Variateur de vitesse comportant deux courroies trapézoïdales La présente invention a pour objet un variateur de vitesse comportant deux courroies trapézoïdales. Un tel variateur permet de changer une vitesse de rotation dans un rapport arbitraire entre certaines limites, la variation étant obtenue en écartant deux joues coniques entraînant une courroie placée entre elles, la courroie ayant une section trapézoïdale et étant entraînée par les parois latérales.
Les machines de ce genre ayant à transmettre une puissance assez importante doivent comporter plu sieurs courroies qui fonctionnent parallèlement. Or les différentes courroies utilisées dans une même machine peuvent avoir des dimensions légèrement différentes. Ceci peut résulter des défauts de fabrication ou des différences d'usure entre les courroies ; de même les poulies peuvent présenter des différences prove nant également de la fabrication ou de différence d'usure.
De toutes ces différences il peut résulter entre les diverses transmissions parallèles des écarts de fonctionnement d'où il résulte des glissements rela tifs des courroies les unes par rapport aux autres se traduisant par des surcharges sur certaines cour roies et une perte de puissance pour la transmission, la puissance transmise étant inférieure au produit de la puissance transmissible par une courroie multiplié par le nombre des courroies.
L'invention a pour objet un variateur de vitesse comportant deux courroies, dans lequel l'effort sur les deux courroies est automatiquement partagé.
Un tel appareil permet d'utiliser les deux cour roies à leur pleine capacité et transmet une puissance pratiquement double de celle que peut transmettre une seule des deux courroies.
On connaît déjà des dispositifs permettant d'ac coupler deux machines fonctionnant chacune comme variateur de vitesse ; un tel dispositif permet d'équi librer les charges appliquées aux deux machines et peut dans certains cas offrir une solution de dépan nage mais ce dispositif n'est pas pratique et n'a pas eu beaucoup de succès parce qu'il présente de nom breux inconvénients : l'ensemble des deux machines est très encombrant ; le rendement de la transmis sion n'est pas aussi élevé que ce que l'on pourrait espérer parce qu'il y a de nombreux paliers et des organes de liaison qui absorbent de l'énergie ;
il y a deux machines à fixer au sol au lieu d'une, ce qui pose des problèmes d'alignement pour les différents arbres de ces deux machines : il faut pour chaque ligne d'arbres aligner quatre paliers, il faut en plus que les deux machines aient rigoureusement les mêmes distances entre leurs axes, il faut faire coin- cider simultanément trois lignes d'arbres, ce qui pose des problèmes de réglage axiaux délicats ;
or les accouplements peuvent avoir à transmettre des pous sées axiales passant par les arbres, certaines pous sées axiales peuvent être transmises d'un arbre à l'arbre qui le prolonge en passant par l'intermédiaire des deux carters des deux machines et par les fixa tions au sol.
Pour toutes ces raisons un tel dispositif n'a pas donné satisfaction.
On connaît également des systèmes de transmis sion différentiels constitués de deux paires de pou lies. Ces dispositifs présentent l'inconvénient que l'équilibrage des deux transmissions est assuré par un dispositif hydraulique compliqué et d'un fonctionne ment délicat.
Le variateur de vitesse selon l'invention comporte deux courroies trapézoïdales. Il est caractérisé en ce qu'il comporte un carter, un arbre d'entrée et un arbre de sortie, l'arbre d'entrée portant deux pou lies côte à côte, constituées chacune de deux joues dont l'écartement est variable, la joue de chaque poulie située du côté de la poulie voisine étant fixée sur l'arbre, tandis que les joues placées extérieure ment à l'ensemble des deux poulies sont solidaires en rotation de l'arbre mais peuvent glisser axiale ment sur l'arbre, l'arbre de sortie portant également deux poulies côte à côte,
constituées chacune de deux joues dont l'écartement est variable, les deux joues extérieures de l'ensemble de ces deux poulies étant fixées sur l'arbre de sortie, les deux joues intérieures étant solidaires en rotation de l'arbre de sortie mais pouvant glisser axialement sur cet arbre et étant sollicitées à l'écartement au moyen d'un ressort,
les joues extérieures des deux poulies de l'arbre d'entrée sont solidaires chacune d'un man chon fixé au milieu d'un bras situé dans un plan per pendiculaire à l'arbre d'entrée, deux des extrémités de ces deux bras étant liées à une commande qui agit en déplaçant les extrémités correspondantes des bras en sens contraire (écartement ou rapproche ment).
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du variateur, objet de rin- vention.
La fig. 1 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution d'un variateur de vitesse équilibré à deux courroies ; la fig. 2 est une seconde forme d'exécution d'un variateur avec deux sorties liées par une relation différentielle, remplaçant par exemple, la boîte de vitesse et le différentiel d'une voiture automobile, et la fig. 3 représente une variante d'un dispositif de commande du variateur.
