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EMI1.1
"Changement âe Vitesse"
La présente invention a pour objet un dispositif permettant de transformer la vitesse constante de rotation d'un arbre moteur quelconque en des vitesses de rotation progressives, comprises entre certaines limites déterminées de même sens et de sens contraire que celui de l'arbre moteur. Ce mouvement est obtenu à l'aide de courroies sans fin, de section trapézoïdale,travaillant dans des poulies à gorge unie en deux parties, dont l'une des parties est mobile latéralement et l'autre fixe. Ces poulies sont placées en quatre groupes d'une ou de plusieurs poulies travail- lant deux par deux. Le premier groupe est calé sur l'arbre moteur et commande le deuxième groupe calé sur un arbre intermédi- aire parallèle à l'arbre moteur.
Cet arbre intermédiaire porte calé le troisième groupe qui commande le quatrième groupe calé sur une douille pouvant tourner librement sur l'arbre moteur.
L'effort à vitesse variable obtenu à l'aide des quatre groupes de poulies travaille en combinaison avec l'effort à vitesse constante donné par l'arbre moteur à l'aide d'un appareil différentiel à satellites, composé de pignons droits.
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La disposition des poulies présente les caractéristiques suivantes
1. le premier groupe placé sur l'arbre moteur transmet, sans interruption ni interposition d'autresorganes commandés, la commande au quatrième groupe placé dans le prolongement de l'arbre moteur et ce par l'intermédiaire des deuxième et troisième groupes calés sur l'arbre intermédiaire ou inversement.
2. Les parties mobiles des deux groupes placés dans le prolongement de l'arbre moteur sont reliées entre elles. Il en est de même de leurs parties fixes. La même disposition est adoptée pour les parties fixes et mobiles des deux groupes placés sur l'arbre intermédiaire. Cette disposition a pour but d'équilibrer entièrement sur chaque arbre les efforts axiaux dus aux courroies par les pressions qu'elles exercent sur les flancs des gorges des poulies. Ces efforts axiaux sont très grands par suite de l'angle des gorges (en moyenne 38 degrés) et de beaucoup supérieurs aux efforts tangentiels transmis par les courroies, d'ou la nécessité de les équilibrer pour pouvoir manoeuvrer les poulies sans effort.
3. Les parties mobiles des poulies, quel que soit leur nonbre , sont reliées entre elles par des goujons lisses passant au travers des parties fixes des poulies. Ces goujons'sont placés le plus loin possible de l'axe des arbres dans le but de faciliter le glissement des goujons dans les flasques fixes, l'effort tangentiel étant inversement proportionnel au rayon.
4. Les parties fixes des poulies de chaque groupe , quel que soit leur nombre , sont reliées entre elles par des goujons lisses passant librement au travers des parties mobiles et ces goujons sont placés le plus loin possible de l'axe dans le but d'éviter la naissance de vibrations et de flexions susceptibles de se produire dans les parties fixes par suite de leur petite
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épaisseur comparée à leur diamètre .
5. Toutes les parties mobiles latéralement du dispositif (demi-poulies, douilles et goujons .le raccordement des demi-poulies) sont montées sur des billes placées dans des gorges aux endroits où le déplacement latéral se produit et ce dans le but de réduire au minimum le frottement de ces organes sur les parties fixes, dû à la traction des courroies. Cette disposition permet au mécanisme de fonctionner sans grand effort plusieurs fois par minute , ce qui est nécessaire dans iverses applications.
6. Le déplacement des parties mobiles (quel que soit leur nombre) des quatre groupes de poulie,s'obtient par la rotation dans des supports fixes placés entre l'arbre moteur et l'arbre intermédiaire , d'une seule tige filetée . Cette tige porte un écrou solidaire de deux paliers pla@ds respectivement sur les arbres moteur et intermédiaire. Dans ces paliers s'équilibrent les efforts axiaux dus aux courroies sur les parties-mobile.:, des poulies, lesquelles sont reliées la oralement aux dits paliers Cette tige filetée peut être manoeuvrée à la main ou par un mécanisme automatique quelconque .
L'appareil différentiel à satellites composé de pignon. droits présente la caractéristique : uivante : a) il est composé en prinoipe de trois éléments différents, dont un reçoit directement ou par l'intermédiaire d'un système de transmission quelconque (pignon, @ourroie, chaîne etc.) la- vitesse constante de rotation de l'arbre moteur, le deuxième la vitesse variable et progressive donn@e à l'aide des quatre gropes de poulies extensibles et dont le troisième reçoit la somme algébrique des vitesses de rotation lonnée par les dentures des deux premiers.
