BE471238A - - Google Patents

Description

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  Dispositif de variation de vitesse à liquide. 



   -La présente invention se rapporte aux variateurs de vitesse à liquide et a pour but de fournir une eonstruo- tion simple réduisant au minimum l'usure des organes et de permettre de faire varier le rapport de   démultiplication   à l'aide d'une seule manoeuvre particulièrement aisée. 



     Elle   a pour but également d'éviter l'intervention de forces hydrauliques importantes susceptibles de compliquer ce réglage lors du changement du rapport. 



   Ce dispositif est   caractérisé   essentiellement en ce qu'il est basé sur la coopération d'une pompe   à   liquide et d'un moteur à liquide formés chacun par un pignon denté et par une couronne à denture intérieure avec laquelle le pignon correspondant est en prise. 



   Dans la réalisation pratique de l'invention, par le coulissement simultané des couronnes dentées en direction axiale, on fait varier d'une manière inverse les quantités 

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 de liquide débitées respectivement par la pompe et par le moteur en rendant ainsipossible un réglage du rapport de démultiplication; des moyens sont en outre prévus par les- quels l'espace de compression ou de refoulement est séparé de l'espace   d'aspiration.   



   D'autres caractéristiques de l'invention seront dé- crites ci-après et seront résumées à la fin du présent mémoire. 



   Les dessins ci-joints montrent à titre purement exem- platif comment l'invention peut être réalisée en pratique. 



   La figure 1 est une vue en coupe axiale de l'ensemble du dispositif. 



   Les figures 2,3 et 4 sont des coupes respectivement par les lignes II-II, III-III (ou III'-III'),   IV-IV   dans la figure 1. 



   La figure 5 est une coupe oblique par la ligne V-V de la figure 2. 



   Les figures   6   et 7 sont des vues semblables à la fi- gure 1 montrant les positions occupées par les organes dans deux positions extrêmes des couronnes dentées après cou- lissement. 



   Le variateur de vitesse à liquide, objet de l'invention, à rapport de transmission réglable d'une manière progres- sive, comprend une enveloppe 1 qui sert en même temps de carter d'huile et qui est fermée par un couvercle 2. 



   Dans deux cotés opposés de   l'enveloppe   1 sont vissés, dans une position coaxiale, deux paliers 3 et 4 de forme cylindrique. Bans le palier 3 est monté, d'une manière con-   centrique,   un arbre 5 au moyen de deux roulements à billes 7 et 8 et dans le palier 4 est monté, de la-même manière, un arbre 6 au moyen de deux roulements à billes 9 et 10. 



   Sur l'extrémité de l'arbre 5 est calé,   à   l'intérieur du carter 1, un pignon denté 11 et sur celle de l'arbre 6 est fixé un autre pignon denté 12. 

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  Les deux paliers 3 et 4 et les deux pignons 11 et 12 
 EMI3.1 
 possèdent tous le im8me diamè.tre 1 ext'rie,ur et les paliers 3 et 4 sont fermés vers l'extérieur respectivement par des couvercles à bride 13 et 14 fixés à l'enveloppe 1 par exemple par ,des vis 131 et 141. 



   Entre les deux pignons 11 et 12 se trouve une pièce 15 en forme de raccord tubulaire portée par des tourillons 
151 et 152 des arbres 5 et 6. 



   La pièce 15 possède vers le haut une rainure ou une gorge dans laquelle s'engage une clavette coulissante   16     empêchant   la pièce 15 de tourner et maintenue dans deux petites ouvertures prévues dans .une pièce 171-181 en   '   forme de segment sphérique faisant .corps avec et reliant deux manchons 17 et 18 prenant l'un autour du palier 3 et l'autre autour du palier 4. 



   Les pièces 17 et 18 possèdent chacune sur leur péri- phérie une saillie 172-183 par laquelle elles sont rendues   solidaires)   au moyen par exemple de vis 173-183 d'une gaine centrale 19 avec laquelle elles forment un ensemble ou cage   (17-18-19)   pouvant coulisser axialement. 



   Sur la gaine 19 est fixée, par exemple par des vis 191 (fig. 2), une   pièce   20 présentant un ergot 201 qui peut, se déplacer en étant guidé dans une rainure formée sur la faoe intérieure du couvercle 2.   Cette.disposition     empêche   la ro- tation de l'ensemble (17-18-19). 
 EMI3.2 
 



  Les pièces 17 "iIS et .9 yoogrent entre elles en rf ormant deux logements pour des couronnes 21 et 22 à denture inté- rieure prenant appui par leur périphérie extérieure con- tre la gaine 19 et mantées de manière à pouvoir tourner. 



