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Mécanisme de transmission à roues de friction.
On connaît les mécanismes de transmission à roues de friction, dans lesquels le mouvement et la'transmission de l'effort sont produits par roulement des surfaces de révolution de roues de friction les unes sur les autres. La pression de serrage requise y est réalisée au moyen d'éléments de machine appropriés, par exemple de ressorts, poids, etc. En outre, il est connu de choisir l'écarte- ment des deux arbres de manière qu'il soit si petit que les deux surfaces de révolution soient serrées l'une sur l'autre par la ten- sion initiale. Le montage d'une paire de roues dentées en amont des roues de friction conduit aussi à ce résultat, la pression des dents pouvant être utilisée pour produire la pression de serrage de la surface de révolution.
La construction mentionnée en premier lieu
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présente l'inconvénient que lorsque la charge varie la pression de serrage demeure toujours constante. Le montage d'une paire de roues dentées a pour effet d'augmenter considérablement le coût de l'installation et de limiter la gamme de vitesse réalisable, vu que pour produire une pression de serrage suffisamment forte il faut intercaler déjà dans la paire de roues dentées une grande démultiplication. Quand on monte l'arbre sous une tension initiale, il en résulte comme précédemment une pression de serrage invariable avec la charge, mais qui diminue notablement au fur et à mesure que l'usure progresse.
La fig. 1 des dessins annexés représente schématiquement la disposition de principe conforme à la présente invention.
Le chiffre de référence 1 désigne un arbre entraîneur portant un disque de friction 3 et axé dans l'extrémité d'un le- vier 5. L'autre extrémité du levier 5 est montée pour tourner sur un pivot fixe 6. Un arbre entrainé, monté pour tourner, est désigné par le chiffre de référence 2 et porte un disque de friction 4.
Lorsqu'on imprime à l'arbre 1 une rotation dans le sens de la flè- che, le disque de friction 3 a tendance à rouler sur la surface de révolution du disque de friction 4 en tournant autour du point fixe 6. Mais comme le levier 5 empêche le disque de friction 1 de rouler de la sorte il s'établit au point de contact des disques de friction 3 et 4 un effort de serrage P. L'effort tangentiel P x qui en résulte provoque de ce fait une rotation du disque de fric- tion entraîné 4 dans le sens de la flèche indiquée. Ainsi que l'ont montré des essais et que cela peut se démontrer par le calcul, la tangente de l'angle / doit être égale ou inférieure à . Il s'en- suit que la position correcte du point fixe 6 dépend de la gran- deur du coefficient de frottement.
Sur la fig. 2 est représentée une disposition avec deux roues de friction. Cette disposition présente l'avantage que l'ar- bre 1 n'est pas soumis à un travail de flexion unilatéral, que dans le bras de levier 5 il se produit au lieu d'un travail de flexion
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un travail de traction pur et que le travail des paliers est mieux réparti.
Dans la disposition de la fig. 2, en cas de légers dé- fauts de montage, il peut advenir qu'une des paires de roues de friction ait un faible contact ou un très mauvaix contact. On éli- mine cette possibilité par exemple par la disposition de la fig. 3.
En l'occurrence le levier 5 est monté de manière à pouvoir tourner autour de son propre axe dans le pivot 6, axé à son tour dans ses portées. En cas des défauts de montageprécités, qui ne peuvent guère être évités complètement, le levier 5 tournera dans sa por- tée jusqu'à ce que les deux paires de roues établissent un con- tact de travail. En outre ceci assure que la puissance à trans- mettre se répartisse uniformément sur les deux paires de roues de friction. Le résultat décrit peut aussi être obtenu en montant de manière appropriée, au lieu du levier 5 rigide, un levier élas- tique ou un autre organe analogue.
Sur la fig. 4, le point de pivotement 6 du bras de levier 5 est disposé par exemple verticalement au-dessus de l'axe de rota- tion 2. Si la position A représentée figure la position de travail pour un sens de rotation déterminé, il vient sans plus qu'en ren- versant le bras de levier à la position C et en changeant le sens de rotation du disque de friction entraîneur on changera le sens de rotation du disque de friction entraîné. La position B représen- tée figure la position dans laquelle on doit pouvoir maintenir le bras de levier quand on veut que le mécanisme de transmission serve en même temps d'embrayage.
Ainsi qu'on l'a déjà mentionné dans ce qui précède, il faut, pour une transmission positive de l'effort, que la tangente de l'angle # soit égale ou inférieure à . Si tangente # est plus petite que , le mécanisme de transmission peut être surchargé en conséquence. Si toutefois tangente # est plus grande que , il se produit un glissement correspondant encore avant l'établissement de la pleine charge.
Il s'ensuit que le mécanisme de transmission peut
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faire office d'un embrayage à friction exactement réglable à con- dition qu'on ait la possibilité de varier l'angle . Suivant l'invention, on peut réaliser un tel réglage de manière simple dans la disposition de la fig. 4 en faisant en sorte que le point de pivotement 6 soit déplaçable par exemple suivant la ligne verti- cale B-2. On atteint le même but en faisant en sorte de pouvoir varier la longueur du levier 5.
Sur la fig. 5 le moteur d'entraînement 7 du mécanisme de transmission est monté directement sur le bras de levier 5 de façon que l'arbre du rotor remplace l'arbre entraîneur 1.
Quand on monte au lieu du moteur d'entraînement une gé- nératrice et qu'on entraîne celle-ci au moyen de l'arbre 2, appelé précédemment arbre entraîné, on obtient une transformation d'éner- gie en sens inverse. Des champs d'application de cette disposition sont : des installations de production d'énergie électrique utili- sant la force du vent ou de l'eau, qui fonctionnent de manière ininterrompue, et d'autres installations analogues.