La figure 1 est une coupe en plan de tout un dispositif dans lequel l'appareil différentiel est placé directement dais
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le prolongement de l'arbre moteur. Cette coupe passe par les goujons reliant les parties mobiles des poulies.
La figure 2 est une autre coupe en plan du premier groupe de poulies a. Cette coupe passe par lesgoujons reliant les parties fixes des poulies a.
La figure 3 est une coupe en élévation du dispositif (ligne 3-3 de la figure 1).
La figure 4 est une coupe en élévation du dispositif (ligne 4-4 de la fig.l).
Les figures 5 à 13 représentent schématiquement les disposi -tions possibles d'un appareil différentiel à satellites, composé de pignons droits et comprenant trois éléments différents, dont l'un reçoit une vitesse constante de rotation, un autre une vitesse variable et progressive et dont le troisième reçoit la vitesse résultant des vitesses des dentures des deux premières.
Sur l'arbre moteur 1, qui reçoit par son bout 2 une force motrice quelconque , se trouvent calés les deux parties fixes 3 et 4 du groupe a des poulies en deux parties. Les deux parties mobiles 5 et 6 de ces poulies sont reliées entre elles par quatre goujons 7 qui passent à travers les flasques des parties fixes 3 et 4 et qui maintiennent à distance fixe les parties 5 et 6. Il résulte de ce montage que les forces d'entraînement de l'arbre 1 sont transmises aux parties mobiles 5 et 6 par l'intermédiaire des parties fixes 3 et 4 et des goujons 7. La partie 6 est solidaire d'une douille 8, qui porte à son extrémité un roulement à bille conique 9, faisant butée contre une douille 10, solidaire des parties mobiles 11 et 12 du groupe des poulies d.
Ces parties mobiles 11 et 12 sont reliées entre elles par les quatre goujons 13 qui les rendent solidaires. Les parties fixes 14 et 15 de oes poulies sont calées sur une douille 16, qui peut tourner librement sur l'arbre 1.
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Les forces d'entra-inement données par les courroies 42 et 43 aux parties mobiles 11 et 12 sont transmises à la douille 16 par l'intermédiaire des goujons 13 et des parties fixes 14 et 15.
L'arbre 1 porte à son extrémité une bague fixe 19 qui vient buter par l'intermédiaire du pignon 52 contre un roulement à bille conique 20. Ce roulement vient buter de l'autre coté contre la douille 16. Il résulte de ce montage que les poussées axiales de sens contraire, reçues respectivement par les parties mobiles 5 et 6 du groupe a et les parties mobiles 11 et 12 du groupe d s'annulent et s'équilibrent dans le roulement 9. Il en est de même des poussées axiales reçues par les parties fixes 3 et 4 du groupe a et 14 et 15 du groupe d, qui s'annulent et s'équili- brent dans le roulement 20.
Sur les douilles 8 et 10 se trouve placé un palier 21 qui peut tourner librement sur oelles-ci. Ce palier est monté sans jeu axial sur les douilles 8 et 10, c'est-à-dire que, lorsqu'il se déplace sur l'arbre 1, il entraîne avec lui les douilles 8 et 10.
Sur l'arbre intermédiaire 28 se trouvent calées les parties fixes 29 et 30 des poulies en deux pièces du groupe b, et les parties fixes 31 et 32 du groupe c. Les parties mobiles 33 et 34 du groupe b sont maintenues à distance et rendues solidaires de la douille 35 à l'aide des quatre goujons 36. De même , les parties mobiles 37 et 38 du groupe c sont rendues solidaires de la douille 35 à l'aide des quatre goujons 39.
Les efforts transmis par les courroies 40 et 41 aux parties mobiles 33 et 34 sont retransmis à l'arbre 2à par l'intermédiaire des goujons 36 et des parties fixes 29 et 30. Les forces d'entrainement de l'arbre 28 sont transmises aux parties mobiles 37 et 38 par l'intermédiaire des parties fixes 31 et 32 et des goujons 39.
Il résulte de ce montage que les poussées axiales de sens con-
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traire, reçues respectivement par les parties mobiles 33 et 34 du groupe b, et les parties mobiles 37 et 38 du groupe c, s'annulent et s'équilibrent par la douille 35. Il en est de même des poussées axiales reçues par les parties fixes 29 et 30 du groupe b et 31 et 32 du groupe c, qui s'annulent et s'équilibrent par l'intermédiaire de l'arbre 28 . Sur la douille 35 setrouveplacé un palier 44 qui peut tourner librement sur celle-ci, sansjeu axial, c'est-àdire que, lorsqu'il se déplace sur l'arbre 28,il entraîne avec lui la douille 35. L'arbre 28 peut tourner librement dans les paliers 64-65 fixés au socle 50.
