Variateur de vitesse à friction et à double entraînement, avec des pressions totalement équilibrées Les variateurs de vitesse à friction sont bien connus, et leur valeur est éprouvée par de multiples applications depuis de nombreuses années.
Une condition essentielle du fonctionnement cor rect de ces variateurs est d'assurer une friction sans défaut des organes d'entraînement. Le moindre glis sement est désastreux. Il marque les pièces en con tact, met hors service le variateur pour le temps de la réparation, et oblige à remplacer les organes de friction. On a cherché une solution en établissant les organes d'entraînement et de friction, en des matières dotées de coefficients de friction élevés. Toutefois, l'usure de ces organes est alors très rapide et le ren dement n'est pas celui espéré.
Une solution avantageusement adoptée consiste à exécuter les organes d'entraînement et de friction en métal, et plus précisément en acier ayant de très bonnes qualités de dureté par des alliages appropriés. Ces organes sont très résistants, et la friction dépend exclusivement de la ou des pressions qui sont appli quées sur lesdits organes en contact. Dans ce but, ont été réalisés des dispositifs assurant automatique ment, entre les organes d'entraînement, une pression proportionnelle au couple résistant.
La mise en jeu de pressions très élevées ne va pas toutefois sans inconvénient. Ces pressions ne contribuent pas seulement à obtenir une très bonne friction, mais il s'ensuit des efforts non équilibrés importants, qui tendent à voiler les plateaux de fric tion et forcent sur les axes ou arbres de ces pla teaux. Ceci complique et alourdit la coustruction des variateurs, en limitant aussi la capacité de puissance transmise.
L'objet de la présente invention est un variateur de vitesse à friction, à double entraînement, et avec pressions totalement équilibrées. Ce variateur est caractérisé en ce qu'il est établi pour appliquer directement et également le couple moteur de l'arbre primaire à l'entraînement de deux plateaux dits pla teaux entraîneurs, montés symétriquement par rap port à l'axe de l'arbre primaire et de l'arbre secon daire ou arbre de sortie, des rouleaux cylindro-co- niques étant montés angulairement à friction par leurs parties coniques, d'une manière symétrique et équilibrée,
contre les deux faces de chacun desdits plateaux entraîneurs, les rouleaux en friction contre la face des plateaux entraîneurs, du côté de l'arbre primaire, prenant un contre-appui sur un plateau d'arrêt, tandis que les rouleaux en friction contre l'autre face des plateaux entraîneurs, du côté de l'ar bre de sortie, sont en friction contre un plateau récepteur entraîné, lequel entraîne à son tour l'arbre de sortie par l'intermédiaire d'un dispositif à double action de poussée, donnant une pression automa tiquement proportionnelle au couple résistant appli qué à l'arbre de sortie.
Dans une forme d'exécution particulière du variateur, le dispositif de pression agit d'une part par un moyen élastique exerçant une forte poussée permanente directement contre le pla teau entraîné, et, d'autre part, au moyen d'organes de pression en appui mutuel par des faces de contact sous forme de rampes à pente très inclinée constituées par des fractions de flanc de filets à section carrée, ou autre, un des organes de pression étant solidaire directement ou indirectement du plateau entraîné, l'autre organe de pression étant rotativement soli daire de l'arbre de sortie.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du variateur objet de l'in vention. La fig. 1 est une vue d'ensemble en coupe axiale de ladite forme d'exécution du variateur selon l'in vention.
La fig. 2 est une vue en plan et en coupe partielle du même variateur.
La fig. 3 est, à une échelle plus importante, une coupe axiale d'un dispositif de pression automatique ment proportionnel au couple résistant que comprend ladite forme d'exécution du variateur.
La fig. 4 est une illustration schématique du même variateur de vitesse.
Les fig. 5 et 6 montrent, par des vues corres pondantes, les organes de pression du dispositif de la fig. 3.
Les fig. 7, 8 et 9 sont des vues correspondantes illustrant le montage de rouleaux cylindro-coniques sur leurs supports, et par rapport aux axes filetées permettant le réglage de leur position.
Dans ladite forme d'exécution du variateur re présentée aux fig. 1 et 2, on remarquera tout d'abord que le bâti 1 est établi avec un dimensionnement réduit des épaisseurs et des portées, par suite des pressions parfaitement équilibrées dans le variateur, et totalement supportées par un arbre 11, comme il résulte de la suite de la description.
Un arbre primaire 2, auquel est appliqué le cou ple moteur, tourne par l'intermédiaire de roulements à billes, d'une part dans une portée 12 d'une cloison intérieure 11 du bâti 1, et, d'autre part, dans une portée 31 d'une plaque de fermeture 3 fixée contre le bâti et qui en obture le côté ouvert.
