Variateur de vitesse à courroie trapézoïdale Dans l'industrie il est fait usage d'appareils dénom més variateurs de vitesse quand on veut entraîner un élément tournant mené, à une vitesse de rotation diffé rente de celle d'un élément tournant moteur.
Il est aussi connu des machines qui ont pour but d'enrouler un élément souple donné tel qu'un fil ou un ruban sur un support ou rouleau cylindrique. Quand ce rouleau possède un moyen d'entraînement propre et que l'élément à enrouler est fourni à vitesse constante à par tir d'un dispositif alimentaire aussi pourvu d'un entraî nement propre, il est absolument nécessaire de faire décroître la vitesse de rotation du rouleau d'une valeur déterminée à chaque couche pour éviter un.accroissement de tension de l'élément à enrouler ou même sa rupture.
Autrement dit, quand l'élément à enrouler est fourni à vitesse constante il doit être enroulé à cette même vitesse; ceci ne peut se faire que si la vitesse de rotation du rouleau reste, lors de l'enroulement de chaque cou che, inversement proportionelle au diamètre respectif de chaque couche.
Divers mécanismes ont déjà été prévus pour modi fier la vitesse de rotation du rouleau pour l'adapter à la vitesse de fourniture de l'élément à enrouler; ces méca nismes ne sont pas toujours satisfaisants comme c'est notamment le cas dans l'industrie textile pour les machi nes dites bancs à broches , dans lesquelles la vitesse de rotation des rouleaux doit varier avec grande précision.
Les bancs à broches comportent essentiellement des ailettes qui débitent les fils à vitesse constante en tournant à vitesse constante autour de petits rouleaux cylindriques dont la vitesse de rotation diminue après chaque enroulement des couches de fils les unes sur les autres pour former des bobines plus ou moins grosses. Dans ces bancs à broches la variation de vitesse des rouleaux est obtenue par un variateur formé de deux poulies tronconiques très larges sur lesquelles une cour roie sans fin, plate, est déplaçable transversalement à la fin de chaque couche par l'action d'un dispositif à rochet.
Dans un tel variateur, la courroie plate a ten dance à s'incliner par rapport aux axes des poulies et à glisser sur lesdites poulies. En outre, à la fin de chaque opération de bobinage, la machine étant arrêtée, il faut ramener la courroie à la position de départ ce qui exige, le rapprochement des deux poulies pour détendre la courroie, le déplacement <B>d</B>e la courroie qui doit revenir dans la position de départ, l'écartement des deux poulies pour retendre la couroie. En plus de toutes ces manoeuvres, en cas d'allongement de la courroie,
il faut procéder au réglage de l'écartement des poulies de façon à éviter le glissement de la courroie au démarrage.
L'inconvénient le plus grave de ces variateurs com portant deux poulies dont les diamètres dans le plan médian de la courroie varient simultanément de la même valeur, réside dans la difficulté, sinon l'impossibilité, d'obtenir des vitesses de rotation précises des rouleaux d'enroulement, car les vitesses décroissantes obtenues sur la poulie menée à diamètre variable qui les entraine, sont fonction d'une fraction
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dans laquelle D est le diamètre maximum de la poulie motrice, a est une constante qui est égale à la valeur dont le diamètre des poulies varie lors de chaque dépla cement de la courroie,
x est le nombre de déplacements et d est le diamètre minimum de la poulie réceptrice tan dis que d'un autre côté, les vitesses de rotation des cou ches successives enroulées sur un rouleau dont le diamè tre est d' sont fonction de la fraction
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où x est le nombre de couches et b l'épaisseur d'une couche; de plus, étant donné que dans le banc à bro ches , le fil est fourni par des ailettes tournant à une vitesse constante dans le même sens que les rouleaux, il y a- lieu d'ajouter cette vitesse constante aux vitesses successives de rotation données par - le variateur aux bobines.