Sur la fig. 6, la surface de révolution extérieure du disque de friction entraîneur 3 agit sur la surface de révolution intérieure du disque de friction entraîné 4. Pour cette disposi- tion les conditions de fonctionnement sont les mêmes que celles décrites précédemment, mais elle présente l'avantage que deux surfaces de révolution ont entre elles un contact de travail sui- vant une courbure de même direction, si bien qu'on obtient des conditions de contact, et aussi des conditions de travail, qui sont plus avantageuses.
Pour toutes les dispositions décrites on peut aussi choisir la position du point de pivotement 6 comme c'est représenté sur la fig. 7, c'est-à-dire à l'extérieur du cercle ayant pour centre le point 2 et pour point de sa périphérie le point 1. Les dispositions décrites pourraient, tout en conservant le même principe, être appliquées à d'autres fins, par exemple comme frein, encliquetage, laminoir pour diverses matières, etc.. Dans
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le cas du laminoir, la commande peut être dérivée d'une des roues de friction ou de la bobine portant la matière à laminer.
Sur la fig. 8, le chiffre de référence 1 désigne un ar- bre entraîneur portant un disque de friction 3 et axé dans l'extré- mité d'un levier 5. Par son autre extrémité le levier 5 est monté par l'intermédiaire d'un élément formant écrou sur un arbre fileté 6.
L'arbre fileté 6 comporte à son extrémité un volant à main 8 et est axé dans des paliers 7. Les éléments désignés par les chiffres 1 à
6 correspondent au point de vue de leur fonction aux éléments de la fig. 1, qui sont désignés par les mêmes chiffres.
Suivant l'invention, sur la fig. 3, on donne au disque de friction 3 une forme conique et on dispose l'arbre fileté 6 pa- rallèlement à la ligne commune de contact des deux disques de friction. En faisant tourner l'arbre fileté on déplace le disque de friction conique parallèlement à la ligne commune de contact, ce qui permet d'opérer un changement progressif de la vitesse de rotation de l'arbre entraîné. En raison de la disposition décrite l'angle #, dont la grandeur dépend du coefficient de frottement des matériaux agissant l'un sur l'autre et dont le maintien est nécessaire pour assurer une transmission positive de la puissance, pratiquement exempte de glissement, demeure le même dans toutes les positions..
Sur la fig. 9 est représentée la même disposition où deux disques de friction sont employés. Toutes les explications données précédemment à propos de la disposition de la fig. 8 se trouvent vraies aussi pour la disposition de la fig. 9, étant donné que dans ce cas également le déplacement est parallèle à la ligne commune de contact. Pour cette disposition il est utile de choisir la forme des roues coniques de manière que le prolongement de la ligne commune de contact passe par le point d'intersection des deux axes des arbres quand le mécanisme de transmission est réglé à la position correspondant à la vitesse de rotation la plus utilisée, vu que les conditions de fonctionnement optima se présentent pour
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le mécanisme quand ces trois lignes se coupent en un point.
Des disques de friction coniques permettant d'opérer un réglage progressif de la vitesse de rotation peuvent aussi être employés systématiquement pour les dispositions des figs. 6 et 7.
Avec ces mécanismes de transmission réglables on peut aussi monter sur le bras de levier 5 un moteur d'entraînement ou une génératrice de manière que leur arbre remplace l'arbre entraî- neur.
Sur la fig. 10, qui correspond à la disposition de prin- cipe de la fig. 7, le chiffre de référence 7 désigne un arbre en- traineur portant deux disques de friction 3 et 12 et axé dans l'ex- trémité d'un levier 5. L'autre extrémité du levier 5 est guidée par l'intermédiaire d'un élément formant écrou sur un arbre fileté 6 monté pour tourner. L'arbre fileté 6 comporte à son extrémité un volant à main 11 et est axé dans des paliers 10. Les éléments dé- signés par les chiffres 1 à 6 correspondent au point de vue de leur fonction aux éléments de la fig. 7, qui sont désignés par les mêmes chiffres. L'arbre entraîné est désigné par le chiffre de référence 2 et porte deux disques de friction 4 et 13.
Comme le montre la fig. 10, les deux disques de friction 3 et 4 ont entre eux un contact de travail dans la position repré- sentée, tandis qu'entre les disques de friction 12 et 13 il n'y a pas de contact dans cette position.
Suivant l'invention, l'arbre fileté 6 est disposé parallè- lement à la ligne commune de contact des deux disques de friction.
Lorsqu'on veut faire fonctionner le mécanisme de transmission à la vitesse de rotation correspondant aux disques de friction 12 et 13, on déplace le levier 5 de gauche à droite à l'aide de l'arbre fi- leté, en manoeuvrant le volant à main 11 jusqu'à ce que les dis- ques de friction 12 et 13 établissent entre eux un contact de travail complet, tandis qu'en même temps le contact de travail entre les disques de friction 3 et 4 se trouve interrompu. Il est possible sans plus de disposer aussi un plus grand nombre de paires /) de disques de friction pour obtenir encore d'autres vitesses de
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rotation, auquel effet il suffit d'observer que seulement une paire de disques de friction à la fois peut établir un contact de travail.
En outre, la somme des deux diamètres des disques de friction agissant l'un sur l'autre doit être toujours la même afin que l'angle P , dont la grandeur dépend du coefficient de frotte- ment des matériaux agissant l'un sur l'autre et dont le maintien est nécessaire pour obtenir une transmission positive de la puis- sance, pratiquement exempte de glissement, demeure le même dans toutes les positions.
