Brevet FR2266065A1 — publié le 19751024

La présente invention concerne les appareils permettant d'obtenir d'une façon mécanique une variation de vitesse entre un arbre moteur et un arbre récepteur. On sait que sur les machines-outils, les vitesses à obtenir sont fonction du travail à exécuter. La multiplicité de ces vitesses étant possible, on se limite à réaliser quelques unes de celles-ci, les plus usuelles, au moyen d'engrenages montés sous un meme carter, embrayés ou débrayés avec verrouillage et points morts. Cet exemple appelé-boite de vitesses peut autre considéré comme une série de réducteurs juxtaposés ayant certains éléments communs, tels que arbres, engrenages, etc ... Les vitesses obtenues sont en progression géométrique de raison donnée.Ces mécanismes comportent en général des dispositifs permettant d'éviter des combinaisons simultanées, de réduire le nombre de roues et la portée des arbres afin d'atténuer les bruits dus aux vibrations et enfin dtobtenir une gamme rigoureuse dans certains cas spéciaux tels que boites de filetage. Les boites de vitesses présentent l'inconvénient de ne permettre qu'un nombre limite de variations de vitesses par paliers et suivant une raison de la série Renard. Dans certaines industries, il est de plus en plus nécessaire d'avoir des variations continues entre deux vitesses successives et dans des limites extrêmes assez faibles. Les appareils permettant cette gamme progressive sont connus sous le nom de variateurs, basés sur le principe de la friction entre galet et roue ou sont dérivés des poulies extensibles. La variation de vitesse est obtenue en agissant sur le rapport des rayons des dits roue et galet. Ces variateurs peuvent autre à axes obliques, à axes perpendiculaires, à axes parallèles. Ces variateurs ont généralement des rapports de réduction de 1 à 6. Tous ces dispositifs ou appareils ont pour but de modifier la valeur de la vitesse du moteur pour l'adapter au récepteur. Pour en modifier l'orientation et le sens, il faut leur adjoinre d'autres dispositifs appelés changements de marche associés à des organes de débrayage avec mise au point mort. Le dispositif suivant l'invention permet d'obtenir d'une façon mécanique une plage étendue de vitesses de rotation dans un sens ou dans l'autre ou l'immobilisation complète d'un arbre récepteur à partir dune vitesse constante et selon un sens unique de rotation d'un arbre moteur. L'appareil, objet de l'invention, est constitué de deux variateurs classiques à transmission par courroies et poulies extensibles dont les vitesses d'arbres de sortie sont différentielles, sur lesquels arbres de sortie sont clavetés les pignons planétaires d'un dispositif différentiel. La couronne conique du carter de ce différentiel transmet au moyen d'un pignon son mouvement à un arbre de sortie. Le dispositif comporte un mécanisme d'inversion faisant tourner les arbres menants des variateurs en sens contraire, l'un par rapport à l'autre et à la meme vitesse. La variation de vitesse est obtenue au moyen d'une commande unique assurant d'une façon constante des vitesses différentielles aux arbres menés. Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. Ceux-å représentent - en figure 1, l'ensemble du dispositif variateur, - en figure 2, le dispositif équipé d'un correcteur de glissement des courroies et de verrouillage en position de vitesse nulle. - en figure 3, une vue suivant P du dispositif correcteur. Tel qu'il est représenté dans ces dessins, l'ensemble du dispositif entrainé par un moteur électrique 1 comporte un mécanisme d'inversion 2 par couples coniques assurant aux arbres menants 3 et 4 des vitesses de rotation égales et de sens contraire. Sur ces arbres sont montées des poulies extensibles 5 et 6 en liaison au moyen de courroies trapézoidales 7 et 8 avec des poulies extensibles 9 et 10 montées respectivement sur les arbres Il et 12 sur lesquels sont clavetés les planétaires 13 et 14 d'un différentiel 15 dont le carter porte une couronne 16 entrainant au moyen d'un pignon 17 un arbre de sortie S. La commande de variation de vitesse des arbres menés 11 et 12 s'obtient selon