Embrayage à friction. L'objet de l'invention est un embrayage à friction caractérisé par un organe moteur disposé concentriquement sur un arbre central mû, sur lequel est calé un manchon portant des secteurs mobiles concentriques à l'arbre central. Lesdits secteurs pouvant être mis en contact avec l'organe moteur par friction au moyen de pièces rotatives logées dans le manchon entraîneur, les faces intérieures des secteurs présentant une forme produisant l'en traînement progressif de l'arbre central, réa lisant l'embrayage qui fait l'organe moteur solidaire dudit arbre; un ressort hélicoïdal et annulaire agissant dans les secteurs pour les ramener à la position du repos au débrayage.
Ledit embrayage est susceptible de rece voir des applications de toutes sortes et dif férentes entre elles. A titre d'exemples, le dessin annexé représente deux formes d'exé cution différentes de l'invention.
Dans la première forme d'exécution, fig. 1 à 3, les secteurs sont commandés dans leur déplacement latéral par un levier approprié qui reste immobile après l'accouplement des deux organes, moteur et récepteur. Dans la deuxième forme d'exécution, fig. 4 à 6, des bagues ont une fonction qui dérive de la, puissance à transmettre; leur déplace ment latéral varie suivant cette puissance qui est réglée par un contrepoids agissant sur le levier de commande.
La fig. 1 est une coupe longitudinale de la première forme d'exécution: La fig. 2 est une coupe suivant A-A de cette fig. 1: La fig. 3 est un détail des butées de res sorts de rappel; La fig. 4 est une vue longitudinale avec des coupes partielles montrant la deuxième forme d'exécution qui comprend un limiteur de puissance; La fig. 5 est une coupe suivant D-D de la fig. 4: La fig. 6 est uni schéma représentant un détail des galets de coincement sur les sec teurs de friction.
Dans les fig. 1 à 5, 1 est un arbre cen tral sur lequel tourne librement une poulie 3. Un manchon d'entraînement 2 est claveté sur l'arbre 1. 5 est une bague dont une ex trémité est tronconique en 5' et l'autre ex- trémité possédant une gorge 5" pouvant re cevoir une fourche qui n'est pas figurée sur le dessin et dont le rôle est de provoquer le déplacement de la bague sur le manchon du plateau entraîneur 2. Ce dernier porte sur sa périphérie, aux parties indiquées par les fig. 1 à 2, des logements recevant des billes 6 pouvant jouer librement sur elles-mêmes.
La partie du plateau 2 qui forme un cylindre creux est entourée de secteurs 4 dont la section est visible en fig. 2; leur grand diamètre extérieur correspond au dia mètre intérieur de la surface de friction de la poulie 3. Une gorge annulaire pratiquée dans chacun des secteurs 4 sert de logement à un ressort de rappel 7 qui forme un seul anneau et dont les spires sont arrêtées de place en place par des butées 8 (fig. 2) fixées aux secteurs 4 et par des butées 9 fixées au plateau d'entraînement 2 (fig. 3).
Sur le pourtour intérieur des secteurs 4 sont disposées à égale distance et en regard de chacune des billes 6, des cavités en forme d'arc de cercle dont les deux extré mités forment bossage et ont la fonction de came sur les bielles 6. Des bagues 10 et 11 fixées sur l'arbre 1 aux deux extrémités de l'appareil maintiennent l'ensemble des organes sur cette arbre, la bague 10 sert de butée à la bague 5. Un disque 12 fixé à la poulie 3, enferme le mécanisme pour le protéger des poussières et retenir l'huile nécessaire au bon fonctionnement.
Le fonctionnement est le suivant, les fig. 1 et 2 montrant la position des organes quand l'appareil est embrayé.
Supposons la bague 5 à la position indi quée par le tracé pointillé fig. 1 où les billes 6 sont dégagées du cône 5' de la bague 5 et reposent librement dans leurs logements du plateau 2. Les secteurs 4 sont ajustés de façon à laisser un jeu convenable entre leur surface de friction et celle de la poulie 3. Les pièces sont alors dans la position de débrayage. Pour obtenir l'embrayage, on opère le déplacement de la bague 5 que l'on pousse vers la poulie 3, ce qui a pour effet d'ame ner la surface tronconique 5' en contact avec les billes 6 et de les pousser radialement contre les cavités en arc de cercle des sec teurs 4, à l'encontre du ressort 7.