Sur la fig. 11, le chiffre de référence 1 désigne un arbre entraîneur portant un disque de friction étagé à étages 3, Sa et 3b et axé dans l'extrémité d'un levier 5. L'autre extrémité 5 comporte un élément formant écrou par l'intermédiaire duquel elle est axée sur un arbre fileté 6. L'arbre fileté 6 porte à son extrémité un volant à main 22 et est tourillonné dans deux portées d'une chape 14 parallèlement à la ligne de contact des deux dis- ques de friction. Un arbre fileté 15 est vissé dans un appendice 16 venu de fonte avec la chape, porte un volant à main 17 et est tourillonné dans une portée cylindrique 18 d'un socle 19 de ma- nière à être empêché de se déplacer axialement.
Sur le socle 19 sont fixées en outre des colonnes de guidage 20 pénétrant dans des portées cylindriques 21 de la chape et empêchant ainsi celle-ci de tourner.
Dans la position représentée, le disque de friction 4 a un contact de travail avec l'étage 3 du disque étagé. Lorsqu'on veut alors opérer un changement de la vitesse de rotation, qui corresponde.à l'établissement du rapport des diamètres des deux disques de friction 4 et 3a, on fait tourner le volant à main 17 et, partant, l'arbre fileté 15 de manière à élever verticalement la chape 14 jusqu'au niveau d'un repère d'une échelle rapportée.
Puis, en manoeuvrant le volant à main 22, on déplace de droite à gauche le levier 5 et, partant, l'arbre entraîneur, jusqu'à ce ue l'étage 3a établisse un contact de travail avec le disque de
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friction 4. On opère le changement de la vitesse de rotation, cor- respondant à l'établissement du rapport de diamètre de l'étage 3b du disque de friction étagé, et du disque de friction 4, en manoeu- vrant ultérieurement à l'avenant les volants à main 22 et 17.
Les repères de l'échelle pour le mouvement ascendant ou le mouvement descendant de la chape 14 sont choisis de manière que l'angle #, dont la grandeur dépend du coefficient de frottement des matériaux agissant l'un sur l'autre et dont le maintien est nécessaire pour obtenir une transmission positive de la puissance, pratiquement exempte de glissement, soit le même dans toutes les positions.
Dans cette forme d'exécution de mécanisme de transmission à disque étagé, on peut également disposer sur le bras de levier 5 un arbre d'entraînement ou une génératrice de manière que leur arbre remplace l'arbre entraîneur.
Sur la fig. 12, qui correspond à la disposition de prin- cipe de la fig. 6, le chiffre de référence 1 désigne un arbre en- traineur 1 portant un disque de friction 3 et axé dans l'extrémité d'un levier 5. Par son autre extrémité le levier 5 est relié au moyen d'un élément formant écrou à un arbre fileté 6. L'arbre fi- leté 6 comporte un volant à main 24 et est axé dans des paliers 23.
L'arbre 2, monté pour tourner, porte à son extrémité un disque de friction 4.
Suivant l'invention, un des deux disques de friction comporte un cône extérieur et l'autre disque de friction un cône intérieur correspondant, et on dispose l'arbre fileté 6 de manière qu'un des deux cônes de friction puisse être déplacé parallèlement à la ligne commune de contact, les deux cônes de friction s'emboîtant complètement l'un dans l'autre dans une position limite, à la façon d'un embrayage conique. En raison de la disposition décrite de l'ar- bre fileté 6, l'angle ' , dont la grandeur dépend du coefficient de frottement des matériaux agissant l'un sur l'autre et dont le maintien est nécessaire pour obtenir une transmission positive de la puissance, pratiquement exempte de glissement, est le même dans toutes les positions..
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Sur les figs. 12 et 13 sont représentées les deux posi- tions limites. En manoeuvrant le volant à main 24 et, partant, l'arbre fileté,6, on parcourt le trajet compris entre les deux positions limites et on réalise ainsi un changement correspondant de la vitesse de rotation. Dans la position limite représentée sur la fig. 13 les deux disques coniques portent l'un contre l'au- tre par toute leur périphérie et fonctionnent ainsi comme un embrayage conique, de sorte qu'en l'occurrence la puissance est transmise sans pertes. Avec ces mécanismes de transmission réglable on peut aussi monter sur le bras de levier 5 un moteur d'entraînement ou une génératrice de manière que leur arbre remplace l'arbre en- traîneur.
En dehors de son intérêt comme mécanisme de transmission réglable habituel servant à établir toutes vitesses de rotation voulues, le mécanisme des figs. 12 et 13 constitue un groupe parti- culièrement utile dans les cas où par exemple la nature de la ma- chine travaillante exige qu'au démarrage on marche à une vitesse de rotation peu élevée et qu'on augmente lentement la vitesse jus- qu'à une vitesse de rotation fixe et demeurant toujours invariable.
Dans ce cas on construit le mécanisme de transmission de manière que les deux roues de friction atteignent leur position limite où elles fonctionnent comme un embrayage conique, au moment où l'arbre entraîné a la vitesse de service requise pour la machine travail- lante. Les'pertes par frottement, qu'on ne peut jamais éviter com- plèement dans les mécanismes de transmission à friction, ne se produisent donc que durant la période de démarrage, tandis qu'une fois atteinte la vitesse de service la puissance est transmise sans pertes.
Une autre forme de réalisation de l'invention est repré- sentée sur les figs. 14 et 15. Celles-ci correspondent en principe à la fig. 7.
1 est un arbre entraîné portant un disque de friction 3.
Le chiffre de référence 2 désigne l'axe d'une machine électrique
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montée fixe et sans faculté de tourner dans des portées 5. Le chif- fre de référence 4 désigne un second disque de friction qui consti- tue en même temps l'enveloppe de la machine électrique, ayant de manière connue en soi la forme d'un rotor extér-ieur. Les portées 5 sont supportées par les bras 6 d'une pièce d'articulation qui est axée à son autre extrémité, par l'intermédiaire de portées cylin- driques, sur un pivot 26. Une console 27 fait office de portée fixe pour le pivot 26.
