<Desc/Clms Page number 1>
VARIATEUR DE VITESSE*
La présente invention concerne les variateurs de vitesse.
Elle a pour but de procurer un variateur de vitesse qui permette d'assurer n'importe quelle gamme continue et progressive de vitesses à un arbre entrainé en partant de la vitesse constante d'un arbre moteur, et cela de manière que les efforts transmis soient répartis d'une façon égale et automatique sur les organes de transmission.
Dans ce but, le variateur de vitesse objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des galets dont
<Desc/Clms Page number 2>
les arbres sont reliés entre eux par une extrémité à une articulation commune et dont l'autre extrémité coulisse librement dans des rainures ou guides.
Dans la réalisation pratique de l'invention, ces galets sont de préférence au nombre de trois. De plus, l'articulation commune aux extrémités des arbres des galets est libre dans l'espace. Chaque galet peut pivoter librement autour de son arbre et celui-ci peut se déplacer également librement suivant son axe à l'intérieur du galet.
Chaque galet est en contact avec deux surfaces annulaires formées par la rotation d'une portion de circonférence autour de l'axe des arbres moteur et entraîné, et solidaires de ceux-ci. Ces surfaces annulaires enserrent les galets sous l'action de pression de ressorts. Cette action de pression est rendue variable en fonction du couple résistant de l'arbre entrainé, par le déplacement de billes entre des surfaces convergentes solidaires d'une part de l'arbre entrainé et d'autre part d'un plateau, sur lequel est fixée la surface annulaire dépendant de cet arbre entrainé.
Les galets sont rendus mobiles en position entre les deux surfaces annulaires, par la commande de l'arbre de l'un d'eux. Cette commande est constituée par un secteur pivotant manoeuvré par un pignon dont la rotation est réalisée par un volant de réglage. Un dispositif de blocage et de déblocage automatique de cette commande de l'arbre d'un des galets est constitué par une bille logée dans un trou d'un disque et qui agit sur un plan incliné d'un couvercle, de manière à repousser ce disque lors de la manoeuvre, ce qui écarte l'une de l'autre deux surfaces coniques de blocage solidaires respectivement du disque et du couvercle.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on en donne-
<Desc/Clms Page number 3>
ra ci-après un exemple de réalisation.
La figure 1 est une coupe suivant le plan EF de la figure 2, l'un des galets étant représenté suivant son inclinaison maximum dans un sens, et le second des trois galets n'étant montré que par son arbre.
La figure 2 est une coupe suivant le plan CD de la figure 1, les trois galets étant représentés dans leur position moyenne avec leurs arbres perpendiculaires à l'axe AB de rotation des arbres moteur et entrainé.
La figure 3 représente une vue partielle développée de la périphérie du dispositif de liaison entre l'arbre entrainé et le plateau sur lequel est fixée la surface annulaire dépendant de cet arbre entrainé.
Comme le montrent ces figures, un arbre moteur 1 (figure 1) à vitesse constante est claveté dans un plateau.moteur 2 entrainant, par des broches 4, un disque moteur 3 muni d'une gorge circulaire. Cette gorge circulaire est engendrée par un arc de cercle de rayon approprié tournant autour de l'axe AB.
D'autre part un plateau récepteur 6 est entraîné grâce à des broches 7, par un disque récepteur 5 muni d'une gorge circulaire identique à celle du disque 3.
Le disque 3 entraine le disque 5 par l'intermédiaire de galets 9, 10 et 11. Le rayon de ces galets est égal au rayon de l'arc de cercle qui engendre les gorges des disques 3 et 5, de telle sorte qu'en pivotant autour de leur axe X-Y, les galets 9, 10 et 11 restent toujours en contact avec les disques 3 et 5.
Le plateau récepteur 6 est monté sur un arbre récepteur 40 par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 51 qui permet un déplacement relatif du plateau 6 par rapport à
<Desc/Clms Page number 4>
l'arbre 40 suivant l'axe A-B.
Une série de rondelles élastiques 41, 42 et 43, s'appuyant contre un épaulement de l'arbre récepteur 40, tendent à déplacer le plateau 6 vers le plateau 2, et maintiennent de la sorte les disques 5 et 3 en contact avec les galets 9, 10 et 11 à une pression constante.
Le plateau 6 et l'arbre récepteur 40 sont munis respectivement de butées 36 et 37 solidaires respectivement du plateau 6 et de l'arbre 40 par des broches 35 et 66.
Les butées 36 et 37 possèdent un nombre égal de plans inclinés disposés radialement, qui se font face et sont convergents, comme le montre la figure 3. Entre ces plans inclinés sont logées des billes 38 maintenues dans une cage 39.
