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@ Dans les mécanismes de changement de vitesse à courroie trapézoi- dale se déplaçant entre des disques coniques on connait plusieurs disposi- tifs au moyen desquels une pression correspondant automatiquement en tout temps à la traction de la courroie à transmettre est exercée par les disques coniques sur la courroie trapézoidale et qui permettent ainsi d'obtenir un rendement uniforme élevé du mécanisme même à charge partielle.
Les types de construction connus présentent des inconvénients qui en empêchent une application générale. L'inconvénient d'une ancienne construction qui convertit le couple par des surfaces hélicoidales à pas irrégulier en une force de serrage par compression proportionnelle à l'ef- fort de traction de la courroie réside dans le fait que lors d'un change- ment de sens de la rotation ou de la direction de la force entre la paire de cônes et l'arbre conjugué on obtient une marche à vide qui est particu- lièrement sensible lorsque la courroie trapézoidale se trouve sur le cercle de roulement le plus grand de la paire de disques coniques. La marche à vi- de donne lieu à des chocs qui détériorent le mécanisme.
D'autres constructions où la somme des couples des deux arbres est utilisée pour la production de la force de serrage présentent l'inconvénient de donner lieu à des frais d'établissement considérables qui se répercutent fortement sur le prix et le poids du mécanisme.
L'invention évite ces inconvénients. On part d'un type de construc- tion où des galets à axes perpendiculaires à l'arbre de commande ou à l'ar- bre commandé transmettent le couple de l'arbre aux disques coniques. Ces galets n'agissent pas comme jusqu'ici sur des surfaces aménagées rigide- ment sur le moyeu des disques coniques. Suivant l'invention, ces galets coopèrent avec des surfaces de pression établies de façon à pouvoir osciller par rapport au moyen des disques et dont la position inclinée varie en fonction de la distance entre les disques coniques, de telle façon que si la traction de:'¯la courroie reste constante le même effort de serrage axial se produit indépendamment du couple croissant en fonction de l'accroissement du cercle de roulement de la courroie.
Par suite de la disposition suivant l'inventions des axes oscillants des leviers qui portent des surfaces de pression dans le prolongement des axes des galets, il se fait que lors du pivotement des surfaces de pression aucune marche à vide ne se produit dans la transmission de force entre l'arbre et la paire de disques coniques elque le glissement axial des disques coniques en vue de faire varier la vitesse de rotation par la dispositif n'est pas rendu plus difficile. Le dispositif est en outre établi de telle façon qu'il convient aussi bien au cas de forces de direction variable qu'à celui de mouvements de rotation de sens variable.
Dans les conditions de commandes sans brusques secousses il suf= fit d'équiper l'un des deux arbres du mécanismes de transmission, de préfé- rence l'arbre de commande, d'un dispositif suivant l'invention.
Cette disposition présente l'avantage spécial que l'augmentation du glissement qui se produit lors de l'accroissement de l'effort de traction de la courroie est compensée dans une mesure considérable par la légère variation de vitesse de la transmission produite par suite de la pression des disques coniques de commande l'un contre l'autre.
Si une telle rigidité de la vitesse de rotation de l'élément con- duit n'est pas désirée, on peut par l'application du serrage automatique obtenir sur l'arbre commandé du mécanisme l'action inverse, donc une cer- taine souplesse de transmission ( c'est-à-dire un ralentissement de la vitesse de l'élément conduit lors d'une augmentation de la charge).
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Pour un service comportant de brusques-à-coups de la charge il est au contraire recommandable de prévoir la pression de serrage automatique sur les deux arbres du mécanisme. Toutefois, il est également possible dans une construction approximativement symétrique d'équiper les quatre disques coniques d'un dispositif de serrage suivant l'invention.
Comme élément de transmission de force on emploie de préférence une courroie trapézoidale Kreit de construction usuelle. D'autres organes de traction peuvent aussi trouver leur emploi, par exemple des courroies transversales à maillons métalliques avec transmission de mouvement soumise ou non à l'action d'une force extérieure.