   La couronne 21 engrène sur une partie de sa largeur avec le pignon 11, tandis que la couronne 22 est en prise éga- lement ,sur une   partie.,de   sa largeur avec le pignon 12 (fig. 



  3). 



   Sur   le.;restant   de leur largeur, les oouronnes ne sont 

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 pas en prise avec les pignons et la distance entre les deux pignons 11 et 12 et celle entre les deux couronnes sont choisies de telle manière que la largeur d'engrène- ment entre les organes 11 et 21 d'une part et celle entre les organes 12,22 d'autre part, se modifient en sens inverse. 



   Si l'on fait coulisser par exemple vers la gauche, jusque sa position finale, l'ensemble 17-18-19 avec les couronnes 21 et 22, la largeur d'engrènement des éléments dentés 11-21 augmente jusqu'à ce qu'ils engrènent   oomplè-   tement, tandis que la largeur de la partie non en prise est maxima; par contre, la largeur de prise de l'autre paire d'éléments dentés 12-22 diminue jusqu'à atteindre une valeur minima qui n'est toutefois jamais nulle parce que les paires d'éléments dentés ne peuvent jamais âtre   complè-   tement hors de prise; la partie non engrènante atteint a- lors une valeur maxima. 



   La position extrême obtenue par ce   ooulissement   vers la gauche de l'ensemble 17-18-19 est représentée par la figure 6. 



   Si le coulissement de l'ensemble 17-18-19 a lieu vers la droite, toutes les modifications des largeurs d'engrè- nement ont lieu en sens inverse et les différents organes viennent en position finale occuper les positions de la figure 7. 



   Si l'on considère la figure 3, on constate que, lors- que les vides entre les dents d'une couronne occupent l'une des positions supérieures comprises entre les positions marquées 24, y compris ces positions, ils sont complètement isolés et fermés d'une part par le segment 171 ou   18 et,   d'autre part, par la saillie circulaire périphérique 172 ou 182. D'autre part, la gaine 19 présente une saillie intérieure 192 séparant les vides de la couronne 21 de ceux de la couronne 22. 



   Le diamètre d'engrènement de chaque couronne dentée est aussi rapproché que possible du diamètre   d'engrène+   

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 du pignon, de telle manière que l'on ait une grande simi- litude de profils entre les dentures de la couronne et du pignon. Il en résulte que, dans la position inférieure, une dent du pignon remplit à peu près complètement un vi- de de la couronne correspondante. 



   Dans la position médiane inférieure, les vides des couronnes dentées sont isolés sur leur largeur libre   o'est-à-dire   sur celle   où.   il n'y a pas engrènement, d'une part par les dents des pignons en prise en cet endroit, d'autre part par une partie 193 de la gaine 19 et également par la pièce 15. 



   La fermeture des vides du côté de la -tête des dents par la gaine 19n'a lieu dans la position inférieure que sur une longueur circulaire oorrespondant à environ un in- tervalle entre sommets des dents. 



   Dans cette position inférieure, les vides des pignons sont isolés sur leur largeur libre, d'une part par les dents en.prise (notamment 24') de la couronne   correspondan-   te, d'autre part par les paliers 3 ou 4 et aussi par les parties 17 ou 18. 



   Aux autres endroits des périphéries du pignon denté, les espaces formés par les vides sont ouverts grâce à des évidements prévus sur les parties coulissantes intérieures constituant enveloppe, de manière à former des canaux 25 et 26, 27 et 28. 



   Les canaux 25 et 26 sont en liaison entre eux par les vides entre dents au moyen des espaces 29 formés dans les pièces 17 et 18 et les canaux 27 et 28 le sont   parades   es- paoes   30 également   formés dans ces pièces 17 et   18.   



   Les canaux 25 et 26 d'une part et 27   et ,28   d'autre part sont complètement séparés.      



   En   fonctionnement,   tous les espaces constitués par les vides entre dents et tous les canaux se trouvant dans la cage intérieure coulissante   s ont* pleins   d'huile. 

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   Si l'arbre 5 est   entraîné   à l'extérieur du carter 1 par un   moto=,   de telle manière que le pignon 11 tourne dans le sens indiqué par la flèche, la couronne dentée 21 est en-   traînée     dans     le.même   sens. L'huile qui est contenue dans les vides à la partie supérieure de cette couronne est par la rotation amenée du côté gauche vers le coté droit (fig.3). 



