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La présente invention concerne un variateur de vitesse caractéri- sé par ce que l'arbre moteur et l'arbre entraîné peuvent être solidaires- l'un de l'autre par l'intermédiaire d'électro-aimants créant un champ ma- gnétique dont la variation détermine le glissement, donc le rapport de transmission entre ces arbres.
Suivant un mode de réalisation de l'invention le variateur de vitesse comporte un volant solidaire en rotation de l'arbre entraîné et sou- mis à l'action magnétique d'électro-aimants portés par une armature soli,- daire de l'arbre moteur.
Suivante une caractéristique le volant est également soumis à l'action magnétique d'électro-aimants fixes, ce qui permet d'exercer sur ce volant et sur l'arbre entraîné une action de freinage.
L'invention concerne aussi un variateur de vitesse à glissement réglable, caractérisé par un inverseur permettant d'envoyer le courant d' une source soit dans les bobines du plateau solidaire de l'arbre moteur, soit dans celles du plateau fixe, ce qui permet de réaliser pour une posi- tion de l'inverseur l'embrayage et la marche avant et pour l'autre position de cet inverseur, le freinage.
L'invention concerne également un variateur de vitesse à glis- sement caractérisé par ce que le volant soumis au champ magnétique des bo- bines est constitué par une bande métallique enroulée sur un moyeu clave- té sur l'arbre entraîné.
L'invention concerne également un variateur de vitesse à glis- sement, caractérisé par ce qu'il comprend un dispositif électronique contôlant le courant magnétisant du plateau calé sur}l'arbre moteur, et des moyens pour asservir ce dispositif électronique aux variations d'une fonc- tion déterminée telle que le couple résistant.
L'invention concerne également un variateur de vitesse à glis- sement réglable, caractérisé par ce qu'il comporte plusieurs plateaux so- lidaires de l'arbre moteur et portant des bobines d'électro-aimant, cha- que plateau étant disposé en face d'un volant, ces volants étant calés sur l'arbre entraîné.
L'invention concerne aussi un variateur de vitesse à glissement caractérisé par un différentiel intercalé entre l'arbre moteur et le pla- teau portant les bobines entraînant le voyant solidaire de l'arbre entraî- né, des moyenn permettant d'immobiliser un élément de ce différentiel pour inverser la rotation de cet arbre entraîné.
La présente invention s'étend également aux caractéristiques ci-après décrites et à leurs diverses combinaisons possibles.
Des dispositifs d'embrayage conformas à l'invention sont repré- sentés, à titre d'exemple, sur',le dessin ci-joint, dans lequel : - la figure 1 est une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'un variateur, embrayage et frein combinés.
- la figure 2 est une vue en plan du plateau support des électro- aimants .
- la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un ensemble varia- teur de vitesse, frein, suivant une forme d'exécution de l'invention.
- la figure 4 est une vue en élévation du plateau solidaire de l'arbre moteur ou du plateau fixe de frein.
- les figures 5 et 6 sont deux vues en élection d'autres formes d'exécution de ces plateaux.
- la figure 7 est une vue en coupe axiale d'un plateau porte électro-aimants.
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- la figure 8 est une vue en coupe axiale d'une autre forme de réalisation du variateur.
- la figure 9 est une vue schématique de la commande manuelle du variateur et du frein.
- la figure 10 est une vue schématique d'un dispositif électro- unique de régulation de la vitesse.
- la figure 11 est une vue en coupe axiale d'un variateur de vi- tesse à plateaux multiples.
- la figure 12 est une vue en coupe axiale d'un variateur de vi-
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tesse combiné à un mécanisme d'inversion de JÚ.tch89 co.'a! P 1' .,1. ' .-m M ' 'i -:.-.. ':'1"[;::)11 f, ::["..."I}I1.e.
Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, 1 et 2 sont les supports des axes indépendants, 3 l'axe supportant l'armature 4, à laquelle sont fixées les bobines 5 des électro-aimants du variateur ; dans notre exemple, cette armature comporte quatre électro-aimants; l'appareil le plus simple peut comporter un électro-iamant unique; dans ce cas il doit être à circuit magnétique circonférentiel ou d'une forme géométrique quelconque mais toujours ayant les pôles N et S dans la même'face, c'est-à-dire venant fermer le circuit magnétique du côté du volant ou plateau en matière magnétique 8.