Des exemples d'exécution de l'invention sont décrits ci-après avec référence au dessin annexé, dans lequel :
Fig. 1 montre en perspective l'un des deux arbres de transmission d'un mécanisme de changement de vitesse à courroie trapézoidale réglable sans à-coups comportant une forme d'exécution d'un dispositif suivant l'in- vention pour le serrage automatique des disques coniques.
Fig. 2 montre er- élévation de côté une autre forme d'exécution du dispositif suivant l'invention, et
Fig. 3 montre le dispositif suivant la Fig. 2 en deux coupes longitudinales perpendiculaires superposées, la moitié supérieure étant une coupe transversale à la direction de l'axe des galets de serrage et la moitié inférieure une coupe par ces axes des galets de serrage
Dans l'exemple d'exécution suivant la Fig. 1 , le disque conique 4 est monté de façon à pouvoir coulisser longitudinalement et tourner sur l'arbre 1 qui peut être l'arbre de commande ou l'arbre commandé du mécanis- me de changement de vitesse, et est monté de manière à pouvoir tourner dans les paliers 2 et 3.
A sa gauche , ce disque 4 prend appui axialement par l'intermédiaire du roulement à billes ou coussinet de butée 5 et de la bague de contre-butée 5 sur la barre de réglage 7. Le second disque conique 8 est monté par la partie de gauche de son alésage sur le moyeu du disque conique 4, tandis que la partie de droite de son alésage est montée directement sur l'arbre de façon à pouvoir tourner et se déplacer longitudinalement.
Dans deux rainures du moyeu du disque 4 sont vissées des clavettes de glis- sières 9 et 10 qui empêchent les disques 4 et 8 de tourner l'un par rapport à l'autre. Ces clavettes de glissières portent à leur extrémité de droite des broches qui passent dans des fentes longitudinales du moyeu du disque 8. Ces fentes sont ausi longues que l'exige le glissement longitudinal ré- ciproque des disques coniques 4 et 8. Le moyeu du disque 8 porte dans un plan situé dans le prolongement des fentes longitudinales deux alésages radiaux coaxiaux dans lesquels sont calées des broches 11 et 12.
Celles- ci constituent les axes de pivotement de deux leviers en forme d'étriers 13 et 19 qui sont pourvus à leurs extrémités d'oeillets perforés coaxiaux 14,15 et 20, 21 respectivement et portent deux cames 16,17 et 22,23 respec- tivement sur la surface de pression plane desquelles s'appliquent les ga- lets 25 et 26 qui servent aussi bien à transmettre les couples des arbres qu'à assurer un appui axial au disque 8.
Un plateau à coulisse courbe 18 pourvu d'une coulisse dans laquel- le s'engage la broche de la clavette de glissière 9 est relié rigidement au levier en forme d'étrier 13. D'une manière correspondante le levier en forme d'étrier 19 est pourvu d'un plateau , coulisse courbe 24 présentant une coulisse dans laquelle s'engage la broche 10 1 la clavette de glissiè-
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Entre les disques coniques se meut la courroie trapézoïdale 27.
Les deux galets de pression 25 et 26 sont susceptibles de tourner autour des tourillons 28 et 29 qui, lorsque le mécanisme se trouve à l'état non chargé, sont coaxiaux aux axes de pivotement 11 et 12 des surfaces de pression. Les galets de pression sont portés par une pièce 30 dont le moyeu ne peut tourner mais peut glisser longitudinalement sur la denture conique 35 de l'arbreol et trouve un appui contre la barre de réglage 7, établie de la manière connue sous forme de tenaille, par l'intenédiaire d'un roulement à billes longitudinal ou coussinet de butée 31, et d'une ba- gue de contre butée 32 au moyen d'une broche 33 de même que d'une broche non visible 34 située du côté opposé.
Dans la seconde forme d'exécution suivant les Figs 2 et 3 les deux disques coniques 52 et 53 sont montés de façon à pouvoir tourner et se déplacer longitudinalement sur l'arbre 51 qui est monté de façon à pou- voir tourner mais sans pouvoir se déplacer longitudinalement. Un prisonnier de guidage 54 glissant dans une rainure de l'alésage du moyeu du disque conique 53 et inséré dans une rainure du disque conique 52 empêche les deux disques de tourner l'un parr rapport à l'autre. Le disque conique 52 est relié de manière active aux barres de réglage de type connu disposées ici d'un seul côté, par l'intermédiaire d'un coussinet ou roulement à billes de butée de type approprié quelconque, d'une bague de contre-butée 56 et de pivots 57.
