Brevet FR2489460A1 — publié le 19820305

Ls variateurs de vitesse à courroie classiques com- portent deux poulies et une courroie montée sur celles-ci, une des joues d'au moins une des poulies étant montée sur un moyeu mobile axialement et pouvant être rapprochée et éloignée de Vautre joue. Le moyeu est monté sur un arbre et un dispositif de clavetage, tel que clavette et rainu- res de clavette, solidarise la joue, le moyeu et l'arbre et empéche leur rotation relative. La poulie réglable est réglée par un opérateur ou par un signal de commande et l'autre poulie s'ajuste automatiquement au réglage de la première. Dans une variante de ce type de base, une des poulies est réglable et l'autre est déplacée par rapport à elle en vue de la compensation des variations de la lon- gueur effective de la courroie lors du réglage de la vi- tesse. Ces variateurs de vitesse fonctionnent souvent pendant des périodes prolongées sous de fortes charges et sont constamment soumis à une très forte usure, particu- lièrement dans les parties des poulies qui coulissent axialement lors du réglage des vitesses. Ces conditions de fonctionnement défavorableIproiongé entraînent l'entaillage de la clavette et une érosion importante dans les parties soumises au contact glissant, ce qui finalement nuit au bon fonctionnement et au bon réglage des poulies et néces- site éventuellement le remplacement des parties touchées ou de la poulie complète. Les organes glissants de la poulie normalement les plus touchés par I'érosion et l'usure dans les conditions précitées sont l'arbre de la poulie motrice et le moyeu qui coulisse sur lui, ce moyeu étant générale- ment claveté sur l'arbre pour tourner avec lui et, quand l'état de fonctionnement est bon, pouvoir librement se dé- placer axialement sur lui. Cependant, des conditions de fonctionnement défavorables peuvent produire une rugosité et un grippage entre la clavette de l'arbre et la partie en contact glissant avec elle du moyeu, de sorte que le glissement entre les deux est entravé au point que le fonc- tionnement optimal de la poulie à écartement variable n'est pas possible même dans les conditions normales de 2 2489460 fonctionnement. Un des buts principaux de la présente in- vention est par conséquent de fournir un variateur de vitesse à poulies, à écartement variable, à moyeu mobile axialement, qui se règle efficacement et simplement pour l'obtention d'une vitesse désirée de fonctionnement dans des conditions de fonctionnement défavorables et soit agencé de façon que le moyeu coulissant fonctionne encore dans les conditions défavorables sans que les surfaces de glissement s'entaillent, se corrodent ou s'abtment autre- ment ou soient soumises à une usure exagérée. Sur les variateurs de vitesse à courroie, le réglage de la joue mobile de la poulie, ou des poulies à écarte- ment variable, s'opère par divers types de mécanismes et systèmes. Il existe des types mécaniques, à commande ma- nuelle ou automatique, et des types hydrauliques dans les- quels un cylindre et un piston montés axialement relati- vement à la joue reçoivent un fluide par l'arbre sur lequel la peultie; est montée. Dans les mécanismes de réglage connus de ces deux types, la joue mobile est clavetée sur l'arbre et agéncée pour se déplacer axialement sur lui quand le mécanisme de réglage est manoeuvré. Ces mécanismes et sys- tèmes de réglage fonctionnent de façon satisfaisante dans les conditions normales tant que les variateurs sont en bon état, mais deviennent souvent d'un fonctionnement incer- tain ou sans effet quand l'arbre et les clavettes sont usés et entaillés. Pour résoudre cette difficulté, on peut monter des manchons en plastique entre l'arbre et le moyeu de la joue mobile et dans certains cas le long des clavet- tes; cependant, si ces manchons atténuent un peu le problè- me, ils n'éliminent pas la cause fondamentale de l'état défavorable qui se crée le long des clavettes. En outre, le système hydraulique de réglage de la joue mobile est souvent assez