Variateur de vitesse continu à friction La présente invention a pour objet un va riateur de vitesse continu à friction, compre nant deux organes coaxiaux et un organe inter médiaire, au moins deux de ces trois organes étant rotatifs et reliés respectivement à un ar bre menant et à un arbre mené, l'organe in termédiaire portant des éléments rotatifs venant en prise par friction avec lesdits organes co axiaux.
Ce variateur de vitesse est caractérisé en ce que l'épaisseur de chacun desdits éléments ro tatifs diminue en s'éloignant de l'axe de rota tion de l'élément, en ce que les organes co axiaux sont constitués chacun par deux ba gues juxtaposées et séparées par une fente cir culaire dans laquelle sont engagés lesdits élé ments rotatifs, et en ce qu'il comprend des moyens élastiques sollicitant les bagues inté rieures l'une vers l'autre et des moyens pour faire varier la largeur de la fente entre les bagues extérieures de sorte que les éléments rotatifs soient forcés de s'engager plus ou moins dans lesdites fentes, la largeur de la fente des bagues intérieures s'adaptant automatiquement sous l'action desdits moyens élastiques.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du varia teur de vitesse continu faisant l'objet de la pré sente invention. La fig. 1 est une vue de ce variateur en coupe, par 1a ligne 1-1 de la fig. 2. La fig. 2 est une vue en coupe approxima tivement par la ligne 2-2 de la fig. 1. Le variateur de vitesse représenté com prend deux organes coaxiaux désignés d'une façon générale en<I>A</I> -et<I>B</I> et un organe inter médiaire C. Les organes A et B sont reliés respectivement à un arbre menant D et à un arbre mené E.
L'organe intermédiaire C porte trois galets rotatifs F venant en prise par friction avec les organes A et B comme il sera décrit plus loin. Chaque galet F présente des faces coniques 1 et 2 dont les sommets sont situés sur l'axe de rotation a-a du galet, de sorte que l'épaisseur dudit galet diminue en s'éloignant de l'axe a-a. Les trois galets F sont portés par une cage 3 fixée sur l'organe C au moyen de vis 4 et cha que galet est monté sur un roulement à rou leaux 5 dont le chemin de roulement fixe fait partie d'un coulisseau 6 mobile radialement par rapport à la cage 3.
L'organe intermédiaire C de forme générale cylindrique est fixé à l'aide de vis 7 sur un plateau 8 fermant une des ex trémités du carter 11 du variateur et portant un roulement à billes 9 pour l'arbre mené E. Le plateau 8 est lui-même fixé au moyen de vis 10 au carter 11. Les galets F sont engagés, d'une part, dans une fente circulaire 12 séparant deux bagues juxtaposées 13 et 14 de l'organe extérieur A, et d'autre part, dans une fente circulaire 15 séparant deux bagues juxtaposées 16 et 17 que comprend l'organe intérieur B. Des ron delles élastiques 18 sollicitent les bagues 16 et 17 l'une vers l'autre par l'intermédiaire de manchons 19.
Le mouvement de rotation de ces bagues 16 et 17 est transmis à des pièces 20 fixées à l'arbre mené E au moyen de goupilles 21 par l'intermédiaire d'accouplements à billes désignés d'une façon générale en 22. Chaque accouplement comprend des billes 23 retenues par un anneau 24 entre les extrémités en re gard de la pièce 20 et de la bague correspon dante 16, par exemple. Ces extrémités sont fa çonnées de manière à présenter des logements de largeur axiale variable pour les billes 23 qui servent à transmettre le mouvement de la bague à la pièce 20 par coincement entre les parois desdits logements. La position des billes 23 dans les logements variera suivant les dé placements axiaux des bagues 16 et 17.
Le diamètre des billes 23 est toutefois choisi plus grand que le déplacement axial maximum pos sible de la bague correspondante de telle ma nière que les billes restent en contact avec les extrémités de la pièce 20 et de la bague cor respondante.
La bague extérieure 14 de l'organe A est reliée à l'arbre menant D par l'intermédiaire de chevilles 25 susceptibles de coulisser dans une bride 26 formée à l'extrémité de l'arbre D porté par un roulement à billes 27 monté dans un plateau 27' semblable au plateau 8 et fermant le carter 11 à l'autre extrémité. La bague 13 est accouplée à la bague 14 au moyen de deux clavettes 28 vissées en 28' sur la ba gue 13 et susceptibles de coulisser dans des logements correspondants 29 usinés danss la bague 14.
Un roulement à billes 30 est monté entre un épaulement 1.4' de la bague 14 et un col lier 31 vissé sur une couronne dentée 32. De façon semblable, un roulement à billes 33 est monté entre un épaulement 13' de la bague 13 et un collier 34 est vissé sur une couronne dentée 32'. Un écrou 35 présente à sa périphé rie- un arc denté destiné à engrener avec une vis sans fin 36. Cet écrou 35 est axialement fixe et comporte un filet de vis à gauche et un filet de vis à droite engagés avec des filets correspondants des couronnes dentées 32 et 32'. La vis sans fin 36 est fixée sur un arbre 37 portant un volant 38 d'actionnement à main.
