Variateur de vitesse La présente invention a pour objet un variateur <B>de</B> vitesse entre deux arbres<B>:</B> dont l'un, l'arbre moteur, tourne<B>à</B> un nombre constant de révolutions par minute, et l'autre, l'arbre conduit, tourne<B>à</B> un nombre de révolutions, variable progressivement<B>de</B> <B>0,</B> jusqu'à une vitesse égale<B>à</B> celle de l'arbre moteur, et même<B>à</B> une vitesse supérieure<B>à</B> celui-ci.
Le variateur peut être utilisé dans toutes les machines dans lesquelles il est nécessaire & effectuer des changements de vitesse afin d'en augmenter le rendement par exemple. Ainsi, entre autres applica tions on peut citer les automobiles, les tracteurs, les machines-outils ainsi que les machines de l'indus trie textile.
Les fig. <B>1 à</B> 4 du dessin représentent,<B>à</B> titre d'exemple, quatrz formes d'exécution du variateur. Dans tous les dessins, les parties ou éléments équivalents portent les mêmes signes de référence. En référence<B>à</B> la fig. <B>1,</B> un plateau<B>1</B> est monté de façon<B>à</B> pouvoir tourner librement concentrique- ment <B>à</B> un arbre 2. En fait, ce plateau<B>1</B> consti tue l'organe d'entraffiement du variateur de vitesse, organe d'entraînement susceptible d'être entraîné<B>à</B> partir d'un arbre d'entraffiement non représenté au dessin.
Sur ce plateau<B>1,</B> est montée une série d'axes<B>3</B> répartis uniformément et<B>à</B> équidistance de l'arbre 2, ces axes<B>3</B> servant de support<B>à</B> une série de roues dentées<B>9.</B> Un anneau<B>5</B> est fixé<B>à</B> un second arbre coaxial<B>à</B> l'arbre 2. Cet anneau<B>5</B> est susceptible d'être déplacé au moyen d'un excentrique ou d7un autre mécanisme de ce genre, de manière que son axe soit susceptible & être déplacé par rapport<B>à</B> l'arbre 2 entre une position de coïncidence avec ledit arbre 2 et une position d'excentricité extrême.
Ce mécanisme <B>à</B> excentrique peut être commandé par n7importe quel type de servo-moteur, par exemple par celui illustré <B>à</B> la fig. <B>1</B> par un cylindre 12 dans lequel est suscep tible de coulisser un piston en fonction eun liquide circulant dans un circuit de commande représenté par les conduites<I>x, w</I> et z. Le piston de ce servo-moteur 12 est articulé au mécanisme<B>à</B> excentrique au moyen d'une tige<B>11.</B>
Autour<B>de</B> l'anneau<B>5</B> sont articulées des bielles<B>6.</B> Sur ces bielles<B>6</B> sont montées des vis hélicoïdales 4. Ces vis hélicoïdales sont susceptibles<B>de</B> coulisser et de tourner librement sur Paxe que constitue pour elles chaque bielle<B>6.</B> Ces vis hélicoïdales 4 engrènent cha cune avec une roue dentée<B>9.</B> Chaque bielle<B>6</B> porte un plateau fixe<B>6'</B> constituant un frein. Ce plateau<B>6'</B> est susceptible d'agir contre la face en regard<B>de</B> la vis hélicoïdale correspondante 4, dirigée vers l'anneau <B>5,</B> pour freiner celle-ci.
Un palier, de préférence un palier<B>à</B> billes 4', est disposé en regard<B>de</B> la face opposée de chaque vis 4, ce palier<B>à</B> billes 4' étant fixé<B>à</B> l'extrémité de chaque bielle<B>6.</B> On comprend sans autre que lorsque la bielle<B>6</B> exerce une poussée dans le sens de la<B>flèche f 1,</B> le plateau<B>6'</B> tend<B>à</B> freiner la vis héhcoïdale 4, alors que lorsque la bielle<B>6</B> se déplace axialement dans le sens de la<B>flè-</B> che<B>f</B> 2, la vis hélicoïdale 4 est entraînée par la bielle<B>6</B> par l'intermédiaire<B>de</B> son palier<B>à</B> billes 4' laissant tourner librement la vis hélicoïdale 4.
