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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX TRANSMISSIONS A VITESSE REGLABLE, D'UNE
MANIERE CONTINUE, ET COMPORTANT DES ORGANES.DE ROULEMENT.
On connaît différents genres de transmissions à vitesse réglable, d'une manière continue, et comportant des organes de roulement tels que des billes. Ces dispositifs connus travaillent toutefois avec un mauvais rende- ment et leur durée d'usage est influencée, d'une manière nuisible, par des sollicitations défavorables des surfaces de roulement quand on modifie la vitesse à l'aide de ces transmissions.
Les dispositifs connus présentent toujours un ou plusieurs des inconvénients suivants a) les paliers des arbres principaux subissent des efforts rela- tivement élevés; b) les efforts de serrage nécessaires pour modifier les couples ou les vitesses sont importants; c) les chemins de contact des organes de roulement restent les mêmes malgré que les vitesses varient; d) pour la modification de la vitesse on doit faire intervenir des efforts de réglage importants qui sont proportionnels aux efforts de serrage relativement élevés pour empêcher le glissement; ceci agit défavo- rablement sur les coefficients qui sont à choisir pour le frottement par contact et, par conséquent, sur les rendements spécifiques admissibles a- lors que la durée d'usage de la transmission est fortement diminuée par l'usure, surtout quand on change souvent la vitesse.
L'invention écarte ces inconvénients et permet de réaliser des transmissions à vitesse réglable d'une manière continue, avec organes de roulement, ces transmissions étant petites, aisément manoeuvrables tout en ayant un rendement élevéo
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La transmission, établie selon l'invention, comporte des pai- res de billes qui roulent, comme des satellites, entre des bagues de roule- ment interres et externes afin que le dispositif puisse fonctionner comme une transmission jumelée dont les paires de billes opposées sont engagées, en partie, dans un organe entraîné. La transmission du couple se fait alors par des paires de billes qui tournent sur- elles-mêmes dans le même sens en formant un ensemble roulant.
La modification du rapport de transmission est obtenue par le réglage individuel des billes de chaque paire suivant des directions symétriquement opposées. Avantageusement on guide les billes par paires dans des bagues de roulement et d'entraînement de manière telle que les billes de chaque paire puisse tourner ensemble autour d'un axe parallèle à l'axe des bagues de roulement et que chacune de ces billes puissent tour- ner autour d'un autre axe qui est perpendiculaire à une droite radiale qui passe par le centre de la bille et par l'axe de la bague de roulement tout en étant perpendiculaire à l'axe de rotation commun des billes constituant la paire considérée. Pendant le changement de vitesse de légers écarts peu- vent se produire pour le parallélisme entre l'axe de rotation commun et l'axe de l'arbre principal.
De cette manière, les bagues de roulement internes et externes, qui peuvent coulisser axialement, forment des gorges de roulement dans les- quelles les paires de billes peuvent rouler par leurs calottes orientées vers l'extérieur de manière telle que tous les efforts de serrage, qui ser- vent à produire le frottement par contact, se compensent mutuellement et que les réactions qui en résultent ne sollicitent pas les paliers des ar- bres principaux. Chacune des billes de roulement de chaque paire est sou- tenue en trois points, un point d'appui constant d'une des billes se trou- vant sur l'axe qui relie les centres des billes en un point voisin de la calotte interne de l'autre bille. Les deux autres points d'appui se trou- vent respectivement sur les bagues de roulement adjacentes.
Ce mode de sou- tien permet de guider les billes, lors d'un changement de vitesse, depuis un chemin de contact jusqu'à un autre par un mouvement de roulement, tout déviement étant pour ainsi dire complètement exclu.
A chaque position de réglage des bagues de roulement corres- pond un déplacement automatique et en sens contraire des bagues d'entraîne- ment de sorte que les chemins de contact des billes sur les bagues d'entrai nement et de roulement sont modifiés ce qui fait varier la vitesse en con- séquence.