Le plateau moteur 2 tourne dans un roulement à billes 47 maintenu dans un flasque 46 par une cuvette filetée 48 qui permet un réglage de la position du plateau 2 suivant l'axe A-B.
L'arbre récepteur 40 tourne dans un roulement à billes 45 fixé dans un flasque 44.
Les flasques 46 et 44 s'emboitent aux deux extrémités d'un corps 18 et sont serrés sur celui-ci par des goujons 49 et des écrous 50.
Les galets 9, 10 et 11 tournent respectivement sur des arbres 12, 13 et 14, dont une extrémité coulisse librement dans une des trois rainures 52, 53, 54 fraisées dans une couronne 15 fixée sur le corps 18 par des vis 19. A leur autre extrémité, les trois arbres 12, 13 et 14 sont reliés entre eux par une double articulation autour des axes 16 et 17, avec le point 55 comme centre libre d'articulation.
Une pièce 20 (figure 2) se termine d'un coté en forme de fourchette dont les deux bras viennent prendre l'arbre 12
<Desc/Clms Page number 5>
de part et d'autre du galet 9. A l'autre extrémité, la pièce 20 est munie d'une portée cylindrique 61 qui peut tourner avec jeu dans un alésage 62 ménagé dans la couronne 15. Une saillie plate 63 de la pièce 20 s'emmanche dans une fente correspondante ménagée à une extrémité de l'axe du secteur denté 21, l'autre extrémité de cet axe pouvant pivoter dans un logement du couvercle 28 fixé sur le corps 18. Le secteur denté 21 engrène avec un pignon 22 dont le tourillon 64 pivote dans un logement de la couronne 15 et dont l'extrémité cylindrique 65 est fixée par une goupille 23 dans le moyeu du disque 24.
Le couvercle 28 est muni d'une portée conique extérieure 33 sur laquelle est normalement maintenue la portée côni- que 32 du disque 24, grâce à un ressort 26 ; celui-cis'ap- puie d'une part contre une face intérieure du couvercle 28 et d'autre part contre une rondelle 27 et une bague d'arrêt 25 fixée sur le moyeu du disque 24. Dans le moyeu du disque 24 est logé librement un axe cylindrique 29 pourvu d'une face plate 57 et sur l'extrémité duquel une goupille 56 fixe un volant 30
Dans un trou cylindrique oblique 58 percé dans le moyeu du disque 24 est logée une bille 31 qui s'appuie d'une part contre la face plate 57 de l'axe 29 et d'autre part contre un plan incliné circulaire 59 du couvercle 28.
Le disque 24 est muni, sur sa périphérie 60, d'une graduation dont les repères, en venant se placer devant un index fixe 34, indiquent la position des galets 9, 10 et 11 ou la vitesse à l'arbre récepteur 40.
Le variateur de vitesse ainsi construit fonctionne de la manière suivante.
Pour la facilité de l'exposé préalable du principe de
<Desc/Clms Page number 6>
la variation de la vitesse, on supposera que l'appareil ne comporte qu'un seul galet, soit le galet 9.
Le plateau 2 et le disque 3 qu'il soutient, sont entrai- nés par l'axe moteur 1 à une vitesse constante désignée par vl. Le galet 9 étant en contact avec le disque 3 et avec le disque 5, ce dernier est entrainé à une vitesse v2 = vl dl d2 (voir figure 1), dl étant par rapport à l'axe A-B, le rayon d'entraînement du galet 9 par le disque 3, et d2 le rayon d'entrainement du disque 5 par le galet 9. Si l'on fait pivo- ter le galet 9 autour de son axe X-Y (figure 2), le rapport et par conséquent la vitesse varient d'une manière cond tinue. Si l'on admet que dans une position extrême g-h (figu- re 1) du galet 9. dl = 1, et d2 = 3, v2 sera égal à vl x .
Dans la position extrême k-1 du galet 9, v2 = v x 3/1.Le rapport entre les vitesses extrêmes du disque 5 sera donc égal à 9. Entre les valeurs extrêmes v1/3 et v1 x 3, la vites-
3 se v du disque 5 peut avoir ainsi une série continue de va- leurs intermédiaires.
Le variateur de vitesse tel qu'il est décrit permet d'effectuer l'entraînement sans glissement des organes en contact.
Pour la facilité de l'explication, on continuera à sup- poser que seul le galet 9 est en jeu.