Le nombre des électro-aimants que peut comporter un appareil n'a pas de limites ; on est restreint à un nombre déterminé suivant les dimensions et la puissance de T'appareil. On pourrait placer les électro-aimants à la place du volant central, mais cette disposition serait moins pratiqua, plus compliquée et moins solide.
La figure 2 représente une vue en plan du plateau support des électro-aimants 4 ; l'armature ou support des bobinages 7; l'emplace- ment des bobines 6, les surfaces polaires qui peuvent avoir une forme géométrique quelconque suivant le résultat que l'on veut obtenir au point de vue attraction magnétique et ventilation automatique de l'appareil.
Le volant 8 est constitué dans notre exemple par un volant en ' fonte ordinaire auquel nous avons rapporté des couronnes en matière très perméable telle que l'acier doux ou des aciers spéciaux traités par des trempes à haute fréquence ou autres procédés permettant de donner un degré de dureté pour conserver la rigidité de ce volant on disque et en éviter la détérioration dans le cas d'un frottement brusque. Ces pièces peuvent être également polies pour faciliter le glissement dans le cas de friction accidentelle.
On peut faire ces circuits d'autres matières magnétiques différentes de l'acier, telles que le fer doux, les alliages magnétiques de compositions diverses, des agglomérés à base de poudres magnétiques, etc....
On peut combiner en segments ou une autre forme géométrique les différents matériaux ou alliages dans la même surface du plateau. On peut simplement faire ce plateau en fonte ordinaire ou magnétique polie ou non, tout cela suivant le cas d'espèce d'encombrement plus ou moins limité et même du prix de revient que l'on veut obtenir suivant l'importance de l'application.
Comme on peut remarquer par'la figure n 1, le volant central fait
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double emploi; il est entraîné par le variateur qaand-on fait passer le courant aux électros du plateau mobile 4 ; parcontre, il agit comme frein quand on fait passer le courant aux électros fixés sur le plateau support 2. Le courant est envoyé dans les électrodes de l'armature mobile au moyen d'une bague 10 et un porte-balias non indiqué, le retour se faisant par la masse, il va de soi que l'on peut adopter d'autres dispositions d'alimentation de ces électros, par exemple alimentation simple ou double bagues collectrices latérales ou axiales.
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Le support 2 se compose d'un bague lisse qui supporte l'arbre me- né 11 solidaire du volant 8. C'est cet arbre qui transmet la puissance plus ou moins grande suivant l'intensité d'alimentation des électros du varia- teur. Cet arbre 11 est usiné avec un épaulement assez prononcé venant se loger dans une bague en bronze ou autre métal, ou même des roulements à rou- leaux suivant l'importance de l'appareil. Cette bague ou roulement munis d'un dispositif de graissage sont encastrés au centre de l'arbre menant le- quel est accouplé au moteur, turbine ou générateur de mouvement quelconque-
On conçoit que le glissement de la surface du volant central par rapport aux bobines du plateau mobile soit fonction de la forme d'attraction s'exerçant entre les électros du plateau mobile et le volant.
Ainsi on peut, en faisant varier le courant d'excitation, obtenir une variation continue de la vitesse de l'arbre entraîné entre 0 et la vitesse de l'arbre moteur.
Suivant la forme d'exécution du variateur représenté sur les figures 3 et 4, l'arbre moteur 3 porte un plateau 4 claveté sur cet arbre, par exemple au moyen d'une clavette 21. Le plateau 4 porte six pièces polaires 51, 52 ...........56 autour desquelles sont disposées des bobines inductrices 51, 52, 53 ........56.
L'arbre entraîné 11 tourne librement dans le plateau fixe 2 identique au plateau 4, il est claveté coulissant dans le volant 8.
On voit sur la figure 4 que les enroulements des bobines 51, 52.
.........56 sont réunis l'un à l'autre en série par des conducteurs 121, 122; ........125.
Le dispositif ci-dessus fonctionne comme il a été décrit plus haut.
Le plateau entraîné par l'arbre moteur et le plateau du frein, peuvent conformément à l'invention, être équipés de deux couronnes concentriques de pièces polaires, cinq par exemple (figures 5 et 6).