La transmission, établie selon l'invention, présente les avanta- ges suivants : a) tous les efforts de serrage, qui sont nécessaires pour obte- nir le frottement par contact entre les organes de roulement, ainsi que les composantes de ces efforts sont orientés de manière telle qu'aucun pa- lier ne soit chargé, les réactions de ces efforts relativement élevés agis- sant seulement comme des sollicitations par tension sur l'arbre d'entraîne- ment et sur le carter de la transmission en n'influençant pas le rendement;
b) pour une modification de la vitesse de nouvelles surfaces de contact interviennent pour tous les organes de roulement et ces organes suivent donc d'autres chemins ce qui permet d'obtenir un effet utile plus élevé, car.les coefficients pour le frottement par contact, que l'on peut adopter, sont plus élevés, ce qui augmente la durée d'usage et le rendement de la transmission.
Le rendement favorable de la nouvelle transmission est amélioré avantageusement en ayant recours à des liaisons avec serrage variable ou à des modifications de pression.
Les dessins ci-annexés montrent, schématiquement et à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
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Les figs. 1, 2,3 et 4 montrent, respectivement en coupe lon- gitudinale selon A-B figo 2, en coupe transversale selon C-D fige 1, en coupe transversale partielle selon E-F fige 1 et en coupe transversale dans le transformateur de pression selon C-H fige l, une transmission établie selon l'invention.
La fig. 5 montre, en développement, le modificateur de pression suivant la ligne J de la fig. 1.
La fig. 6 montre, à plus grande échelle et en coupe longitudina- le, la moitié d'un autre modificateur de pression.
La fig. 7 montre, sous forme d'un schéma, un groupe de billes de roulement pour expliquer les différents mouvements de rotation.
Les figs. 8a et 8b montrent, schématiquement, le mouvement et les emplacements des billes d'une paire de billes pour .différentes vitesseso
Deux bagues internes 3 peuvent coulisser axialement et tourner librement sur l'arbre entraîneur 7 en étant avantageusement empêchées, par exemple à l'aide d'une douille de liaison, de tourner l'une par rapport à l'autre. Les bagues internes 3 forment avec des bagues: externes 4 non-tour- nantes, une gorge ou rainure de roulement dont la section transversale est formée par deux arcs de circonférence. Dans les gorges ainsi formées sont logées des billes disposées par paires de manière que pour chaque paire une bille se trouve à côté de l'autre dans le sens axial. Les paires de billes sont régulièrement réparties sur toute la longueur des dites gorges.
Les deux billes de chaque paire sont retenues par un roulement à billes 6 qui peut coulisser radialement dans une ouverture ovale ménagée dans un disque 5 de manière telle que l'axe de rotation commun de ces bil- les, placées axialement l'une à côté de l'autre, soit toujours parallèle à l'axe principal 7 ce qui permet d'obtenir un roulement impeccable des billes.
Pour que l'on obtienne, lorsque les billes s'engagent sur un autre chemin, un mouvement de roulement aisé avec exclusion de tout mou- vement de glissement, on a recours de préférence, à des moyens par les- quels on obtient un soutien mutuel et élastique dans le sens radial des billes pendant que l'on manoeuvre la transmission en vue d'éviter les per- tes par frottement. A cet effet on peut établir, par exemple, entre les billes de chaque paire des disques 2 qui peuvent être déplacés librement ou élastiquement dans le sens radial, ces disques étant seulement retenus par l'effet de pression exercé, par les billes. On a constaté qu'un jeu de 1/10 mm par exemple et même moins est amplement suffisant à cet effet.
Les disques 5 sont, de préférence, plats mais peuvent également avoir des faces concaves.
Pour obtenir, pour chaque puissance ou pour chaque couple, l'effort de pression nécessaire dans chaque cas entre les organes de rou- lement, on doit avoir recours à des liaisons avec serrage vairable ou à des modificateurs de pression.
Une construction avantageuse d'un modificateur de ce genre est montrée, par exemple sur les figs. 1, 4 et 5. De part et d'autre des bagues internes 3 on fixe, à clavette longue, des manchons 11'sur l'arbre d'entrai- nement 7, des manchons pouvant ainsi coulisser sur cet 'arbre tout en étant empêchés de tourner par rapport à celui-ci. Des saillies 10, en forme de coins, sont prévues sur les bords des manchons et forment avec des saillies analogues 9, établies sur les bagues internes 3 ou sur des disques fixés, à celles-ci, des chemins (figo 5) pour des corps roulants, par exemple des billes 12 qui transmettent symétriquement les efforts de compression axiaux, proportionnellement au couple, depuis l'arbre d'entraînement 7 aux deux ba- gues internes 3 tout en permettant le mouvement axial de ces bagues.