Pour la contre-butée axiale du disque conique 53 on emploie une bague 60 qui est montée de façon à pouvoir pivoter sur la broche 59 passant transversalement à travers l'arbre 51. La bague 60 porte sur deux tourillons 61 disposées perpendiculairement à l'axe de pivotement les ga- lets d'appui 62 placés en regard l'un de l'autre. Sur ceux-ci s'appliquent les quatre cames d'appui susceptibles de pivoter par paires 63,64,65 et 66. Les cames 63 et 64 sont montées sur le levier oscillant en forme d' étrier 67, tandis que les cames 65 et 66 constituent les parties du levier oscillant en forme d'étrier 68. Le levier oscillant 67 porte dé ses extrémi- tés les oeillets 69 et 70 et le levier oscillant 68 les oeillets 71 et 72.
Les oeillets 69 et 72 sont montés de façon à pouvoir tourner sur la broche 73. La broche 74 qui n'est pas visible sur la Fig. 3 sert de support aux oeillets 70 et 71; les broches 73 et 74 sont fixées dans deux pattes situées en regard l'une de l'autre 75 du disque conique 53 qui absor- bent aussi bien la pression axiale du disque 53 provoquée par la traction de la courroie trapézoïdale 82 que le couple total des disqes coniques.
Le levier oscillant en formedd'étrier 67 est pourvu à peu près en son milieu d'un oeillet 76. En cet endroit est articulée l'extrémité de droite en forme de fourche de la bielle 77 au moyen d'un axe 78. L'extré- mité fourchue de gauche de la bielle est reliée par le pivot 79 au levier 80. Gelui-coi est articulé au disque conique 53 au moyen d'un axe 81 . L' extrémité sphérique-83 du levier 80 tournée vers l'arbre s'engage par une fente longitudinale du moyeu 53 dans un alésage radial 84 du moyeu du dis- que conique 52.
Le mécanisme oscillant du levier en forme d'étrier 68 est construit de la même manière symétriquement par rapport à celui du levier oscillant en forme d'étrier 67.
Le fonctionnement des mécanismes décrits se fait comme suit :
Lorsque dans la forme d'exécution suivants la Fig. l, les disques coniques se rapprochent l'un de l'autre,la courroie trapézoïdale est repoussée vers l'extérieur et il se produit dans le cas où la traction de la courroie reste constante un couple qui augmente en fonction du rayon de roulement de la courroie. Malgré l'augmentation du couple il faut toute- fois lors dellapremiére approche pour 'la transmission de la force de trac-
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tion constante de la courroie que la force de serrage par pression axiale reste aussi la même.
Ceci peut être obtenu si l'on fait varier la tangen- te de l'angle d'incidence des surfaces de pression pour les galets de ser- rage proportionnellement à la grandeur du rayon de roulement de la courroie à tout moment. Dans la forme d'exécution suivant la Fig.l d'un mécanisme de changement de vitesse à disques coniques pour courroie trapézoidale comportant quatre disques coniques que peuvent faire coulisser de manière connue un système de tringles 7,7 ce résultat peut être obtenu par les plateaux à coùlisses courbes 18 et 24.
Lorsque les disques coniques se rapprochent l'un de l'autre, les broches des deux clavettes de glissières 9,10 guidées dans la fente longitudinale du moyeu du disque conique 8 glis- sent dans les coulisses courbes de ces plateaux, ce qui a pour effet de changer, dans une mesure qui peut être exactement prédérminée par la construction, la position angulaire des leviers en forme d'étriers 13 et 19 reliés aux plateaux à coulisses courbes et d'augmenter l'angle d'incidence des surfaces d'assise pour les galets de serrage.
