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On connaît déjà des mécanismes de changement de vitesse à disques de friction et à vitesse variable en continu ayant une grande gamme de réglage, du type des mécanismes planétaires. Dans ces mécanis- mes, la transmission de forces se fait des disques de friction montés sur l'arbre moteur aux disques de friction annulaires entourant ces pre- miers disques et reliés à l'arbre récepteur par des disques de friction coopérants qui sont montés sur un arbre à satellites ou arbre extérieur mobile, placé parallèlement à l'arbre de commande.
Dans ce cas, les dimensions des divers jeux de disques de friction sont choisies de façon que les disques de friction montés sur l'arbre à satellites ou arbre extérieur mobile s'engagent complètement, c'est-à-dire presque jusqu'à leur axe, dans les disques de friction mon- tés sur l'arbre de commande, tandis qu'ils sont encore précisément en prise par leur bord extérieur avec le groupe de disques de friction annulaires du planétaire qui les entoure. En augmentant la distance séparant l'arbre à satellites de l'arbre moteur, les disques des satelli- tes peuvent inversement s'engager aussi complètement, c'est-à-dire presque jusqu'à leur axe, dans le groupe de disques de friction annulaires fixé sur le planétaire et entrer encore en même temps par leurs bords dans le groupe de disques de friction de l'arbre moteur.
Mais, avec cette disposition de disques de friction sur l'arbre central et de disques de friction associés sur le planétaire dans les mêmes plans, on rencontre, dans le cas de mécanismes à très grandes puissances, des conditions particulières de fonctionnement qui nécessitent plusieurs disques pour la transmission de ces puissances, du fait que, par exemple dans la position enfoncée des disques de satallites dans le groupe de disques de friction montés sur l'arbre central de commande, les divers disques de friction montés sur l'arbre de satellites et qui sont par exemple constitués sous la forme de disques coniques, sont les plus distants les uns des autres, tandis que ces mêmes disques (disques de friction)
sont en même temps le plus sortis hors du groupe des disques de friction du planétaire et les zones périphériques des divers disques coniques sont ainsi placées le plus près les unes des autres. De ce fait, la plupart des disques coniques prennent une position très inclinée par rapport à leur axe, ce qui compromet un travail parfait du mécanisme, car les disques de friction, qui sont le plus souvent cons+1tués par exemple sous la forme de disques à bords de frottement, ne sont pas appliqués par leurs surfaces frottantes, main travaillent uniquement avec leurs bords.
Par suite, ce sont par exe..ple à chaque fois le bord de frottement supérieur de l'un des disques de friction voisins et le bord de frottement inférieur de l'autre disque de friction voisin qui sont appliqués,ce qui produit un travail avec différents rayons de friction sur un seul et même disque de friction conique et donc une perte de travail intérieure.
Les conditions sont d'autant plus défavorables que la puissan- ce du mécanisme est plus grande, car le nombre de disques coniques augmente lorsque la puissance de transmission augmente.
Un autre inconvénient réside dans le nombre limité de disques impliqué par le frottement des zones périphériques des disques de friction coniques engagés jusqu'à l'axe dans le groupe de disques de friction coopérants sur les surfaces latérales des disques à bords,
La présente invention vise à supprimer ces inconvénients .
Ce résultat est obtenu, conformément à l'invention, par deux groupes de disques de friction disposés séparés l'un de l'autre et montés sur le
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même arbre extérieur ou arbre à satellites. Dans ce cas, les éléments frotteurs peuvent coulisser axialement sur l'arbre et sont susceptibles de prendre des positions inclinées même faibles, en raison de la constitution légèrement convexe de leurs surfaces d'assise de moyeu ou d'un certain jeu qu'ils présentent sur l'arbre, afin de pouvoir constamment s'adapter sans contrainte lors d'irrégularités dans la fabrication des disques de friction, au sens des surfaces frottantes de chaque cas.
Seuls les plateaux latéraux de pressage pour les groupes d'éléments de friction présentent un guidage ferme sur leurs arbres ou sont montés fixes sur l'arbre dans le sens axial.
Les deux groupes d'éléments de friction, disposés conformément à l'invention, séparés sur l'arbre de satellites, peuvent être constitués des manières les plus diverses, par exemple tant sous la forme de disques de friction coniques, qu'également sous la forme de disques à friction marginale; par disques à friction marginale, on désigne des disques ayant un bord de frottement.
Par une disposition mobile des arbres de satellites, chaque groupe de disques de friction est lié au jeu de disques de friction central, qui lui est associé, suivant !une transmission variable en continu.