Cette construction a rouleau de friction en forme de rotor extérieur présente notamment pour la transmission de puissances relativement élevées et très élevées l'avantage qu'il ne se produit pas d'efforts de flexion et que de ce fait les efforts subis par les portées sont maintenus aussi faibles que possible.
Le champ d'applications de cette construction est très multiple, par exemple pour les presses à excentrique, les machines à raboter, les machines à mortaiser et autres machines analogues, le rotor extérieur faisant fonction de moteur d'entraînement, ou en vue de la transformation de la force de la vapeur, de l'eau ou du vent en énergie électrique, le rotor extérieur faisant fonction de génératrice.
Les flèches A représentées indiquent le sens de rotation requis pour la construction avec moteur d'entraînement, les flèches B le sens de rotation pour la construction avec génératrice.
La disposition des amenées et des départs du courant élec- trique n'est pas représentée sur le dessin, comme ne faisant pas partie de l'objet de l'invention.
Une autre forme d'exécution de l'invention, particulière- ment avantageuse, est représentée sur la fig. 16.
Comme on l'a déjà expliqué plus haut, la transmission positive de la puissance dépend dans une large mesure de la gran- deux correcte de l'angle d'attaque #. Sur la fig. 16 est représen- tée une disposition qui permet de régler ou de rappeler de manière très simple, avec une extrême précision, l'angle f . Le chiffre de
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référence 1 désigne un arbre entraîné portant un disque de friction 2. L'arbre entraîneur 3 porte un disque de friction 4 et est axé dans l'extrémité d'un levier 6-28. Par son autre extrémité le le- vier 6-28 est. axé sur un pivot 5. Ce bras de levier se compose de deux éléments boulonnés l'un sur l'autre, savoir d'une chape 6 et d'une pièce de support 28.
Les deux éléments sont reliés entre eux par deux brides 29 et 30 et on les assemble l'un à l'autre au moyen de goujons filetés 31 et d'écrous 32. Les goujons 31 sont vissés à demeure dans la bride 29 et sont guidés dans des boutonnières de longueur S, ménagées dans la bride 30.
S'il s'avère utile d'amener l'angle par exemple à la gran- deur 2, on desserre les deux écrous 32 et on déplace dans le sens de la flèche x la chape 6 conjointement avec sa bride 30 jusqu'à ce que l'arbre 3 atteigne la position 3" voulue. Si l'on doit di- minuer l'angle (' , un déplacement correspondant en sens inverse s'impose.
Le réglage peut naturellement aussi être opéré à l'aide d'autres éléments de machine, par exemple par arbre fileté, vis de pression, excentrique ou élément analogue.
Avec cette disposition, on peut aussi employer comme arbre entraîneur directement l'arbre du moteur d'entraînement. De même l'application de cette disposition est aussi très avantageuse quand le rouleau entraîneur a la forme d'un moteur à rotor exté- rieur.
Un autre développement de l'idée inventive est représenté sur les figs. 17 et 18. Si le principe du resserrement automatique des deux disques de friction, décrit jusqu'ici, ne se rapportait qu'à la disposition de deux corps de révolution et, par conséquent, à la production d'une rotation, on peut aussi, suivant l'invention, appliquer 'le même principe à la production d'un mouvement rectiligne ou d'un mouvement alternatif (par exemple sur une raboteuse). Les figs. 17 et 18 représentent deux exemples d'exécution à cet effet.
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Le chiffre de référence 41 désigne par exemple le bâti d'une raboteuse, sur la surface supérieure duquel est disposée une table de raboteuse, mobile longitudinalement. Sur la table est adap- tée latéralement à un niveau égal une règle 42 dont la surface su- périeure est utilisée comme surface de friction. Sur la fig. 17, le chiffre de référence 43 désigne un rouleau de friction entraîneur qui est porté par un arbre 44 axé dans un levier 45. A son autre extrémité, le levier 45 est monté pour tourner sur un pivot 46.
Lorsqu'on imprime un mouvement de rotation, dans le sens de la flèche A, à l'arbre 44 et partant au rouleau 43, la règle 42 se déplacera dans le sens de la flèche jusqu'à ce qu'un toc de renversement de marche 33 vienne appuyer contre le levier 45 de manière à soulever le rouleau 43 de la surface de travail de la règle. Pendant que la table continue à avancer par inertie, le levier 45 oscille par delà la verticale S-46, de sorte qu'à la fin de cette opération le rouleau prend la position représentée en traits interrompus.
Au levier 45 est relié un inverseur pour le moteur d'entraînement et cet inverseur est monté de manière que le moteur soit d'abord mis hors circuit à la suite de l'actionnement de l'inverseur par le levier 45 et qu'il soit à nouveau mis en circuit, pour le sens de rotation inverse C, lorsque le levier atteint la position représen- tée en traits interrompus. Il en résulte alors à nouveau un mouve- ment longitudinal de la règle 42 dans le sens de la flèche D, et ainsi de suite, de sorte que la table de raboteuse exécute un mouvement alternatif.
Sur la fig. 18 le bâti de lamachine et la règle sont désignés par les mêmes chiffres de référence que sur la fig. 17.
Toutefois, en l'occurrence, il est prévu deux rouleaux entraîneurs 43 qui sont enfilés rigidement sur leurs arbres entraîneurs 44.
Les arbres 44 sont montés pour tourner dans des leviers 45 dont les autres extrémités sont montées pour tourner sur des pivots 46.