Par une simple équation mathématique, on peut déterminer avec une exactitude pratiquement suffisante le mouvement de pivotement nécessai- re des surfaces d'application pour les galets de serrage même au moyen d' un système de leviers, comme c'est indiqué sur les Figs. 2 et 3.
Dans la disposition représentée, seuls le disque conique 52 et le disque conique qui lui est opposé diagonalement sur l'autre arbre du mé- canisme sont déplacés simultanément par les tringles de réglage . Les ga- lets d'appui ou de contre-butée 62 restent fixés en place en liaison avec l'arbre . Si l'on fait glisser le disque conique 52 vers--.la droite, son moyeu entraine avec lui les extrémités sphériques 83 des deux leviers oscil- lants 80 engagées dans ses alésages.
Les bielles 77 transmettent le mouvement d'oscillation aux leviers oscillants en forme d'étriers 67 ou 68 et par conséquent aux cames d'appui 63,64,65 et 66 comportant les surfaces d'application pour les galets de serrage. La position de fin de course atteinte pour le cercle de roulement maximum de la courroie est représentée en traits de chaînette. En déplaçant le point de pivotement 79 vers l'intérieur ou vers l'extérieur on augmente ou on diminue l'angle de pivotement produit par le déplacement axial du dis- que conique 52 et on obtient ainsi le rapport le plus favorable entre la traction de lacourroie et le serrage axial.
Ainsi qu'il a déjà été dit, les formes d'exécution représentées ne sont données qu'à titre d'exemples. Leurs caractéristiques peuvent être combinées de différentes manières.
Comme il existe en dehors des modes d'exécution décrits un grand nombre de moyens de dériver du mouvement longitudinal des disques coniques le pivotement suivant l'invention des surfaces d'application pour les ga- lets de pression autour d'un axe situé dans le prolongement de l'axe de ces derniers, il est impossible de décrire toutes ces variations séparé- ment.
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@ In trapezoidal belt speed change mechanisms moving between conical discs, several devices are known by means of which a pressure corresponding automatically at all times to the tension of the belt to be transmitted is exerted by the conical discs on the trapezoidal belt and thus obtain a high uniform efficiency of the mechanism even at partial load.
The known types of construction have drawbacks which prevent their general application. The disadvantage of an older construction which converts the torque by helical surfaces of irregular pitch into a compressive clamping force proportional to the tensile force of the belt is that when changing direction of rotation or the direction of the force between the pair of cones and the conjugate shaft, an idle run is obtained which is particularly sensitive when the V-belt is on the largest rolling circle of the pair of conical discs. Running on empty gives rise to shocks which deteriorate the mechanism.
Other constructions where the sum of the torques of the two shafts is used for the production of the clamping force have the drawback of giving rise to considerable set-up costs which have a strong impact on the price and the weight of the mechanism.
The invention avoids these drawbacks. We start with a type of construction where rollers with axes perpendicular to the control shaft or to the driven shaft transmit the torque from the shaft to the conical discs. These rollers do not act as hitherto on surfaces formed rigidly on the hub of the conical discs. According to the invention, these rollers cooperate with pressure surfaces established so as to be able to oscillate relative to the means of the discs and whose inclined position varies as a function of the distance between the conical discs, so that if the traction of: '¯the belt remains constant the same axial tightening force occurs independently of the increasing torque as a function of the increase in the rolling circle of the belt.
As a result of the arrangement according to the invention of the oscillating axes of the levers which carry the pressure surfaces in the extension of the axes of the rollers, it happens that during the pivoting of the pressure surfaces no idling occurs in the transmission of force between the shaft and the pair of conical discs so that the axial sliding of the conical discs in order to vary the speed of rotation by the device is not made more difficult. The device is furthermore designed in such a way that it is equally suitable for the case of forces of variable direction as for that of rotational movements of variable direction.
Under control conditions without sudden jerks, it suffices to equip one of the two shafts of the transmission mechanism, preferably the control shaft, with a device according to the invention.
This arrangement has the special advantage that the increase in slippage which occurs with the increased tensile stress of the belt is compensated to a considerable extent by the slight variation in transmission speed produced as a result of the pressure of the conical control discs against each other.