On n'est assuré d'avoir un travail parfait, notamment dans le cas de très grandes puissances 4 transmettre, que si la pression de contact entre les disques de fricton se trouvant en prise à une valeur correcte. Cette condition peut, par exemple, être remplie par le fait que la pression d'application est produite de manière connue en soi par une combinaison d'une action élastique et d'une action de griffes dépendant de la charge.
Dans ce cas, les griffes sont par exemple constituées sous la forme de dents dont les flancs affectent une forme courbe afin d'obtenir des relations déterminées dépendant de la charge. ûne forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins an- nexés.
La figure 1 est une coupe longitudinale suivant la ligne A-B de la figure 2 et montre la façon dont coopèrent les groupes de disques de friction montés sur les arbres de satallites et les groupes de disques de friction décalées les uns par rapport aux autres montés sur l'arbre central de commande et sur le planétaire.
Les figures 2 à 5 sont des coupes transversales suivant les lignes C-D, E-F, G-H et I-K de la figure 1 et montrent l'enfoncement des disques de friction montés sur les arbres à satellites dans les disques de friction coopérants montés sur l'arbre central et le planétaire, ainsi que la coopération des fourchettes.
La figure 6 est une coupe-élévation longitudinale, à plus grande échelle, des arbres et moyeux centraux.
La figure 7 représente l'es surfaces hélicoïdales des manchons en position de repos (position de construction).
La figure 8 représente, à plus grande échelle, les trous percés dans les disques de friction coniques et le bord des disques à friction marginale.
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La figure 9 représente l'arbre cannelé.
La figure 10 représente, à plus grande échelle, une fixation par clavette et rainure des disques de frottement.
Dans le détail, 1 désigne un arbre central, 2 des disques de friction montés sur l'arbre central, 3 des disques de friction annu- laires montés sur le planétaire (disques à friction marginale), 4 un arbre, 5 des disques de friction montés sur l'arbre de satellites con- stitués sous la forme conique (disques de friction coniques), 5a un groupe de disques de friction coniques pour l'arbre central, 5b un grou- pe de disques de friction coniques pour le planétaire, 6 un arbre exté- rieur ou arbre de satellites, 7 un planétaire, 8 un plateau de pres- sage pour les disques à friction marginale monté immobile dans le sens axial, 9 un ressort de compression pour le planétaire, 10 des griffes du manchon (solidaires du planétaire), 11 une surface hélicoïdale de la griffe 10,12 des griffes du manchon (solidaires de l'arbre 1),
13 une surface hélicoïdale de la griffe 12, 14 un ressort de pression pour le plateau de pressage, 15 un plateau de pressage pouvant coulisser dans le sens axial pour les disques à friction marginale, 16 un plateau de pressage pour les disques de friction montés sur le franétaire, 17 un plateau de pressage immobile dans le sens axial pour les disques à friction marginale du planétaire, 18 un carter, 19 un roulement à billes du carter 18, 20 un boîtier, 21 un roulement à billes du boîtier 20,22 une clavette disposée sur la plateau de pressage 15, 23 un manchon monté fixe sur l'arbre central 1, 24 un manchon coopérant monté fou sur l'arbre central 1, 25 des griffes du manchon coopérant 24 monté fou, 26 une surface hélicoïdale de la griffe 25, 27 une fourchette pivotante, 28 un axe de la fourchette pivotante, 29 des roulements à billes de l'arbre de satellites,
30 un bras de réglage, 31 un axe du bras de réglage, 32 un coulisseau, 33 un anneau de réglage, 34 une fente pour le coulisseau percée dans l'anneau de réglage, 35 une plaque support, 36 un bras de support prévu sur le carter 18, 37 un secteur denté, 38 un pignon ou vis sans fin, 39 un anneau monté sur le manchon 42 pour le plateau de pressage 17, 40 des clavettes pour les disques de friction 3 montés sur le planétaire, 41 un manchon coopérant solidaire du planétaire 7, 42 un manchon monté fixe sur l'arbre 4, 43 une griffe du manchon 42 et 44 une surface hélicoïdale de la griffe 43.
Dans l'exemple décrit, on a supposé que l'arbre 1 est l'arbre de commande et l'arbre 4 un arbre récepteur. Le mécanisme peut être également monté inversement, donc l'arbre 4 sous la forme d'un arbre de commande et l'arbre 1 sous la forme d'un arbre récepteur.
L'arbre 1 est supporté par l'une de ses extrémités dans le palier à billes 19 monté dans le carter 18; l'autre extrémité de l'arbre est supportée dans l'arbre 4 au moyen de paliers à billes et à rou- leaux. L'arbre 4 est supporté par le palier à billes 21 dans la boite 20 et l'arbre 1 relié à l'arbre 4 forme ainsi un arbre continu central.