Au moment oÙ l'axe moteur 1 est mis en rotation, il faut, pour que le mouvement se transmette à l'arbre récep- teur 40, que le galet 9 soit en contact avec les disques 3 et 5. Ce contact est assuré par les rondelles élastiques 41, 42 et 43 qui tendent à déplacer le plateau 6 vers le plateau 2, ce dernier étant réglé dans une position fixe correcte par rapport à l'axe A-B, par la cuvette filetée 48. La pression constante exercée par les rondelles 41, 42 et 43 est suffi-
<Desc/Clms Page number 7>
sante pour assurer l'entraînement de l'arbre récepteur 40 à vide. Dès que l'arbre récepteur 40 est chargé, la pression entre le galet 9 et les disques 3 et 5 doit être plus forte ; cette pression doit être proportionnelle à la charge si l'on veut éviter du glissement quelle que soit cette charge.
Ce réglage automatique de la pression en fonction de la charge est réalisé par le déplacement des billes 38 entre les plans inclinés des butées 36 et 37 solidaires respectivement du plateau 6 et de l'arbre récepteur 40. Toute réaction sur l'arbre 40 provoque un déplacement des billes 38 autour de l'axe A-B. Grâce à la présence de plans inclinés dans les butées 36 et 37, le déplacement des billes 38 autour de l'axe A-B provoque un déplacement du plateau 6 vers le plateau 2 et exerce une pression correspondante sur le galet 9. Cette pression sera d'autant plus forte que sera plus élevée la charge sur l'arbre 40.
Quant à la transmission de la puissance du disque moteur 3 au disque récepteur 5, elle est fonction de la surface de contact du galet 9 avec ces disques et de la pression exercée sur ces surfaces de contact. On a vu que la pression exercée était proportionnelle à la charge sur l'arbre récepteur 40. D'autre part, si l'on considère la ligne de contact P-R (figure 1) du galet 9 avec le' disque 3, la vitesse périphérique aux points P et R est identique pour le galet, mais différente pour le disque ; cette différence de vitesse provoque des glissements et par conséquent des pertes aux points considérés, glissements qui seront d'autant plus faibles que la différence de vitesse sera moindre, c'est à dire que les points P et R seront plus rapprochés.
Pour accroître la puissance transmissible, on aura donc intérêt à utiliser plu- sieurs galets.
<Desc/Clms Page number 8>
Suivant la présente invention, il est fait usage de trois galets 9, 10 et 11 de même diamètre, disposés de préférence à 120 , assurant toujours un contact et un équilibre parfaits entre les cinq éléments :disque moteur 3, disque récepteur 5 et galets 9, 10, 11.
Avec un ou deux galets, le système ne serait pas en équilibre et il y aurait des efforts de flexion dans les arbres moteur 1 et récepteur 40.
Avac quatre galets ou plus, si les éléments ne sont pas exécutés avec très grande précision, il pourrait se faire que un ou plusieurs galets ne soient pas en contact avec les disques 3 et 5 et n'interviennent donc pas dans la transmission de l'effort.
En ce qui concerne la commande des galets, pour faire varier la vitesse du disque récepteur 5, il faut modifier l'inclinaison des galets 9, 10 et 11 dans le même sens et dans la même mesure. Cette commande simultanée est, dans la présente invention, réalisée très rapidement en agissant directement par la fourchette 20 (figure 2) sur l'arbre d'un seul galet, soit sur l'arbre 12 du galet 9.
L'arbre 12 étant relié par une articulation commune aux arbres 13 et 14, entraine ces derniers dans tous ses déplacements.
En pivotant autour de son axe, la fourchette 20 fait basculer l'arbre 12, qui fait à son tour pivoter le galet 9 autour de son axe X-Y. Une extrémité de l'axe 12 se déplace dans la rainure 52 en même temps que son autre extrémité se déplace en sens inverse, entrainant par l'articulation commune 55 en un déplacement égal, les deux autres arbres 13 et 14.
Ceux-ci portant respectivement les galets 10 et 11, les
<Desc/Clms Page number 9>
font pivoter autour de leur axe X-Y dans la même mesure que le galet 9. Les extrémités libres des arbres 13 et 14 glissent alors respectivement dans les rainures 53 et 54 dans le même sens et dans la même mesure que l'extrémité correspondante de l'arbre 12 dans la rainure 52.
L'axe X-Y des galets 9, 10 et 11 ne peut pas se déplacer, les galets étant retenus d'une part entre les gorges circulaires des disques 3 et 5 et d'autre part, par les ar- bres 12, 13 et 14 guidés respectivement par les rainures 52, 53 et 54 et s'appuyant l'un sur l'autre à l'articulation 55.