le procédé connu, par translation sur un clavetage coulissant de la partie mobile 5a et 6a des poulies extensibles 5 et 6 entrainant le déplacement des parties mobiles 9a et 10a des poulies extensibles 9 et 10. Cette variation s'effectue au moyen d'une commande unique consistant en une tringlerie 18 munie d'étriers 19 et 20 en liaison avec les parties mobiles 5a et 6a, laquelle tringlerie coulisse dans des guides 21 et 22 sous l'action d'un levier 23 pivotant autour d'un point fixe 24. Tel qutil est représenté en figure 1, le levier 23 est dans la position correspondant théoriquement à l'immobilisation de l'arbre de sortie S. Pour toute autre position du levier 23, l'arbre de sortie S tournera dans le sens concordant avec celui de l'arbre le plus rapide des arbres 11 et 12 et dans un rapport qui sera le suivant. Compte-tenu de ce que la vitesse angulaire de la couronne d'un différentiel est toujours égale à la demi-somme des vitesses angulaires des planétaires, et que dans le dispositif décrit les dits planétaires ont des sens de rotation inverses, Si V11 est la vitesse de l'arbre 11, V12 la vitesse de l'arbre 12 et VS la vitesse de l'arbre de sortie S, le rapport de denture de la couronne 16 et du pignon 17 étant égal à un, on peut écrire : V12 - V11 Si V12 Si V11,V12, VS = V11 - V12 2 La vitesse de l'arbre de sortie S dépend donc de la différence de vitesse entre les arbres 11 et 12 d'une part et de la vitesse du moteur d'autre part. Rn résumé, si VS-est la vitesse du moteur 1, VS la vitesse de l'arbre de sortie S, R le rapport de variation de chaque ensemble variateur, on peut écrire -: VS = 2 ( X R- R) Les variateurs de vitesse mécaniques utilisés étant du type à friction, il s'en suit un certain glissement. C'est ainsi que la différence d'adhérence des courroies trapésoidales sur les poulies peut engendrer une légère rotation de l'arbre S, lorsque le levier 23 est placé dans la position correspondant théoriquement à la vitesse nulle, c'est-à-dire l'immobilisation de l'arbre de sortie S. Il est donc nécessaire de corriger cette sorte de dérive dans certains cas d'utilisation précis. Le dispositif correcteur de dérive peut autre constitué, par exemple, d'une sorte d'embrayage à friction comportant un plateau 25 lié en rotation avec l'arbre de sortie S au moyen d'un jeu de pignons cylindriques 26, 27 et coniques 28 et 29. Sur ce plateau 25 peut etre appliqué un autre plateau de friction concentrique 30 par action sur un levier 31 pivotant autour d'un axe 32, lequel levier agit par l'intermédiaire d'un ressort taré 33 sur un levier 34 portant le plateau 30. Le levier 34 porte à son extrémité libre une boutonnière 35 dans laquelle s' engage un doigt 36 solidaire de la tringlerie de commande 18 des variateurs de vitesses à courroies. il suffit de choisir le nombre de roues constituant la chaine cinématique de liaison entre l'arbre de sortie S et le correcteur de dérive de façon à ce que le sens de rotation des plateaux 25-30 agisse sur la commande 18 dans le sens qui contrarie leur propre mouvement jusqu'à l'obtention de l'immobilisation de l'arbre de sortie S. Le levier 31 peut entre bloqué en position par tout moyen connu, tel qu'écrou à serrage rapide sur une boutonnière. Un ressort 37 monte en opposition au ressort 33 permet le désaccouplement des plateaux 25 et 30. Compte-tenu des vitesses infinitésimales pouvant etre obtenues pour l'arbre de sortie S il peut être prévu sur celui-ci un dispositif limiteur de couple. L'invention ne se limite-pas au mode de réalisation de ses différentes parties spécialement indiquées, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes possibles en particulier pour lz nature et la disposition de. certains éléments intervenant dans sa réalisation à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications contenues dans la présente description. C'est ainsi que l'ensemble du dispositif peut comporter au lieu de variateurs à courroies tout type de variateur à condition qu'il comporte deux arbres de sortie de vitesses différentielles. L'appareil, objet de l'invention, peut & re utilisé dans tous les cas où il est recherché une plage étendue de vitesses dans l'un ou l'autre sens de rotation avec une possibilité de vitesse nulle. - REVENDICAUION~ 1.