A l'effet de supprimer-lë manque de synchronisation entre la vitesse constante de fourniture du fil et les vites ses de rotation des bobines obtenues par les variateurs à poulies variables, il<B>a déjà</B> été préconiséd7utiliserdespou- lies tronconiques à génératrices courbes ouide faire varier les déplacements de la courroie par l'action d'une came. Mais ces solutions ne suppriment pas les inconvénients dus à l'inclinaison de la courroie ni à son glissement, ni à la nécessité d'agir sur l'écartement des poulies pour ramener la courroie à sa -position de départ ou pour la retendre.
La présente invention, qui a comme but de suppri mer, dans le cas de l'application mentionnée, tous les inconvénients cités, concerne un variateur de vitesse à courroie trapézoïdale pour entraîner un arbre mené sui vant une vitesse de rotation variable selon une loi pré déterminée pour enrouler en couches superposées -sur un cylindre un élément souple fourni à vitesse constante.
Le variateur selon l'invention est caractérisé en -ce qu'il comporte une poulie motrice à gorge invariable recevant son mouvement d'un arbre moteur, une poulie réceptrice à gorge extensible montée sur un arbre mené, une courroie trapézoïdale sans fin passant sur la poulie motrice et la poulie réceptrice, un moyen réglant le dia mètre d'enroulement de la poulie extensible pour obtenir la vitesse variable selon ladite loi, un moyen de tension agissant de façon permanente sur ladite courroie en reprenant automatiquement son allongement ,
sans modifier le diamètre d'enroulement choisi sur la poulie réceptrice à gorge extensible pour obtenir une vitesse désirée et en maintenant automatiquement constante la tension de ladite courroie quel que soit son diamètre d'enroulement choisi sur ladite poulie réceptrice.
Dans une forme d'exécution du variateur la poulie réceptrice à gorge extensible, montée sur un arbre mené est formée de deux plateaux coniques pouvant être déplacés simultanément dans des sens opposés pas un moyen d'entraînement obéissant à un élément de com mande afin que les plateaux subissent un déplacement imposant à la poulie réceptrice une variation dudiamétre d'enroulement de la courroie correspondant à la loi pré déterminée de variation de la vitesse de la dite poulie.
Dans une réalisation préférentielle, l'arbre de la poulie motrice est porté par un- balancier pourvu d'un ressort éventuellement assisté d'un contrepoids et qui pivote par rapport au bâti autour du même axe que l'ar bre moteur qui entraîne la dite poulie par une transmis sion.
Le moyen de déplacement des plateaux coniques comporte une douille fixe qui estmontée surle moyeu de chaque plateau après interposition d'un roulement à bil les à un bout et qui est pourvue à l'autre bout d'un filet interne avec lequel coopère une vis montée sur un rou lement à billes calé sur l'arbre récepteur; cette vis est solidaire d'un pignon tournant, soumis à un. moyen d'en traînement;
une caractéristique importante de ce mon tage réside en ce que les filets des deux douilles et des vis correspondantes sont de pas contraires de sorte que lesdits plateaux se rapprochent et s'écartent simultané ment lors de la rotation des vis; en outre, il est prévu des ressorts de compression prenant appui sur les douilles et les vis afin de faciliter la rotation de ces dernières.
Le moyen d'entraînement est un arbre auxiliaire sol- licité de façon permanente à la rotation par un système quelconque tel qu'un contrepoids, mais dont l'action n'est possible que par l'intervention d'un =élément det: commande constitué par une poulie ou une- came.
La présente invention sera plus facilement comprise par la description suivante faite en se référant aux dès- sirs annexés qui se rapportent à un exemple de réalisa tion donné à titre illustratif seulement.
Dans ces dessins: La fig. 1 est une vue ;en élévation, de face et partiel lement en coupe, d'un variateur selon l'invention, les, poulies et les autres éléments mobiles étant dans la posi tion correspondant à la grande- vitesse: La fig. 2 est une vue en élévation, de côté, à une échelle un peu plus petite, du variateur de la fig. 1, pour une position du contrepoids du balancier légèrement plus haute que celle dessinée dans la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en élévation de face et partiel lement en coupe d'un variateur selon l'invention, à même échelle que la fig. 1, les poulies et autres éléments déplaçables étant dans la position correspondant à la petite vitesse.