<B>Si</B> le servo-mécanisme <B>11,</B> 12 est<U>commandé</U> pour décentrer l'anneau<B>5,</B> alors que rarbre de commande, non représenté, entraîne le plateau<B>1,</B> les bielles<B>6</B> sont donc animées d7un mouvement de va-et-vient radial. Chaque bielle<B>6</B> en passant de sa position supérieure verticale, par rapport au dessin,<B>à</B> sa position horizon tale, pendant sa trajectoire, appliquera son plateau respectif<B>6'</B> contre la vis hélicoïdale 4 cri l'empêchant de tourner autour de son axe.
Ainsi, pendant le mou vement radial de la bielle<B>6</B> dans le sens de la flèche,, la vis hélicoïdale 4 est entraînée en déplace ment axial, ce qui provoque un entraînement en rota tion de la roue<B>9</B> selon une vitesse<U>W.,</U> autour de son palier. Cependant au même moment, pendant l'entraînement en rotation de la bielle<B>6</B> poussée par l'anneau<B>5,</B> ladite roue dentée<B>9</B> entraîne la roue<B>8</B> avec laquelle elle engrène<B>à</B> une vitesse de rotation W, autour de l'arbre 2.
Comme ces deux rotations sont de direction contraire, leur effet sur la roue<B>8</B> s'additionne et cette dernière tourne<B>à</B> une plus grande vitesse angulaire que celle de l'arbre d'entraînement, respectivement du plateau d'entraînement<B>1.</B> La vitesse angulaire de la roue<B>8</B> est donc transmise inté gralement<B>à</B> l'arbre mené 2 solidaire de la roue<B>8.</B>
Après avoir dépassé sa position horizontale par rapport<B>à</B> la fig. <B>1,</B> la bielle<B>6</B> amorce un mouvement de retrait en direction de l'arbre 2 dans le sens de la flèche<B>f</B> 2, ce qui sépare le plateau<B>6</B> de la vis hélicoïdale 4 et fait cesser toute action<B>de</B> freinage sur celle-ci.
La vis hélicoïdale 4 appuie alors sur le palier 4", de sorte qu'elle peut tourner librement, alors qu'elle est tirée radialement et en direction cen- tripùte dans le sens de la flèche<B>f<U>..</U></B> La vis hélicoï dale<B>5</B> est entraînée en rotation pendant son dépla cement axial centripète par la roue dentée<B>9,</B> étant donné que cette dernière continue<B>à</B> être entraînée par la roue<B>8</B> qui, elle-même, est entraînée en rotation par un autre groupe comprenant une bielle<B>6,</B> une vis hélicoïdale 4 et une roue dentée<B>9.</B> La roue<B>8</B> continuera donc<B>à</B> tourner<B>à</B> une vitesse égale<B>à</B> la somme des vitesses W, et W2,
c'est-à-dire<B>à</B> une vitesse plus grande que la vitesse W qui est la vitesse angulaire du plateau d'entraînement<B>1.</B>
Si l'anneau<B>5</B> est centré, les bielles<B>6</B> ne subis sent plus aucun déplacement radial pendant leur tra jectoire de leur position verticale<B>à</B> leur position hori zontale. Chaque vis hélicoïdale 4 sera maintenue frei née sur son plateau<B>6'</B> correspondant et la roue dentée<B>9</B> correspondante ne tournera pas par rapport <B>à</B> son axe<B>3.</B> La roue<B>9</B> est donc entraînée<B>à</B> la vitesse angulaire W par le plateau<B>1</B> et, ainsi, l'arbre entraîné 2 le sera<B>à</B> la même vitesse angulaire W que le plateau d'entraînement<B>1.</B> Comme la course radiale des bielles<B>6</B> dépend de l'excentricité de l'anneau<B>5,</B> en modifiant cette dernière, la valeur de la vitesse W 2 peut être variée jusqu'à ce qu'elle soit égale<B>à</B> W,
moment pendant lequel la rotation en vitesse angu laire W<B>1</B> de la roue<B>8</B> et, ainsi, celle de l'arbre entraîné 2, est annulée. Cet effet peut être obtenu en libérant chaque vis hélicoïdale 4 de son plateau<B>6'</B> respectif pendant sa trajectoire, alors qu'aucune excentricité n'est donnée<B>à</B> l'anneau<B>5.</B> Il est<B>à</B> noter que plus le couple d'entraînement demandé<B>à</B> l'arbre entraîné 2 est grand, plus les bielles<B>6</B> sont maintenues fermement appliquées par leur plateau<B>6'</B> contre la vis hélicoïdale 4 respective, la force d'application étant proportionnelle au couple ou<B>à</B> l'effort de trac tion demandé au variateur.