Le variateur de la fig. 1 comporte un carter 1, un arbre d'entrée 2 et un arbre de sortie 3. L'arbre 2 porte deux joues coniques 4 et 5 fixées à l'arbre, et deux joues coniques 6 et 7 solidaires en rotation de rarbre 2 mais pouvant glisser axialement. Les deux joues 4 et 6 d'une part et 5 et 7 d'autre part constituent respectivement deux poulies à diamètre variable, le diamètre pratique de la - poulie étant déterminé par la largeur de la courroie trapézoïdale utilisée, qui est constante en service, et par l'écarte ment des joues mobiles,
ce que l'on peut commander par le dispositif décrit ci-après. Deux bras 8 et 9 articulés en leur milieu sur des couronnes qui sont solidaires des joues 6 et 7 en translation axiale mais pas en rotation, c'est-à-dire ces couronnes sont indé pendantes de la rotation de l'arbre 2, sont fixées à leurs extrémités 10 et 11,
par des articulations à une tringle 12 pouvant coulisser dans des orifices appro priés 13 et 14 du carter. Un système quelconque 15 est prévu pour pouvoir bloquer cette tringle. Les autres extrémités 16 et 17 des deux bras 8 et 9 sont liées à une tige de commande 18 actionnée par un volant 19, ou de préférence par un dispositif décrit en détails sur la fig. 3 ; la tige de commande porte à ses extrémités deux filetages de sens inverses et les bras 8 et 9 sont articulés sur deux écrous adaptés à ces filetages.
On voit qu'en manaeuvrant le volant 19, on peut rapprocher ou écarter les deux joues 6 et 7, par conséquent augmenter ou diminuer le rayon des deux poulies de la même valeur. En déplaçant la tringle 12, on déplace les joues 6 et 7 dans le même sens, dans ce mouvement la somme des rayons d'enroulement reste constante, cela permet de corriger une différence d'épaisseur entre les cour roies ou d'obtenir un effet différentiel comme on le verra en regard de la fig. 2.
L'arbre de sortie 3 porte également quatre joues 20, 21, 22 et 23. Les joues 20 et 23 sont fixes sur l'arbre 3, tandis que les joues 21 et 22 sont solidai res en rotation de cet arbre mais peuvent coulisser axialement dessus. Un ressort 24 les maintient écar tées. Ces quatre joues constituent deux poulies à diamètre variable, comme sur l'arbre d'entrée 2. Ici, le diamètre n'est pas commandé mais résulte des positions et des tensions des courroies 25 et 26 ; ces positions sont déterminées par l'écartement des joues 6 et 7 commandé par le volant 19. Pour soulager la commande du volant, les extrémités 16 et 17 des bras 8 et 9 peuvent être rapprochées par un res sort 27.
Avantageusement, les ressorts 24 et 27 peuvent comporter des dispositifs cinématiques permettant d'adapter la tension du ressort à la poussée des courroies. En fonctionnement, on débloque la trin gle 12 en desserrant le système 15 et l'on fait tour ner la machine à vide. Elle se règle toute seule, la tringle 12 se plaçant à la position voulue pour com penser les différences d'épaisseur et de longueur des deux courroies 25 et 26. On bloque alors le système 15 et la machine peut fonctionner. Le réglage doit être vérifié périodiquement. Les deux joues 21 et 22, qui exercent nécessairement les mêmes poussées sur les faces latérales des deux courroies se placent naturellement de façon telle que les courroies trans mettent des puissances égales.
Une première caractéristique du variateur est la symétrie qu'il présente par rapport au plan per pendiculaire aux arbres d'entrée et de sortie. Cette caractéristique est très avantageuse, entre autres avantages elle facilite le montage, diminue le prix de revient, diminue le nombre des pièces détachées et permet d'insérer facilement le variateur quelles que soient les positions relatives de l'organe moteur et de l'organe récepteur, qui peuvent être placés indifféremment aux deux extrémités des arbres 2 et 3.
La disposition des bras 8 et 9, avec la tringle 12 permet un ajustement automatique conduisant à une égale répartition du travail entre les deux cour roies. Si par exemple la courroie 26 est légèrement plus longue que la courroie 25, dans un dispositif ordinaire, la courroie 25 serait surchargée, tandis que la courroie 26 ne transmet qu'une faible puissance et peut même, dans certains cas, en absorber. Mais ici, le système 15 étant débloqué, la courroie 25 exerce sur la joue mobile 6 une poussée axiale plus forte que celle exercée par la courroie 26 sur la joue mobile 7, la tringle 12 se déplace donc vers la gau che, provoquant simultanément une diminution du diamètre d'enroulement de la courroie 26.