La fig. 4 est une vue en élévation, de côté, à une échelle un peu plus --petite, du variateur, pour une posi tion du contrepoids du balancier légèrement plus basse que celle dessinée dans la fig. 3.
La fig. 5 est une vue schématique de profil d'une came pour l'élément de commande.
La fig. 6 est une vue en coupe suivant VI-VI de la fig. 5.
Dans les dessins ne sont montrés que. les éléments- nécessaires à la compréhension de l'invention.
Sur le bâti 10, sont fixés les paliers 9 de support de l'arbre 6 qui, par l'accouplement 6a, reçoit son mouve ment de rotation d'un monteur non montré.- Sur cet arbre 6, les deux bras 5 constituant le balancier peuvent pivoter grâce aux tourillons 5a. A un bout de ces bras 5 est porté l'arbre 2; sur l'arbre 6 est fixée la roue<B>à</B> chaîne 11 sur laquelle passe la chaîne 13 ,transmettant 1a.rota-- tion à la roue à chaîne 12 fixée sur l'arbre 2 portant la poulie à gorge 1 qui constitue ainsi la poulie motrice du variateur.
A l'autre bout, les bras 5 possèdent un -contre- poids 7 qui équilibre les poids de la poulie motrice à gorge 1 et donne la tension requise à la courroie trapé zoïdale 8. Cette action du .contrepoids 7 peut être rem-- placée par l'action des ressorts latéraux 14; ceux-ci sont. logés dans les tubes 15 et comprimés entre -le fond. 15a- et le piston 16 dont la tige 16a est articulée en 16b aux .
bras 5 du balancier; le fond 15a des tubes est articulé en 15b au bâti 10; les ressorts 14 agissent sur les bras 5 du balancier dans le même sens que le contrepoids 7. L'arbre récepteur ou arbre. mené 17 peut tourner dans les paliers: 17b solidaires du bâti 10. Dans l'arbre 17 est creusée une rainure dans laquelle est logée une clavette 17,a qui se loge dans des rainures 18a corres pondantes ménagées dans l'@ailésage du moyeu des pla teaux coniques 18 montés coulissants sur l'arbïe 17; de cette façon, les plateaux 18 entraînent l'arbre 17 tout en coulissant sur celui-ci.
Sur les moyeux des plateaux sont serrés des roulements à billes 18b, sur lesquels viennent se placer les bouts des douilles cylindriques 19- et 20 qui ne tournent pas mais qui coulissent sur les supports 18c solidaires du bâti 10 et engagés dans les rainures 18d desdites douilles; à l'autre bout ces douilles sont pour vues de filets intérieurs avec lesquels viennent coopérer les vis respectives 21 et 22 montées sur les roulements 21a calés sur l'arbre 17.
Les filets des douilles 19 et 20 sont de pas contraires de même que les filets des vis cor respondantes 21 et 22. Ces vis sont solidaires des pi- gnons dentés 23 et24 avec lesquelsengrèmentlespignons 25 et 26 montés sur l'arbre auxiliaire d'entraînement 27 qui est porté par les deux paliers 28 fixés au bâti 10.
Dans les douilles 19 et 20 sont logés les ressorts hélicoïdaux 19b et 20b; le ressort l9b prend appui contre la vis 21 et la bague 19a solidaire de la douille 19; le ressort 20b s'appuie sur la vis 22 et la bague 20a soli daire de la douille 20. Ces ressorts ont comme but de faciliter la rotation des vis 21 et 22 car ils équilibrent les réactions axiales résultant de la traction de la courroie 8 sur les faces coniques des plateaux 18.