   Mais dans les vides de la partie inférieure, seuls, est ramenée du côté droit vers le côté gauche, la quantité d'hui- le se trouvant dans les vides entre dents sur la largeur   où   il n'y a pas engrènement entre 11 et 21. 



   Dans la partie d'éléments   dentés   11-21, le restant de l'huile est chassé par les dents s'engageant dans les vides et cette quantité est amenée par les canaux 25 et 26 à l'au- tre paire d'éléments dentés 12-22. 



   La quantité d'huile déplacée est donc   proportionhelle   à la largeur d'engrènement des dents. 



   Comme la largeur d'engrènement des dents peut être mo- difiée par le   coulissement   axial de la cage 17-18-19, la paire d'éléments dentés 11-21 constitue aveo les parties qui l'entourent une pompe   à   débit variable et réglable. 



   La quantité d'huile déplacée qui est débitée vers la paire de roues dentées 12-22 met, par sa pression, ces derniers organes en rotation en sens inverse et la quantité d'huile débitée se déplace à son tour d'un côté vers l'autre dans les vides isolés à la partie supérieure de cette paire d'éléments dentés et est ramenée à la pompe par les canaux d'aspiration 27 et 28. 



   Il n'y a donc que la quantité d'huile qui est chassée hors des vides par les dents sur la largeur d'engrènement qui est débitée par les canaux 25-26 et ramenée par les ca- naux 27-28. 



   La quantité d'huile contenue dans les vides aux la lar- geur où il n'y a pas engrènement n'est pas débitée et conti- nue à tourner avec les dents. Elle n'intervient pas dans le fonctionnement. 

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   Compte tenu des pertes, le moteur à liquide doit con- sommer autant de fluide que la pompe débite et l'on réa- lise ainsi un circuit fermé. 



   Le débit d'une paire d'organes dentés est ainsi pro- portionnel à la largeur utile et à la vitesse. 



   Le rapport de transmission entre l'arbre 5 (arbre moteur) et l'arbre 6 (arbre commandé) est inversément pro- portionnel au rapport des largeurs utiles, c'est-à-dire des largeurs d'engrènement des éléments dentés de la pompe et du moteur. 



   Ce rapport entre les largeurs utiles peut être modifié par le ooulissement axial des couronnes 21 et 22 et de ce fait la rapport de transmission est donc réglable dans une large mesure. 



   L'espace 35 formé dans la pièce 15 entre les deux saillies intérieures 151 et 12 des arbres 5 et 6 est en liaison par un alésage 36 (fig. 2) avec le canal d'aspi- ration. 



   Les saillies 151 et   15   reçoivent autant que possible le même diamètre que les parties   37-38   se trouvant à l'intérieur des roulements 8 eu 10. On   équilibre   de ce fait les poussées axiales dues à la pression d'huile. 



   Afin d'autre part d'équilibrer les efforts provenant des dents et les pressions de liquide qui agissent tous deux sur les couronnes dentées, les positions et les largeurs des   canaux   26 et 28 formant un arc de cercle suivant la périphérie des couronnes sont ohoisies de telle manière que la pression de liquide agissant de l'extérieur soit compensée par les efforts agissant de l'intérieur. On ob- tient ainsi un frottement minimum pour les paliers. 



   Le diamètre des couronnes dentées est réduit à un mi-   nimum   par l'utilisation d'une denture spéciale. On peut par exemple utiliser une denture- en développante de cercle avec angle d'engrènement de 30  et bords arrondis,   des ,têtes   

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 des dents de la couronne dentée. Ceci est possible avec un pignon de 14 dents et une couronne de seulement 18 dents sans que   les}têtes   de dents ne s'entrechoquent lors du passage d'un vide à un autre. 



   Le jeu entre le cercle de tête d'une roue et le   cercle   de fond d'une autre roue doit être maintenu aussi faible que possible afin que, dans la position inférieure, une dent en prise remplisse le vide correspondant d'une manière suffisamment complète pour maintenir les pertes dans des limites réduites; le courant de liquide pouvant se produire ne doit pas être pris en considération, étant donné qu'il doit surmonter l'action de résistances dynamiques et de frot- tement dans des espaces étroits entre dentures. 



   Ces portes seraient importantes dans le cas   où.   l'on em- ploierait uniquement des dentures extérieures et le rende- ment pourrait devenir défectueux. 