Une roue d'engrenage 4 est calée sur l'arbre 2. Cette roue est en prise avec des' roues 5 et 6 de mêmes dimensions et caractéristiques, calées chacune à l'extrémité d'un des arbres 7-8. Ces derniers sont montés tournant, par l'intermédiaire de roulements, dans des portées 13 de la cloison 11, et aussi dans des portées 14 du bâti 1.
Deux plateaux entraîneurs identiques 9 et 10 sont fixés aussi bien dans le sens axial que rotativement, chacun respectivement sur un des arbres 7 et 8.
L'arbre 11 est monté tournant, d'une part sur un roulement dans la portée 12 de la cloison 11, et, d'autre part, dans un support rapporté 15 fixé sur le bâti, par l'intermédiaire d'un dispositif de pression, comme il résulte de la suite de la description. La po sition axiale de l'arbre 11 est fixée par son montage à roulement.
Un plateau 12 de contre-appui et de réception est calé sur l'arbre 11. Un plateau 13 dit plateau entraîné, est solidaire rotativement seulement de l'ar bre 11. Le plateau 13 est calé sur une portée conique 141 d'un manchon 14, solidaire de l'arbre de sortie 15 par l'intermédiaire des organes de pression du dispositif établissant une pression automatiquement proportionnelle au couple transmis. Des portées can nelées en 111-142, assurent la liaison de l'arbre 11 et du manchon 14 dans leur déplacement angulaire.
Des rouleaux de friction 16 établissent la liaison cinématique entre les plateaux entraîneurs 9 et 10 d'une part, et le plateau entraîné 13 d'autre part. Des rouleaux de friction 17 assurent une liaison cinématique et aussi un contre-appui et un équili brage des poussées entre les plateaux entraîneurs 9 et 10 d'une part, et le plateau d'appui 12. Les rou leaux 16 et 17 qui sont identiques et de mêmes di mensions, présentent chacun deux portées coniques 161-171, par lesquelles ils viennent en friction sur les plateaux, avec la position angulaire illustrée, ce qui élimine pratiquement les effets des différences relatives de vitesses sur la largeur des portées de friction des rouleaux.
Les rouleaux 16-17 sont portés chacun à rotation libre, par l'intermédiaire de roulements, sur un axe 18 (fig. 7, 8 et 9) dont les extrémités méplates 181 sont fixées par vis sur les faces avant de deux pattes 191 d'un manchon porteur 19. Les pattes 191 sont entaillées en 192 pour permettre un déplacement maximum des rouleaux le long du rayon des pla teaux, en évitant de buter contre les arbres 7-8 et 11.
Les manchons 19 sont montés coulissants et gui dés le long de deux arbres de réglage 20 et 21 qui sont positionnés axialement et montés tournants avec roulements et butées à billes, dans des paliers, respectivement 22 et 23, adaptés et fixés dans le fond et à la partie supérieure du bâti 1.
Les arbres 20 et 21 présentent, vers leurs extré mités, des portées filetées 201 et 211. Ces filetages sont exécutés à des pas de même valeur mais de sens inverses pour chacun des arbres de réglage. Le sens de filetage est également opposé pour les côtés cor respondants des deux arbres 20 et 21.
Pour coopérer avec ces filetages en vue de dé placer les manchons 19 et les rouleaux 16-17 par rapport aux centres des plateaux, des écrous filetés correspondants 24 sont logés dans des chambres 193 des manchons 19. La position angulaire et la fixa tion de ces écrous dans lesdits manchons, sont assu rées par des clavettes 25 adaptées dans des fentes radiales exécutées d'une manière correspondante dans l'extrémité des manchons 19 et dans les écrous 24.
La commande des déplacements simultanés des manchons et des rouleaux, c'est-à-dire le réglage de la vitesse, s'opère au moyen d'une manivelle ou d'un carré d'entraînement 26 actionnant un pignon 27 solidaire de l'arbre 21. Un pignon 28 est en prise avec le pignon 27 et se trouve en outre solidaire de l'arbre 20. De la sorte, on entraîne simultanément et en sens inverse les arbres 20 et 21. Par suite des filetages 201-211 de sens judicieusement opposés, comme décrit précédemment, les rouleaux 16 d'une part et les rouleaux 17 d'autre part, sont déplacés symétriquement sur une longueur parfaitement égale de part et d'autre de l'axe de plateaux 12 et 13.
On souligne que l'on a la possibilité d'exécuter un réglage initial préalable des positions des rouleaux 16 et 17, pour avoir une disposition rigoureusement symétrique et égale desdits rouleaux par rapport à l'axe des plateaux 12 et 13. On peut procéder à ce réglage avant de fixer les clavettes 25, et avant de monter les pignons 28 et 27.
Dans le variateur décrit, les importantes pres sions nécessaires pour assurer une friction sans dé faillance entre les plateaux et rouleaux, sont ob tenues par le montage d'un dispositif décrit dans le brevet suisse N 356973.
