Brevet FR2304000A1 — publié le 19761008

La présente invention concerne un variateur de vitesse à courroie, notamment à courroie de section trapézoldale. Ce variateur comporte un bâti fixe, par exemple relié au carter d'un moteur électrique, et sur lequel sont montées deux poulies d'axes parallèles accouplées par la courroie sensiblement dans un même plan. Chaque poulie comporte une joue conique fixe solidaire d'un moyeu, et une joue mobile symétrique de la joue fixe et montée à coulisse sur le moyeu. Un mécanisme de manoeuvre associé à l'une des poulies dite "de commande1,, permet de faire coulisser le manchon de la joue mobile de celle-ci sur le moyeu de la joue fixe. L'autre poulie, dite "asservie" comporte un système antagoniste de rappel élastique, pour solliciter la joue mobile de cette poulie vers la joue fixe, et maintenir la tension de la courroie d'accouplement. La courroie étant sensiblement inextensible, les rayons efficaces des deux poulies ainsi accouplées peuvent varier dans des rapports importants, ce qui permet de réaliser une plage étendue de variation de vitesse. On connatt divers types de variateurs de vitesse du genre indiqué, comportant des mécanismes de manoeuvre variés, notaient à vis, à cames ou à biellettes articulées. Ces variateurs connus présentent plusieurs inconvénients, en particulier dans le cas des variateurs associés à un moteur électrique auxquels l'invention s'adresse particulièrement. D'une part, pour assurer l'endurance des organes du mécanisme de manoeuvre, et en particulier des roulements, il faut que l'effort exercé sur le manchon mobile puisse être exactement centré sur l'axe de celui-ci. D'autre part, dans le cas d'un variateur associé à un moteur électrique fabriqué en série, il est important d'offrir aux utilisateurs plusieurs possibilités de montage pour des installations variées. Or les variateurs connus ne permettent pas d'orienter commodément l'organe d'actionnement du mécanisme de manoeuvre, pour répondre à divers cas possibles de montage. le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités, en permettant de réaliser un mécanisme de manoeuvre dont l'action soit facile à centrer par rapport à l'axe du manchon de la joue mobile de la poulie de commande, et dont l'organe d'actionnement puisse être commodément orienté nar rapport à l'axe du moteur, pour offrir plusieurs directions possibles pour le montage de cet organe. L'invention vise un variateur de vitesse à courroie, notamment trapézoldale, comportant un bâti fixe sur lequel sont montées deux poulies d'axes parallèles accouplées par la courroie sensiblement dans un même plan ; chaque poulie comporte une joue conique solidaire d'un moyeu et une joue mobile symétrique de la joue fixe et comportant un manchon axial monté à coulisse sur le moyeu la joue fixe ; la première poulie de commande est associée à un mécanisme de manoeuvre pour faire coulisser le manchon de sa joue mobile sur le moyeu de sa joue fixe ; la seconde poulie asservie à la poulie de commande comporte un système de rappel élastique pour solliciter la joue mobile de cette poulie vers la joue fixe, et maintenir la tension de la courroie d'accouplement. Selon l'invention, le variateur précité est caractérisé en ce que le mécanisme de manoeuvre de la poulie de commande comporte au moins un poussoir mobile parallèlement à l'axe de la poulie, ce poussoir ayant une extrémité en appui contre la joue mobile précitée, et l'autre extrémité associée à un vérin qui comporte une succession de billes jointives contenues dans un couloir de guidage courbe, un organe d'actionnement du vérin fixé au couloir de guidage à l'opposé du poussoir permettant d'exercer un effort d'appui sur les billes, pour déplacer le poussoir. L'emploi d'un vérin à billes comportant un couloir courbe permet commodément, ainsi qu'on l'expose ci-après, de diriger l'effort de manoeuvre sur la joue mobile de manière à centrer exactement cet effort par rapport à l'axe de la poulie. Par ailleurs, il est commode de donner à l'extrémité opposée du couloir à billes un emplacement et une orientation qui facilitent le montage du variateur, comme on l'expose également ci-après. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le manchon coulissant de la joue mobile de la poulie de commande est monté dans une bague intérieure d'un roulement formant butée axiale sur le manchon précité pour chacun des poussoirs de deux vérins à billes disposés en parallèles ; les poussoirs précités sont montés en appui contre la bague extérieure du roulement précité et diamétralement opposés par rapport à l'axe du roulement les couloirs de guidage comportent, chacun, à l'opposé du poussoir, une embouchure rectiligne pour un doigt coulissant associé à 1' organe d'actionnement ; les deux doigts coulissants des vérins parallèles sont conjugués par un étrier transversal, solidaire d'un organe d'actionnement commun. De préférence, le mécanisme d'actionnement est monté rotativement autour de l'axe de la poulie de commande, et contenu dans un bottier relié au bâti par des moyens de fixation amovibles permettant le montage du boîtier dans diverses orientations autour de l'axe précité ; les deux couloirs de guidage des billes des deux vérins parallèles forment sensiblement un quart de cercle leur organe d'actionnement commun comporte une vis de manoeuvre transversale à l'axe de la poulie de commande, et entratnée par une poignée tournante extérieure disposée sur un côté du bottier. Comme on l'indique plus loin, les dispositions précitées permettent de réaliser un variateur simple, endurant, très commode à monter et à utiliser. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description d'un mode de réalisation préféré de l'invention, présenté ci-après à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue de face d'un variateur de vitesse conforme à l'invention - la figure 2 est une coupe de la figure 1 suivant II-II -- la figure 3 représente en détail, à plus grande échelle, la poulie de commande de la figure 2, avec son mécanisme de manoeuvre ; - la figure 4 est une coupe de la figure 3 suivant IV-IV. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 4, le variateur de vitesse comporte une courroie 1 par exemple trapézoidale, et un bâti 2 sur lequel sont montées deux poulies 3, 4, d'axes parallèles X1-X2 et X3-X4. Les deux poulies sont accouplées dans un même plan par la courroie 1 dont la tension est maintenue de manière sensiblement constante, comme on l'expose ci-après. Chaque poulie comporte une joue conique fixe 5 solidaire d'un moyeu 6, et une joue mobile 7 symétrique de la joue fixe 5, et comportant un manchon axial 8 monté à coulisse sur le moyeu 6 de la joue fixe 5. La poulie 3, dite "poulie de commande" comporte un mécanisme de manoeuvre pour faire coulisser le manchon axial 8 de la joue mobile 5 sur le moyeu 6 de la joue fixe 5. La seconde poulie 4, dite "poulie asservie" comporte un système de rappel élastique, tel qu'un ressort hélicoldal 11, travaillant à la compression dans le sens axial, pour solliciter la joue mobile 7 vers la joue fixe 5 de cette poulie 4. Ceci permet de maintenir sensiblement constante la tension de la courroie d'accouplement 1, considérée comme inextensible. L'effet antagoniste ainsi obtenu entre l'action du ressort axial il et celle de mécanisme de manoeuvrede la poulie de commande 3 permet de faire varier de manière importante et en sens inverse les rayons efficaces des poulies 3, 4. Ceci assure une gamme large et continue de variation de vitesse entre la poulie de commande 3, montée par exemple sur l'arbre d'un moteur électrique 12, et l'arbre de sortie 14 entraîné par la poulie asservie 4. Conformément à l'invention, le mécanisme de manoeuvre du variateur précité comporte deux poussoirs mobiles 15 (figure 4) disposés parallèlement à l'axe X1-X2 de la poulie de commande 3, et diamétralement opposés par rapport à cet axe. Le manchon coulissant 8 de la joue mobile 7 de la poulie de commande 3 est monté dans une bague intérieure 16a d'un roulement à billes 16 à gorge creuse, formant butée axiale pour une extrémité 15a de chacun des deux poussoirs 15, en appui sur une bague extérieure 16b du roulement 16.les autres extrémités 15b des poussoirs 15 sont respectivement associée à deux vérins à billes 17, disposés parallèSement l'un à l'autre, et comportant chacun une succession de billes jointives 18, en appui l'une sur l'autre, et contenues dans un couloir de guidage courbe 19, par exemple en forme de quart de cercle. À l'opposé de chaque poussoir 15, le couloir de guidage courbe 19 comporte une embouchure rectiligne dans laquelle est monté à coulisse un doigt 21 (figure 1) en appui contre la dernière bille 18 de la succession. Les deux doigts coulissants 21 sont montés respectivement aux deux extrémités d'un étrier transversal 22 de conjugaison. La partie centrale de l'étrier 22 présente un trou taraudé dans lequel est engagée une vis 23 transversale à l'axe X1-x2 de la poulie de commande 3. La vis 23 peut être entraînée en rotation par une poignée tournante extérieure 24, constituant l'organe d'actionnement commun des deux vérinsconjugués 17 du variateur de vitesse. Cet organe d'actionnement sert à actionner les doigts coulissants 21, pour déplacer les billes 18 et les poussoirs 15. De préférence, dans le variateur précité, le mécanisme d'actionnement qu'on vient de décrire est monté rotativement autour de l'axe X1-x2 de la poulie de commande 3, et contenu dans un bottier 25 relié au bati 2 par des moyens de fixation amovible permettant le montage du bottier 25 suivant diverses orientations de la poignée 24 autour de l'axe X1-x2, comme on l'expose ci-après. Dans le mode de réalisation qu'on décrit ici à