La boîte 18 ou 20 peut être fixée ou montée sur le moteur ou sur un autre bâti. Chaque élément de la botte peut également constituer une pièce d'une machine.
Le manchon 23 est fixé solidaire en rotation et immobile aans le sens axial sur l'arbre 1. La face d'extrémité du manchon 23 présente des griffes 12. Les surfaces latérales 13 de la griffe sont héliooidales, comme le montre la figure 7. Un manchon coopérant 24, présentant la griffe opposée 25 et des surfaces hélicoïdales 26, est disposé en face de la griffe du manchon 23.
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Ce manchon coopérant 24 est solidarisé avec le plateau de pressage 15. Un ressort de compression 14, qui comprime par l'intermédiaire du plateau de pressage 15 les disques à friction marginale 2 les uns contre les autres, est placé entre le manchon 23 et le plain de pressage 15. Cette pression axiale du ressort est absorbée par-le plateau de pressage 8 qui est monté fou en rotation, mais de façon à pouvoir coulisser axialement, sur l'arbre 1. Les disques à friction marginale centraux 2 sont disposés en séries de façon à pouvoir coulisser axialement sur le moyeu du plateau de pressage 15 et sont entraînés par les clavettes 22 logées dans le moyeu du plateau de pressage 15.
Les trous des disques à friction marginale 2 sont évidés de façon correspondante pour recevoir les clavettes 22 (figure 10).
Les disques de friction 2 montés sur l'arbre central 1 sont constitués dans cet exemple de réalisation sous la forme de disques à friction marginale comportant à la'périphérie un bord de frottement conique étroit, comme le montre la figure 8. Les disques de friction annulaires 2 montés sur le planétaire sont constitués de la même manière, mais le bord de frottement conique se trouve sur la périphérie intérieure. -'Les disques de friction montés sur l'arbre porte-satellites sont constitués ici sous la forme de disques tournants en forme de cône des deux côtés appelés disques de friction coniques.
Les disques de friction,coniques 5 sont placés en série en deux groupes (groupes de disques dé friction coniques 5a et 5b) de façon à pouvoir coulisser librement dans le sens axial sur l'arbre porte-satellites 6. Cet arbre 6 est constitué sous la forme d'un arbre cannelé (voir figure 9). Les trous des disques de friction coniques 5 ont le même profil que l'arbre cannelé et sont creusées, soit de façon à présenter un grand jeu sur leur siège sur l'arbre, soit sous une forme convexe (voir figure 8) afin de pouvoir prendre sur l'arbre certaines positions inclinées par rapport à un plan vertical. Par cette conformation cannelée, on évite un coincement de ces disques sur l'arbre au cours du coulissement axial.
Au moins deux et dans le cas représenté trois arbres portesatellites compot le groupe de disques de friction coniques 5a viennent en prise à la périphérie des disques à friction marginale 2.
La fourchette pivotante 27 est constituée de manière que les groupes de disques de friction coniques 5a et 5b puissent tourner entre les extrémités de la fourchette avec l'arbre porte-satellites 6. Les extrémités des fourchettes comportent des paliers à billes, dans lesquels est supporté l'arbre porte-sàtellites 6. La fourchette pivotante 27 est supportée de façon à pouvoir pivoter sur un côté dans le carter 18 au moyen d'un axe 28 et sur l'autre côté dans la plaque porteuse 35.
Cette plaque 35 est solidarisée avec le carter 18 par trois bras porteurs 36 en forme de T venus de fonderie avec ce carter 18. Un bras de manoeuvre 30 est disposé sue la fourchette pivotante 27. Un axe, sur lequel sont montés les ooulisseaux 32, est enfoncé à l'extrémité du bras de manoeuvre 30,
Pour pouvoir régler le nombre de trous dans le mécanisme fixe, on a disposé une couronne de manoeuvre 33 à l'intérieur du carter 18. Cette couronne présente, pour chaque fourchette de manoeuvre 27 avec coulisseau 32, une fente 34 dans laquelle glissent les coulisseaux 32. Un secteur denté 37, avec lequel vient en prise un pignon 38 ou une vis sans fin, est vissé sur la couronne de manoeuvre 33. Pour faire
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varier le nombre de tours de l'arbre 4, le pignon 38 (vis sans fin) est mis en mouvement.
