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Variateur de vitesse progressif.
La présente invention est relative à un variateur de vitesse dans lequel la vitesse de l'arbre récepteur est donnée par la .'différence entre une constante déterminée et la vitesse d'un élément à vitesse variable.
Le variateur de vitesse répond donc à la formule C = V1+V2 dans laquelle C est une constante pour une vitesse donnée de l'arbre moteur, V2 la vitesse de l'arbre récepteur alors que V1 est la vitesse d'un élément que l'on peut faire varier à volonté.
L'objet de l'invention, ainsi qu'il découle de la formule précitée, réside en un mécanisme simple susceptible de faire varier aisément la vitesse de l'élément à vitesse Vi tout en ne participant pas à la transmission de la puissance.
Une des caractéristiques de l'invention réside en ce que les arbres moteur et récepteur sont connectés indirectement à l'aide de pignons mis en relation par l'intermédiaire d'une cage à satellites, des moyens étant prévus pour donner à cette cage des vitesses variables en sens inverse de celle de l'arbre réoepteur de sorte que la vitesse de l'arbre réaepteur plus la vitesse de la cage soient toujours égales à une constante.
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Jne autre particularité de l'invention consiste en ce que la cage, portant au ::oins deux satellites à double denture, venant respectivement en contact avec les pignons des arbres moteur et récepteur, tourne axialement aux dits arbres et porte une dentu- re hélicoïdale de manière à recevoir son mouvement de rotation d'une vis sans fin à vitesse réglable.
Au dessin annexé est représenté, à titre d'exemple, un mode d'exécution de la présente invention.
La fig.l montre en coupe le variateur de vitesse.
La fig.2 donne une coupe suivant 1-1 de la fig.1.
Suivant un mode de réalisation de la présente invention, un boîtier 1 possède deux ouvertures 2, 21 destinées à recevoir des roulements à billes 3, 31, 32, 33.
Les roulements , 31 supportent l'arbre moteur ! qui, d'autre part, peut tourner librement dans un roulement 34 fixé au boîtier 1 par le bras 5.
Sur l'arbre moteur -1 est fixée une poulie conique 6, et l'extrémité du dit arbre moteur est taillée de manière à former un pignon '7 destiné à engrener avec des satellites doubles 8, 81 libres sur leurs axes 9, 91 fixés dans les parois d'une cage 10 qui est montée sur roulement à billes 35, 36 sur l'arbre moteur de manière à pouvoir tourner librement autour de ce dernier.
La cage 10 porte un engrenage hélicoïdal 11 qui prend contact avec une vis sans fin 12 montée sur un arbre 13 sur lequel est calé un engrenage conique 14.
L'engrenage conique 14 engrena avec un engrenage conique 15 fixé sur l'arbre lô qui trouve ses paliers dans les roulements à billes 37, 38 que porte un cadre 17 oscillant autour de l'arbre 13 et constamment maintenu vers le haut par un ressort 18.
Sur l'arbre 16 est serrée une poulie conique 19 par un ressort 20 prenant appui sur le cadre 17 d'une part et d'autre part sur la poulie 19 par l'intermédiaire d'un roulement 21 afin d'éviter le frottement.
La poulie conique 6 entraîne la poulie 19 par l'intermédiai-
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re d'une courroie 22 qui peut être déplacée le long des poulies par une fourche 23. Le déplacement de la courroie 22 le long des poulies 6 et 19 peut également être prévu automatique, à l'aide d'un régulateur par exemple, afin de donner à l'arbre récepteur la vitesse convenant le mieux à l'effort à vaincre, et au régime de la machine attaquant l'arbre moteur.
L'arbre récepteur 24 qui est porté dans les roulements à billes 33, 32 porte un pignon 25 qui prend contact avec les deux satellites doubles 8, 81, de sorte que la cage 10 portant les satellites 8, 81 serait folle autour de l'arbre! si elle n'était point retenue par l'engrènement de l'engrenage hélicoïdal 11 et de la vis sans fin 12.
Suivant la fig.l, en donnant à l'arbre moteur 4 une vitesse de 3.000 tours à la minute et pour la position de la courroie 22, c'est-à-dire correspondante au plus grand diamètre de la poulie 6, position qui donne le rapport entre les poulies 6 et 19 de deux tiers par exemple, l'arbre de la poulie 19 et par conséquent l'engrenage cône 15 auront une vitesse de 2.ooo toursminute. Comme les engrenages cônes sont de même grandeur, la vis sans fin aura également une vitesse de 2.000 tours par minute.
La vis sans fin est à deux entrées, et l'angle du pas de vis est égal.à l'angle de friction axistant à l'endroit de..contact entre la vis 'sans fin 12 et l'engranage hélicoïdal 11, de manière à forcer la vis à être irréversible; il est cependant à noter que cette irréversibilité n'est pas du tout indispensable.
Si la roue hélicoïdale est de dix dents, celle-ci aura une vitesse de 400 tours-minute et par conséquent la cage 10 à satellites aura la même vitesse.
