Variateur de vitesse. La présente invention concerne les varia teurs de vitesse comportant un plateau rota tif entraîneur faisant face à un plateau ro tatif entraîné, des galets montés sur des arbres et placés entre ces plateaux transmet tant le mouvement d'un des plateaux à l'autre en roulant sur des surfaces annu laires présentées par ces plateaux.
Le variateur de vitesse selon l'invention est caractérisé en ce que les arbres des galets sont reliés entre eux par une extrémité à une articulation commune, tandis que l'autre ex trémité coulisse librement dans des guides.
Afin de bien faire comprendre l'inven tion, on en donnera ci-après un exemple de réalisation.
La fig. 1 est une coupe suivant le plan EF de la fig. 2, l'un des galets étant repré senté suivant son inclinaison maximum dans un sens, et le second des trois galets n'étant montré -que par son arbre. La fig. 2 est une coupe suivant le plan CD de la fig. 1, les trois galets étant repré sentés dans leur position moyenne avec leurs arbres perpendiculaires à l'axe<I>AB</I> de rota tion des arbres moteur et entraîné.
La fig. 3 représente une vue partielle dé veloppée de la périphérie du dispositif de liaison entre l'arbre entraîné et le plateau sur lequel est fixée la surface annulaire dépen- dant de cet arbre entraîné.
Comme le montrent ces figures, un arbre moteur 1 (fig. 1), tournant à vitesse cons tante, est claveté dans un plateau moteur 2 entraînant, par des broches 4, un disque mo teur 3 muni d'une gorge circulaire. Cette gorge circulaire est engendrée par un arc de cercle de rayon approprié tournant autour de l'axe A-B.
.D'autre part, un plateau récepkur 6 est entraîné grâce à des broches 7, par un disque récepteur 5 muni d'une gorge circulaire iden tique à celle du disque 3. Le disque 3 entraîne le disque 5 par l'in termédiaire de galets 9, 10 et 11. Le rayon de ces galets est égal au rayon de l'arc de cercle qui engendre les gorges des disques 3 et 5, de telle sorte qu'en pivotant autour de leur axe X-Y, les galets 9, 10 et 11 res tent toujours en contact avec les disques 3 et 5.
Le plateau récepteur 6 est monté sur un arbre récepteur 40 par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 51 qui permet un dé placement relatif du plateau 6 par rapport à l'arbre 40 suivant l'axe<I>A-B.</I>
Une série de rondelles élastiques 41, 42 et 43, s'appuyant contre un épaulement de l'arbre récepteur 40, tendent à déplacer le plateau 6 vers le plateau 2, et maintiennent de la sorte les disques 5 et 3 en contact avec les galets 9, 10 et 11 à une pression cons tante.
Le plateau 6 et l'arbre récepteur 40 sont munis respectivement de butées 36 et 37 so lidaires respectivement du plateau 6 et de l'arbre 40 par des broches 35 et 66.
Les butées 36 et 37 possèdent un nombre égal de plans inclinés disposés radialement, qui se font face et sont convergents, comme le montre la fig. 3. Entre ces. plans inclinés sont logées des billes 38 maintenues dans une cage 39.
Le plateau moteur 2 tourne dans un rou lement à billes 47 maintenu dans un flasque 46 par une cuvette filetée 48 qui permet un réglage de la position du plateau 2 suivant l'axe<I>A-B.</I>
L'arbre récepteur 40 tourne dans un rou lement à billes 45 fixé dans un flasque 44. Les flasques 46 et 44 s'emboîtent aux deux extrémités d'un corps 18 et sont serrés sur celui-ci par des goujons 49 et des écrous 50.
Les galets 9, 10 et 11 tournent respecti vement sur des arbres 12, 13 et 14, dont une extrémité coulisse librement dans une des trois rainures 52, 53, 54 fraisées dans une couronne 15 fixée sur le corps 18 par des vies 19. A leur autre extrémité, les trois arbres 12, 13 et 14 sont reliés entre eux par une double articulation autour des axes le et 17; avec le point 55 comme centre libre d'arti culation.