Le mouvement est transmis au secteur denté 37 et donc également à la couronne de manoeuvre 33. Les fourchettes pivotan- tes 27 sont supportées de façon à pouvoir pivoter sur le carter fixe, puis, par rotation de la couronne de manoeuvre, elles sont amenées à pivoter autour de leurs axes par l'intermédiaire des coulisseaux, des axes et du bras de manoeuvre. Ceci a pour effet de faire varier la distance de l'arbre porte-satellites 6 comportant les groupes de dis- ques de friction coniques 5a et 5b par rapport à l'arbre central 1.
Par suite de ce mouvement, le groupe de disques de friction coniques
5a est poussé plus ou moins profondément entre les,'disques à friction marginale 2. Les disques coniques travaillent de cette manière avec un rayon de frottement de grandeur différente suivant la profondeur d'enfoncement et donc également avec un rapport de multiplication de grandeur différente.
En raison de la forme conique des disques de friction 5, les disques à friction marginale 2 doivent être séparés les uns des autres de distances différentes et cela suivant des distances d'autant plus grandes que la profondeur d'engagement des disques coniques est plus grande. Par suite de la faible possibilité de déplacement axial des disques à friction marginale 2, ceux-ci peuvent toujours être réglés à la distance qui correspond aux éléments de disques de friction coniques de chaque cas se trouvant entre les disques tournants. De même, par suite de la faible possibilité de déplacement axial des disques de friction coniques sur l'arbre porte-satellites, ceux-ci se placent toujours à la distance nécessaire les uns des autres.
Toutefois, étant donné que les disques de friction coniques de l'un des groupes 5a montés sur l'arbre extérieur 6 ne sont en prise qu'avec les disques à friction marginale 2 et ne sont pas en prise en même temps avec un autre groupe de disques coopérants, ce qui obligerait divers disques à prendre une position inclinée, tous les disques de friction tournent dans des plans pratiquement perpendiculaires à leurs arbres. De ce fait, il n'est pas possible que les disques de friction co- niques travaillent avec deux rayons de grandeurs différentes. De môme, on évite ainsi un frottement des parties marginales des disques de friction coniques 5 sur les faces latérales intérieures des disques à friction marginale 2, ce qui ne peut se produire que pour des disques de friction tournant de façon très inclinée sur leurs axes.
Lorsque le groupe de disques de friction coniques 5a est complètement engagé entre les disques à friction marginale 2 montés sur l'arbre 1, c'est-à-dire presque jusqu'à leurs axes, les deux plateaux de pressage 8, 15 sont le plus distant l'un de l'autre. Par contre, si le groupe de disques de friction coniques 5a est presque complètement sorti du groupe de disques de friction coopérants en prise avec ces derniers, les disques à friction marginale 2 se rapprochent davantage les uns des autres, sous la pression exercée par les plateaux 15 pouvant se déplacer axialement. La pression, exercée sur le plateau 15, pouvant se déplacer axialement, est produite par le ressort de compression 14.
La pression, exercée par le plateau 15 sur les disques à friction marginale 2, doit avoir une grandeur telle que la pression de contact nécessaire entre les disques de friction soit établie avec sûreté pour la puissance à transmettre dans chaque cas. La pression, nécessaire pour les différentes puissances de transmission, est produite par une combinaison d'une force élastique et de l'action provoquée par des griffes. Le ressort de cota- pression 14, est, dans ce cas, indépendant de la puissance à transmetre
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à chaque fois par le mécanisme et du nombre de tours que présente à chaque fois le plateau 15 mobile dans le sens axial.
On exerce, de ce fait,une certaine pression d'application également dans le cas d'une faible charge et respectivement dans le cas de la marche à vide du mécanisme, puis le patinage de ce dernier est évité.
Une pression d'application des disques de friction est produite par les griffes 12 en fonction du couple de rotation à transmettre, ce qui permet d'assurer une valeur suffisante de cette pression également dans le cas de grandes charges et d'éviter des pertes de friction inutiles provoquées par des pressions d'application trop élevées, dans le cas de faibles charges.
Dès qu'un couple de rotation est exercé sur l'arbre central 1, les surfaces hélicoïdales du manchon 23, solidaire de l'arbre 1, sont poussées contre les surfaces hélicoïdales 26 du manchon coopérant 24. En raison de la rotation relative des manchons 23, 24, il est produit une composante de.force agissant dans le sens axial et le plateau d'application mobile 15, qui est solidaire du manchon 24, est poussé contre les disques à friction marginale 2.
Le manchon 42 est fixé ,sur l'arbre 4. La face d'extrémité du manchon 42 présente des griffes 43 et les surfaces 44 sont hélicoï- dales. L'anneau 39, destiné au plateau 17, est placé fixement sur les pointes des griffes 43 du manchon 42 et sert en même temps de palier coopérant pour le ressort de ,compression 9.