Des ressorts hélicoïdaux 14 sollicitent constamment et axialement les billes 12 engagées entre les saillies 10 et 9 de même que les bagues internes 3 a) pour maintenir le contact d'entraînement entre les organes de transmis- sion pendant la marche à vide, quand le. couple moteur n'agit pas, et
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b) pour maintenir les billes 12 qui sont logées dans des encoches 28 d'un disque fou 27 {fige 4), par leur frottement par contact à leurs positions de roulement en concordance avec le réglage de la transmission.
Un autre mode de réalisation d'un modificateur de pression est montré sur la fig. 6. Dans ce cas on se sert d'un différentiel 29, 30, 31, avec roues planètaires coniques, dans lequel les billes 12 sont main- tenues positivement à une position correspondant au réglage de la trans- mission entre les saillies 10 et 9, les ressorts hélicoïdaux 14 agissant non pas sur les billes 12 mais bien directement ou indirectement sur les bagues internes 3.
La commande positive, rendue nécessaire par la possibilité de réglage des bagues internes 3, des organes de roulement du modificateur de pression adjoint à ces bagues, peut évidemment se faire par d'autres moyens, par exemple par des engrenages planétaires ou par des systèmes à leviers.
Le problème de la commande positive des organes de roulement en dépendance du déplacement axial des bagues de roulement se présente non seulement pour les bagues internes 3 mais également et sous une forme ana- logue pour les bagues externes 4 et il peut être résolu d'une manière si- milaire. Comme visible sur la fig. 1, on relie les bagues externes 4, qui sont fixes pendant la transmission du mouvement angulaire de l'arbre d'en- traînement à l'arbre entraîné à un manchon 15, muni d'une couronne externe de dents hélicoïdales, de manière que ces bagues soient empêchées de tour- ner par rapport à ce manchon mais puissent être déplacées axialement par rapport à celui-ci.
Sur les faces externes et planes des bagues externes 4 sont prévues des saillies 16, en forme de coins, sur lesquelles reposent respectivement plusieurs billes 17 réparties régulièrement'sur le contour de ces bagues 4. Sur les parties 18 et 19 du carter sont fixées des bagues 20 dont les faces latérales internes portent des saillies analogues 32: Les billes 17 logées entre les saillies 16 et 32, roulent sur celles-ci quand les bagues externes 4 sont déplacées angulairement, en vue de leur réglage, à l'aide d'une vis sans fin 21. commandée par un volant (non montré) ou tout autre dispositif de manoeuvre. Les bagues externes 4 sont ainsi re- foulées vers l'intérieur contre les billes 1.
Les ressorts 22 sollicitent constamment les bagues externes 4 vers l'extérieur de sorte que l'on obtient une commande positive de ces bagues dans les deux sens par la manoeuvre de la vis sans fin 21.
Pour l'exemple montré le couple de sortie est transmis suivant l'axe commun des deux billes d'une même paire, au roulement 6 qui peut cou- lisser radialement dans des trous ménagés dans le disque 5, ce couple étant donc transmis au disque 5 lui-même. Ce disque, qui peut tourner librement sur l'arbre 7, est solidaire d'un organe intermédiaire et tubulaire 8 qui transmet la vitesse de sortie, par des engrenages planétaires 23, un pignon 24 calé directement sur l'arbre d'entraînement 7 et une couronne dentée 25, à l'arbre entraîné 26. Suivant le choix des rapports des diamètres des roues planétaires on peut obtenir toutes les vitesses de sortie dans un domaine déterminé voulu, la vitesse'pouvant se réduire à zéro, pour les deux sens de marche.
La'nouvelle transmission fonctionne comme suit.
L'arbre 7 est entraîné, par exemple, à une vitesse constante.
Les modificateurs de pression serrent'les bagues internes 3 contre les bil- les 1 et les entraînent par un frottement par contact. Les billes roulent sur les bagues externes et sont ainsi animées d'un mouvement planétaire.