compliqué et difficile à maintenir en état optimal de fonctionnement, sans fuites de fluide, en parti- éulier à proximité de la joue mobile. Un autre but de l'in- vention est de fournir un système de réglage de la joue mobile d'une des poulies d'un variateur de vitesse à 3 2489460 courroie qui comporte un dispositif pneumatique de com- mande de la position de la Joue mobile et assure en plus l'accouplement de l'arbre et de la joue mobile. Un autre but de l'invention est de fournir une poulie à écartement variable qui fonctionne pendant des périodes prolongées sans érosion des surfaces de glissement de l'arbre et du moyeu coulissant qui entrent en jeu dans le réglage de l'écartement de la poulie, et conserve des ca- ractéristiques de fonctionnement optimales pendant des pé- riodes prolongées dans des conditions de fonctionnement défavorables. Un autre but de l'invention est de combiner, dans une poulie à écartement variable, un arbre et un moyeu mobile axialement sur cet arbre de façon à empêcher ou réduire au minimum, même dans des conditions de fonctionnement défa- vorables, l'usure et les détériorations semblables de ces pièces en contact glissant, afin de maintenir la poulie en état optimal de fonctionnement quelles que soient les charges rencontrées dans tout le domaine normal de fonc- tionnement du variateur. Un autre but de l'invention est de fournir une poulie à écartement variable du type précité qui se fabrique, s'assemble et s'installe facilement avec du matériel et des outils normaux et ensuite s'entretienne et se répare facilement sur place avec des pièces et des sous-ensembles se montant facilement. Un autre but encore de l'invention est de fournir une poulie à écartement variable agencée de façon que ses éléments supportent un fonctionnement continu prolongé avec un entretien minimal et sans apparition de perturba- tiens telles que vibrations ou irrégularités de marche, afin de supprimer le remplacement fréquent de pièces du variateur. A cet effet, la présente invention prévoit un disposi- tif commandé par fluide, de préférence un dispositif de forme annulaire, flexible à la torsion, monté autour de l'arbre du variateur de vitesse à courroie, près de la joue mobile de celui-ci, pour remplir la double fonction de commande de la position axiale de la joue mobile et d'ac- couplement de cette joue à l'arbre sur lequel elle est montée. Un système, entrant en action dans un état de fonc- tionnement déterminé ou à une vitesse fixée à l'avance, commande le fonctionnement du dispositif commandé par fluide pour mettre -la joue dans la position nécessaire pour obtenir les caractéristiques de fonctionnement dési- rées du variateur. Le dispositif commandé par fluide est agencé de façon que, lorsqu'il est accouplé A l'arbre et à la joue mobile, le couple est transmis entre ceux-ci sans clavette ou autre élément les unissant directement. Le dispositif peut cependant être utilisé seulement comme élément d'accouplement de l'arbre et de la joue ou seule- le ment comme élément commandé par fluide pour le réglage de la position axiale de la joue mobile sur l'arbre. D'autres bute et avantages du variateur de vitesse de linvention ressortent de la description qui suit et des dessins annexés, sur lesquels: La fig. 1 est une vue en perspective du variateur de vitesse à courroie de l'invention montrant son moteur, deux poulies à écartement variable et une courroie montée sur elles. La fig. 2 est une vue en perspective du variateur de l'invention, prise du cité opposé à celui de la fig. 1, sans le moteur. La fig. 3 est une vue de dessus, partiellement en coupedu variateur représenté sur les fige 1 et 2, qui montre les poulies avec un écartement correspondant à un certain couple de sortie, et La fig. 4 est une vue de dessus partiellement en coup. semblable à la fig. 3 qui montre les poulies avec un écar- tement correspondant à un autre couple de sortie. Sur la fig. 1, le repère 10 désigne globalement le variateur de vitesse à courroie de l'invention, qui com- porte