Le manchon coopérant 41 présente également des surfaces hé- licoïdales 11 et des griffes 12, puis est solidaire du planétaire.
De manière analogue à celle décrite ci-dessus, le ressort 9 et la griffe 10 agissent sur le planétaire 7 pouvant se déplacer dans le sens axial par l'intermédiaire des surfaces hélicoïdales 11 et le plateau d'application 16, relié à ce planétaire 7, agit sur les disques à friction marginale 3. Ces disques 3 sont solidaires en rotation du planétaire 7 qui est constitué sous la forme d'un tambour, c'est-à-dire que les disques 3 glissent sur et entre les clavettes 40 dans le sens axial sur la face intérieure du planétaire, afin de s'adapter à l'épaisseur de chacun des disques de friction coniques se trouvant entre les bords de frottement de ces disques de friction 3.
Les disques de friction coniques 5, se trouvant en prise avec les disques à friction marginale 3 du planétaire 7 et montés sur l'arbre extérieur 6, constituent un groupe (groupe 5b), puis sont séparés du groupe de disques de friction coniques 5a décrit ci-dessus, qui sont en prise avec les disques' à friction marginale 2.
Les disques de friction coniques de groupe 5b, qui coopèrent avec le groupe constitué par des disques à friction marginale 3, tournent aussi dans des plans pratiquement ¯perpendiculaires à leurs arbres, ce qui donne de même la possibilité à un disque de friction conique 5 de travailler en même temps des deux côtés avec le même rayon de frottement.
On évite également le danger de frottement des disques de friction coniques 5 avec leur bord le plus extérieur contre les surfaces intérieures des disques à friction marginale 3.
Etant donné que les deux groupes de disques de friction coniques 5a et 5b, disposés séparément l'un de l'autre sur l'arbre extérieur 6. sont reliés avec leurs disques de friction coopérants 2 et 3, de manière que, chaque fois qu'un groupe de disques de friction coniques
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s'engage profondément dans le groupe de disques de friction coopérants associés, le groupe de disques de friction coniques, montés sur le mê- me arbre 6, soit précisément presque sorti du groupe de disques de fric- tion coopérants associés, ou inversement, on obtient, que,lorsque les disques de friction coniques de l'un des groupes sont très près les uns des autres, les disques de friction coniques de l'autre groupe vpisin, mais séparé associé, sont écartés les uns des autres dans une grande me- sure.
Conformément à l'invention, la disposition est alors réalisée de façon que, lors du rapprochement de l'un des groupes de disques de friction coniques, l'espace ainsi libéré soit occupé par les disques de friction coniques en cours de séparation de l'autre groupe et inversement.
Par cette mesure, la longueur de construction du mécanisme est très petite, ce qui présente une grande importance pour beaucoup d'applications. La position alternative des espaces devenus libres par le rapprochement de l'un ou de l'autre groupe de disques de friction coniques est rendue possible par le fait que, conformément à l'invention, les plateaux d'application 8, 17, immobiles dans le sens axial, sont montés de deux côtés opposés l'un à l'autre des deux groupes de disques de friction coniques, tandis que les plateaux d'application mobiles 15, 16 sont disposés à l'intérieur entre les deux groupes de disques de friction coniques.
Tous les groupes de disques de friction, montés sur un arbre central commun 1 et 4 ou un arbre extérieur 6, sont indifféremment constitués sous la forme de disques coniques 5 ou de disques comportant des bords de frottement 2, 3, tous les disques montés sur un arbre commun, même ceux faisant partie de groupes différents, étant toujours du même type, c'est-à-dire, soit tous du type à cône, soit tous du type comportant un bord de frottement.
Les surfaces hélicoïdales des griffes 10, 12, 25 et 43 peuvent être constituées suivant des courbes différentes,de façon que la. pression d'application produite par l'action de ces griffes soit variable dans des mesures différentes avec la charge.
REVENDICATIONS.
1 Boîte de vitesses à disques de friction, à vitesse variable en continu et à grande gamme de réglage, qui est constituée par au moins un arbre central et au moins deux arbres extérieurs parallèles placés à des distances égales de cet arbre central, caractérisée en ce que l'un des groupes d'éléments frotteurs, montés les uns à côté des autres de façon séparée sur l'arbre extérieur, est relié au groupe d'éléments frotteurs monté sur l'arbre central qui lui est associé, suivant une transmission variable en continu, tandis que le second groupe d'éléments frotteurs, morité sur l'arbre extérieur et relié au groupe d'éléments frotteurs associés, monté solidairement sur le planétaire extérieur, est constitué sous la forme de disques annulaires, suivant une transmission également variable.