If such a rigidity of the speed of rotation of the driven element is not desired, it is possible by applying automatic clamping to obtain on the controlled shaft of the mechanism the reverse action, therefore a certain flexibility. transmission (i.e. a slowing down of the speed of the element driven by an increase in load).
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For a service involving sudden jolts in the load, it is on the contrary advisable to provide automatic clamping pressure on the two shafts of the mechanism. However, it is also possible in an approximately symmetrical construction to equip the four conical discs with a clamping device according to the invention.
Preferably, a Kreit trapezoidal belt of conventional construction is used as the force transmission element. Other traction members can also find their use, for example transverse belts with metal links with transmission of movement subjected or not to the action of an external force.
Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the appended drawing, in which:
Fig. 1 shows in perspective one of the two transmission shafts of a smoothly adjustable trapezoidal belt speed change mechanism comprising an embodiment of a device according to the invention for the automatic clamping of the discs conical.
Fig. 2 shows a side elevation of another embodiment of the device according to the invention, and
Fig. 3 shows the device according to FIG. 2 in two superimposed perpendicular longitudinal sections, the upper half being a section transverse to the direction of the axis of the clamping rollers and the lower half a section through these axes of the clamping rollers
In the example of execution according to FIG. 1, the conical disc 4 is mounted so as to be able to slide longitudinally and to rotate on the shaft 1 which may be the drive shaft or the driven shaft of the gear change mechanism, and is mounted so that it can be rotated. turn in steps 2 and 3.
On its left, this disc 4 bears axially by means of the ball bearing or thrust pad 5 and the counter-thrust ring 5 on the adjustment bar 7. The second conical disc 8 is mounted by the part of left of its bore on the hub of the conical disc 4, while the right part of its bore is mounted directly on the shaft so as to be able to rotate and move longitudinally.
Slide keys 9 and 10 are screwed into two grooves of the hub of the disc 4 which prevent the discs 4 and 8 from rotating with respect to each other. These slide keys carry pins at their right end which pass through longitudinal slots in the hub of the disc 8. These slots are as long as required by the reciprocal longitudinal sliding of the conical discs 4 and 8. The hub of the disc 8 carries in a plane located in the extension of the longitudinal slots two coaxial radial bores in which are wedged pins 11 and 12.
These constitute the pivot axes of two levers in the form of calipers 13 and 19 which are provided at their ends with coaxial perforated eyelets 14,15 and 20, 21 respectively and carry two cams 16,17 and 22,23 respec - tally on the flat pressure surface of which the rollers 25 and 26 are applied, which serve both to transmit the torques of the shafts and to provide axial support to the disc 8.
A curved slide plate 18 provided with a slide in which the pin of the slide key 9 engages is rigidly connected to the yoke-shaped lever 13. Correspondingly the yoke-shaped lever 19 is provided with a plate, curved slide 24 having a slide in which engages the pin 10 1 the slide key-
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The V-belt 27 moves between the conical discs.
The two pressure rollers 25 and 26 are capable of rotating around the journals 28 and 29 which, when the mechanism is in the unloaded state, are coaxial with the pivot axes 11 and 12 of the pressure surfaces. The pressure rollers are carried by a part 30, the hub of which cannot rotate but can slide longitudinally on the conical teeth 35 of the arborol and finds support against the adjustment bar 7, established in the known manner in the form of pincers, by means of a longitudinal ball bearing or thrust bearing 31, and of a counter-thrust ring 32 by means of a pin 33 as well as a non-visible pin 34 located on the opposite side.
In the second embodiment according to Figs 2 and 3 the two conical discs 52 and 53 are mounted so as to be able to rotate and move longitudinally on the shaft 51 which is mounted so as to be able to rotate but without being able to be turned. move longitudinally. A guide captive 54 sliding in a groove of the bore of the hub of the conical disc 53 and inserted into a groove of the conical disc 52 prevents the two discs from rotating relative to each other. The conical disc 52 is actively connected to the adjustment bars of known type arranged here on one side only, by means of a bearing or thrust ball bearing of any suitable type, a counter ring. stop 56 and pivots 57.