titre d'exemple, le bottier 25 est octogonal et centré sur l'axe X1-X2 de la poulie de commande 3. Les moyens de fixation amovible servant au montage du bottier 25 sur le båti 2 du variateur comportent quatre vis de bordure 26 situées aux quatre sommets d'un carré également centré sur l'axe X1-x2. La poignée tournante extérieure 24 est disposée sur un c8té du bottier 25, suivant une direction transversale à l'axe Xl -'2. Le mécanisme de manoeuvre de la poulie de commande 3 (figures 3 et 4) comporte une pièce profilée 26, par exemple en métal moulé, qui présente dans une partie centrale un logement de retenue pour une bague extérieure d'un roulement à gorge creuse 27, dont la bague intérieure est montée sur l'extrémité du moyeu 6 de la joue fixe 5 de la poulie de commande 3. De part et d'autre du logement du roulement 27, la pièce profilée 26 comporte deux bras latéraux 38, parallèles et recourbés en quart de cercle Les couloirs de guidage courbes 19 des vérins 17 sont réalisés chacun par fraisage dans une face plane de chacun des bras recourbés 28. Chaque cavité ainsi usinée au calibre des billes 18, du poussoir 15 et du doigt coulissant 21 (figures 1, 3, 4), est recouverte latéralement par une plaque 29, fixée au bras 28 par exemple au moyen de vis. Une extrémité de la vis d'actionnement 23, opposée à la poignée tournante 24 constitue un pivot à épaulement, retenu par une rondelle (figures 1 et 3) dans un trou central d'une traverse de la pièce 26. Cette traverse est disposée parallèlement à l'étrier 26 et solidaire des extrémités des bras recourbés 28, à l'opposé du roulement 27. On va maintenant décrire l'utilisation du variateur de vitesse qui vient d'être décrit. Comme on l'a vu, le bottier 25 peut être monté sur le bâti 2, non seulement dans la position représentée sur les figures 1 et 2, mais aussi suivant diverses autres orientations de la poignée 24 permises par les vis de fixation 26 autour de l'axe X1-X2. Dans le mode de réalisation décrit ici à titre d'exemple, les quatre vis de fixation 26 disposées aux sommets d'un carré permettent quatre orientations différentes de la poignée 24. A titre d'exemple, on a représenté en traits interrompus sur la figure 1 une autre position 24A ainsi permise pour la poignée 24. Suivant le montage prévu pour le moteur électrique 12 auquel est associé le variateur de vitesse, on choisit le montage du boitier 25 qui assure l'orientation la plus commode de la poignée 24, notamment quant à l'encombrement et aux commodités d'accès. On peut effectuer très rapidement un changement d'orientation de la poignée 24, sans autre démontage que celui des vis 26. En effet, comme on l'a vu, tout le mécanisme de manoeuvre de la poulie de commande 3 est monté à pivot sur le roulement 27 d'axe Xl -'2, grâce au logement de retenue de la pièce 26, associée à ce roulement. Dans la position représentée sur les figures I et 2, le rayon d'enroulement de la courroie 1 dans la poulie de commande 3 est beaucoup plus faible que dans la poulie asservie 4. Celle-ci va donc entraSner l'arbre 14 à vitesse très réduite, lorsqu'on fait tourner le moteur 12. Mais, si on agit alors sur la poignée tournante 24, pour enfoncer les doigts coulissants 21 dans les vérins 17, les billes 18 agissent sur les poussoirs 15 (figure 4) qui appuient dans le sens axial sur la cage extérieure 16b du roulement 16. La joue mobile 7 de la poulie de commande 3 va ainsi tendre à se rapprocher de la joue fixe 5 et l'obliquité de ces deux joues coniques 3, 5, provoque l'augmentation du rayon d'enroulement de la courroie 1, dans la poulie 3.En meme temps, conne la courroie 1 est inextensible, le rayon efficace de la poulie asservie 5 varie en sens inverse, et le ressort antagoniste 11 se comprime, sous l'effet de la tension accrue de la courroie 1. Le rapport des vitesses de rotation du moteur 12 et de l'arbre de sortie 14 va donc évoluer progressivement, dans le sens de l'augmentation régulière de la vitesse de l'arbre 14, tant qu'on agit sur la poignée 24 dans le sens indiqué. En agissant sur la poignée 24 dans l'autre sens, de manière à augmenter l'écart entre l'étrier 22 et la traverse de la pièce 26 (figure 1), on provoque au contraire une réduction du rayon efficace de la poulie de commande 3, et une augmentation corrélative du diamètre de la poulie asservie 4. Ceci correspond à une diminution du régime de rotation de l'arbre de sortie 14, par rapport au régime du moteur 12. Dans tous les mouvements du mécanisme de manoeuvre de la poulie de commande 3, tels qu'on vient de les exposer, les efforts subis par les divers éléments du mécanisme et en particulier par les roulements 16, 17, sont exactement équilibrés et symétriques par rapport à l'axe X1-X2 de la poulie de commande 3, du fait du montage symétrique des deux vérins 17 et des poussoirs 15 par rapport à l'axe précité. Ceci est très favorable à la douceur du fonctionnement et à l'endurance prolongée des pièces du mécanisme et en particulier des roulements. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qu'on vient de décrire à titre d'exemple, et on peut y apporter de nombreuses variantes, sans sortir du domaine de l'invention. Ainsi, par exemple, les moyens de fixation du boîtier 25 sur le bâti 2 peuvent être réalisés au moyen d'un joint tournant, formé par une lèvre circulaire du bâti 2 associée à une lèvre concentrique du boitier 15. De préférence, les deux lèvres comportent des profils complémentaires engagés l'un dans l'autre pour assurer dans le sens radial le maintien du bottier tournant 25. Des moyens de serrage, constitués par exemple par un collier d'étranglement porté par le bâti 2 et associé à une zone rugueuse de la bordure du boîtier 25, servent à immobiliser le boîtier 25 dans toute orientation désirée de la poignée 24. Ces couloirs courbes 19 des vérins à billes 17 (figures 1, 2, 3), au lieu d'être usinés dans des pièces rigides telles que les bras 18, peuvent être réalisés au moyen de conduits déformables ou ayant une certaine flexibilité permettant d'orienter dans diverses directions l'extrémité de ces conduits associée à la poignée tournante 24. Celle-ci est alors assujettie de manière amovible à un boîtier analogue au boitier 25. Les conduits déformables précités peuvent être réalisés par exemple en matière plastique mise en forme à chaud pour une position de montage déterminée de la poignée 24, ou encore être constitués par des éléments de tubulures métalliques tressées ou annelées, permettant de modifier facilement le montage et l'orientation de la poignée 24. REVENDICATIONS 1. Variateur de vitesse à courroie, notamment trapézoïdale, comportant un bâti fixe sur lequel sont montées deux poulies d'axes parallèles accouplées par la courroie sensiblement dans un même plan, chaque poulie comportant une joue conique fixe solidaire d'un moyeu et une joue mobile symétrique de la joue fixe et comportant un manchon axial monté à coulisse sur le moyeu de la joue fixe, la première poulie de commande étant associée à un mécanisme de manoeuvre pour faire coulisser le manchon axial de sa joue mobile sur le moyeu de sa joue fixe, et la seconde poulie asservie à la poulie de commande comportant un système de rappel élastique pour solliciter la joue mobile de cette poulie vers la joue fixe, et maintenir la tension de la courroie d'accouplement, le mécanisme de manoeuvre de la poulie de commandec conportant au moins un poussoir mobile parallèlement à l'axe de la poulie précitée et présentant une extrémité en appui contre la joue mobile de cette meme poulie, caractérisé en ce que le mécanisme de manoeuvre est monté rotativement autour de l'axe de la poulie de commande, et en ce que le mécanisme précité est contenu dans un bottier relié au bâti par des moyens amovibles de fixation permettant le montage du bottier dans diverses orientations autour de l'axe de la poulie de commande. 2. Variateur conforme à la revendication 1, dans lequel l'autre extrémité du poussoir est associée à un vérin comportant une succession de billes jointives contenues dans un couloir de guidage courbe, le mécanisme de manoeuvre étant associé à un organe d'actionnement du vérin fixé à une extrémité du couloir de guidage à l'opposé du poussoir pour exercer un effort d'appui sur les billes et déplacer le poussoir, caractérisé en ce que le manchon coulissant de la joue mobile de la poulie de commande est monté dans une bague intérieure de chaque vérin à billes monté en appui contre la bague extérieure du roulement précité. 3. Variateur conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le mécanisme de manoeuvre de la poulie de commande comporte deux poussoirs diamétralement opposés par rapport à l'axe du manchon de la joue mobile et associés respectivement à deux vérins parallèles dont les doigts coulissants sont conjugués par un étrier transversal solidaire d'un organe d'actionnement commun. 4. Variateur conforme i la revendication 4, caractérisé en ce que les deux couloirs courbes de guidage des billes des deux vérins forment sensiblement un quart de cercle, et en ce que leur organe d'actionnement commun comporte une vis de manoeuvre transversale à l'axe de la poulie de commande et entraînée par une poignée tournante extérieure disposée sur un côté du bottier. 5. Variateur conforme i la revendication 4, caractérisé en ce que le mécanisme de manoeuvre comporte une pièce profilée ayant dans une partie centrale un logement de retenue pour un roulement monté sur l'extrémité du moyeu de la joue fixe de la poulie de commande et formant butée axiale sur ce moyeu, les couloirs de guidage en quart de cercle des vérins à billes étant réalisés dans deux bras recourbés de la pièce profilée, de part et d'autre de sa partie centrale.