   En prévoyant un petit diamètre pour la couronne dentée par rapport au diamètre du pignon, on est certain d'une longue durée des roues dentées grâce à la très bonne adap- tation des flancs de dents se touchant, au faible mouvement de glissement des flancs de dents et à la bonne   lubrifies-   tion. 



   On n'a même pas à craindre une usure non uniforme des flancs de dents en cas d'un engrènement seulement partiel des dents vu que l'usure est pour ainsi dire nulle. 



   Lorsque le diamètre de la couronne est petit par rap- port au diamètre du pignon, l'introduction des dents du pignon dans les vides a lieu sur un arc de cercle de grande étendue de la périphérie de la roue dentée et par conséquent assez lentement et l'huile est chassée de ces vides vers les deux faces des roues dentées. 



   De larges   sections   d'écoulement et des canaux de faible longueur ont pour conséquence des résistances du courant seulement minimes. 

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   La puissance peut être accrue par l'emploi de vitesses élevées sans que les pertes par frottement   diminuent   le rendement dans une mesure importante. 



   Le déplacement axial de l'ensemble 17-18-19 peut être commandé par exemple par une bielle 31. prenant sur le pivot 20 ou par tout autre moyen. 
 EMI9.1 
 



  On comprend que, grâce a la disposit ion, déarite, pour le réglage du rapport de transmission, on ne doit pas surmonter l'action de forces hydrauliques ainsi que cela a été le cas dans les commandes à liquide déjà connues, 
Afin de compenser les fuites d'huile, on munit le man- chon 17 d'un raccord 32 par lequel du liquide de remplace- ment peut être aspiré du réservoir constitué par le carter 1 pour être amené du coté d'aspiration de la pompe. 



   La lubrification   s'effectue   par l'huile du courant uti- le et par les pertes par fuite. L'huile suintante qui s'in- filtre entre les faces venant en contact entre elles du pignon 11 et du manchon 3 ainsi que entre le pignon 12 et le manchon 4 lubrifie tout d'abord ces faees, puis les rou- lements à billes; ensuite, il est ramené par des alésages 33 et 34 dans le carter   d'huile.   L'huile qui s'écoule entre les pièces intérieures 17 et 18 et les   manohons   3 et 4 lubrifie les surfaces venant en contact de ces parties. 



    Revendications.   



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1/ Variateur de vitesse à liquide, caractérisé en ce qu'il est basé sur la coopération d'une pompe à liquide et d'un moteur à liquide formés chacun par un pignon denté et      par une couronne à denture intérieure aveo laquelle le pignon correspondant est en prise.

Claims (1)

1. 2/ Variateur de vitesse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, par le coulissement simultané des couronnes dentées en direction axiale, on fait varier d'une manière inverse les quantités de liquide débitées respee- tivement par la pompe et par le moteur, en rendant aine;' Il <Desc/Clms Page number 10> possible un réglage du rapport de démultiplication, des moyens étant en outre prévus par lesquels l'espace de com- pression et l'espace d'aspiration sont séparés.

   3/ Variateur de vitesse suivant.les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la distance des pignond par rapport à la pompe et au moteur et la distance des couronnes den- tées par rapport à la pompe et au moteur sont choisies de telle manière que, lors du coulissement axial des deux cou- ronnes dentées, les quantités de liquide débitées par tour par la pompe et par le moteur se modifient en sens inverse en permettant ainsi un réglage dans une mesure étendue du rapport de démultiplication.

   4/ Variateur de vitesse suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un carter (1) à huile ou autre liquide dans lequel pénètrent les extrémités de l'arbre moteur (5) et de l'arbre commandé (6) quï portent à l'intérieur chacun un. pignon denté (11-12) en prise cha- oun avec une couronne dentée (21-22), en ce que l'on pré- voit à l'intérieur du carter une cage coulissante compre- nant deux manchons (17-18) qui entourent chacun un palier cylindrique (3-4) à l'intérieur duquel les arbres moteur et commande tournent et qui sont réunis par une pièce en forme de segment sphérique (171-181) s'introduisant entre les dentures extérieures du pignon et intérieure de la cou- ronne là où ces éléments ne sont pas en prise et en ce que,

   entre les pignons dentés, il y a une pièce en forme de rac- cord tubulaire (15) montée sur des tourillons (151-152) res- pectivement de l'arbre moteur et de l'arbre commandé.