Les deux joues mobiles 21 et 22 se placent automatiquement à des positions correspondantes telles que les cour roies travaillent chacune autour de deux diamètres d'enroulement dans le même rapport. Les deux cour roies fonctionnent alors sans frottement, on bloque le système 15 et l'on peut charger la machine. On comprendra que ce réglage n'est rigoureux ou absolu que pour un rapport de transmission. (Si la différence entre les courroies n'existe qu'en épaisseur et qu'elles ont même longueur, le réglage rigoureux ou absolu pour tous les rapports, mais ce n'est pas le cas le plus fréquent.) Toutefois, si le rapport sur lequel le réglage est fait, est judicieusement choisi, on aura pratiquement un équilibre satisfaisant sur toute la plage de varia tion.
Par rapport aux dispositifs connus, celui-ci pré sente l'avantage d'avoir un encombrement total ré duit, dû au fait de la suppression de deux paliers sur quatre pour chaque ligne d'arbres et de la suppres sion des accouplements intermédiaires.
La rigidité générale de l'ensemble est augmentée. Le rendement de transmission est amélioré par la suppression de palier et d'organe de liaison.
Les conditions d'installation sont améliorées car il n'y a qu'une seule pièce à fixer au sol au lieu de deux et il n'y a plus de problème d'alignement des trois accouplements intermédiaires.
La fig. 2 représente une coupe schématique de l'application du variateur ci-dessus à un différentiel, par exemple pour une voiture automobile de faible puissance. Le système se distingue du précédent par deux caractéristiques 1) Il y a deux demi-arbres indépendants 31 et 32 à la sortie au lieu d'un seul, ces deux demi- arbres portant chacun une poulie ; 2) les extrémités 10 et 11 des bras 8 et 9 ne sont plus fixées au carter, mais reliées par une bielle 33.
Les mêmes éléments portent les mêmes réfé rences que sur la fig. 1. En fonctionnement, si le rapport des vitesses de rotation des arbres 31 et 32 doit s'écarter de l'unité, la bielle 33 s'écartera de sa position initiale, les diamètres des deux poulies d'entrée, c'est-à-dire les écarts entre les joues 4 et 6 d'une part et 5 et 7 d'autre part vont devenir différents et les courroies s'enrouleront automatique ment sur des diamètres différents dont le rapport correspond à celui imposé par la relation liant les vitesses de deux demi-arbres et dépendant elle-même d'un paramètre extérieur à l'appareil.
L'écart maximum entre les deux vitesses des demi-arbres 31 et 32 est limité dans les deux sens (minimum et maximum), par le plus petit et le plus grand rayon d'enroulement de chaque poulie, et il ne peut effectivement être réalisé que pour le rap port moyen de la transmission moyenne. Pour les rapports extrêmes de la transmission moyenne (les deux poulies au plus grand ou au plus petit diamètre), il n'y a pas d'effet différentiel, ce qui n'est pas un inconvénient, car les automobiles n'ont pas à tourner autour d'une des roues motrices et que la vitesse maxima d'une automobile doit être réduite en courbe, d'autant plus que la courbe est plus accentuée.
La diminution de plage résultant de l'effet dif férentiel (en automobile) est acceptable parce que les variations maxima possibles de la vitesse dans le variateur décrit sont nettement supérieures aux va leurs habituelles admises dans les boîtes de vitesse d'automobiles.
La fig. 3 représente une variante du dispositif de commande du variateur. Les extrémités 16 et 17 des bras 8 et 9 ne sont plus guidées d'une manière positive mais coulissent librement sur une tige 18a. Elles sont toujours reliées par un ressort d'équih- brage 27 qui a pour but de décharger la commande.
Le carter 1 porte un chapeau la retenant un écrou 51 solidaire d'un volant de commande 52. Cet écrou 51 commande le déplacement d'une tige filetée 53 dont l'extrémité porte une tête 54 reliée aux extrémités 16 et 17 des bras 8 et 9 par un sys tème de tiges articulées 55, 56, 57 et 58.
Un tel dispositif permet de mieux régler la varia tion du rapport de vitesse de la transmission en fonc tion de la position du volant de commande 52. En particulier, il est possible d'avoir une commande li néaire: pour deux rotations égales du volant 52 on a le même changement des valeurs des vitesses. Ce qui n'était pas possible avec une commande 19 agis sant directement sur la tige 18 (fig. 1 et 2).
On remarquera d'ailleurs que le parallélogramme articulé constitué par les tiges 55, 56 et les fractions 57a et 58a des tiges 57 et 58 situées par rapport au mécanisme de l'autre côté de l'articulation. 59 a simplement pour but d'amplifier le déplacement de l'articulation 59 pour augmenter la précision de la commande.
La commande simplifiée se réduirait le plus sim plement aux deux tiges 57b et 58b. On réalise ainsi un triangle dont les trois côtés 57b et 58b et la tige 18a sont déformables.
La déformation est réalisée en faisant varier la longueur de la tige l8a comprise entre les deux extrémités 16 et 17 des bras 8 et 9.