Il en résulte qu'en même temps que les galets 9, 10 et 11 pivotent autour de leur axe X-Y, les arbres 12, 13 et 14 glissent dans l'alésage des galets 9, 10 et 11 et dans les rainures 52, 53 et 54 suivant leur axe longitudinal, le centre d'articulation commune 55 des axes 12, 13 et 14 se déplaçant suivant l'axe A-B.
La fourchette 20, qui sert à faire pivoter les galets, est commandée par le secteur denté 21 qu'entraine le pignon 22. Pour faire tourner le pignon 22, on agit sur le volant 30, d'où. le mouvement se transmet de la manière suivante : En faisant tourner le volant 30, on entraine, par la goupille 56, l'axe 29. Aussitôt repoussée dans son logement 58 par la face plate 57 de l'axe 29, la bille 31 appuie contre le plan incliné 59 du couvercle 28, comprime le ressort 26, dégage l'une de l'autre les portées côniques 32 et 33 respectivement du disque 14 et du couvercle 28, et entraine dans le même mouvement de rotation que le volant 30, le disque 24 et le pignon 22 que fixe dans le moyeu du disque 24, la goupille 23.
Des que l'on cesse d'agir sur le volant 30, la bille 31 revient dans sa position initiale, le ressort 26 'engage
<Desc/Clms Page number 10>
l'une dans l'autre les portées côniques 33 et 32, et tout le système de commande est bloqué.
Le déblocage et le blocage s'effectuent toujours quel- que soit le sens de rotation et quelle que soit la position du volant au moment où l'on commence, ou bien l'on cesse d'agir sur lui.
Enfin, la synchronisation de la vitesse des trois ga- lets est réalisée automatiquement dans ce variateur de vi- tesse. En effet, si le centre d'articulation 55 des trois arbres 12, 13 et 14 se trouve exactement sur l'axe A-B, ces trois arbres et par suite les trois galets qu'ils guident, 9, 10 et 11, auront exactement la même inclinaison par rap- port à l'axe A-B ; ils seront tous trois entrainés par le disque moteur 3, à la même vitesse ; les trois galets parti- ciperont exactement dans la même mesure à la transmission de l'effort ; il n'y aura aucun glissement des galets par rap- port aux disques moteur 3 et récepteur 5 ; le rendement de la transmission sera maximum.
Si le disque moteur 3 tourne dans le sens de la flèche G (figures 1 et 2), le galet 9 tournera dans le sens de la flèche H. Comme le galet 9 est d'autre part en contact avec le disque récepteur 5 qu'il entraine, la résistance de ce dernier aura pour effet de tendre à déplacer le galet 9, et par conséquent l'arbre 12 qui le guide, et aussi le point d'articulation 55 de cet arbre dans le sens de la flèche K (figure 2).
Le même raisonnement s'applique au galet 10 qui tourne dans le sens L, tend à entrainer son arbre 13 et le point 55 dans le sens M, et au galet 11 qui tourne dans le sens N et tend à entrainer son arbre 14 et le point 55 dans le sens P.
Si l'on suppose que, pour une raison quelconque, le @
<Desc/Clms Page number 11>
centre d'articulation 55 des trois arbres 12, 13 et 14 ne se trouve pas sur l'axe A-B, les arbres 12, 13 et 14 et les ga- lets 9, 10 et 11 auront des inclinaisons différentes par rapport à l'axe A-B et au disque moteur 3. Les galets seront donc entrainés avec des vitesses différentes, les réactions suivant K; M et P seront différentes l'une de l'autre. Comme ces réactions s'appliquent en un même point 55, elles ten- dent à s'équilibrer en ramenant sur l'axe A-B ce point d'ar- ticulation 55, réalisant ainsi automatiquement une charge uniforme sur les trois galets, et les conditions idéales de fonctionnement.
Cette disposition présente de nombreux avantages. Elle permet notamment une répartition égale et automatique des efforts sur les trois galets. Il en résulte une transmission à rendement maximum et sans glissement des galets par rap- port aux disques, et par conséquent une usure minimum des organes.
Grâce à ce dispositif on possède la possibilité de mo- difier l'inclinaison des galets, et par conséquent la vites- se de l'arbre récepteur en agissant directement sur l'axe d'un seul galet. La commande est donc fortement simplifiée, et l'on conçoit aisément les complications qu'il faudrait pour commander directement et simultanément les trois galets.
Enfin, par la disposition originale de la commande de l'arbre d'un des galets, on réalise le blocage et le déblo- cage automatiques de cette commande, en n'importe quelle po- sition et dans n'importe quel sens.