Les bobines entourant ces pièces polaires peuvent être dissimulées dans un carter 22 présentant trois plaques 231, 232, et 233 alternant avec trois plaques de même angle 241, 242, 243 mais fixées au moyeu du carter.
La coupe axiale du volant 8 représentée sur la figure 8 montre que le corps de cette roue est constitué d'une bande 25 de tôle, roulée en spirale autour d'un moyeu 26 calé au moyen de clavettes 56 sur l'arbre entraîné 11.
Cet arbre 11 est monté dans des paliers 55 par l'intermédiaire de roulements, par exemple à rouleaux 54, lui permettant un certain jeu axial
Dans le cas du dispositif représenté schématiquement sur la figure 9, une source de courant continu telle que pile ou batterie d'accumulateur 28 dont une borne est à la terre, débite sur la résistance 29 d'un potentiomètre à deux curseurs 30, 31.
Le curseur 30 permet, par sa position,de régler le courant d'ex-
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citation dans les bobines 51 ......56 du plateau 4 solidaire de l'arbre moteur, lorsqu'un inverseur a bras mobile conducteur 32 est sur les plots 33 et 34.
Le plot 34 est dans ce but, relié électriquement par un balai 35 à une bague 10 reliée elle-même à la première bobine 53. La dernière bobi- ne 54 montée en série est reliée à la terre par l'intermédiaire d'une bague conductrice 36 et d'un balai 37.
Le curseur 31 permet, d'autre part, de règler le courant d'excita- tion envoyé dans les bobines 51......56 du plateau fixe de freinage 2, lorsque le bras mobile conducteur 32 est sur les plots fixes 38 et 39.
On peut ainsi régler d'une part le glissement entre l'arbre entraî- né et l'arbre moteur, c'est-à-dire le rapport de transmission et d'autre part la Valeur de l'effet de freinage. La réa- lisation particulière de la figure 10 qui met en oeuvre une commande par un thyratron 42, assure le maintien à une valeur sensiblement constante de la vitesse de l'arbre mené il, en dépit des variations périodiques ou non, du couple résistant.
A cette fin, le circuit plaque du thyratron qui comprend le trans- formateur d'alimentation 43, est connecté aux enroulements 51, 52 ...56 du plateau 4 d'embrayage tandis qu'il est prévu une génératrice tachymétri- que 44 entraînée, directement ou non par l'arbre mené 11.
La grille du thyratron 43 est reliée à un circuit de déphasage comprenant le secondaire d'un transformateur 45 monté en dérivation sur le transformateur 43, ce qui débite d'une part-sur une résistance 46 et d'au- tre part sur une capacité 47, montées en parallèle. Le point milieu du se- condaire du transformateur 45 est relié à un circuit d'opposition compre- nant deux résistances égales 48 t 49 connectées respectivement à une bor- ne de la génératrice 44 et au curseur d'un potentiomètre 51 alimenté par batterie 52, les polarités étant celles indiquées sur la figure 10.
Pour un certain règlage du potentiomètre 51, le point milieu du secondaire 45 est soumis à la différence (positive ou négative suivant la vitesse de l'arbre 11) , des tensions antagonistes fournies aux résistan- ces 48 et 49 par la génératrice 44 et la batterie 52. La polarisation de la grille du thyratron 42 est ainsi déterminée et fixe, en conséquence la valeur du courant anodique envoyé aux enroulements 5 , 52 ....56. Si par exemple la vitesse de l'arbre 11 vient à décroître par suite d'une augmen- tation du couple résistant, le courant envoyé aux enroulements 5 , 52 au- gmente, ce qui resserre le couplage.Celui-ci èst donc asservi aux variations du couple résistant.
Comme le courant magnétisant est toujours très faible il est pos- sible, pour des puissances transmises, allant jusqu'à quelques kilowatts, de remplacer le thyratron par un ou plusieurs tubes de puissance', sans at- mosphère gazeuse, tels que triode, tétrode,ou trentode.
Le dispositif ci-dessus peut recevoir de nombreuses applications industrielles. Par exemple, avec une excitation constante, il est utili- sable comme limiteur de couple sur les machines-outils (perceuses, tours, etc...).
