus importants nécessitent une force d'ap- plication plus grande. La compensation d'une pression de galet croissante avec le rapportde réduction par un indice de permutation de la charge dimi- nuant de fçon correspondante pour la garniture de friction prend par suite une signification d'autant plus importante.
Pour remplir ces conditions, les organes de friction mobiles et ::; sont ourillonnés dans un manchon 12 formant palier et relié par sa bride 12a avec une bague 14, par l'intermédiaire de tourillons 13. Cette bague est rendue solidaire par sa face externe de deux leviers de réglage 23,au mo- yen de vis 22. Chacun de ces leviers 23 prend appui d'une part contre un galet de pression 26 et croître part, au moyen d'un galet de pression propre 25 tourillonné en ? contre un levier de pression 30 monté à pivotement en 31 sur le carter du mécanisme. Le galet de pression26 est tourillonné dans un levier en forme de renvoi de sonnette 28 monté à pivotement sur la paroi du carter au moyen d'un tourillon 29.
Grâce à la mise sous tension d'un res- sort de traction 32 raccordé en 27 au levier 28 et en 33 au levier de pres- sion 30, le galet de pression 26 est appliqué contre les arêtes de roulement 23a des leviers de réglage 23. ces arêtes de roulement présentent la même courbure que la génératrice du cône le long de laquelle on déplace les orga- nes de friction mobiles en vue de modifier le rapport de transmission. De ce fait, la pression exercée sur les'leviers 23 demeure la même dans toutes les positions. Le ressort 32 applique en même temps le levier de pression 30 mobile autour du point de pivotement 31 contre les galets 25 des leviers de réglage 23, toutefois avec une pression différente qui dépend de la po- sition considérée des organes de friction mobiles.
L'agencement est tel que les galets de pression 25,qui participent ainsi au mouvement de réglage ,grâce ' leur montage à pivotement sur les leviers 23, avancent lors d'un accroissement du rapport de transmission du mécanisme vers le point de pi- votement du levier 30. La pression exercée sur le galet 25 par l'arête de roulement 30a conformée de manière à correspondre à la courbure des g le- ratrices du cône du tambour augmente par suite avec le rapport de. transmis- sion.. Les mouvements de réglage des leviers 23 demeurent, par suite de la ' courbure de l'arête de roulement 30a, sans influence sur la position du ga- let.
De même que le galet de pression 26 demeure toujours au point de fric- tion entre le galet primaire 3 et le tambour primaire ¯4*par suite de son montage en un point fixe sur la paroi du carter, le galet 25 se déplace au contraire avec le galet secondaire ¯6 sur la totalité de la zone de réglage, de sorte qu'il demeure toujours au point de contact entre le galet secon- daire et le tambour secondaire.
Les galets de pression 26 et 25 tendent à faire tourner les le- viers 23 dans le sens des aiguilles d'une montre. Le couple exercé est trans- mis par les vis 22 à la bague 14 et par celle-ci au manchon 12,, par l'inter- médiaire des tourillons 13. En conséquence, le tambour primaire 4 estappli- qué vers le haut contre le galet primaire 3 et le galet secondaire 6 vers le bas contre le tambour secondaire 7. Sur la bride 12a du manchon 12 formant palier est fixée une tige de réglage 16, par l'intermédiaire d'un tourillon
15, cette tige étant reliée en 17 avec un levier d'embrayage 19 permettant de faire varier le rapport de transmission.
Le palier 20 pour l'arbre hori- zontal 18 du levier d'embrayage 19 peut pivoter autour de l'axe vertical 21 lorsque le levier d'embrayage est déplacé perpendiculairement au plan du dessin en regardant la. fig. 3. Cette oscillation se transmet par la tige de réglage 16 au tourillon 15 de la bride 12a du manchon 12. Etant donné que ce dernier est monté à pivotement dans la bague 14 par les tourillons 13, l'oscillation du levier d'embrayage perpendiculairement au plan du dessin provoque un déplacement du manchon 12 et par suite des organes de friction mobiles -/ et 6 par rapport à l'axe 11 du mécanisme (arbres 2 et 9).
Ce dé- placement facilite le processus de réglage lorsqu'on modifie le rapport de transmission et fait que les galets se déplacent dans les tambours suivant un trajet hélicoïdal. Après chaque modification du rapport de transmission, le levier d'embrayage est ramené chaque fois dans une position médiane dans laquelle l'axe principal 11 du mécanisme et l'axe des organes mobiles régla-
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bles se trouvent dans un même plan.
Il va de soi que l'on peut apporter des modifications aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences mécaniques.
REVENDICATIONS.
1. Mécanisme d'entraînement pour l'obtention de vitesses et de puissances variant entre de larges limites, comportant deux paires d'organes de friction comprenant chacune un cylindre creux et un galet de friction roulant à l'intérieur de celui-ci selon des diamètres variant à volonté, caractérisé en ce que les organes de friction sont formés par des tambours creux et des galets de friction de formes correspondantes, l'organe de friction moteur et l'organe mené étant coaxiaux et pouvant tourner de fa- çon indépendante l'un par rapport à l'autre, les deux autres organes de friction étant de même coaxiaux mais toutefois solidaires en rotation et pouvant être réglés conjointement par rapport aux organes de friction moteur et mené.