Toujours en se reportant à la fig.1, quelle serait la vitesse de l'arbre récepteur 24 si la cage 10 était immobilisée par la suppression de la courroie 22?
Le rapport entre les engrenages 7, 8= et 25 étant de 7,5, l'arbre récepteur 24 tournerait à une vitesse de 3.000 : 7,5 = 400 T/m. Si l'arbre récepteur était en charge, la cage 10 à
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satellites subirait une réaction qui se ferait sentir sur les dents de l'engrenage hélicoïdal 11, et sans l'intervention de ce dernier la cage 10 ne trouvant aucun point d'appui se mettrait à tourner à raison de 400 T/m. au dépens de l'arbre récepteur qui resterait immobile.
Comme vu précédemment, l'on peut obtenir une vitesse de 400 T/m. à la cage 10 à satellites au moyen de l'engrenage hélicoïdal 11 ; il suffit pour cela d'avoir la courroie 22 à la bonne place ; plus, comme cette vitesse peut être don- née dans le sens opposé à celui de l'arbre récepteur, il s'ensuit précisément que la cage 10 ne trouvera pas ce point d'appui nécessaire pour prendre la vitesse de 400 T/m. puisque l'engrenage hélicoïdal 11, qui fait corps avec elle, tournera à 400 T/m. et en sens inverse, donc l'arbre récepteur 24 restera au repos et correspondra à la vitesse zéro du variateur de vitesse.
Si la couride 22 se trouve à l'endroit du plus petit diamètre de la poulie 6, on voit qu'à cet endroit le rapport entre les poulies coniques 6, 19 est de 1/6, l'arbre 16 tournera à la vitesse de 500 T/m., les engrenages 14 et 15 étant de même grandeur, la vis sans fin 12 tournera aussi à 500 T/m., le rapport de la vis sans fin 12 etde l'engrenage hélicoïdal étant de 1/5, la cage à satellites tournera à 100 T/m.; or, on a vu précédemment que si la cage à satellites testait fixe, l'arbre récepteur tournerait à 400 T/m. et que la vitesse de la cage 10 vient en déduction de la vitesse de l'arbre récepteur 24, on aura finalement comme vitesse de ce dernier 500 T/m.
Comme la courroie 22 peut être aisément mue tout lelong de la poulie cône 6, ce variateur de vitesse réalisera d'une façon progeessive toutes les vitesses intermédiaires entre 0 et 300 T/m.
En faisant varier les rapports des poulies 6, 19, des engrenages 14 et 15, de la vis sans fin 12 et de l'engrenage héli- coïdal 11, des engrenages 7, 8 et 9, on peut réaliser différents types de variateursde vitesses ayant des gammes de vitesses con-
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venant à n'importe quelle utilisation.
Pour la marche arrière de l'arbre récepteur, comme dans le cas de l'automobile, on voit en se reportant à la formule C = V1 + V2, que la vitesse V1 de la cage à satellites devra être plus grande que la valeur de la constante, ce qui donnerait pour V2 une valeur négative, correspondant à la marche arrière.
L'emploi d'un moteur électrique à vitesse variable, d'une boite Norton, en un mot de tout autre dispositif, soit électri- que, mécanique ou hydraulique, pour faire varier la vitesse, soit progressivement ou par paliers, de la cage à satellites ren- tre évidemment dans le cadre de cette invention.
L'invention a été décrite et illustrée à titre purement indicatif et nullement limitatif et il va de soi que de nombreu- ses modifications peuvent être apportées à ses détails, sans s'é- carter de son esprit.
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Progressive speed variator.
The present invention relates to a speed variator in which the speed of the receiving shaft is given by the difference between a determined constant and the speed of a variable speed element.
The variable speed drive therefore responds to the formula C = V1 + V2 in which C is a constant for a given speed of the motor shaft, V2 the speed of the receiver shaft while V1 is the speed of an element that l 'we can vary at will.
The object of the invention, as follows from the aforementioned formula, resides in a simple mechanism capable of easily varying the speed of the element at speed Vi while not participating in the transmission of power.
One of the characteristics of the invention resides in that the drive and receiver shafts are connected indirectly by means of pinions connected by means of a planet gear cage, means being provided to give this cage speeds. variables in the opposite direction to that of the receiver shaft so that the speed of the receiver shaft plus the speed of the cage are always equal to a constant.
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Another particularity of the invention consists in that the cage, carrying on the :: oins two double-toothed planet wheels, coming into contact respectively with the pinions of the driving and receiving shafts, rotates axially to said shafts and carries a helical toothing. so as to receive its rotational movement from a worm at adjustable speed.
In the accompanying drawing is shown, by way of example, an embodiment of the present invention.
Fig.l shows the speed variator in section.
Fig.2 gives a section along 1-1 of fig.1.
According to one embodiment of the present invention, a housing 1 has two openings 2, 21 intended to receive ball bearings 3, 31, 32, 33.
The bearings, 31 support the motor shaft! which, on the other hand, can rotate freely in a bearing 34 fixed to the housing 1 by the arm 5.