En outre, de la commande manuelle et de celle électronique, la ré- gulation de vitesse peut aussi être faite par un dispositif connu sous le nom de transducteur, lequel n'emploie pas de tube électronique, et est en- tièrement statique, à la génératrice près.
Avec une régulation électronique, il peut avantageusement servir à la commande des machines à imprimer dans lestluelles' le couple résistant subit des variations importantes et périodiques.
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Le courant anodique nécessaire pour produire l'entraînement au mo- ment du synchronisme à pleine charge est de l'ordre du millième de la puis- sance transmise. De ce fait, les métaux utilisés dans les circuits magné- tiques doivent présenter une rémanence aussi faible que possible pour évi- ter l'entraînement en dehors de toute excitation.
Suivant les besoins, le variateur peut être employé soit pour ob- tenir une vitesse constante, soit pour limiter le couple transmis à une valeur déterminée, soit encore pour réaliser les deux buts en même temps.
Dans le cas où la vitesse de la partie entraînée doit rester cons- tante sous une charge variant fréquemment dans le temps, la régulation du courant d'excitation est faite par une commande électronique dont le fonc- tionnement est le suivant:
La grille du thyratron 42 (figure 10) est commandée par un signal sinusoïdal dont l'amplitudé varie avec la différence des tensions de la génératrice 44 et du curseur de potentiomètre 51.
La tension au point médian des résistances 48, 49 est tout à mo- ment fonction de la position de ce curseur, et aussi de la tension fournie par la génératrice, qui est de signe contraire à la tension du curseur.
Le thyratron subit l'influence de celles de ces deux tensions anta- gonistes qui est prédominante et règle la valeur du courant d'excitation dans les enroulements 51, 52 ....56 du plateau d'embrayage 4.
La variateur de vitesses conforme à l'invention est utilisable dans tous les cas où le couple résistant est égal ou inférieur au couple moteur et dans les cas où la vitesse de l'arbre secondaire est égale ou inférieure à celle de l'arbre moteur.
Dans d'autres cas, par exemple lorsque l'arbre secondaire doit tourner soit dans le sens de rotation de l'arbre moteur, soit en sens in- verse de celui-ci, ou encore dans le cas où la vitesse de rotation de l'ar- bre secondaire doit comporter une vitesse réduite pour le démarrage en transmettant un couple plus grand que celui-ei du moteur, et une vitesse de marche dans laquelle le couple transmis est"égal ou inférieur au cou- ple moteur, ces résultats peuvent être obtenus en laissant tourner le mo- teur toujours dans le même sensée sa vitesse nominale. Chacun des résul- tats recher chésétant obtenu par la simple fermeture d'un interrupteur élec- trique.
Dans le cas où l'effort à transmettre entre l'arbre moteur 3 et l'arbre entraîné 11 est important, le variateur conforme à l'invention devrait comporter des plateaux de grandes dimensions qui représenteraient alors une inertie importante.
Pour éviter cet inconvénient, on peut réaliser le variateur de vi- tesse comme il est représenté sur la figure 11.
Dans ce cas, l'arbre moteur 3 est solidaire de deux plateaux 41, 42, le plateau 42 étant solidaire du plateau 41 claveté sur l'arbre moteur 3 par un tambour 60 fixé par exemple par vis 61 à la périphérie de ce plateau 41. Chaque plateau 41,42 porte des bobines 51......56, suceptibles d'agir par leur champ magnétique sur des volants 81' 82 clavetés sur l'ar- bre entraîné 11. Le volant 81 est intérieur au tambour 60 tandis que le volant 8 est extérieur à ce tambour. Comme dans les cas précédents le variateur est combiné à un frein comportant un plateau fixe 2 portant des bobines 51....56 agissant sur le volant 82.
L'effort transmis entre l'arbre moteur 3 et l'arbre entraîné 11 est ainsi divisé par le hombre de couples ; plateau moteur, volant, ce qui permet de réduire le diamètre de ces éléments et par suite leur inertie.
Le variateur de vitesse à l'invention peut être combinés à un méca- nisme d'inversion de marche, comme il est représenté sur la figure 12.