Comme le montre la fig. 18, il est prévu en l'occurrence un rouleau pour chacun des deux sens de mouvement de la règle 42.
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Dans les deux positions de fin de course, des appareils de commuta- tion commandés par la règle mettent chaque fois hors circuit le moteur d'entraînement correspondant et mettent en circuit le moteur d'entraînement pour le sens de mouvement inverse.
Dans la disposition de la fig. 17 on peut employer un moteur d'entraînement à changement de nombre de pôles quand on dé- sire que le mouvement dans le sens du travail se produise à une vitesse moins élevée que le mouvement de retour.
Dans la disposition de la fig. 18 il s'avère utile de choisir comme moteur d'entraînement dans le sens du travail un moteur à petite vitesse de rotation et comme moteur d'entraînement pour le mouvement de retour un moteur à grande vitesse de rotation, ou de donner des diamètres différents aux deux rouleaux.
Avec ces dispositions représentées sur les figs. 17 et 18 on peut aussi employer au lieu de l'arbre entraîneur directe- ment l'arbre du moteur. De même, il est aussi possible de donner aux disques de friction entraîneurs la forme d'un moteur à rotor extérieur.
Un exemple d'exécution dè l'invention, dans lequel l'ar- bre entraîneur du mécanisme de transmission ne se confond pas avec l'arbre du moteur d'entraînement, est représenté sur les figs. 19 et 20. Cette disposition est avantageuse pour réaliser de manière simple une grande démultiplication en employant deux paires de dis- ques de friction en série. Le chiffre de référence 51 désigne l'ar- bre d'un moteur d'entraînement, qui entraîne par l'intermédiaire de deux paires de disques de friction 53, 54 et 55,56, conformes à l'invention, un arbre entraîné 72.
L'arbre intermédiaire 52 por- tant le disque de friction entraîné 54 de la première paire de dis- ques et le disque de friction entraîneur 55 de la seconde paire est axé dans une double chape 59 montée à pivot en 60 sur le bâti 61 du mécanisme et dans laquelle est monté à pivot en 58 un prolongement 57 de l'enveloppe du moteur. Comme le montre le dessin, le bras de .levier oscillant pour la première paire de disques est matérialisé
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par le moteur et son prolongement 57, et le levier oscillant pour la seconde paire de disques est matérialisé par la double chape 59.
Sur la fig. 20 l'angle # entre le bras de levier oscillant et la droite reliant entre eux les centres des disques, qui doit être choisi de manière à assurer un entraînement positif, est indiqué pour chaque paire de disques par des surfaces hachurées.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Mécanisme de transmission à roues de friction dans lequel les surfaces de révolution de deux disques de friction re- liés respectivement à un arbre fixe dans l'espace et à un arbre oscillant dans l'espace roulent l'une sur l'autre et dans lequel au moins un des disques est relié directement à l'arbre d'une ma- chine électrique (moteur ou génératrice) et le poids du moteur est utilisé pour établir entre les disques de friction une transmission positive de l'effort, ce mécanisme de transmission étant caracté- risé en ce que le disque oscillant dans l'espace est disposé par rapport au disque fixe dans l'espace de manière que l'effet du poids du moteur soit sans importance pour la création de la pres- sion de serrage,
et la mobilité du disque oscillant dans l'espace puisse avoir un effet tel que la pression de serrage au point de contact des deux disques de friction se règle automatiquement de manière à correspondre chaque fois à la charge.
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Friction wheel transmission mechanism.
Friction wheel transmission mechanisms are known, in which the movement and transmission of the force are produced by rolling surfaces of revolution of friction wheels on top of each other. The required clamping pressure is achieved there by means of suitable machine elements, e.g. springs, weights, etc. Furthermore, it is known to choose the spacing of the two shafts so that it is so small that the two surfaces of revolution are clamped to each other by the initial tension. The mounting of a pair of toothed wheels upstream of the friction wheels also leads to this result, the pressure of the teeth being able to be used to produce the clamping pressure of the surface of revolution.
The first mentioned construction
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has the drawback that when the load varies, the clamping pressure always remains constant. Fitting a pair of toothed wheels has the effect of considerably increasing the cost of the installation and limiting the achievable speed range, since to produce a sufficiently strong clamping pressure it is necessary to insert already in the pair of wheels toothed a large reduction. When the shaft is mounted under an initial tension, as before, a clamping pressure results which is invariable with the load, but which decreases notably as the wear increases.
Fig. 1 of the accompanying drawings schematically shows the principle arrangement according to the present invention.
Reference numeral 1 designates a drive shaft carrying a friction disc 3 and centered in the end of a lever 5. The other end of the lever 5 is mounted to rotate on a fixed pivot 6. A driven shaft, mounted to rotate, is designated by the reference numeral 2 and carries a friction disc 4.
When the shaft 1 is rotated in the direction of the arrow, the friction disc 3 tends to roll on the surface of revolution of the friction disc 4 while rotating around the fixed point 6. But as the lever 5 prevents the friction disc 1 from rolling so that at the point of contact of the friction discs 3 and 4 a clamping force is established P. The tangential force P x which results therefrom thereby causes a rotation of the friction disc driven 4 in direction of arrow shown. As tests have shown and can be shown by calculation, the tangent of the angle / must be equal to or less than. It follows that the correct position of the fixed point 6 depends on the size of the coefficient of friction.
In fig. 2 is shown an arrangement with two friction wheels. This arrangement has the advantage that the shaft 1 is not subjected to unilateral bending work, that in the lever arm 5 it occurs instead of bending work.
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pure traction work and that the work of the bearings is better distributed.
In the arrangement of FIG. 2, in the event of slight mounting faults, one of the pairs of friction wheels may have weak contact or very poor contact. This possibility is eliminated, for example, by the arrangement of FIG. 3.