une poulie 12, un moteur électrique 14 entrainant cette poulie 12, une poulie 16 agencée pour être accouplée 2489460 à l'installation destinée à être entratnée par le varia- teur, et une courroie trapézoïdale 18 montée sur les deux poulies et destinée à transmettre l'énergie de la poulie 12 à la poulie 16. Le moteur et les deux poulies sont mon- tés sur un socle 20. Le moteur, classique, comporte un socle 22 qui est fixé au socle 20 du variateur par une série de boulons 24 qui traversent le socle 22 et une aile 26 située sur le dessus du socle 20. Le moteur étant-clas- sique et diverses marques et modèles pouvant être utilisés, on ne le décrira pas davantage. Comme le montrent les fige 3 et 4, la poulie 12 com- prend un arbre 30 monté dans des paliers 32 et 34 fixés au socle 20 par des boulons 36 et 38 qui traversent la partie inférieure desdits paliers et l'aile supérieure 26 du socle 20. Le palier 32 contient un roulement à billes et le palier 34 un roulement à billes 42 pour le monta- ge de l'arbre 30, lequel est accouplé au moteur électri- que 14 par un accouplement 46 qui comprend un plateau 48 fixé à l'extrémité gauche (sur la fig. 3) de l'arbre 30, un plateau 50 fixé à l'arbre 44 du moteur et un élément élastique 52 qui réunit les deux plateaux pour la trans- mission du couple du moteur à l'arbre 30 et le rattrapage des petits défauts d'alignement des arbres 30 et 44. Sur l'arbre 30 est monté et fixé un manchon 54 qui est soli- daire du plateau 48 et de la bague intérieure du roulement 40. La joue fixe 60 de la poulie est assujettie au man- chon et tourne avec l'arbre quand les deux sont entraînés par le moteur 14 par l'intermédiaire de l'accouplement 46. La façon dont l'arbre est accouplé au moteur et la joue montée sur l'arbre n'est pas importante en ce qui concerne l'invention, et la Joue peut tre montée directement sur l'arbre sans le manchon 54. La joue mobile 70 de l'ensemble poulie 12 est liée au moyeu 72 qui est monté sur l'arbre et est de préférence pourvu de bagues à faible frotte- ment 74 et 76 afin que la joue se déplace avec peu de ré- slIstance due au frottement le long de l'arbre 30 quand on fait varier l'écartement des joues d'après la puissance de 6 2489460 sortie requise. La Joue 70 et le moyeu 72 sont déplacés axialement sur l'arbre 30 par un dispositif 80 commandé par fluide, qui est fixé d'un côté de la Joue 70 par une plaque 82 et une série de vis 84 traversant cette plaque et vissées dans des bossages 86 faits sur la face extérieure de la Joue mobile 70. Un élément flexible 90 en élastomère est fixé sur le côté intérieur à la plaque 82 par un bourrelet annulaire 92 placé dans une gorge 94 de la plaque. Le côté opposé de l'élément flexible 90 est fixé à une plaque 96 par un bourrelet annulaire 98 fixé au pourtour de cette plaque par un anneau de serrage 100 fixé au pourtour de la plaque par une série de vis 102 placées sur le pourtour de la plaque. La plaque 96 est fixée rigidement à l'arbre 30 par un manchon conique 104 monté dans un moyeu conique de la plaque dans lequel il est fixé par une série de via 106 qui traversent sa bride et sont vissées dans le moyeu, de sorte qu'il est fixé à l'arbre afin de tourner avec lui, et il est de préférence claveté sur l'arbre par une clavette 108. L'élément 90 et les plaques 92 et 96 forment un ensemble étanche et délimitent une chambre 110 qui est reliée à une source de fluide, de préférence d'air compri- mé, par des conduits 112 et 114 ménagés dans l'arbre, le conduit 112 communiquant avec un raccord 116 monté à l'ex- trémité de l'arbre et étant relié par une conduite (non représentée) à la source d'air comprimé. Le système de commande qui règle le débit d'air en- trant dans la chambre 110 et en sortant par les conduits 112 et 114 fait varier la pression dans cette chambre et, par là, la position de la Joue 70 par rapport à la Joue 60 et ainsi l'écartement de la poulie. Bien qu'on puisse utiliser des fluides autres que l'air, la réalisation pré- férée de l'invention