Les billes 6 pressées contre la surface concave desdites cavités roulent sur cette dernière et déterminent, par suite du plan incliné de ces cavités, un éloignement des secteurs de l'axe de l'appareil. Il s'ensuit que la surface extérieure de ces secteurs vient s'appliquer contre la surface interne de la poulie 3 avec une pression plus ou moins grande qui dépend du degré d'enfoncement de la bague à l'intérieur du plateau 2. On ob tient de ce fait un entraînement progressif de tous les organes récepteurs autour de l'arbre 1, rendant celui-ci complètement soli daire de la poulie 3 au moment où la bague 5 est pressée à fond.
Si on admet comme exemple le sens de rotation des aiguilles d'une montre pour ce lui de la poulie 3, suivant les résistances supportées par l'arbre 1, le manchon entraî neur 2 qui lui est solidaire, fera tourner dans le sens inverse les billes 6 qui agiront sur la rampe formée par les cavités intérieures des secteurs 4. Il en résultera une pression d'autant plus forte sur les secteurs 4 que la résistance offerte par l'arbre 1 sera plus grande, ce qui assurera une adhérence par faite des surface de contact des secteurs 4 et de la poulie 3. La forme des cames inté rieures des secteurs 4 est prévue pour per mettre un travail égal des billes 6 dans les deux sens de rotation.
Le ressort hélicoïdal circulaire 7 qui passe dans les secteurs 4, agit comme suit: 1 Il est prisonnier par ses spires, d'abord dans les butées 8 fixées aux secteurs 4 et dans les butées 9 fixées au plateau d'entraî nement 2 de façon à lui permettre une liber té d'action comme frette élastique pour main tenir les secteurs 4 sur le plateau 2 et vaincre la force centrifuge.
2 Au moment de l'embrayage, quand les secteurs 4 sont entraînés au premier con tact de la poulie 3 avant de communiquer le mouvement à l'arbre 1, ils se déplacent légèrement autour de l'axe entre les butées 9, ce qui a pour effet de comprimer le res sort 7 entre les butées 8 et 9 d'un côté, et à l'étendre entre les butées 8 et 9 de l'autre côté de chacune suivant le sens de rotation: cet arc de cercle de déplacement des secteurs 4 est indiqué dans la fig. 2 par le pointillé qui va de A à B pour le cas du sens de ro tation des aiguilles d'une montre et de C à D pour le sens inverse.
Les butées 9 arrêtent les secteurs 4 dans les deux sens aux points et D; il est facile de comprendre que, au moment du débrayage, quand la bague 5 dégage les billes 6 des secteurs 4, ceux-ci, libérés de l'entraînement de la poulie 3, reprennent leur position primitive de repos sous l'action du ressort 7.
La deuxième forme d'exécution est un exemple de réalisation de l'invention dans les cas de transmission susceptible de recevoir éventuellement des efforts anormaux.
Le dessin annexé, représente fig. 4 à 6; à titre d'exemple, un dispositif utilisable dans un appareil de levage.
Dans les paliers 16 et 17 tourne l'arbre central 1 sur lequel est montée folle la poulie de commande 3. Comme dans le modèle fig. 1 à 3, le manchon 2 est claveté sur l'arbre 1, mais il porte une série de galets 6' pivotés avec jeu au plateau 2 comme indiqué en fig. 6 et remplissant le même rôle que les billes des fig. 1 et 2. Le manchon 2 est muni d'un long moyeu 2' régnant jusqu'au coussinet du palier 17; sur ce moyeu est monté fou un manchon de même longueur dont une extré mité 5 est en forme de bague tronconique pour constituer l'un des chemins de roulement des galets 6' tandis que l'extrémité opposée est filetée sur une certaine longueur en 54 pour recevoir un écrou 22 et un contre-écrou 23 servant de butée réglable à la couronne de billes 21 qui roule, d'autre part, contre une bague 5"'.