In this case the lever 5 is mounted so as to be able to rotate about its own axis in the pivot 6, which in turn is centered within its reach. In the event of the aforementioned assembly faults, which can hardly be avoided completely, the lever 5 will rotate within its reach until the two pairs of wheels establish a working contact. Furthermore, this ensures that the power to be transmitted is distributed evenly over the two pairs of friction wheels. The described result can also be obtained by fitting in an appropriate manner, instead of the rigid lever 5, an elastic lever or the like.
In fig. 4, the pivot point 6 of the lever arm 5 is arranged for example vertically above the axis of rotation 2. If the position A shown represents the working position for a determined direction of rotation, it comes without more than reversing the lever arm to position C and changing the direction of rotation of the driving friction disc, the direction of rotation of the driven friction disc will be changed. Position B shown is the position in which the lever arm must be able to be held when the transmission mechanism is to be used as a clutch at the same time.
As already mentioned in the foregoing, it is necessary, for a positive transmission of the force, for the tangent of the angle # to be equal to or less than. If tangent # is smaller than, the transmission mechanism may be overloaded as a result. If, however, tangent # is greater than, a corresponding slip occurs even before full load is established.
It follows that the transmission mechanism can
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act as an exactly adjustable friction clutch provided that the angle can be varied. According to the invention, such an adjustment can be carried out simply in the arrangement of FIG. 4 by making the pivot point 6 movable, for example along the vertical line B-2. The same goal is achieved by ensuring that the length of lever 5 can be varied.
In fig. 5 the drive motor 7 of the transmission mechanism is mounted directly on the lever arm 5 so that the rotor shaft replaces the drive shaft 1.
When a generator is mounted instead of the drive motor and driven by means of the shaft 2, previously called the driven shaft, an energy transformation is obtained in the opposite direction. Fields of application of this provision are: installations for the production of electrical energy using the force of wind or water, which operate uninterruptedly, and other similar installations.
In fig. 6, the outer surface of revolution of the driving friction disc 3 acts on the inner surface of revolution of the driven friction disc 4. For this arrangement, the operating conditions are the same as those described above, but it has the advantage. that two surfaces of revolution have between them a working contact following a curvature in the same direction, so that we obtain contact conditions, and also working conditions, which are more advantageous.
For all the arrangements described, it is also possible to choose the position of the pivot point 6 as shown in FIG. 7, that is to say outside the circle having for center point 2 and for point of its periphery point 1. The provisions described could, while retaining the same principle, be applied for other purposes , for example as a brake, ratchet, rolling mill for various materials, etc. In
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in the case of the rolling mill, the control can be derived from one of the friction wheels or from the reel carrying the material to be rolled.
In fig. 8, the reference numeral 1 designates a driving shaft carrying a friction disc 3 and centered in the end of a lever 5. By its other end the lever 5 is mounted by means of an element. forming a nut on a threaded shaft 6.
The threaded shaft 6 has at its end a handwheel 8 and is centered in bearings 7. The elements designated by the numbers 1 to
6 correspond in terms of their function to the elements of FIG. 1, which are designated by the same numbers.
According to the invention, in FIG. 3, the friction disc 3 is given a conical shape and the threaded shaft 6 is arranged parallel to the common line of contact of the two friction discs. By rotating the threaded shaft, the conical friction disc is moved parallel to the common line of contact, which allows a progressive change in the speed of rotation of the driven shaft. Due to the described arrangement the angle #, the magnitude of which depends on the coefficient of friction of the materials acting on each other and whose maintenance is necessary to ensure a positive transmission of power, practically free of slippage, remains the same in all positions.
In fig. 9 is shown the same arrangement where two friction discs are used. All the explanations given previously with regard to the arrangement of FIG. 8 are also found to be true for the arrangement of FIG. 9, since in this case also the displacement is parallel to the common line of contact. For this arrangement it is useful to choose the shape of the bevel wheels so that the extension of the common line of contact passes through the point of intersection of the two axes of the shafts when the transmission mechanism is adjusted to the position corresponding to the speed. most frequently used rotation, since the optimum operating conditions exist for
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the mechanism when these three lines intersect at a point.
Conical friction discs making it possible to operate a progressive adjustment of the speed of rotation can also be used systematically for the arrangements of figs. 6 and 7.
With these adjustable transmission mechanisms it is also possible to mount on the lever arm 5 a drive motor or a generator so that their shaft replaces the drive shaft.
In fig. 10, which corresponds to the principle arrangement of FIG. 7, reference numeral 7 denotes a drive shaft carrying two friction discs 3 and 12 and centered in the end of a lever 5. The other end of the lever 5 is guided by means of a nut member on a threaded shaft 6 mounted for rotation. The threaded shaft 6 has at its end a handwheel 11 and is centered in bearings 10. The elements designated by the numbers 1 to 6 correspond from the point of view of their function to the elements of FIG. 7, which are designated by the same numbers. The driven shaft is designated by reference numeral 2 and carries two friction discs 4 and 13.
As shown in fig. 10, the two friction discs 3 and 4 have a working contact between them in the position shown, while between the friction discs 12 and 13 there is no contact in this position.
According to the invention, the threaded shaft 6 is arranged parallel to the common line of contact of the two friction discs.
When it is desired to operate the transmission mechanism at the speed of rotation corresponding to the friction discs 12 and 13, the lever 5 is moved from left to right using the threaded shaft, operating the flywheel to hand 11 until the friction discs 12 and 13 establish complete working contact between them, while at the same time the working contact between the friction discs 3 and 4 is interrupted. Without further ado, it is also possible to have a greater number of pairs /) of friction discs in order to obtain still other speeds of
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rotation, to which effect it suffices to observe that only one pair of friction discs at a time can establish a working contact.