For the axial counter-stop of the conical disc 53, a ring 60 is used which is mounted so as to be able to pivot on the spindle 59 passing transversely through the shaft 51. The ring 60 bears on two journals 61 arranged perpendicular to the axis pivoting the support rollers 62 placed opposite one another. To these are applied the four support cams capable of pivoting in pairs 63, 64, 65 and 66. The cams 63 and 64 are mounted on the oscillating lever in the form of a caliper 67, while the cams 65 and 66 constitute the parts of the yoke-shaped rocker lever 68. The rocker lever 67 carries at its ends the eyelets 69 and 70 and the rocker lever 68 the eyelets 71 and 72.
The eyelets 69 and 72 are mounted so as to be able to turn on the spindle 73. The spindle 74 which is not visible in FIG. 3 serves as a support for the eyelets 70 and 71; the pins 73 and 74 are fixed in two tabs located opposite each other 75 of the conical disc 53 which absorb both the axial pressure of the disc 53 caused by the traction of the V-belt 82 and the total torque conical disks.
The caliper-shaped oscillating lever 67 is provided approximately in its middle with an eyelet 76. At this point is articulated the fork-shaped right end of the connecting rod 77 by means of a pin 78. The The left forked end of the connecting rod is connected by the pivot 79 to the lever 80. Gelui-coi is articulated to the conical disc 53 by means of a pin 81. The spherical end-83 of the lever 80 facing towards the shaft engages through a longitudinal slot of the hub 53 in a radial bore 84 of the hub of the conical disc 52.
The swinging mechanism of the yoke-shaped lever 68 is similarly constructed symmetrically to that of the swinging stirrup lever 67.
The operation of the mechanisms described is as follows:
When in the following embodiment in FIG. l, the conical discs move closer to each other, the V-belt is pushed outwards and in the case where the tension of the belt remains constant a torque occurs which increases according to the rolling radius of the belt. Despite the increase in torque, however, the first approach is necessary for the transmission of the traction force.
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constant tion of the belt that the clamping force by axial pressure also remains the same.
This can be achieved by varying the tangent of the angle of incidence of the pressure surfaces for the clamping rollers in proportion to the size of the running radius of the belt at any time. In the embodiment according to Fig.l of a gear change mechanism with conical discs for a V-belt comprising four conical discs which can slide in a known manner by a system of rods 7,7 this result can be obtained by the trays with curved rails 18 and 24.
When the conical discs approach each other, the pins of the two guide keys 9,10 guided in the longitudinal slot of the hub of the conical disc 8 slide in the curved slides of these plates, which has the effect of effect of changing, to an extent which can be exactly predetermined by the construction, the angular position of the caliper-shaped levers 13 and 19 connected to the curved slide plates and increasing the angle of incidence of the seating surfaces for the clamping rollers.
By a simple mathematical equation, the necessary pivotal movement of the application surfaces for the clamping rollers can be determined with practically sufficient accuracy even by means of a system of levers, as shown in Figs. 2 and 3.
In the arrangement shown, only the conical disc 52 and the conical disc which is diagonally opposite to it on the other shaft of the mechanism are moved simultaneously by the adjustment rods. The support or counter-stop rollers 62 remain fixed in place in connection with the shaft. If the conical disc 52 is slid towards the right, its hub brings with it the spherical ends 83 of the two oscillating levers 80 engaged in its bores.
The connecting rods 77 transmit the oscillation movement to the oscillating levers in the form of calipers 67 or 68 and consequently to the support cams 63, 64, 65 and 66 comprising the application surfaces for the clamping rollers. The end position reached for the maximum rolling circle of the belt is shown in chain lines. By moving the pivot point 79 inward or outward, the pivot angle produced by the axial displacement of the conical disc 52 is increased or decreased, thereby obtaining the most favorable ratio between the traction of the belt and axial tightening.
As has already been said, the embodiments shown are given only as examples. Their characteristics can be combined in different ways.
As there are, apart from the embodiments described, a large number of means for deriving from the longitudinal movement of the conical discs the pivoting according to the invention of the application surfaces for the pressure rollers about an axis situated in the extension of the axis of the latter, it is impossible to describe all these variations separately.
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