Le carter 11 présente à sa partie supé rieure une saillie cylindrique 39 d'axe horizon tal dans laquelle est logée la vis sans fin 36, un bouchon 40 fermant cette saillie et servant de guide à l'arbre 37.
Le fonctionnement du variateur de vitesse décrit est le suivant.
Les galets F, sous l'action des rondelles élastiques 18, sont poussés dans la fente 12 séparant les bagues extérieures 13 et 14, ce quia pour effet de maintenir les épaulements 13' et 14' de ces bagues appliqués contre les roulements à billes 33, respectivement 30.
Lorsque l'arbre menant D tourne, il en traîne les bagues extérieures 13 et 14 qui, à leur tour, provoquent par friction la rotation des galets F. Suivant le rayon du point de con tact de chacun des galets F avec lesdites ba gues, la vitesse de rotation du galet autour de son ace a-a sera plus ou moins élevée. Les ga lets F entraînent alors par friction les bagues intérieures 16 et 17 qui par l'intermédiaire des accouplements 22, transmettent leur mouve ment à l'arbre mené E. Les variations de vi tesse entre l'arbre menant et l'arbre mené dé pendent des variations du rayon des points de contact du galet avec les bagues extérieures et intérieures.
Pour modifier le rapport des vitesses, on ac tionne le volant à main 38 de façon à écarter les couronnes dentées 32 et 32' l'une de l'au tre à partir de la position représentée à la fig. 1. Les bagues extérieures 13 et 14 guidées par les chevilles 25 suivent le déplacement de ces couronnes et les galets F s'engagent davantage dans la fente 12 ce.qui modifie les points de contact avec les bagues extérieures et intérieu res et par conséquent le rapport des vitesses.
En actionnant le volant à main 38 dans l'autre sens, les couronnes dentées 32 et 32' se rapprochent l'une de l'autre entraînant avec elles les roulements à billes et les bagues exté rieures 13 et 14 qui forcent les galets F dans la fente 15 provoquant ainsi l'écartement des bagues intérieures 16 et 17 contre l'action des rondelles élastiques 18. La vitesse de sortie peut ainsi être modifiée de façon continue dans un sens ou dans l'autre, le variateur pouvant fonctionner comme réducteur ou.accélérateur.
Dans l'exemple représenté, en faisant tour ner l'arbre menant D à 900 t/min on obtient une gamme de vitesses à la sortie de 97 à 3780 t/min.
Dans une variante du variateur de vitesse décrit, l'organe intermédiaire C pourrait com porter une cage porte-galets dans laquelle les dits galets seraient maintenus de façon à les empêcher de tourner en satellite autour de l'axe du variateur, des roulettes s'appuyant contre les galets pour diminuer le frottement.
Au lieu du mécanisme à vis sans fin dé crit pour l'actionnement des couronnes dentées 32, 32', on pourrait prévoir un levier d'action- nement à main solidaire de l'écrou 35. Ce le vier s'étendrait à travers le carter 11 et pour rait être déplacé angulairement dans une fente de celui-ci dans un sens ou dans l'autre suivant que l'on désire augmenter ou diminuer la vi tesse de sortie du variateur.
Dans le variateur de vitesse décrit, on a supposé que l'arbre menant est solidaire de l'or gane extérieur A et l'arbre mené solidaire de l'organe intérieur B, l'organe intermédiaire C étant fixe. On peut également prévoir une au tre disposition dans laquelle l'arbre menant est solidaire d'un des organes coaxiaux<I>A</I> ou<I>B,</I> l'autre de ces organes étant fixe et dans la quelle l'arbre mené est solidaire de l'organe in termédiaire portant les galets.
Continuous friction speed variator The present invention relates to a continuous friction speed variator, comprising two coaxial members and an intermediate member, at least two of these three members being rotary and connected respectively to a leading shaft and to a driven shaft, the intermediate member carrying rotating elements coming into friction engagement with said coaxial members.
This speed variator is characterized in that the thickness of each of said rotary elements decreases as it moves away from the axis of rotation of the element, in that the coaxial members are each constituted by two juxtaposed balances. and separated by a circular slot in which said rotary elements are engaged, and in that it comprises resilient means urging the inner rings towards each other and means for varying the width of the slot between the outer rings so that the rotating elements are forced to engage more or less in said slots, the width of the slot of the inner rings adapting automatically under the action of said elastic means.
The accompanying drawing shows, by way of example, an embodiment of the continuous speed variator forming the subject of the present invention. Fig. 1 is a sectional view of this variator, taken through line 1-1 of FIG. 2. FIG. 2 is a sectional view taken approximately along the line 2-2 of FIG. 1. The speed variator shown comprises two coaxial components generally designated <I> A </I> -and <I> B </I> and an intermediate component C. Components A and B are connected respectively to a driving shaft D and to a driven shaft E.
The intermediate member C carries three rotating rollers F coming into friction engagement with the members A and B as will be described below. Each roller F has conical faces 1 and 2 whose vertices are located on the axis of rotation a-a of the roller, so that the thickness of said roller decreases as it moves away from the axis a-a. The three rollers F are carried by a cage 3 fixed to the member C by means of screws 4 and each roller is mounted on a roller bearing 5, the fixed track of which forms part of a slide 6 radially movable by compared to the cage 3.