On the motor shaft -1 is fixed a conical pulley 6, and the end of said motor shaft is cut so as to form a pinion '7 intended to mesh with double satellites 8, 81 free on their axes 9, 91 fixed. in the walls of a cage 10 which is mounted on ball bearings 35, 36 on the motor shaft so as to be able to rotate freely around the latter.
The cage 10 carries a helical gear 11 which makes contact with a worm 12 mounted on a shaft 13 on which a bevel gear 14 is wedged.
The bevel gear 14 meshes with a bevel gear 15 fixed on the shaft 10 which finds its bearings in the ball bearings 37, 38 which carries a frame 17 oscillating around the shaft 13 and constantly held upwards by a spring 18.
On the shaft 16 is clamped a conical pulley 19 by a spring 20 bearing on the frame 17 on the one hand and on the other hand on the pulley 19 by means of a bearing 21 in order to avoid friction.
The conical pulley 6 drives the pulley 19 through the
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re of a belt 22 which can be moved along the pulleys by a fork 23. The movement of the belt 22 along the pulleys 6 and 19 can also be provided automatically, using a regulator for example, in order to to give the receiving shaft the speed best suited to the force to be overcome, and to the speed of the machine attacking the motor shaft.
The receiver shaft 24 which is carried in the ball bearings 33, 32 carries a pinion 25 which makes contact with the two double planets 8, 81, so that the cage 10 carrying the planets 8, 81 would be mad around the tree! if it was not retained by the meshing of the helical gear 11 and the worm 12.
According to fig.l, giving the motor shaft 4 a speed of 3,000 revolutions per minute and for the position of the belt 22, that is to say corresponding to the largest diameter of the pulley 6, position which gives the ratio between the pulleys 6 and 19 by two thirds for example, the shaft of the pulley 19 and therefore the cone gear 15 will have a speed of 2.ooo revolutions per minute. Since the cone gears are the same size, the worm will also have a speed of 2,000 rpm.
The worm has two entries, and the angle of the screw pitch is equal to the angle of friction axistant at the point of contact between the worm 12 and the helical gear 11, of so as to force the screw to be irreversible; however, it should be noted that this irreversibility is not at all essential.
If the helical wheel is ten teeth, it will have a speed of 400 rpm and therefore the planet cage 10 will have the same speed.
Still referring to fig.1, what would be the speed of the receiver shaft 24 if the cage 10 were immobilized by the removal of the belt 22?
The ratio between the gears 7, 8 = and 25 being 7.5, the receiving shaft 24 would rotate at a speed of 3,000: 7.5 = 400 rpm. If the drive shaft was loaded, cage 10 to
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The satellites would undergo a reaction which would be felt on the teeth of the helical gear 11, and without the intervention of the latter, the cage 10, finding no fulcrum, would start to rotate at a rate of 400 rpm. at the expense of the receiving shaft which would remain motionless.
As seen previously, it is possible to obtain a speed of 400 T / m. to the planet cage 10 by means of the helical gear 11; it suffices for this to have the belt 22 in the right place; more, as this speed can be given in the direction opposite to that of the receiving shaft, it follows precisely that the cage 10 will not find this point of support necessary to take the speed of 400 rpm. since the helical gear 11, which is integral with it, will rotate at 400 rpm. and in the opposite direction, therefore the receiver shaft 24 will remain at rest and will correspond to the zero speed of the variable speed drive.
If the belt 22 is at the location of the smallest diameter of the pulley 6, it can be seen that at this location the ratio between the conical pulleys 6, 19 is 1/6, the shaft 16 will rotate at the speed of 500 T / m., The gears 14 and 15 being of the same size, the worm 12 will also turn at 500 RPM., The ratio of the worm 12 and the helical gear being 1/5, the satellite cage will rotate at 100 RPM .; however, we have seen previously that if the satellite cage tested fixed, the receiving shaft would rotate at 400 rpm. and that the speed of the cage 10 is deducted from the speed of the receiver shaft 24, the speed of the latter will finally be 500 rpm.
As the belt 22 can be easily moved all along the cone pulley 6, this speed variator will achieve in a progressive manner all the intermediate speeds between 0 and 300 rpm.
By varying the ratios of the pulleys 6, 19, of the gears 14 and 15, of the worm 12 and of the helical gear 11, of the gears 7, 8 and 9, different types of speed variators can be produced having suitable speed ranges
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coming to any use.
For the reverse gear of the receiver shaft, as in the case of the automobile, it can be seen by referring to the formula C = V1 + V2, that the speed V1 of the planet cage must be greater than the value of the constant, which would give a negative value for V2, corresponding to the reverse gear.
The use of a variable speed electric motor, a Norton gearbox, in a word any other device, whether electric, mechanical or hydraulic, to vary the speed, either gradually or in stages, of the cage satellites obviously fall within the scope of this invention.
The invention has been described and illustrated for information only and in no way limiting, and it goes without saying that numerous modifications can be made to its details, without departing from its spirit.