Dans la seconde forme d'exécution représentée<B>à</B> la fig. 2, le plateau d'entraînement<B>1</B> porte également les axes<B>3</B> autour desquels tournent les roues den tées<B>9.</B> Un dispositif identique<B>à</B> anneau<B>5</B> dont l'excentricité est réglable<B>à</B> l'aide d'un servo-moteur 12 est disposé autour de l'arbre mené 2. Dans ce second cas, les bielles<B>6</B> articulées autour de l'an neau<B>5</B> agissent sur les roues dentées<B>9,</B> non pas par des vis hélicoïdales telles que les vis 4 selon la pre mière forme d'exécution, mais<B>à</B> l'aide d'embrayages automatiques<B>7</B> ou pignons libres<B>à</B> billes ou rouleau.
Ainsi, lors de leur déplacement radial vers l'extérieur, les bielles<B>6</B> qui sont articulées<B>à</B> un bras<B>13</B> de liaison <B>à</B> chaque embrayage automatique<B>7,</B> provoquent un entraînement de la roue dentée<B>9</B> correspondante. Par contre, lors de chaque mouvement radial centripète de la bielle<B>6, le</B> bras<B>13</B> effectue un déplacement angulaire en sens inverse autour de l'axe<B>3,</B> dépla cement pendant lequel aucun mouvement n'est trans mis<B>à</B> la roue dentée<B>9</B> qui continue<B>à</B> être entraînée elle-même du fait qu'elle coopère avec la roue<B>8</B> dont l'entraînement se poursuit par la poussée donnée par un autre groupe de bielles<B>6</B> et bras<B>13</B> en phase de travail.
Ce mécanisme travaille donc de manière ,semblable au fonctionne ment des vis hélicoïdale 4 4 selon la première forme d'exécution. On pourrait aussi remplacer chaque embrayage automatique<B>7</B> par un dispositif<B>à</B> cliques. Dans ce cas, le variateur ne sera pas progressif, mais permettra un changement de vitesses discontinues, le nombre des vitesses étant égal<B>à</B> celui des dents avec lesquelles coopère le cli quet pendant son mouvement oscillant d'amplitude maximale.
Les dispositifs décrits constituent un régulateur automatique de la marche se réglant d'après l'effort demandé, au moyen du servo-moteur hydraulique 12, lequel enclenche le rapport de transmission selon la pression régnant dans son cylindre. Ce servo-moteur coopère avec une soupape réglable<B>à</B> volonté et<B>à</B> détente automatique. Ainsi, en cas d'effort trop grand, le rapport de transmission passe automatiquement <B>à 0,</B> ce qui assure la sécurité du variateur lorsque le couple de sortie devient trop élevé.