Une pièce 20 (fig. 2) se termine d'un côté en forme de foumchette dont les deux bras viennent prendre l'arbre 12 de part et d'autre du galet 9. A l'autre extrémité,' la pièce 20 est munie d'une portée cylindrique 61 qui peut tourner avec jeu dans un alé sage 62 ménagé d'ans la couronne 15.
Une saillie plate 63 de la pièce 20 s'emmanche dans une fente correspondante ménagée à une extrémité de l'axe du secteur denté 21; l'autre extrémité de cet axe pouvant pivoter dans un logement du couvercle 28 fixé sur le corps 18. Le secteur denté 21 engrène avec un pignon 22 dont le tourillon 64 pivote dans un logement de la couronne 15 et dont l'ex- trémité cylindrique 65 est fixée par une gou pille 23 dans le moyeu du disque 24.
Le couvercle 28 est muni d'une portée conique extérieure 33 sur laquelle est nor malement maintenue la portée conique 3,2' du disque 24, grâce à un ressort 26; celui-ci s'appuie, d'une part, contre une face inté rieure du couvercle 28 et, -d'autre part, con tre une rondelle 2'7 et une bague d'arrêt 25 fixée sur le moyeu du disque 24. Dans le moyeu du disque 24 est logé librement un axe cylindrique 29 pourvu d'une face plate 57 et sur l'extrémité duquel une goupille 56 fixe un volant 30.
Dans un trou cylindrique oblique 58 percé dans le moyeu du disque 24 est logée une bille 31 qui s'appuie, d'une part; contre la face plate 57 de l'axe 29 et; d'autre part, contre un plan incliné circulaire 59 du cou vercle 28.
Le disque 24 est muni; sur sa périphérie 60, d'une graduation dont les repères, en ve nant se placer devant un index fige 34, in diquent la position des galets 9, 10 et 11 ou la vitesse à l'arbre récepteur 40.
Le variateur de vitesse ainsi construit fonctionne de la manière suivante: Pour la facilité de l'exposé préalable du principe de la variation de la vitesse, on supposera que l'appareil ne comporte qu'un seul galet, soit le galet 9,.
Le plateau 2 et le disque 3 qu'il soutient sont entraînés par l'axe moteur 1 à une vi tesse constante désignée par v'. Le galet 9 étant en contact avec le disque 3 et avec le disque 5, ce dernier est entraîné à une vitesse
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(voir fig. 1), d' étant par rap port .à l'axe A-B le rayon d'entraînement du galet 9 par le disque 3, et d2 le rayon d'entraînement -du disque 5 par 1e galet 9. Si l'on fait pivoter le galet 9 autour de son axe X-Y (fig. 2), le rapport
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et par con séquent la vitesse v' varient d'une manière continue.
Si l'on admet que dans une position extrême g-h (fig. 1) du galet 9, d' = 1, et d' = 3, v2 sera égal à
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Dans la position extrême k-l du galet 9,
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Le rapport entre les vitesses extrêmes du dis que 5 sera donc égal à 9. Entre les valeurs extrêmes
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et v1 X 3, la vitesse v2 du dis que 5 peut avoir ainsi une série continue de valeurs intermédiaires.
Le variateur .de vitesse tel qu'il est dé crit permet d'effectuer l'entraînement sans glissement des organes en contact.
Pour la facilité de l'explication, on con tinuera -à supposer que seul le galet 9- est en jeu.
Au moment où l'axe moteur 1 est mis en rotation, il faut, pour que le mouvement se transmette à l'arbre récepteur 40, que le ga let 9 soit en contact avec les disques<B>3</B> et 5. Ce contact est assuré par les rondelles élas tiques 41, 42 et 43 qui tendent à déplacer le plateau 6 vers le plateau 2, ce dernier étant réglé dans une position fixe correcte par rap port à l'axe A-B, par la cuvette filetée 48. La pression constante exercée par les ron delles 41, 42 et 43 est suffisante pour assu rer l'entraînement de l'arbre récepteur 40 à vide. Dès que l'arbre récepteur 40 est chargé, la pression contre le galet 9 et les disques 3 et 5 doit être plus forte; cette pression doit être proportionnelle à 1a charge si l'on veut éviter du glissement quelle que soit cette charge.