La surface du manchon qui est comprise entre le filetage 54 et la bague extrême 5 est lisse et reçoit une bague 5" semblable à celle 5"' puis une autre bague 5' pour servir de deuxième chemin de roule ment aux galets 6'; l'extrémité opposée forme épaulement et sert de butée à la deuxième couronne de billes 21'.
Les deux bagues-butées 5" et 5"' ont leur face qui se regardent, découpées d'encoches allongées qui constituent des rampe; ces bagues peuvent coulisser sur le manchon 5, 54, mais elles sont empêchées de tourner par des ergots 26 appartenant à ces bagues et emprisonnés dans des rainures aménagées dans l'épaisseur de la boîte 17' qui est soli daire du palier 17; ces ergots peuvent donc coulisser dans lesdites rainures qui sont dis posées longitudinalement sur la face interne de la boîte cylindrique 17, fig. 4 et 5.
La boîte 17' est envoloppée par un collier 18 auquel est fixé un levier de commande 19 portant un poids de réglage 19' qui se place en un point déterminé de la longueur de ce levier et s'y fixe par un boulon. En deux points diamétralement opposés de ce collier 18 sont fixées deux vis 20 dont la longueur est calculée pour que leur extrémité fasse saillie d'une certaine quantité à l'intérieur de la boîte 17'. La paroi de cette boîte est en taillée de deux fentes 17" qui constituent des coulisses pour laisser passer les extrémités saillantes des vis 20 qui forment des ergots servant à opérer, par leur déplacement circu laire, le coulissage des bagues à rampes 5" et 5"'.
Le diamètre desdits ergots 20 est déter miné d'après la distance maximum qui doit exister entre les sommets des rampes des bagues 5" et 5"'.
Le collier 18 comporte une butée 18' placée à la partie inférieure. D'autre part, le palier 17 est muni d'une saillie 25 à l'extré mité de laquelle est disposée une vis de bu tée 24 dont la saillie est réglable à volonté.
Pour maintenir le levier 19 dans la posi tion de l'arrêt, c'est-à-dire au point S, fig. 5, un pointeau 27 est logé librement dans une oreille solidaire du collier 18; un ressort 28 réglé par une vis 29 fait pression sur la tète du pointeau et maintient celui-ci dans une cavité faite dans un bossage du palier 17. -Un joint souple est maintenu ii l'entrée de la boîte 17' par une frette 14 pour éviter les pertes de lubrifiant nécessaire aux organes intérieurs et pour préserver ceux-ci des pous sières extérieures.
Le fonctionnement est le suivant: Supposons un appareil de levage dont la puissance ne doit pas dépasser une charge de 2000 kg: l'embrayage se fait en dé plaçant le levier 19 du point mort S air point M (fig. 5). Les deux ergots 20 agissent sur les rampes des bagues 5" et 5"' et les écar tent, ce qui a pour effet de rapprocher les deux cônes des bagues 5 et 5'. Les galets 6' reçoivent une pression qui les éloigne du centre et les fait agir sur les rampes des secteurs 4 (fig. 6) en produisant d'abord une friction puis ensuite l'entraînement par la poulie 3.
A ce moment on règle la position du poids 19' pour un entraînement sans pa tinage des surfaces adhérentes pour un charge à lever de 2000 kg, de sorte que si la charge est dépassée, la pression augmente sur les rampes des secteurs 4, et agit sur les cônes des bagues 5 et 5' ainsi que sur- les rampes des bagues 5" et 5"' dont l'angle de pression, convenablement étudié, provo quera un glissement des ergots 20 qui les éloignera du coincement utile à l'entraînement normal, ce qui diminuera par conséquent la puissance d'adhérence des secteurs 4 et pro duira le patinage, évitant ainsi la rupture d'un organe essentiel.