- Dispositif variateur de vitesse, caractérisé par le fait qu'il comporte, groupés dans un ensemble, des moyens mécaniques destinés à obtenir une plage étendue de vitesses de rotation dans un sens quelconque, ou l'immobilisation complète d'un arbre de sortie pour un sens de rotation unique et à vitesse constante de l'arbre d'entrée. 2.- Dispositif variateur de vitesse selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est constitué de deux variateurs mécaniques dont les vitesses des arbres menés sont différentielles, lesquels arbres menés entrainent les pignons planétaires d'un dispositif différentiel dont la couronne de carter transmet au moyen d'un pignon son mouvement à l'arbre de sortie, les dits variateurs ayant leurs arbres menants animés d'une même vitesse mais selon des sens de rotation inverses au moyen d'un mécanisme d'inversion monté sur l'arbre d'entrée 3.- Dispositif variateur de vitesse selon les revendications 1 et 2, prises ensemble, caractérisé par le fait que le dispositif d'inversion est une boite de renvoi d'angle à couples coniques, le pignon de commande étant claveté sur l'arbre d'entrée, les deux autres pignons étant clavetés chacun sur 1' arbre menant de chaque variateur mécanique, le rapport de - denture donnant une vitesse égale aux arbres menants. 4.- Dispositif variateur de vitesse selon les revendications 1, 2 et 3, prises ensemble, caractérisé par le fait que les variateurs mécaniques sont du type à courroie trapézoSdale, à poulies de rayon variable, montées sur deux arbres parallèles, l'une des poulies étant clavetée sur l'arbre menant en liaison avec le dispositif d'inversion, l'autre étant clavetée sur l'arbre mené portant à l'une de ses extrémités un engrenage conique, les variations de vitesse des dits variateurs mécaniques étant conjuguées de façon à obtenir constamment des vitesses d'arbres menés différentielles. 5.- Dispositif variateur de vitesse selon les revendications 1, 2, 3 et 4, prises ensemble, caractérisé par le fait que la commande de variation de rayon des poulies clavetées sur les arbres menants des variateurs mécaniques s'effectue au moyen d'un levier unique agissant sur une tringlerie commune portant deux étriers en liaison avec chaque partie mobile des dites poulies, l'accroissement de rayon de l'une correspondant à la diminution de rayon de l'autre. 6.- Dispositif variateur de vitesse selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5, prises ensemble, caractérisé par le fait que les engrenages coniques clavetés à l'extrémité des arbres menés des variateurs mécaniques constituent les planétaires d'un dispositif différentiel dont la couronne de carter transmet son mouvement à l'arbre de sortie au moyen d'un pignon intermédiaire dans un rapport égal à l'unité. 7.- Dispositif variateur de vitesse selon les revendications t et 2, prises ensemble, caractérisé par le fait que l'arbre de sortie comporte un dispositif destiné à corriger la dérive, ou rotation accidentelle du dit arbre, lorsque le levier de commande des variateurs est dans la position de vitesse nulle, rotation due à la différence d'adhérence des courroies, lequel dispositif correcteur agit sur la tringlerie de commande de variation de vitesse des variateurs mécaniques. 8.- Dispositif variateur de vitesse selon les revendications 1, 2, 3 et 7, prises ensemble, caractérisé par le fait que le dispositif correcteur est constitué de deux plateaux de frictionzdont l'un est solidaire d'un pignon entrainé au moyen d'un jeu de roues dentées, par l'arbre de sortie et l'autre est solidaire d'un levier dont l'extrémité est- doté d'une boutonnière dans laquelle s'inscrit un ergot porté parla tringlerie de commande de variation de vitesse, la mise en contact des plateaux s'effectuant par l'intermédiaire d'un ressort de compression taré au moyen d'un levier blocable en position, la rotation de l'arbre de sortie agissant ainsi directement sur la commande de variation de vitesse de façon à contrarier son propre mouvement.