Les deux paliers 21 et 44 sont reliés solidement entre eux par un levier 45 qui porte en son milieu une douille dans laquelle est vissée une tige filetée 46. La tige 46 peut tourner librement dans trois supports 47-48-49 fixés au socle 50 mais elle ne peut se déplacer latéralement. Elle porte à son extrémité une manivelle 51 qui commande tout le dispositif.
Les parties mobiles 5,11, 12, 33, 34, 37, 38, les goujons 7, 13, 36, 39, les douilles 8, 35 sont montés sur des billes placées dans des gorges dans le but de faciliter leur déplacement latéral
L'arbre moteur 1 porte à son extrémité le pignon 52 qui engrène avec le pignon 53 dessatellites. 1'.autre pignon 54 des satellites engrène avec le pignon 55 calé sur l'arbre récepteur 56.
Les pignons satellites 53-54 sont oalés sur les axes 57 qui peuvent tourner librement dans les plateaux 58-59 solidaires de la douille 16 par l'intermédiaire des traverses 61.
Les pignons 53-54 tournent dans un bain d'huile placé dans le carter 62.
Toutes les parties mobiles du dispositif mobile latéralement sont montées sur des billes placées dans des gorges circulaires aux endroits où le déplacement latéral se produit. Les billes se déplacent dono avec un mouvement de va-et-vient suivant une
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génératrice par rapport aux pièces dans lesquelles elles se trouvent et non avec un mouvement continu suivant une circonférence comme 'dans les roulements à billes ordinaires.
Dans la figure 2 les goujons 63 rendent solidaires les par- ties fixes 3 et 4 du groupe a. Ils passent librement dans les parties mobiles 5 et 6. Ce montage a pour résultat d'éviter la naissanoe de vibrations et de flexions dans les parties fixes 3 et 4 par suite de leur mince épaisseur.
Le même montage est prévu aux parties fixes 29 ot 30 du groupe b, 31 et 32 du groupe e et 14-15 du groupe d.
Les figures 1, 2, 3 et 4 représentent les poulies des grou- pas b d complètement fermées, celles des groupes a et o ouvertes leur maximum, le levier 45 se trouve à une position déterminée.
Lorsqu'on tourne à la manivelle 51 le levier 45 se: déplace dans le sens de la flèche 63 entraînant avec lui les parties mobiles des quatre groupes de poulies a, b, c, d . Le mouvement contraire est obtenu en tournant la manivelle dans le sens inverse
A titre d'exemple et pour fixer les idées, posons les données suivantes...
Vitesse de l'arbre moteur 1500 tours.
Rapports minima des vitesses de rotation des groupes de poulies d et a11
Rapports maxima des vitesses de rotation des groupes d et a
Vitesse de rotation minimum de la douille 16 des satellites
EMI7.1
1500 xl. 1500 tours. Vitesse de rotation maximum de la douille 16
EMI7.2
1500 x .,2 3300 tours. . 1
Les nombres de dents des pignons du train planétaire sont calculés de manière qu'en supposant le plateau des satellites im -mobile, le pignon récepteur fasse deux tours pour un tour du pignon calé sur l'arbre moteur.
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Ce rapport permet de déterminer la vitesse de rotation du pignon récepteur qui sera égale à la différence entre deux fois la vitesse de rotation de l'arbre moteur et la vitesse de rotation du plateau des satellites.
Vitesse pignon récepteur - 2 x vitesse pignon moteur moins vitesse des satellites.
Examinons les trois cas principaux suivants: lr pas:
Vitesse arbre moteur - 1500 tours
Vitesse plateau satellites = 1500 tours d'où;
Vitesse pignon récepteur = 2 x 1500 tours - 1500 tours - 1500 tours dans le sens de l'arbre moteur.
Dans ce cas les pignons tournent autour de l'axe central,sans se dérouler sur eux-mêmes.
2me cas:
Vitesse arbre moteur - 1500 tours.
Vitesse plateau satellites - 3000 tours, d'où:
Vitesse pignon récepteur = 2 x 1600 tours - 3000 tours = 0 tour . L'arbre récepteur est au repos.
3me cas:
Vitesse arbre moteur - 1500 tours.
Vitesse plateau satellites - 2 x 1500 tours - 3300 tours- - 300 tours, c'est-à-dire que l'arbre récepteur tourne à une vitesse de 300 tours en sens inverse à celui de l'arbre moteur.