Dans la forme d'exécution selon la fig. <B>3,</B> si nous mettons en mouvement le support<B>A,</B> au moyen de l'axe moteur B', les manetons<B>13,</B> qui s'appuient sur l'anneau décentrable <B>5,</B> entraînent les embrayages automatiques ou pignons libres<B>7,</B> etc., et ceux-ci la roue<B>9,</B> qui entraîne la roue<B>8,</B> laquelle entraîne elle- même le différentiel<B>S,</B> au moyen du planétaire<B>G</B> et du satellite H. Ce dernier entraîne le support K, fixé <B>à</B> l'arbre conduit K#, en le faisant tourner dans un sens.
D'autre part le support<B>A,</B> entraîne en tournant, les satellites B et<B>C.</B> Le satellite B, tourne sur le plané taire<B>A,</B> qui est fixe, et le satellite<B>C,</B> ayant un plus grand nombre de dents que le satellite B, fait tourner en sens contraire le planétaire<B>E,</B> et celui-ci<B>à</B> son tour le planétaire F du différentiel<B>S,</B> lequel entraîne le support K, au moyen des satellites H, et celui-ci l'arbre conduit K#. Etant donné que le sens de mar- che imprimé par<B>le</B> planétaire F, est en sens inverse de celui imprimé par le planétaire<B>G,</B> lorsque les mar ches sont égales mais de sens contraire, le support K reste immobile ainsi que l'arbre conduit W, et<B>à</B> ce moment nous avons la vitesse<B>0</B> du variateur.
Au fur et<B>à</B> mesure que nous déplacerons l'anneau décen- trable <B>5,</B> la vitesse du planétaire<B>G</B> augmente, par rapport<B>à</B> celle du planétaire F, laquelle est fixe et égale<B>à</B> celle de l'arbre moteur. Ainsi la vitesse du support K et celle de l'axe conduit IC' augmente pro gressivement de<B>0 à 1</B> ou davantage. La différence de marche du planétaire<B>G,</B> par rapport<B>à</B> celle du planétaire F, peut être obtenue par avancement, rat trapage ou par rétention.
Si dans le variateur décrit<B>à</B> la fig. <B>3,</B> nous consi dérons seulement les éléments compris entre l'anneau décentrable <B>5</B> et la roue planétaire<B>8,</B> de façon qu'elle entraîne directement l'axe conduit K', nous obtenons un variateur progressif de<B>1 à</B> 2 ou davantage, sans que le différentiel central<B>S</B> soit nécessaire.
Si<B>à</B> ce dispositif comprenant les éléments de l'anneau<B>5</B> au planétaire<B>8,</B> nous imprimons un mou vement inverse aux embrayages automatiques<B>7,</B> en déplaçant le maneton<B>13</B> d'un demi-tour sur l'anneau décentrable <B>5,</B> nous obtenons une rotation progressive de<B>0 à 1,</B> du planétaire<B>8,</B> mais dans le sens contraire <B>à</B> celui du support<B>A,</B> lequel ne commencera<B>à</B> tra vailler que lorsque les embrayages automatiques<B>7</B> auront la vitesse du satellite<B>9,
</B> cette vitesse étant obtenue lorsque le support<B>A</B> tourne<B>à</B> une vitesse supérieure<B>à</B> celle du planétaire<B>8.</B> Cette vitesse sera approximativement égale<B>à</B> la moitié de la course<B>de</B> l'anneau décentrable <B>5</B> et<B>à</B> ce moment les embraya ges commenceront<B>à</B> pousser le satellite<B>9</B> et celui-ci le planétaire<B>8</B> de l'arbre conduit dans le sens contraire au support<B>A.</B> Ce mouvement inverse s'obtient aussi en intercalant un pignon intermédiaire entre les roues<B>8</B> et<B>9,</B> les variations étant obtenues par entraînement ou rétention.