Le dispositif limiteur de puissance qui est combiné avec le modèle représenté fig. 4 à 6, s'applique notamment aux groupes de machines demandant une sécurité dans la puissance à transmettre ou nécessitant une limite de la puissance à recevoir. Dans les véhicules à moteur, il a son application toute indiquée pour obtenir la variation automati que des vitesses; dans ce cas le levier 19 actionnera un ou plusieurs couples d'engre nage des rapports différents. On réalisera par le dispositif un variateur de vitesse automa tiquement proportionnel aux résistances offertes par la route ; on pourra aussi dans ces cas particuliers et afin de ménager l'encombre ment, remplacer le poids de réglage 19' par un ressort d'une résistance appropriée au genre de machine on l'embrayage est appli qué.
Les détails de construction des différents modèles d'embrayage qui pourront être cons titués d'après le principe de l'invention, va rieront avec les applications. Ainsi oir peut citer: le remplacement des billes 6 ou des galets 6' par des rouleaux dont l'axe serait parallèle à l'arbre central: la variation du nombre des billes, galets ou rouleau ainsi que du nombre des secteurs à rampes inté rieures formant cames etc.
Oit ajoutera que dans le cas par exemple de l'accouplement d'un groupe électrogène, l'arbre central est rompu à un endroit con venable suivant la ligne A-A de la fig. 1, de manière à rendre indépendant le tambour de friction que représente la poulie 3 qui serait clavetée sur l'arbre moteur; le plateau entraîneur 2 avec ses organes serait solidaire de l'arbre de la dynamo.
Il est à remarquer que l'appareil d'em brayage imaginé ainsi constitué comprend toits les éléments d'un frein et peut être uti lisé comme tel; dans ce cas il n'y a qu'à rendre solidaire du bati de la machine, le plateau entraîneur 2 ou bien la poulie 3.
Friction clutch. The object of the invention is a friction clutch characterized by a driving member arranged concentrically on a driven central shaft, on which is wedged a sleeve bearing movable sectors concentric with the central shaft. Said sectors being able to be brought into contact with the driving member by friction by means of rotating parts housed in the driving sleeve, the internal faces of the sectors having a shape producing the progressive dragging of the central shaft, realizing the clutch which forms the motor unit integral with said shaft; a helical and annular spring acting in the sectors to bring them back to the position of rest when disengaged.
Said clutch is capable of receiving applications of all kinds and different from one another. By way of examples, the appended drawing represents two different embodiments of the invention.
In the first embodiment, fig. 1 to 3, the sectors are controlled in their lateral displacement by an appropriate lever which remains stationary after the coupling of the two components, motor and receiver. In the second embodiment, fig. 4 to 6, the rings have a function which derives from the power to be transmitted; their lateral displacement varies according to this power which is regulated by a counterweight acting on the control lever.
Fig. 1 is a longitudinal section of the first embodiment: FIG. 2 is a section along A-A of this FIG. 1: Fig. 3 is a detail of the stops of the return spells; Fig. 4 is a longitudinal view with partial sections showing the second embodiment which comprises a power limiter; Fig. 5 is a section on D-D of FIG. 4: Fig. 6 is a diagram showing a detail of the jamming rollers on the friction sectors.
In fig. 1 to 5, 1 is a central shaft on which freely rotates a pulley 3. A drive sleeve 2 is keyed on the shaft 1. 5 is a ring, one end of which is frustoconical in 5 'and the other ex - end having a 5 "groove that can receive a fork which is not shown in the drawing and whose role is to cause the displacement of the ring on the sleeve of the drive plate 2. The latter bears on its periphery, to the parts indicated by Figures 1 to 2, housings receiving balls 6 which can play freely on themselves.
The part of the plate 2 which forms a hollow cylinder is surrounded by sectors 4, the section of which is visible in FIG. 2; their large outside diameter corresponds to the inside diameter of the friction surface of the pulley 3. An annular groove made in each of the sectors 4 serves as a housing for a return spring 7 which forms a single ring and the turns of which are held in place. in place by stops 8 (fig. 2) fixed to the sectors 4 and by stops 9 fixed to the drive plate 2 (fig. 3).
On the inner periphery of the sectors 4 are arranged at an equal distance and opposite each of the balls 6, cavities in the form of a circular arc, the two ends of which form a boss and have the function of a cam on the connecting rods 6. Rings 10 and 11 fixed on the shaft 1 at the two ends of the apparatus hold all the components on this shaft, the ring 10 serves as a stop for the ring 5. A disc 12 fixed to the pulley 3 encloses the mechanism for protect it from dust and retain the oil necessary for proper operation.