utilise une pression d'air pour faire varier la position de la Joue 70. En plus de sa fonction d'actionneur pour le position- nement de la Joue 70 le long de l'arbre 30, l'élément 90 sert d'élément de transmission du couple entre l'arbre 30 et la Joue 70. Les éléments qui transmettent le couple sont la plaque 96 fixée rigidement à l'arbre 30, l'élément et la plaque 82 fixée rigidement à la Joue 70. La joue n'est pas liée à l'arbre par une clavette mais, à l'ex- ception de l'élément 90, peut tourner librement sur lui. Toute rotation importante entre l'arbre 30 et la Joue 70 est empochée par l'effet d'accouplement des deux par l'élément 90. Cet élément est de préférence en caoutchouc ou en matière analogue avec des couches de tissu entremi- lées afin que ses deux parois latérales se dilatent et se contractent librement latéralement sans augmentation ou diminution appréciable de son diamètre quand la pression dans la chambre 110 varie. La chambre 110 est obturée le long de l'arbre 30 par un joint 120 placé à l'extrémité du moyeu 72 et un joint 122 placé à l'extrémité voisine du moyeu de la plaque 96. Comme les bourrelets 92 et 98 situés sur les côtés opposée de l'élément 90 forment un joint avec la partie périphérique des plaques 82 et 96, la cham- bre 110 est complètement fermée sauf aux conduits 112 et 114. La poulie 16 comprend une joue fixe 130 montée sur un arbre 132 et fixée à lui par une clavette ou un élément analogue placé entre le moyeu 134 de la joue et l'arbre, et une joue mobile 136 montée sur l'arbre, sur lequel elle peut tourner et se déplacer axialement. L'arbre est sup- porté par des paliers 140 et 142 boulonnés par une série de boulons 144 à l'aile supérieure 26 du socle 20; il est monté dans un roulement 146 du palier 140 et un roulement 148 du palier 142. L'arbre présente des épaulements 150 et 152, contigus aux roulements 146 et 148 qui empochent son mouvement axial, et s'étend vers l'extérieur au-delà des deux roulements pour pouvoir *tre accouplé à l'une ou l'autre extrémité à l'installation à entrainer. La joue mobile 136 est constamment poussée vers l'autre joue par un ressort hélicoïdal 154 placé autour du moyeu 138 et agissant entre la face extérieure de la joue et une came désignée globalement par le repère 160. Ainsi, quand la joue 70 de la poulie 12 est rapprochée de la joue 60 en vue 8 2489460 de l'augmentation de la vitesse de sortie du variateur, la pression appliquée par la courroie par suite du dépla- cement de la joue 70 fait stécarter la joue 136 de la joue 130, et lorsque la joue 70 est écartée de la joue 60, la réduction de la pression exercée par la courroie sur les Joues 130 et 136 permet au ressort de rapprocheraxia- lement la joue 136 de la joue 130. Pour aider au maintien de la bonne position de la joue 136 par rapport à la joue 130, pour toute vitesse choisie de la poulie 12, et par là à l'obtention du couple de sortie désiré dans glissement de la courroie, l'inven- tion utilise un système de came 160 qui comporte une came proprement dite 162 présentant une série de surfaces 164 sur lesquelles s'appuient des galets 166 montés sur des pattes 168 placées sur la face extérieure de la joue mo- bile 136. Quand la charge augmente, une force supplémen- taire est appliquée à la courroie et à la joue 136, laquel- le force fait monter les galets chacun sur sa surface 164 pour empOcher la joue 136 de trop s'écarter de la joue 130. La camé 160 est fixée rigidement à l'arbre 132 par un man- chon 170 et une série de vis 172 qui traversent une bride de ce manchon et sont vissées dans la came. Une clavette 174 placée entre le manchon 170 et l'arbre empêche la came de se déplacer axialement et de tourner par rapport à l'arbre. Le variateur de vitesse à courroie trapézoïdale décrit précédemment fonctionne de la manière suivante. Le moteur 14 entra ne l'arbre 30 par l'intermédiaire de ltaccouple- ment 46 et l'arbre entraine à son tour les joues de poulie 60 et 70 et la courroie 18. La courroie 18 transmet le couple de la poulie 