The generally cylindrical intermediate member C is fixed by means of screws 7 on a plate 8 closing one of the ends of the housing 11 of the variator and carrying a ball bearing 9 for the driven shaft E. The plate 8 is itself fixed by means of screws 10 to the housing 11. The rollers F are engaged, on the one hand, in a circular slot 12 separating two juxtaposed rings 13 and 14 of the outer member A, and on the other hand, in a circular slot 15 separating two juxtaposed rings 16 and 17 comprised by the internal member B. Elastic washers 18 urge the rings 16 and 17 towards each other by means of sleeves 19.
The rotational movement of these rings 16 and 17 is transmitted to parts 20 fixed to the driven shaft E by means of pins 21 by means of ball couplings generally designated as 22. Each coupling comprises balls 23 retained by a ring 24 between the ends facing the part 20 and the corresponding ring 16, for example. These ends are shaped so as to have housings of variable axial width for the balls 23 which serve to transmit the movement of the ring to the part 20 by wedging between the walls of said housings. The position of the balls 23 in the housings will vary according to the axial displacements of the rings 16 and 17.
The diameter of the balls 23 is however chosen to be greater than the maximum possible axial displacement of the corresponding ring such that the balls remain in contact with the ends of the part 20 and of the corresponding ring.
The outer ring 14 of the member A is connected to the driving shaft D by means of pins 25 capable of sliding in a flange 26 formed at the end of the shaft D carried by a ball bearing 27 mounted in a plate 27 'similar to the plate 8 and closing the casing 11 at the other end. The ring 13 is coupled to the ring 14 by means of two keys 28 screwed at 28 'on the base 13 and capable of sliding in corresponding housings 29 machined in the ring 14.
A ball bearing 30 is mounted between a shoulder 1.4 'of the ring 14 and a tie neck 31 screwed onto a toothed ring 32. Similarly, a ball bearing 33 is mounted between a shoulder 13' of the ring 13 and a necklace 34 is screwed onto a toothed crown 32 '. A nut 35 has at its periphery a toothed arc intended to mesh with a worm 36. This nut 35 is axially fixed and has a left screw thread and a right screw thread engaged with corresponding threads of the crowns. toothed 32 and 32 '. The worm 36 is fixed on a shaft 37 carrying a handwheel 38 for manual actuation.
The housing 11 has at its upper part a cylindrical projection 39 of horizontal axis in which the worm 36 is housed, a plug 40 closing this projection and serving as a guide for the shaft 37.
The operation of the speed variator described is as follows.
The rollers F, under the action of the spring washers 18, are pushed into the slot 12 separating the outer rings 13 and 14, which has the effect of maintaining the shoulders 13 'and 14' of these rings applied against the ball bearings 33 , respectively 30.
When the driving shaft D rotates, it drags the outer rings 13 and 14 thereof which, in turn, cause by friction the rotation of the rollers F. According to the radius of the point of contact of each of the rollers F with said balls, the speed of rotation of the roller around its ace aa will be more or less high. The gaets F then drive by friction the inner rings 16 and 17 which, by means of the couplings 22, transmit their movement to the driven shaft E. The variations in speed between the driving shaft and the driven shaft of There are variations in the radius of the contact points of the roller with the outer and inner rings.
To modify the speed ratio, the handwheel 38 is actuated so as to separate the toothed rings 32 and 32 'from one another from the position shown in FIG. 1. The outer rings 13 and 14 guided by the pins 25 follow the movement of these rings and the rollers F engage more in the slot 12 ce.which modifies the points of contact with the outer and inner rings and therefore the gear ratio.
By operating the handwheel 38 in the other direction, the toothed rings 32 and 32 'move closer to one another, bringing with them the ball bearings and the outer rings 13 and 14 which force the rollers F in. the slot 15 thus causing the spacing of the inner rings 16 and 17 against the action of the spring washers 18. The output speed can thus be varied continuously in one direction or the other, the variator being able to function as a reduction gear or .accelerator.
In the example shown, by rotating the driving shaft D at 900 rpm, a range of output speeds of 97 to 3780 rpm is obtained.
In a variant of the speed variator described, the intermediate member C could include a roller holder cage in which said rollers would be held so as to prevent them from rotating as a satellite around the axis of the variator, the rollers s' pressing against the rollers to reduce friction.
Instead of the worm-screw mechanism described for the actuation of the toothed rings 32, 32 ', it would be possible to provide a hand actuation lever integral with the nut 35. This screw would extend through the nut. housing 11 and could be moved angularly in a slot of the latter in one direction or the other depending on whether it is desired to increase or decrease the output speed of the variator.
In the speed variator described, it has been assumed that the driving shaft is integral with the external member A and the driven shaft integral with the internal member B, the intermediate member C being fixed. One can also provide another arrangement in which the driving shaft is integral with one of the coaxial members <I> A </I> or <I> B, </I> the other of these members being fixed and in which the driven shaft is integral with the intermediate member carrying the rollers.