Ce réglage automatique dé la pres sion en fonction .de la charge est réalisé par le déplacement des billes 38 entre les plans inclinés des butées 36 et 37 solidaires respec tivement du plateau 6 et de l'arbre récep teur 40. Toute réaction sur l'arbre 40 pro voque un déplacement des billes 38 autour de l'axe<I>A-B.</I> Grâce à la présence de plans inclinés dans les butées 36 et 3.7, le dépla cement des billes 38 autour de l'axe A-B provoque un dépl acement icdu plateau: 6 vers le plateau 2 et exerce une pression correspon dante sur le galet 9. Cette pression sera d'au tant plus forte que sera plus .élevée la charge sur l'arbre 40.
Quant -à la transmission de la puissance du disque moteur 3' su disque récepteur à, elle est fonction de la surface d e contact du ;galet 9 avec nets disques et,de la pression exercée sur ces surfaces @de @coutact. On a vu que la pmession exercée était proportionnelle à Ja charge sur l'arbre récepteur 40.
D'autre part, si l'on considère la ligne de contact P-R (fig. 1) du galet 9 avec le disque 3, la vitesse péri phérique aux points P et R est identique pour le galet, mais différente pour le dis que. Cette différence de vitesse provoque des glissements et par conséquent des pertes aux points considérés; glissements qui seront d'autant plus faibles que la différence -de vi tesse sera moindre, c'est-à-dire que les points P et B seront plus rapprochés. Pour accroître la puissance transmissible, on aura donc in térêt à utiliser plusieurs galets.
Dans l'exemple représenté, il est fait usage de trois galets 9, 10@ -et 11 de même dia mètre, disposés de préférence à 120,', assu rant toujours un contact et un équilibre par faits entre les cinq éléments: disque moteur 3, disque -récepteur 5 et galets 9, 10 et 11.
Avec un ou deux galets, le système ne serait pas en équilibre et il y aurait des ef- forts de flexion dans les arbres moteurs 1 et récepteur 40.
Avec quatre galets ou plus, si les élé ments ne sont pas exécutés avec une très grande précision, il pourrait se faire qu'un ou plusieurs galets ne soient pas en contact avec les disques 3 et 5 et n'interviennent donc pas dans la transmission de l'effort.
En ce qui concerne la commande des ga lets, pour faire varier la vitesse du .disque ré cepteur 3, il faut modifier l'inclinaison des galets 9, 10 et 11 dans le même sens et dans la même mesure. Cette commande simulta née est réalisée très rapidement en agissant directement par la fourchette 20 (fig. 2) sur l'arbre d'un seul galet, soit sur l'arbre 12 du galet 9.
L'arbre 12 étant relié par une articulation commune aux arbres 13 et 14, entraîne ces derniers dans tous ses déplacements.
En pivotant autour de son axe, la four chette 20 fait basculer l'arbre 12, qui fait à son tour pivoter le galet 9 autour de son axe X-Y. Une extrémité de l'axe 12 se dé place dans la rainure 52 en même temps que son autre extrémité se déplace en sens in verse, entraînant par l'articulation commune 55 en un déplacement égal, les deux autres arbres 13 et 14.
Ceux-ci portant respectivement les ga lets 10 et 11, les font pivoter autour de leur axe X-Y dans la même mesure que le ga let 9. Les extrémités libres des arbres 13 et 14 glissent alors respectivement dans les rai nures 53 et 54 dans le même sens et dans la même mesure que l'extrémité correspondante de l'arbre 12 dans la rainure 52.
L'axe X-Y des galets 9, 10 et 11 ne peut pas se déplacer, les galets étant rete nus, d'une part, entre les gorges circulaires des disques 3 et 5 et, d'autre part, par les arbres 12, 13 et 14 guidés respectivement par les rainures 52, 53 et 54 et s'appuyant l'un sur l'autre à l'articulation 55.
Il en ré sulte qu'en même temps que les galets 9, 10 et 11 pivotent autour de leur axe X-Y, les arbres 12, 13 et 14 glissent dans l'alésage des galets 9, 10 et 11 et dans les rainures 52, 53 et 54 suivant leur axe longitudinal, le centre d'articulation commun 55 des axes 12, 13 et 14 se déplaçaavt suivant l'axe A-B.