12 à la poulie 16, laqueRe entratne à son tour l'arbre 132 et l'installation ou les machines ac- couplées à lui. La vitesse et le couple de sortie désirés du variateur sont commandés par la pression dans la cham- bre 110, laquelle détermine la position axiale de la joue sur l'arbre 30 par rapport à la joue 60 et, par là, l'écartement de la poulie. Quand la joue 70 se rapproche de la joue 60, la courroie se déplace vers l'extérieur vers la périphérie des deux Joues, de sorte qu'elle ap- plique une plus grande force sur les joues 130 et 136 et déplace la joue mobile 136 vers la gauche sur les fige 3 et 4 en comprimant le ressort 154, si bien que la vitesse de sortie du variateur diminue. On peut faire un réglage à tout moment pendant le fonctionnement en modifiant la pression transmise du système de commande de pression (non représenté) à la chambre 110 par les conduits 112 et 114. Si le variateur est mis en charge, il compense auto- matiquement la charge supplémentaire par fonctionnement du système de came 160 s le galet 166 se déplace par rap- p ort à la surface 162 pour maintenir la Joue mobile 136 dans la bonne position et ainsi maintenir la vitesse de sortie désirée quelle que soit la charge supplémentaire du variateur. Cela maintient la courroie tendue et la pres- sion voulue de la courroie sur les joues de la poulie 16 pour que la puissance de sortie soit optimale. Un des avan- tages de l'ensemble 80 est qu'il ne comporte pas de cla- vettes pour l'accouplement de l'arbre 30 à la Joue 70. Cela réduit au minimum l'érosion et le grippage qui se produi- sent souvent dans ce type de variateur quand des clavettes sont utilisées pour empêcher la rotation relative d'une joue telle que la joue 70 et de l'arbre sur lequel elle est montée. En outre, les bagues en plastique 74 et 76 facilitent le libre mouvement de la joue 70 et du moyeu 72 sur l'arbre et par là prolongent la durée de fonctionne- ment optimal du variateur. 2489460 REVENDICATIONS 1 - Variateur de vitesse à courroie comprenant un arbre, une poulie montée sur cet arbre et comportant une joue mobile axialement, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un élément annulaire flexible entou- rant l'axe de l'arbre et délimitant une chambre destinée A recevoir un fluide de commande destiné au réglage de la position axiale de la joue mobile sur l'arbre, un moyen d'attache d'un bord axial de cet élément annulaire à l'ar- bre et un moyen d'attache de l'autre bord axial de l'élé- ment annulaire à la joue mobile axialement, l'élément annu- laire et ces moyens d'attache formant une liaison de trans- mission entre l'arbre-et la joue mobile. 2 - Variateur de vitesse à courroie selon la revendi- cation 1, dans lequel la poulie comporte une joue fixée rigidement à l'arbre et le moyen d'attache d'un bord axial de l'élément flexible à l'arbre est un élément d'extrémité comportant un moyeu monté sur l'arbre et fixé rigidement à lui afin de tourner avec lui. 3 - Variateur de vitesse à courroie selon la revendi- cation 2, dans lequel l'élément annulaire flexible a une section en U et comporte des parois latérales s'étendant vers l'intérieur dont l'une est attachée à la joue mobile et l'autre attachée à l'élément d'extrémité près de la périphérie de celui-ci. 4 - Variateur de vitesse à courroie selon la revendi- cation 3, dans lequel l'élément annulaire flexible déli- mite en partie la chambre à pression de fluide, dans la- quelle la pression émanant de la source de pression de commande varie en fonction de la variation de la pression de commande émanant de la source afin de faire varier la distance entre la joue mobile et l'élément d'extrémité. - Variateur de vitesse à courroie selon l'une des revendications 1 et 4, caractérisé par le fait que l'arbre a une surface périphérique unie et que la joue mobile com- porte un moyeu agencé pour tourner par rapport à l'arbre et l'élément flexible limite cette rotation relative de 11 2489460 façon que la joue mobile tourne avec l'arbre. 