Si nous tournons dans ce sens par rétention et considérons<B>à</B> nouveau l'autre moitié du variateur du différentiel<B>S</B> au planétaire<B>A',</B> le différentiel<B>S</B> et<B>le</B> support K seront entraînés par les planétaires<B>G</B> et F dans le même sens, mais en sens contraire de l'axe moteur. Dans ce cas également on obtient la pro gression de<B>0 à 1,</B> mais avec l'avantage de recevoir la moitié de la force de chaque côté, les bielles<B>13</B> et embrayages automatiques<B>7</B> devant recevoir uni quement la moitié de la résistance. En combinant le dispositif de changement de vitesses progressif avec un différentiel, on obtient une infinité de régimes de marche.
Si on construit<B>le</B> variateur comme réducteur de vitesse, nous observons<B>à</B> la fig. <B>1</B> un anneau<B>10</B> en pointillés quelque peu décentré par rapport<B>à</B> l'anneau<B>5</B> et qui a pour mission de soulever la vis <B>à</B> la fin de sa course, afin qu'elle se libère du frein, et puisse glisser librement en sens contraire au moyen de la bielle<B>11,</B> laquelle la laissera<B>à</B> nouveau sur le frein durant la période de travail suivante.
Ainsi successivement, il transmettra la diminution de vitesse de chaque vis<B>à</B> un différentiel<B>S,</B> jusqu'à la diminuer d'un tour, ce qui en raison de la rotation du plateau<B>1,</B> oblige<B>à</B> faire faire un tour aux plané taires<B>G</B> et F, grâce<B>à</B> quoi nous aurons<B>le</B> rapport<B>0,</B> quand les anneaux<B>5</B> et<B>10</B> seront décentrés au maxi mum et le rapport<B> 1 ,</B> quand ils seront concen triques, les autres parties du variateur étant arrêtées.
Si on dispose un frein<B>à</B> bande ou<B>à</B> expansion<B>17,</B> fig. <B>3,</B> pour immobiliser le planétaire A#, on obtient un embrayage mécanique, puisque le planétaire res tant fixe, tout Pensemble fonctionne & une manière progressive<B>à</B> partir du moment où l'anneau<B>5</B> com mence<B>à</B> se décentrer, ceci jusqu'à ce que l'on obtienne le rapport de transmission<B> 1 </B> ou un rap port supérieur. S'il se débraye en restant libre, tout l'ensemble agit comme volant. Le véhicule s'accélé rant<B>à</B> nouveau quelle que soit sa vitesse, le disposi tif progressif agit freinant<B>à</B> nouveau le planétaire, comme dans n'importe quel embrayage courant.
Si aux mâchoires ou bande<B>17,</B> de ce frein, on applique un piston hydraulique, en combinaison avec le piston qui agit sur l'anneau décentré, en mettant en marche le moteur, par l'accélérateur, le robinet d'entrée des deux pistons s'ouvrira, le liquide entrera grâce<B>à</B> une pompe adaptée<B>à</B> l'appareil. En outre, un cylindre accélérera les marches, tandis que l'autre arrêtera le planétaire A#, fonctionnant conjointe ment, tout l'ensemble se mettant en marche.
Si, d'autre part, on ouvre une soupape d7échappement, il se mettra automatiquement<B>à 0</B> et laissera libre le planétaire A#, constituant ainsi un embrayage<B>à,</B> deux positions<B>:</B> rapport de transmission<B>0,</B> et planétaire libre, tout le dispositif progressif restant-immobile et agissant seulement comme volant, mais sans frotte ment ni usure.
Si dans les descentes par exemple Paxe conduit tourne plus vite que l'axe moteur, le moteur sera entraîné par l'intermédiaire de l'embrayage ou du cliquet, ceci toujours dans la vitesse en direct, quelle que soit la marche progressive<B>à</B> laquelle il fonc tionne<B>(à</B> moins que n7interviennent des changements de vitesse discontinus).
Si nous soulevons<B>le</B> cliquet<B>16,</B> de manière qu'il ne puisse pas agir, nous aurons le cas du pignon libre, dans lequel l'arbre conduit n'entraîne pas le moteur.