Sur un bout de l'arbre auxiliaire 27 est fixée la pou lie 29 sur la jante de laquelle est enroulé un câble 30 passant sur la poulie de renvoi 31 et ayant un contre- poids 32 attaché à son extrémité 30a. Par suite de son. sens d'enroulement sur la poulie 29, ce contrepoids dont l'action s'opère suivant la flèche 33, tend à faire tourner l'arbre 27 dans le sens des aiguilles d'une montre (fig. 2).
Sur l'autre bout de l'arbre auxiliaire 27 est fixée une poulie 34 sur la jante de laquelle est enroulé un câble 35 dans un sens contraire au sens d'enroulement du câble 30 sur la poulie 29. Grâce à ce dispositif, le câble 35 lâché dans les sens opposé à celui de la flèche 36, par exemple par un système à rochet non montré, com mande la rotation de l'arbre 27 sollicité en permanence à la rotation par le contrepoids 32.
Quand l'arbre auxi liaire 27 tourne, il fait tourner simusltanément les pi gnons 25 et 26, qui eux entrainent les pignons 23 et 24 lesquels agissent simultanément sur les vis 21 et 22 qui à leur tour agissent respectivement, simultanément, sur les douilles 19 et 20 qui coulissent axialement et déplacent les plateaux 18 dans des sens opposés. De cette façon, les plateaux sont rapprochés ou écartés suivant qu'on lâche le câble 35 ou qu'on le retire suivant la flèche 36.
Dans les fig. 1 et 2, les divers organes déplaçables sont montrés dans la position qu'ils occupent quand les plateaux sont écartés, c'est-à-dire quand le diamètre d'enroulement de la courroie sur la poulie réceptrice est le plus faible, ce qui correspond à la plus grande vitesse de rotation de l'arbre mené 17. Au fur et à mesure que le câble 35 permet la rotation de l'arbre auxiliaire 27 du moyen d.'entraînement, le diamètre d'enroulement de la courroie sur la poulie réceptrice augmente jusqu'à ce que les plateaux soient en contact, la vitesse de l'arbre 17 diminue, le balancier 5 pivote pour rapprocher la poulie 1 de la poulie réceptrice et les ressorts 14 se com priment.
Dans les fig. 3 et 4, les organes déplaçables occupent la position correspondant à la plus petite vitesse de l'ar bre mené 17 obtenue quand les plateaux 18 sont en con tact.
En vue d'obtenir sur l'arbre mené 17 une variation de vitesse suivant une loi déterminée il est possible de remplacer la poulie 34 par une came telle que celle représentée à titre d'exemple dans les fig. 5 et 6.
Dans ce cas, sur le tambour 41 monté sur l'arbre auxiliaire 27, des éléments en saillie sont disposés sui vant des génératrices. Ces éléments comportent des co lonnettes 38 vissées dans le tambour et terminées par une tête 38a; ces colonnettes portent des traverses 37 bloquées par les écrous 39; la hauteur de ces colonnettes 38 est réglable en les vissant plus ou moins fortement dans le tambour 41 et elles sont bloquées par les écrous 40. Le câble 35 s'enroule alors sur les traverses 37.
Le système qui vient d'être décrit est avantageux car il permet de varier aisément la vitesse de l'arbre mené 17 en imposant au câble 35 un mouvement correspon dant à la loi de variation de vitesse recherchée.
La remise dans la position de départ correspondant à la plus grande vitesse de l'arbre 17 est particulière ment simple; le variateur étant à l'arrêt, on tire sur- le câble 35 dans le sens de la flèche 36, ce qui fait remon ter le contrepoids 32 et par la rotation de l'arbre 27 les plateaux coniques 18 sont écartés; sous l'action du con trepoids 7 ou des ressorts 14 la poulie motrice .1 s'écarte automatiquement de la poulie réceptrice et la courroie 8 est maintenue parfaitement tendue; son allongement est 'aussi repris automatiquement à tout moment - par le balancier subissant l'action du contrepoids ou des res sorts.