6 - Poulie comprenant deux joues, l'une étant mobile axialement par rapport à l'autre, un élément cylindrique placé axialement par rapport à ces Joues sur lequel la joue mobile est montée et peut se déplacer axialement, un élément annulaire pouvant se dilater et se contracter monté axialement par rapport à cet élément cylindrique et renfermant une chambre à fluide, un moyen d'attache d'un bord de cet élément à l'élément cylindrique, un moyen d'attache de l'autre bord de cet élément à la joue mobile, et des conduits reliant la chambre à une source de pres- sion de commande pour le réglage de la position axiale de la Joue mobile sur l'élément cylindrique par rapport à l'autre joue. 7 - Poulie selon la revendication 6, dans laquelle l'autre joue est fixée rigidement à l'élément cylindrique et le moyen d'attache d'un bord de l'élément annulaire à l'élément cylindrique est une pièce d'extrémité comportant un moyeu monté sur l'arbre et fixé rigidement à lui afin de tourner avec lui. 8 - Poulie selon la revendication 7, dans laquelle l'élément annulaire a une section en U et comporte des parois latérales s'étendant vers l'intérieur dont l'une est attachée à la joue mobile et l'autre attachée à la pièce d'extrémité près de la périphérie de celle-ci. 9 - Poulie selon la revendication 8, dans laquelle la chambre à, pression de fluide est reliée par des conduits ménagés dans l'élément cylindrique à la source de pression de commande en vue de la variation de la position axiale de la Joue sur l'élément cylindrique en fonction des va- riations de la pression de commande émanant de la source. - Poulie selon l'une des revendications 6 et 9, dans laquelle l'élément cylindrique a une surface périphé- rique unie et l'élément annulaire retient la joue mobile de façon que celle-ci tourne avec l'élément cylindrique. 1h - Vatiateur de vitesse à courroie comprenant un arbre, une poulie montée sur cet arbre et comportant une 12 22489460 joue mobile axialement, un élément annulaire flexible en- tourant l'axe de l'arbre et délimitant une chambre destinée à recevoir un fluide de commande, un moyen d'attache d'un bord axial de cet élément annulaire à Itarbre, un moyen d'attache de l'autre bord axial de l'élément annulaire à la joue mobile axialement, l'élément annulaire et ces moyens d'attache formant une liaison de transmission entre l'arbre et la joue mobile, et des conduits reliant la chambre à une source de pression de commande pour le réglage de la position axiale de la joue mobile par rapport à l'arbre. lg - Variateur de vitesse à courroie selon la revendi- cation 11, dans lequel la joue mobile comporte un moyeu, la partie de l'arbre sur laquelle se déplace ce moyeu est une surface cylindrique unie et le couple est transmis de l'arbre à la joue mobile par l'élément annulaire flexible. 13 - Variateur de vitesse à courroie selon la revendi- cation 12, dans lequel la liaison unique de transmission entre l'arbre et la joue mobile s'opère par l'élément annu- laire flexible. 14. - Poulie à écartement variable comprenant deux joues, l'une étant mobile axialement par rapport à l'autre, un élé- ment cylindrique tournant, placé axialement par rapport à ces joues sur lequel la joue mobile est montée et peut se déplacer axialement par rapport à l'autre joue, un élément annulaire flexible placé axialement par rapport à l'élément cylindrique et à la joue mobile, un moyen d'attache d'un c8té de cet élément à l'élément cylindrique et un moyen d'attache de l'autre c8té de cet élément à la joue mobile, grâce à quoi l'élément annulaire transmet le couple entre l'élément cylindrique et la-joue mobile. - Variateur de vitesse à courroie selon la revendi- cation 14, dans lequel la joue mobile comporte un moyeu et la partie de l'élément cylindrique sur laquelle se déplace ce moyeu est une surface cylindrique unie. 16 - Variateur de vitesse à courroie selon la revendi- cation 15, dans lequel la liaison unique de transmission entre l'élément cylindrique et la joue mobile s'opère par l'élément annulaire flexible.