La rétention en sens inverse s'obtient lorsque le rapport de transmission est<B>0</B> et s'il Wen est pas ainsi il se mettra immédiatement<B>à 0</B> par son propre effort car le recul de la roue<B>9</B> est impossible, étant donné que par l'intermédiaire de l'embrayage, cli- quet, etc., il ne laissera pas tourner la manivelle<B>13,</B> qui s'appuie sur l'anneau décentrable.
Ainsi on obtient successivement une infinité<B>de</B> combinaisons et de sens de marche, mais toujours en utilisant les mêmes principes.
Si au variateur décrit, ou<B>à</B> sa moitié, nous lui en appliquons d'a-Litres symétriquement, ou leur moi tié, en les unissant par un autre différentiel<B>à</B> 451, l'un de l'autre, nous obtiendrons une uniformité par faite, étant donné que les vitesses seront compensées par le différentiel de jonction.
Si, lorsque les vitesses de l'arbre conduit W et celle de l'arbre moteur B' s'égalisent, nous accou plons<B>le</B> disque<B>15</B> au support<B>A,</B> nous aurons l'entraînement en direct (ainsi on pourra appliquer successivement autant<B>de</B> marches échelonnées qu'on désirera, en obtenant le même effet qu'avec les chan gements automatiques).
En débrayant le pignon fixe A# de son support et en l'accouplant au support<B>A,</B> qui tourne dans le même sens, et en mettant l'anneau décentrable <B>5</B> dans sa position de<B>0,</B> on obtient le blocage total du dis positif, lequel fonctionne en direct sans aucun effet progressif, en vertu de quoi tout reste complètement arrêté sans usure, frottement ni perte de travail et tout le dispositif agissant comme volant.
Ainsi, nous avons obtenu un variateur mécanique complètement progressif<B>de 0 à 1</B> ou davantage, et de<B>1 à</B> 2 ou davantage,<B>à</B> accélération automatique, <B>à</B> pignon libre dans les deux sens, avec rétention de l'arbre conduit, embrayage automatique et soupape de sûreté graduable <B>à</B> volonté selon l'effort réalisé,<B>à</B> mise en marche automatique selon le travail<B>à</B> effec tuer, et dans lequel toutes les commandes peuvent être actionnées<B>à</B> l'état de marche ou<B>à</B> Parrêt.
La fig. 4 est une vue plus détaillée d7une qua- triÛme forme d'exécution. Sur un plateau sont montés 4 pignons libres ou vis<B>9,</B> distribués<B>à 900,</B> lesquels sont mus par des mandons<B>13</B> entramés <B>à</B> partir de l'anneau décentrable <B>5.</B> Les manetons transmettent le mouvement aux pignons<B>9,</B> ceux-ci au pignon<B>8,</B> par l'intermédiaire du pignon<B>8',</B> jusqu'au plané taire<B>G.</B> La roue<B>A,</B> qui est entraffiée <B>à</B> partir de l'axe moteur, transmet son mouvement<B>à</B> la roue<B>C,</B> celle-ci<B>à</B> l'axe<B>E</B> et celui-ci<B>à</B> la roue<B>D,
</B> laquelle le transmet<B>à</B> la couronne du différentiel K. Lorsque le différentiel se meut, il entrâme les planétaires<B>G</B> et<B>S</B> dans le même sens. La couronne du différentiel étant dans le rapport de vitesse de<B>1 à</B> 1/2 avec l'axe moteur, on vérifie que pour chaque tour qu'effectue le planétaire<B>G,</B> la couronne en effectuera un demi et le planétaire<B>S</B> s'arrêtera.
Si, au moyen de ranneau déplacé et au fur et<B>à</B> mesure de la variation de sa course, nous obtenons la rétention du pignon<B>8,</B> progressivement de<B>1 à 0,</B> lorsqu'il s'arrête et que la couronne du différentiel effectue un demi-tour, le planétaire<B>S</B> en effectue un et ainsi successivement dans toutes les progressions.