La fourchette 20, qui sert à faire pivo ter les galets, est commandée par le secteur denté 21 qu'entraîne le pignon 22. Pour faire tourner le pignon 22, on agit sur le volant 30, d'où le mouvement se transmet de la manière suivante: En faisant tourner le vo lant 30, on entraîne, par Ja goupille<B>5</B>6, l'axe 29.
Aussitôt repoussée dans son loge ment 58 par la face plate 57 de l'axe 29, la bille 31 appuie contre le plan incliné 59 du couvercle 28; comprime le ressort 2'6, dé gage l'une de l'autre les portées coniques 32 et 33, respectivement du disque 24 et du couvercle 28, et entraîne dans le même mou vement de rotation que le volant 30, le disque 24 et le pignon 22 que fige dans le moyeu du disque 24 la goupille 23.
Dès que l'on cesse d'agir sur le volant 30, la bille 31, revient dans sa positions initiale, le ressort 6 engage l'une - Faurtre les portées coniques 33 et 32,
et tout le système de commande estbloqué.
Le déblocage et le blocage s'effectuent toujours, quel que soit le sens de rotation et quelle que soit la position du volant au mo ment où l'on commence, ou bien l'on cesse d'agir sur lui.
Enfin, la synchronisation de la vitesse des trois galets est réalisée automatique ment dans ce variateur de vitesse. En effet, si le centre d'articulation 55 des trois arbres 12, 13 et 14 se trouve exactement sur l'axe A-B, ces trois arbres - et par suite les trois galets qu'ils guident 9, 10 et 11 - au ront exactement la même inclinaison par rap port à l'axe A-B; ils seront tous trois en traînés par le disque moteur 3, à la même vitesse; les trois galets participeront exacte ment dans la même mesure à la transmis sion de l'effort;
il n'y aura aucun glisse ment des galets par rapport aux disques moteur 3 et récepteur 5; le rendement de la transmission sera maximum.
Si le disque moteur 3 tourne dans le sens de la flèche G (fig. 1 et 2), le galet 9 tour- nera dans le sens de la flèche' H. Comme le galet 9 est, d'autre part, en contact avec le disque récepteur 5 qu'il entraîne, la ré sistance de ce dernier aura pour effet de tendre à déplacer le galet 9, et par consé quent l'arbre 12 qui le guide, et aussi le point d'articulation 55 de cet arbre dans le sens de la flèche K (fig. 2).
Le même raisonnement s'applique au ga let 10 qui tourne dans le sens L, tend à en traîner son arbre 13 et le point 55 dans le sens M, et au galet 11 qui tourne dans le sens Net tend à entraîner son arbre 14 et le point 5 & dans le sens P.
Si l'on suppose que, pour une raison quelconque, le centre d'articulation 55 des trois arbres 12, 13 et 14 ne se trouve pas sur l'axe A-B, les arbres 12, 13 et 14 et les galets 9, 10 et 11 auront des inclinaisons dif férentes par rapport à l'axe A-B et au dis que moteur 3. Les galets seront donc,entraî nés avec .des vitesses différentes, les réactions suivant K, M et P seront différentes l'une de l'autre. Comme ces réactions s'appliquent en un même point 55, elles tendent à s'équi librer en ramenant sur l'axe A-B ce point d'articulation 55, réalisant ainsi automati quement une charge uniforme sur les trois galets, et les conditions idéales de fonction nement.
Cette disposition présente de nombreux avantages. Elle permet notamment une répar tition égale et automatique des efforts sur les trois galets. Il en résulte une transmis sion à rendement maximum et sans glisse ment des galets par rapport aux disques, et par conséquent une usure minimum des or ganes.
Grâce à ce dispositif, on possède la pos sibilité de modifier l'inclinaison des galets, et par conséquent la vitesse de l'arbre récepteur en agissant directement sur l'axe d'un seul galet. La commande est donc fortement simplifiée, et l'on conçoit aisément les com plications qu'il faudrait pour commander di rectement et simultanément les trois galets.
Enfin, par la, disposition originale de la commande de l'arbre d'un des galets, on réa- lise le blocage et le déblocage automatiques de cette commande, en n'importe quelle posi tion et dans n'importe quel sens.