Comme les deux billes d'une paire se déplacent sur des circonférences ayant les mêmes diamètres, le mouvement relatif entre.les deux billes est égal à zéro. Les disques 2 qui se trouvent entre les billes,participent au mou- vement de rotation. La vitesse, qui est modifiée en concordance avec les chemins parcourus par les billes, est transmise à l'organe intermédiaire et tubulaire 8 et par celui-ci à l'arbre entraîné 26.
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Le réglage de la vitesse de sortie a lieu en faisant tourner la vis sans fin 21 pour déplacer angulairement les bagues externes 4 à l'aide de la couronne dentée 15 et pour les déplacer axialement à l'aide des bil- les 17 qui roulent sur les saillies 16, en forme de coins. Quand la vitesse de sortie diminue, les bagues externes sont rapprochées et de cette maniè- re on modifie les chemins de roulement des billes, qui tournent autour d'a- xes transversaux pour s'adapter à la nouvelle vitesse, sur les bagues in- ternes 3 de manière telle que ces bagues soient refoulées vers l'extérieur contre l'action du modificateur de pression. Quand la vitesse de sortie augmente, il se produit un coulissement axial, dans un sens opposé, des ba= gues de roulement et d'entraînement.
Les mouvements de rotation des billes 7, disposées en satelli- tes, sont montrés schématiquement sur la fige 7 pour laquelle l'axe S-S des bagues 3 et 4 est, confondu avec celui de l'arbre 7, perpendiculaire au plan du papier de même que l'axe de rotation a-a de la bille. On désigne par V-V les axes de réglage des billes, chaque axe V-V étant perpendiculai- re à la droite radiale passant par le centre de la bille correspondante et par l'axe S-S des bagues de roulement tout en étant perpendiculaire à l'axe de rotation a-a de la bille.
Les figs. 8a et 8b montrent, schématiquement, les mouvements de rotation des billes d'une paire autour d'un axe de rotation commun a-a qui est parallèle à l'axe des bagues de roulement et à celui de l'arbre princi- pal ainsi que leurs rotations suivant des directions opposées autour de leurs axes respectifs v-v qui sont perpendiculaires au plan du papier. La fig. 8a correspond aux petites vitesses et la fige 8b aux grandes vitesses de sortie. Par exemple, quand la vitesse d"entrée augmente, les billes 1 d'une paire roulent, dans des directions opposées, depuis les points de contact A et C vers les points B et D alors que l'écartement entre le troi- sième point d'appui E et l'axe des bagues de roulement est légèrement mo- difié. Le frottement entre les billes 1 d'une paire et leur disque d'appui 2 est complètement évité.
De même il ne se produit aucun frottement entre les billes 1 et les bagues de roulement au point d'appui le plus fortement chargé alors que le frottement sur les points d'appui moins fortement char- gés est extrêmement réduit. Comme il ne se produit pour ainsi dire aucun mouvement de glissement entre les corps de roulement, le réglage de la trans- mission n'exige que des efforts très réduits.
La transmission peut être constituée d'une manière peu encom- brante et économique pour la raison que les éléments principaux, qui ser- vent à la transmission du couple, sont relativement petits et peuvent être fortement chargés pour,la raison que les grands efforts, qui se produisent dans ces éléments principaux, sont complètement compensés de sorte que les paliers des arbres ne supportent aucun effort de cisaillement. Par le mon- tage symétrique des corps de roulement et de leurs gorges de guidage, les efforts relativement élevés, résultant du frottement par adhérence, ne pro- duisent que des sollicitations par traction dans les arbres de transmission et dans le carter et elles n'ont donc aucune influence sur le rendement de la transmission.
On peut adopter, en tenant compte des différentes vitesses de roulement sur les bagues internes et externes, de pair avec l'intervention des modificateurs de pression, des coefficients de frottement par contact très élevés ce qui est favorable pour tout le domaine de réglage. Il-est à noter que toutes les billes 1 participent uniformément à la transmission de l'effort.
Quand les paires de billes sont logées dans une cuvette à deux faces sphériques, qui remplace le disque intermédiaire, on supprime l'avan- tage du roulement libre quand on procède au réglage de la vitesse.
Les billes des modificateurs de pression et des dispositifs de réglage de la vitesse peuvent être remplacées par d'autres organes de rou- lement, par exemple par des organes ayant la forme d'un tonneau ou d'un cône. Les roulements à billes, intercalés entre les billes 1, peuvent être
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