The operation is as follows, FIGS. 1 and 2 showing the position of the components when the device is engaged.
Let us assume the ring 5 in the position indicated by the dotted line fig. 1 where the balls 6 are released from the cone 5 'of the ring 5 and rest freely in their seats of the plate 2. The sectors 4 are adjusted so as to leave a suitable clearance between their friction surface and that of the pulley 3. The parts are then in the disengaged position. To obtain the clutch, one operates the displacement of the ring 5 which is pushed towards the pulley 3, which has the effect of bringing the frustoconical surface 5 'in contact with the balls 6 and of pushing them radially against the arcuate cavities of sectors 4, against the spring 7.
The balls 6 pressed against the concave surface of said cavities roll on the latter and determine, as a result of the inclined plane of these cavities, a distance between the sectors of the axis of the apparatus. It follows that the outer surface of these sectors comes to rest against the inner surface of the pulley 3 with a greater or lesser pressure which depends on the degree of depression of the ring inside the plate 2. We ob As a result, all the receiving members are gradually driven around the shaft 1, making the latter completely integral with the pulley 3 when the ring 5 is fully pressed.
If we take as an example the direction of rotation of clockwise for this pulley 3, according to the resistances supported by the shaft 1, the driving sleeve 2 which is integral with it, will rotate in the opposite direction. balls 6 which will act on the ramp formed by the interior cavities of the sectors 4. This will result in an all the stronger pressure on the sectors 4 as the resistance offered by the shaft 1 is greater, which will ensure a perfect grip. of the contact surfaces of the sectors 4 and of the pulley 3. The shape of the internal cams of the sectors 4 is designed to allow the balls 6 to work equally in both directions of rotation.
The circular helical spring 7 which passes through sectors 4 acts as follows: 1 It is trapped by its turns, first in the stops 8 fixed to the sectors 4 and in the stops 9 fixed to the drive plate 2 so to allow it a liber ty of action as an elastic band to hand hold the sectors 4 on the plate 2 and overcome the centrifugal force.
2 At the moment of engagement, when the sectors 4 are driven at the first contact of the pulley 3 before communicating the movement to the shaft 1, they move slightly around the axis between the stops 9, which has for the effect of compressing the res out 7 between the stops 8 and 9 on one side, and to extend it between the stops 8 and 9 on the other side of each according to the direction of rotation: this arc of the displacement of the sectors 4 is shown in fig. 2 by the dotted line which goes from A to B for the case of clockwise rotation and from C to D for counterclockwise.
The stops 9 stop the sectors 4 in both directions at points and D; it is easy to understand that, when the clutch is released, when the ring 5 releases the balls 6 from the sectors 4, these, released from the drive of the pulley 3, return to their original rest position under the action of the spring 7.
The second embodiment is an exemplary embodiment of the invention in cases of transmission liable to possibly receive abnormal forces.
The attached drawing represents fig. 4 to 6; by way of example, a device usable in a lifting device.
In bearings 16 and 17, the central shaft 1 rotates on which the control pulley 3 is mounted loose. As in the model fig. 1 to 3, the sleeve 2 is keyed on the shaft 1, but it carries a series of rollers 6 'pivoted with play on the plate 2 as indicated in fig. 6 and fulfilling the same role as the balls of FIGS. 1 and 2. The sleeve 2 is provided with a long hub 2 'ruling up to the bearing shell 17; on this hub is mounted a sleeve of the same length, one end 5 of which is in the form of a frustoconical ring to constitute one of the raceways of the rollers 6 'while the opposite end is threaded over a certain length at 54 to receive a nut 22 and a locknut 23 serving as an adjustable stop for the ring of balls 21 which rolls, on the other hand, against a ring 5 "'.
The surface of the sleeve which is between the thread 54 and the end ring 5 is smooth and receives a ring 5 "similar to that 5" 'then another ring 5' to serve as the second rolling path for the rollers 6 '; the opposite end forms a shoulder and serves as a stop for the second ring of balls 21 '.