Entre le premier et le deuxième cas, la vitesse de l'arbre récepteur va en décroissant de 1500 à 0 tours, dans le même sens de rotation que celui de l'arbre moteur.
Entre le deuxième et troisième cas, la vitesse de l'arbre récepteur va en croissant de C à 300 touts dans le sens derotation inverse à celui de l'arbre moteur.
Les figures 5 à 13 représentent les appareils différentiels
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de l' inv ent ion .
Ils se composent tous de trois éléments bien déterminés,dont un, marqué , tourne à une vitesse de rotation constante, un deu- xième, marqué v, qui reçoit une vitesse de rotation variable et progressive donnée par les -poulies extensibles, et un troisième , marqué R, qui reçoit une vitesse de rotation résultant des vitesses de rotation des deux premiers et v.
Le dispositif faisant l'objet de l'invention est applicable dons de nombreuses machines et dans des industries diverses.
1) Machines - outils : Tours-, Il permet de donner aux pièces à surfacer des vitesses progressives de manière que la vitesse de coupe de l'outil soit toujours la même , tout en avançant vers le centre, c'est-à-dire depuis le plus grand diamètre de la surface jusqu'au plus petit.
Il en résulte une grande augmentation de la production et une diminution du prix de revient.
Il permet également sur les tours à manoeuvres multiples de ohanger en charge instantanément le vitesses et d'obtenir la marche en arrière. b) Fraiseuses : Mêmes avantages que pour les tours. c) En général, toutesles machines-outils nécessitant des changements de vitesses et de sens de rotation .
2) Appareils de levage.-
Il permet de proportionner exactement la vitesse de levage au poids de la charge d'après la puissance du moteur utiliser .
Dans ces conditions un petit moteur peut soulever n'importe quelle charge .
3) Compresseurs.-
Il permet, lorsque le débit demandé au compresseur diminue ou augmente , de réduire ou de diminuer exactement sa vitesse de la quantité nécessaire sans pour cela l'arrêter. Il en résul--,
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une grande prolongation de la vie des oompress eurs.
4) Ventilateurs ou Aspirateurs.-
Mêmes avantages que pour les compresseurs.
5) Continues d'imprimerie.- instantanément la permet de changer la vitesse @ et sans arrêt .
6) Véhicules à moteur (autooamions eto.)
Il permet d'obtenir n'importe quelle vitesse en avant ou en arrière , sans débrayer, et présente en outre l'avantage de pou- voir freiner le véhicule progressivement à l'aide du moteur dans une descente sans débrayer également.
7) Industrie textile.- broches cu a) Métiers continus à filer.- Il permet aux @ aux ailet- tes de tourner exactement à la vitesse convenant le mieux pour une matière déterminée et permet en outre de supprimer le ballon- nement du fil dû aux différences de diamètres de la bobine sur laquelle il s'enroule. Ce résultat s'obtient en faisant varier continuellement la vitesse des broches d'après une règle bien déterminée . b) Métiers à filer à marche intermittente ou selfacting renvideur L'emploi de l'appareil dans ces machines permet de supprimer le mécanisme compliqué employé pour obtenir successivement plusieuri vitesses et un inversement de sens de marche plusieurs fois par minute .
Il permet par la suppression des acoups résultant des chan- gements brusques de vitesse d'obtenir un fil plus régulier et cassant moins souvent.
Il fait obtenir une augmentation de la production par la au] -pression des points mats nécessaire pour la manoeuvre des méca- nismes employés actuellement .
8) Dans tous les domaines à toutes les machines nécessitant des changements de vitesses et de sens de marche même,si l'ap-
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mon ae ia qualme aes rroclulw Lravallies par les 0.1-ces machlnes E Y E N D I C . ' I 0 N S.
1. Dispositif pour la transformation d'une vitesse de rotation uniforme à partir d'un arbre de commande quelconque en des vitesses variables progressivement d'un même sens de rQ.tation ou de sens contraire à celui de l'arbre de commande, caractérisé par le fait qu'il comporte quatre groupes de roues a, b, c, d (constitué d'une ou plusieurs roues à gorges lisses bipartibles, comportant chacune une partie fixe et une partie mobile dans une direction axiale ) dont le premier groupe a, placé sur l'arbre de commande 1, transmet sans interruption ni interposition d'autres organes commandés, la commande au quatrième groupe d placé dans le prolongement de l'arbre moteur! ou inversement, cette transmission de la commande se faisant par l'intermédiaire des deuxième et troisième groupes b, c, calés sur un arbre auxiliaire 28,
le mouvement de rotation étant transmis par des courroies de section trapézoïdale 40, 41, 42, 43 quis'engagent dans les roues à gorges bipartibles.