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Sur l'arbre moteur 3 est claveté un plateau 65 portant un certain nombre d' axes 66 sur lesquels sont montés .fous des couples de pignons dentés 67,68 solidaires l'un de l'autre dans chaque couple.
Les pignons 67.situés contre le plateau 65 sont en prise avec un pignon denté central 69'calé sur l'arbre entraîné 11.
L'ensemble forme un différentiel dont les pignons 67,68 forment lessellites et les pignons 69,70 les planétaires.
Les pignons 68 situés du côté de l'extérieur sont en prise avec un pignon central 70 calé sur un manchon 71 monté rotatif sur l'arbre entraîné
11.
Cet arbre entraîné il tourillonne dans des coussinets 721, 722 de deux plateaux fixes Il 1 112 solidaires du bâti 73. Chaque plateau fixe porte sur sa face intérieure des bobines 51,,52......56 d'électro-aimant.
En face des bobines 51..l.56 du plateau 111 est disposé un plateau intermédiaire 74 claveté sur le manchon 71, ce plateau portant lui-même sur sa face opposée à ce plateau 111 des bobines 751....756.
Entre ces bobines 751....756 et les bobines 51...56 du plateau fi- xe Il 2 est disposé le volant sur l'arbre entraîné 11.
Ce dispositif fonctionne de la façon suivante :
Pour l'embrayage et la marche avant on envoie du courant dans les bobines 75 , 752 du plateau 74, on rend ainsi progressivement solidaires l' un de l'autre en rotation le volant 8 calé sur l'arbre entraîné 11 et le plateau 74 calé sur le manchon 71.
La transmission du mouvement de rotation de l'arbre moteur 3 s'ef- fectue ainsi par l'intermédiaire du différentiel 67,68, 69 et 70 jusqu'à ce que la vitesse de l'arbre entraîné soit la même que celle de l'arbre mo- teur. Dans ce cas ;l'ensemble de l'arbre moteur 3 des mignons 69, 67, 68 et 70 du différentiel, le manchon 71, le plateau 74, le wolant 8 et l'arbre en- traîné constituent un bloc dont les éléments n'ont pas de mouvement relatif Freinage;- Pour freiner on envoie le courant dans les bobines 51,52 du plateau fixe Il 2 et on soumet ainsi le volant 8 à un couple résistant qui réduit la vitesse de l'arbre entraîné 11.
Marche arrière démultipliée.- On coupe le courant dans les bobines 751...756 et on envoie le courant dans les bobines 51....56 du plateau 111, ce qui immobilise le plateau
74, le manchon 71 et le pignon central 70 du différentiel.
Les satellites 67, 68 roulant sur le pignon central fixe 70 consti- tuent l'un des planétaires, l'autre planétaire 69 tournera en sens inverse de son sens de rotation précédent, en entraînant l'arbre 11 dans le sens de la marche arrière.
Si le pignon 70 possède 30 dents, le pignon 68, 20 dents le pignon
60, 30 dents et le pignon 70, 20 dents, le rapport des vitesses de rotation de l'arbre 11 et de l'arbre 3 sera en marche arrière de :
K=30/20-1=3/2-1=1/2
Les dispositifs variateurs faisant l'objet de la présente invention présentent de nombreux avantages techniques, notamment les suivants;
1 - Le dispôsitif représenté sur la figure 9 permet au moyen d'une commande unique de réaliser l'embrayage, la marche avant et le
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freinage.
2 - Le dispositif représenté sur la figure 10 permet de mainte- nir à une valeur constante la vitesse de l'arbre mené malgré les variations du couple résistant.
3 - Le dispositif de la figure 11 permet la transmission d'ef- forts importants, au moyen d'organes de faible inertie.
4 - Le dispositif représenté sur la figure 12 permet l'embrayage, la marche avant, la marche arrière et le freinage.
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux différentes dispositions mécaniques qui viennent d'être décrites notamment par substitution de moyens techniques équivalents sans que l'on sorte pour ce- la du cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS.
1 ) Variateur de vitesse caractérisé par ce que l'arbre moteur et l'arbre entraîné peuvent être rendus solidaires l'un de l'autre par l'intermédiaire d'électro-aimants créant un champ;magnétique dont la variation détermine le glissement, donc le rapport de transmission entre ces arbres.