The two stop rings 5 "and 5" 'have their faces which look at each other, cut out with elongated notches which constitute ramps; these rings can slide on the sleeve 5, 54, but they are prevented from rotating by lugs 26 belonging to these rings and trapped in grooves made in the thickness of the box 17 'which is integral with the bearing 17; these lugs can therefore slide in said grooves which are arranged longitudinally on the internal face of the cylindrical box 17, fig. 4 and 5.
The box 17 'is enveloped by a collar 18 to which is fixed a control lever 19 carrying an adjustment weight 19' which is placed at a determined point along the length of this lever and is fixed to it by a bolt. At two diametrically opposed points of this collar 18 are fixed two screws 20, the length of which is calculated so that their end protrudes a certain amount inside the box 17 '. The wall of this box is cut with two slots 17 "which constitute slides to allow the projecting ends of the screws 20 which form lugs to operate, by their circular movement, the sliding of the ramp rings 5" and 5. "'.
The diameter of said lugs 20 is determined from the maximum distance which must exist between the tops of the ramps of the rings 5 "and 5" '.
The collar 18 has a stop 18 'placed at the lower part. On the other hand, the bearing 17 is provided with a projection 25 at the end of which is disposed a stop screw 24, the projection of which is adjustable at will.
To keep lever 19 in the stop position, that is to say at point S, fig. 5, a needle 27 is housed freely in an ear integral with the collar 18; a spring 28 adjusted by a screw 29 puts pressure on the head of the needle and maintains the latter in a cavity made in a boss of the bearing 17. -A flexible seal is held at the entrance of the box 17 'by a hoop 14 to avoid the loss of lubricant necessary for the internal components and to protect them from external dust.
The operation is as follows: Let us assume a lifting device whose power must not exceed a load of 2000 kg: the clutch is done by moving the lever 19 from the neutral point S air point M (fig. 5). The two lugs 20 act on the ramps of the rings 5 "and 5" 'and move them apart, which has the effect of bringing the two cones of the rings 5 and 5' closer together. The rollers 6 'receive a pressure which moves them away from the center and causes them to act on the ramps of the sectors 4 (fig. 6) by first producing friction and then being driven by the pulley 3.
At this moment we adjust the position of the weight 19 'for a drive without skidding of the adherent surfaces for a load to be lifted of 2000 kg, so that if the load is exceeded, the pressure increases on the ramps of sectors 4, and acts on the cones of the rings 5 and 5 'as well as on the ramps of the rings 5 "and 5"', the pressure angle of which, suitably studied, will cause a sliding of the lugs 20 which will move them away from the jamming useful for training normal, which will consequently decrease the grip power of sectors 4 and produce slippage, thus avoiding the rupture of an essential organ.
The power limiting device which is combined with the model shown in fig. 4 to 6, applies in particular to groups of machines requiring security in the power to be transmitted or requiring a limit in the power to be received. In motor vehicles, it has its most suitable application for obtaining automatic speed variation; in this case the lever 19 will actuate one or more gear pairs of different ratios. The device will produce a speed variator automatically proportional to the resistances offered by the road; it is also possible in these particular cases and in order to save space, replace the adjustment weight 19 'by a spring of a resistance appropriate to the type of machine on which the clutch is applied.
The details of construction of the various clutch models which may be constituted according to the principle of the invention will vary with the applications. Thus can cite: the replacement of the balls 6 or the rollers 6 'by rollers whose axis is parallel to the central shaft: the variation of the number of balls, rollers or rollers as well as the number of sectors with internal ramps forming cams etc.
Oit will add that in the case for example of the coupling of a generator set, the central shaft is broken at a suitable location along line A-A in fig. 1, so as to make independent the friction drum represented by the pulley 3 which would be keyed on the motor shaft; the drive plate 2 with its components would be integral with the shaft of the dynamo.
It should be noted that the imagined clutch apparatus thus constituted includes roofs the elements of a brake and can be used as such; in this case, it is sufficient to make the drive plate 2 or the pulley 3 integral with the frame of the machine.