Un tel dispositif est particulièrement illustré à la fig. 3. Il est caractérisé par un moyen élastique sous forme d'un ressort à boudin 29 de grosse sec tion. La poussée de ce ressort est appliquée en per manence et avec plein effet contre le plateau en traîné 13. Pour cela, ledit ressort est appuyé d'une part contre un épaulement dans l'alésage du man chon 14 portant ledit plateau, et, d'autre part, contre une bague 30 vissée sur une portée filetée de l'ar bre<B>11.</B>
D'autre part, pour obtenir entre les plateaux et rouleaux en friction, des pressions directement pro portionnelles aux variations du couple résistant appli qué contre l'arbre de sortie 15, on utilise un organe de pression 31 (fig. 6) fixé au manchon 14 portant le plateau entraîné 13, et un deuxième organe de pression 32 (fig. 5) solidaire rotativement seulement de l'arbre de sortie 15 par engagement de portées canelées correspondantes 151-32I, dans l'alésage de l'arbre 15.
Les organes de pression présentent des couples de rampes opposées en 311-32, chaque rampe étant une fraction d'un flanc de filet à section carrée ou autre et à grand pas, afin de donner entre les organes 31-32 de larges surfaces d'appui, et des pentes im portantes aux rampes. On conçoit bien que les dif férences de valeur des couples moteur et résistant, se traduisent par un déplacement angulaire relatif plus ou moins sensible entre les organes 31 et 32. Ce déplacement angulaire est transformé en une poussée axiale plus ou moins forte par l'effet des rampes 311-32 . A cette poussée s'ajoute la poussée permanente du ressort 29.
Par suite, pour toutes les vitesses d'utilisation, quelles que soient les puis sances habituellement mises en oeuvre, dans toutes les applications, on obtient la pression maximum pour une friction parfaite entre les organes d'en traînement, dans de bonnes conditions, avec un appui étendu des rampes de contact des organes de pression 31-32.
Un index extérieur déplacé en relation avec les déplacements des galets 16-17, par l'intermédiaire de toutes dispositions connues, indique la vitesse obtenue à l'arbre de sortie.
Dans le variateur de vitesse décrit, il est encore prévu un rattrapage automatique des jeux les plus minimes qui peuvent se produire entre les organes d'entraînement et de pression. Ce système de rattra page de jeu est connu et appliqué dans de nom breux variateurs de vitesse à friction. Il comprend principalement un ressort à boudin 33 fixé par une extrémité avec une tension circulaire élevée, dans l'arbre de sortie 15. L'autre extrémité du ressort est solidaire d'un écrou 34 vissant avec du jeu sur l'ex trémité filetée de l'arbre 11. Ledit écrou vient en appui contre l'organe de pression 32 par l'inter médiaire d'une butée à roulement, et, par suite, con tre l'ensemble des organes de pression et d'entraîne ment. Si le moindre jeu se produit, l'écrou 34 poussé par le ressort 33, avance et rattrape ce jeu.
Après cette description complète du variateur, on souligne, en considérant plus particulièrement le schéma de la fig. 4, l'application directe et égale, sans friction intermédiaire, du couple moteur de l'arbre primaire 2, aux plateaux 9 et 10 qui sont ainsi deux plateaux directement entraîneurs.
On re marquera, en outre, le montage symétrique des rou leaux entraîneurs de friction 16 et des rouleaux de friction et de contre-appui 17 roulant sur le plateau de réception et d'appui 12. Il résulte de ces disposi tions, comme on l'a illustré à la fig. 4 par les flèches représentant les principaux efforts - un équilibre dynamique parfait sur l'arbre cen tral 11 du variateur. C'est uniquement sur l'arbre 11 que se traduisent en dernier lieu les efforts et les pressions entre les plateaux et rouleaux, puis que les plateaux 12 et 13 sont tous les deux soli daires rotativement au moins de l'arbre 11 qui est sollicité en traction pour une grande part.
Cet équilibre des efforts a pour corollaire une simplification de la construction qui est beau coup plus économique. En particulier, on utilise des roulements plus simples, moins coûteux. Le bâti est libéré de contraintes importantes. Sa réalisation est plus simple. Il peut être plus léger, plus petit, et tend à être un simple carter de recouvrement des organes.
- l'équilibrage dynamique permet l'application d'ef forts et de poussées plus importantes. Par ail leurs, si on ajoute à cela la mise en wuvre des deux plateaux directement entraîneurs, on par vient à transmettre, pour un variateur de carac téristiques semblables, des puissances qui sont sensiblement le double des puissances habituel lement transmises ; ou encore, pour des puissan ces transmises du même ordre, on peut admettre des pressions moins importantes entre les or ganes de friction et d'entraînement, avec la cer titude de n'avoir pas le moindre glissement entre les organes de friction. .