In addition, the sum of the two diameters of the friction discs acting on each other must always be the same so that the angle P, the magnitude of which depends on the coefficient of friction of the materials acting on each other. The other and the maintenance of which is necessary to obtain a positive transmission of power, practically free of slippage, remains the same in all positions.
In fig. 11, the reference numeral 1 denotes a drive shaft carrying a stepped friction disc with stages 3, Sa and 3b and centered in the end of a lever 5. The other end 5 has a nut member via of which it is centered on a threaded shaft 6. The threaded shaft 6 carries at its end a handwheel 22 and is journaled in two bearing surfaces of a yoke 14 parallel to the line of contact of the two friction discs. A threaded shaft 15 is screwed into an appendage 16 made of cast iron with the yoke, carries a handwheel 17 and is journaled in a cylindrical seat 18 of a base 19 so as to be prevented from moving axially.
On the base 19 are further fixed guide columns 20 penetrating into cylindrical bearing surfaces 21 of the yoke and thus preventing the latter from rotating.
In the position shown, the friction disc 4 has working contact with the stage 3 of the stepped disc. When it is then desired to effect a change in the speed of rotation, which corresponds to the establishment of the ratio of the diameters of the two friction discs 4 and 3a, the handwheel 17 is rotated and therefore the threaded shaft 15 so as to raise the yoke 14 vertically to the level of a mark on an attached scale.
Then, by operating the handwheel 22, the lever 5 is moved from right to left and hence the drive shaft, until stage 3a establishes working contact with the control disc.
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friction 4. The change of the speed of rotation, corresponding to the establishment of the diameter ratio of the stage 3b of the stepped friction disc, and of the friction disc 4, is effected by subsequently maneuvering at the amendment to handwheels 22 and 17.
The marks on the scale for the upward movement or the downward movement of the yoke 14 are chosen so that the angle #, the magnitude of which depends on the coefficient of friction of the materials acting on one another and whose maintenance is necessary to obtain a positive transmission of the power, practically free of slippage, that is to say the same in all the positions.
In this embodiment of a stepped disc transmission mechanism, it is also possible to arrange on the lever arm 5 a drive shaft or a generator so that their shaft replaces the drive shaft.
In fig. 12, which corresponds to the principle arrangement of FIG. 6, the reference numeral 1 denotes a drive shaft 1 carrying a friction disc 3 and centered in the end of a lever 5. By its other end the lever 5 is connected by means of a member forming a nut. a threaded shaft 6. The threaded shaft 6 comprises a handwheel 24 and is centered in bearings 23.
The shaft 2, mounted to rotate, carries a friction disc 4 at its end.
According to the invention, one of the two friction discs has an outer cone and the other friction disc has a corresponding inner cone, and the threaded shaft 6 is arranged so that one of the two friction cones can be moved parallel to the common line of contact, the two friction cones fitting completely into each other in a limit position, like a conical clutch. Due to the described arrangement of the threaded shaft 6, the angle ', the magnitude of which depends on the coefficient of friction of the materials acting on one another and the maintenance of which is necessary to obtain a positive transmission of the power, practically free of slippage, is the same in all positions.
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In figs. 12 and 13 are shown the two limit positions. By operating the handwheel 24 and hence the threaded shaft 6, the path between the two limit positions is traversed and a corresponding change in the speed of rotation is thus achieved. In the limit position shown in fig. 13 the two conical discs bear against each other over their entire periphery and thus function as a conical clutch, so that in this case the power is transmitted without losses. With these adjustable transmission mechanisms it is also possible to mount on the lever arm 5 a drive motor or a generator so that their shaft replaces the drive shaft.
Apart from its interest as a usual adjustable transmission mechanism serving to establish all desired rotational speeds, the mechanism of figs. 12 and 13 constitute a group particularly useful in cases where, for example, the nature of the working machine requires that at start-up one runs at a low speed of rotation and that the speed is slowly increased up to at a fixed speed of rotation and always remaining invariable.
In this case, the transmission mechanism is constructed in such a way that the two friction wheels reach their limit position where they function as a conical clutch, at the moment when the driven shaft has the operating speed required for the working machine. Friction losses, which can never be completely avoided in friction transmission mechanisms, therefore only occur during the start-up period, whereas once the operating speed is reached the power is transmitted without losses.
Another embodiment of the invention is shown in figs. 14 and 15. These correspond in principle to FIG. 7.
1 is a driven shaft carrying a friction disc 3.
The reference number 2 designates the axis of an electric machine
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fixed mounted and without the ability to rotate in spans 5. Reference number 4 designates a second friction disc which at the same time constitutes the casing of the electric machine, having in a manner known per se the form of an outer rotor. The bearing surfaces 5 are supported by the arms 6 of an articulation piece which is centered at its other end, by means of cylindrical bearing surfaces, on a pivot 26. A bracket 27 acts as a fixed bearing for the pivot. 26.
This construction with a friction roller in the form of an outer rotor has in particular for the transmission of relatively high and very high powers the advantage that no bending forces occur and that therefore the forces undergone by the bearing surfaces are kept as low as possible.
The field of application of this construction is very multiple, for example for eccentric presses, planing machines, mortising machines and other similar machines, the outer rotor acting as a drive motor, or for the purpose of transformation of the force of steam, water or wind into electrical energy, the outer rotor acting as a generator.
The arrows A shown indicate the direction of rotation required for construction with a drive motor, arrows B the direction of rotation for construction with generator.
The arrangement of the leads and departures of the electric current is not shown in the drawing, as not forming part of the object of the invention.
Another particularly advantageous embodiment of the invention is shown in FIG. 16.