   5/ Variateur de vitesse suivant les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cage coulissante présentedeux saillies périphériques (181182) entre lesquelles se trouve une gaine (19) qui participe au coulissement de la cage et qui présente elle-même vers l'intérieur une ou .des parties @ <Desc/Clms Page number 11> EMI11.1 etangageant entre les paires d'éléments4dentés de manière à former une séparation entre l'espace de compression et l'espace d'aspiration..

   6/ Variateur de vitesse suivant les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pièce de raccord (15) possède vers le haut une rainure ou une gorge dans laquelle s'en- gage une clavette coulissante (16).:destinée à empêcher la pièce (15) de tourner et maintenue dans deux petites ou- vertures de la pièce en forme de segment (171-181) faisant partie de l'ensemble coulissant.

   7/ Variateur de vitesse suivant les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque couronne n'engrène que sur une partie de sa largeur avec le pignon correspondant, en ce que la distance entre les deux pignons (11-12) et celle entre les deux oouronnes (21-22) dentées sont choisies de telle manière que la largeur d'engrènement entre les élé- ments dentés d'une paire (11-21) et celle entre les élé- ments dentés de l'autre paire (12-22) se modifient en sens inverse, cette largeur d'engrènement n'étant toutefois ja-' mais nulle.

   8/ Variateur de vitesse suivant las revendications 1-4 et 7t caractérise en ce que, dans leur position supérieure, les vides entre dents de chaque couronne sont complètement isolés d'une part par la pièce coulissante en forme de seg- ment (171-181)et, d'autre part, par la saillie périphérique du manchon correspondant, des moyens étant en outre prévus par lesquels les vides de chaque oouronne sont, dans cette position, séparés les uns par rapport aux autres.

   9/ Variateur de vitesse suivant les revendications 1-4 et 7, caractérisé en ce que, dans la position inférieure, les'vides de chaque couronne dentée sont isolés sur la lar- geur ou il n'y a pas engrènement d'une part par les dents du pignon correspondant, d'autre part par une partie (193) fai- sant partie de la gaine intermédiaire (19) coulissante et également par la pièce de raccord (15) disposée entre les <Desc/Clms Page number 12> arbres moteur et commandé. * 10/ Variateur de vitesse suivant les revendications 1-4 et 9, caractérisé en ce que;

   dans la position inférieure, les vides du pignon sont isolés sur la largeur libre, d'une part par les dents en prise de la couronne correspondante, d'autre part par les paliers (3-4) de l'arbre moteur ou commandé et aussi par les manohons coulissants (17-18),tan- dis que, aux autres endroits de la moitié inférieure envi- ron de la périphérie d'un pignon denté, les espaces formés par les vides sont ouverts grâce à des évidements prévus dans les parties coulissantes intérieures constituant en- veloppe de manière à former des canaux (25-26 et 27-28). il/ Variateur de vitesse suivant les revendications 1 et 10, caractérisé par une liaison entre deux des canaux (25-26) d'une part et (27-28) d'autre part, par les vides entre dents au moyen des espaces (29-30) formés dans les pièces coulissantes,

   les canaux (25-26) et (27-28) étant néanmoins complètement séparés.

   12/ Variateur de vitesse suivant les revendications 1 à 11, caractérisé en ce que, du:côté pompe et du côté moteur, les roues dentées ont le même diamètre et une même hauteur de dents de telle manière que, lors du coulissement axial, les volumes de l'espace de compression et de l'espace d'as- piration restent constants, ce qui évite l'action de forces hydrauliques sur la commande.

   13/ Variateur de vitesse suivant les revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la lubrification s'effectue par l'huile du courant utile et par les pertes par fuite et en ce que, pour compenser les fuites, l'un des manchons (17) de la partie coulissante est muni d'un raccord (32) par lequel du liquide de remplacement peut être aspiré du réservoir cons- titué par le carter pour être amené du côté aspiration de la pompât.

   14/ Variateur de vitesse suivant les revendications 1 @ <Desc/Clms Page number 13> à 13, caractérisé en ce que la pièce de raccord (15) dé- termine la formation entre les arbres moteur et commandé d'un espace intérieur (35) qui est en,liaison par un alé- sage (36) avec le canal d'aspiration.

   15/ Variateur de vitesse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les couronnes et pignons dentés pré- sentent une denture en,,développante de cercle à angle d'at- taque par exemple d'environ 30 et de préférence à têtes de dents des couronnes arrondies.