As already explained above, the positive transmission of power depends to a large extent on the correct large of the angle of attack #. In fig. 16 is shown an arrangement which makes it possible to adjust or recall very simply, with extreme precision, the angle f. The figure of
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reference 1 designates a driven shaft carrying a friction disc 2. The drive shaft 3 carries a friction disc 4 and is centered in the end of a lever 6-28. By its other end the lever 6-28 is. centered on a pivot 5. This lever arm consists of two elements bolted one on the other, namely a yoke 6 and a support part 28.
The two elements are connected to each other by two flanges 29 and 30 and they are assembled to one another by means of threaded studs 31 and nuts 32. The studs 31 are permanently screwed into the flange 29 and are guided in buttonholes of length S, made in flange 30.
If it turns out to be useful to bring the angle, for example to the size 2, loosen the two nuts 32 and move in the direction of arrow x the yoke 6 together with its flange 30 until that the shaft 3 reaches the desired position 3 ". If the angle ('is to be reduced, a corresponding movement in the opposite direction is necessary).
The adjustment can of course also be effected by means of other machine elements, for example by threaded shaft, pressure screw, eccentric or the like.
With this arrangement, the shaft of the drive motor can also be used as the drive shaft directly. Likewise, the application of this arrangement is also very advantageous when the driving roller is in the form of an outer rotor motor.
Another development of the inventive idea is shown in figs. 17 and 18. If the principle of the automatic tightening of the two friction discs, described so far, only relates to the arrangement of two bodies of revolution and, consequently, to the production of a rotation, one can also , according to the invention, to apply 'the same principle to the production of a rectilinear motion or of a reciprocating motion (for example on a planer). Figs. 17 and 18 show two examples of execution for this purpose.
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Reference numeral 41 designates, for example, the frame of a planer, on the upper surface of which is disposed a planer table, movable longitudinally. On the table is fitted laterally at an equal level a rule 42, the upper surface of which is used as a friction surface. In fig. 17, reference numeral 43 denotes a driving friction roller which is carried by a shaft 44 centered in a lever 45. At its other end, the lever 45 is mounted to rotate on a pivot 46.
When imparting a rotational movement, in the direction of arrow A, to shaft 44 and out to roller 43, rule 42 will move in the direction of the arrow until a knock of reversal of step 33 comes to press against the lever 45 so as to lift the roller 43 from the working surface of the rule. While the table continues to advance by inertia, the lever 45 oscillates beyond the vertical S-46, so that at the end of this operation the roller assumes the position shown in broken lines.
To the lever 45 is connected an inverter for the drive motor and this inverter is mounted so that the motor is first switched off following actuation of the inverter by the lever 45 and that it is Switched on again, for the opposite direction of rotation C, when the lever reaches the position shown in dotted lines. This again results in longitudinal movement of the rule 42 in the direction of arrow D, and so on, so that the planer table reciprocates.
In fig. 18 the frame of the machine and the rule are designated by the same reference numerals as in fig. 17.
However, in this case, two drive rollers 43 are provided which are rigidly threaded onto their drive shafts 44.
The shafts 44 are mounted to rotate in levers 45 whose other ends are mounted to rotate on pivots 46.
As shown in fig. 18, in this case there is provided a roller for each of the two directions of movement of rule 42.
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In both end positions, regulator-controlled switching devices switch off the corresponding drive motor each time and switch on the drive motor for the opposite direction of movement.
In the arrangement of FIG. 17 A pole-changing drive motor can be employed when it is desired that the movement in the direction of work occurs at a slower rate than the return movement.
In the arrangement of FIG. 18 It is useful to choose a motor with a low rotational speed as the drive motor in the direction of work and a motor with a high rotational speed as the drive motor for the return movement, or to give different diameters to both rolls.
With these arrangements shown in FIGS. 17 and 18 it is also possible to use the motor shaft directly instead of the drive shaft. Likewise, it is also possible to give the driving friction discs the shape of an external rotor motor.
An exemplary embodiment of the invention, in which the drive shaft of the transmission mechanism does not merge with the shaft of the drive motor, is shown in figs. 19 and 20. This arrangement is advantageous for achieving a large reduction in a simple manner by employing two pairs of friction discs in series. Reference numeral 51 designates the shaft of a drive motor which drives, via two pairs of friction discs 53, 54 and 55,56, according to the invention, a driven shaft 72 .
The intermediate shaft 52 carrying the driven friction disc 54 of the first pair of discs and the driving friction disc 55 of the second pair is centered in a double yoke 59 pivotally mounted at 60 on the frame 61 of the second pair. mechanism and in which is pivotally mounted at 58 an extension 57 of the motor casing. As shown in the drawing, the swinging lever arm for the first pair of discs is materialized
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by the motor and its extension 57, and the oscillating lever for the second pair of discs is materialized by the double yoke 59.
In fig. The angle # between the swinging lever arm and the straight line interconnecting the centers of the discs, which should be chosen so as to ensure positive drive, is indicated for each pair of discs by hatched areas.
CLAIMS ---------------------------
1.- Friction wheel transmission mechanism in which the surfaces of revolution of two friction discs connected respectively to a fixed shaft in space and to an oscillating shaft in space roll on one another and in which at least one of the discs is connected directly to the shaft of an electric machine (motor or generator) and the weight of the motor is used to establish between the friction discs a positive transmission of the force, this transmission mechanism being characterized in that the spatially oscillating disc is disposed relative to the spatially fixed disc so that the effect of the weight of the motor is unimportant for the creation of pressure. Tightening,
and the mobility of the oscillating disc in space can have such an effect that the clamping pressure at the point of contact of the two friction discs is automatically adjusted to correspond to the load each time.