FR2460422A1 - Diaphragm spring for split pulley speed regulator - is constructed from alloy links brazed together with tubes over ends - Google Patents

Abstract

The diaphragm spring is constructed from trapezoidal 'U' shaped links (1) joined by their extremities to form a conical, hexagonal assembly. The joints are made with brass tube brazed over the adjacent ends. The links are made from an alloy and assembled in the soft state. Subsequent heat treatment gives the spring a high fatigue resistance with good elastic deformation characteristics. The spring is used between the half pulleys or variable-speed regulators which use a vee-belt running in a pulley whose dia. is varied by altering the gap between the two halves.

Description

La présente invention se rapporte aux dispositifs élastiques utilisés dans les variateurs de vitesse à courroie trapézoidale par exemple, maiz non exclusivement, et elle concerne plus particulièrement les ressorts genre diaphragme. The present invention relates to elastic devices used in speed variators with a V-belt for example, but not exclusively, and it relates more particularly to diaphragm-type springs.

On sait qu'un variateur de vitesse à courroie trapézoidale comprend une poulie composée de deux flasques coniques susceptibles de s'écarter en entrainant une courroie trapézoldale crantée-. Selon la valeur de l'écartement des deux flasques, le diamètre de l'enroulement de la courroie est différent d'où la variation de vitesse. Généralement, l'écartement des deux flasques de la poulie est obtenu par un dispositif élastique assurant un serrage permettant une bonne adhérence de la courroie. It is known that a speed variator with a V-belt comprises a pulley made up of two conical flanges liable to move apart, causing a notched V-belt. Depending on the value of the spacing of the two flanges, the diameter of the belt winding is different, hence the speed variation. Generally, the spacing of the two flanges of the pulley is obtained by an elastic device ensuring a tightening allowing good adhesion of the belt.

Un seul flasque de la poulie peut être mobile ou bien les deux flasques peuvent s'écarter symétriquement.A single flange of the pulley can be mobile or the two flanges can move symmetrically.

On utilise actuellement différents types de dispositifs élastiques - Le ressort à boudin traditionnel qui présente plusieurs inconvénients ; d'une part il doit être suffisamment long pour que l'effort ne varie pas trop en fonction de la flèche et d'autre part, comme il exerce sa poussée sur un diamètre au voisinage du centre du flasque,il n'assure pas une bonne stabilité de ce dernier surtout lorsque la courroie se trouve sur le plus grand diamètre d'où nécessité dtun guidage long. Ces deux inconvénieni se traduisent par un encombrement axial de la poulie qui est très grand. We currently use different types of elastic devices - The traditional coil spring which has several disadvantages; on the one hand it must be long enough so that the force does not vary too much depending on the deflection and on the other hand, as it exerts its thrust on a diameter in the vicinity of the center of the flange, it does not provide a good stability of the latter especially when the belt is on the largest diameter hence the need for a long guide. These two drawbacks result in an axial size of the pulley which is very large.

- Le ressort à boudin conique, moins encombrant sur-l'axe de la poulie,- qui assure une meilleure poussée parce qu'elle s'exerce sur un plus grand diamètre du flasque. Cependant la répartition de cette poussée n'est pas excellente et la tendance au basculement du flasque nécessite touJours un guidage assez long.- The conical coil spring, less bulky on the axis of the pulley, - which provides better thrust because it is exerted on a larger diameter of the flange. However, the distribution of this thrust is not excellent and the tendency of the flange to tilt always requires fairly long guidance.

- Le ressort genre diaphragme qui est le mieux adapté actuellement, assure une bonne stabilité du flasque avec un guidage court et son effort varie peu en fonction de la flèche dans la zone d'utilisation, mais il présente encore des inconvénients sa fabrication nécessite un outillage de découpe très onéreux surtout pour les grandes dimensions. En second lieu on constate que dans la zone des efforts et des fléchissements nécessaires pour ce genre de variateurs de vitesse, la courbe d'élasticité présente toujours une partie décroissante qui interdit le montage d'un ressort sur chaque flasque en raison du basculement prosroqué par le ressort le plus fort qui comprime à fond le ressort le plus faible, les deux ressorts ntétant jamàis parfaitement identiques.Enfin sa résistance à la fatigue n'est pas Bocfente - Le ressort à pattes qui assure Luie bonne stabilité du flasque et Sont la courbe d'élasticité est toujours croissante ce qui per; mt de le monter sur chaque flasque. Mais sa réalisation est cot- teuse par l'outillage s'il est découpé, ou par sa construction si les pattes sont rapportées. On constate aussi sa mauvaise résistance à la fatigue due à la section rectangulaire des pattes qui provoque des concentration de contraintes ou bien aux assemblages, si les pattes sont rapportées. On constate également une mauvaise utilisation de la matière qui travaille à la flexion, il en faut donc une grande quantité pour obtenir l'ef- fort désiré.Enfin, les pattes devant nécessairement être longues pour obtenir la souplesse voulue,le diamètre du moyeu de guidage ne peut pas être très grand, il faut donc allonger ce guidage.- The diaphragm-type spring which is the best suited at present, ensures good stability of the flange with a short guide and its force varies little depending on the deflection in the area of use, but it still has drawbacks, its manufacture requires tools. very expensive cutting especially for large dimensions. Secondly, it can be seen that in the area of the forces and deflections necessary for this type of variable speed drive, the elasticity curve always has a decreasing part which prevents the mounting of a spring on each flange due to the tilting prosroosed by the strongest spring which compresses the weakest spring fully, the two springs are never perfectly identical. Finally its resistance to fatigue is not Bocfente - The spring with legs which ensures good stability of the flange and are the curve elasticity is always increasing which per; mt to mount it on each flange. But its construction is costly by the tool if it is cut, or by its construction if the legs are attached. We also note its poor resistance to fatigue due to the rectangular section of the legs which causes stress concentration or assemblies, if the legs are attached. There is also a misuse of the material that works in bending, so it takes a large amount to obtain the desired force.Finally, the legs must necessarily be long to obtain the desired flexibility, the diameter of the hub guide cannot be very large, so this guide must be lengthened.

On peut citer également les dispositifs pneumatiques et hydrauliques dont l'inconvénient principal est d'enlever son autonomie de fonctionnement au variateur. Mention may also be made of pneumatic and hydraulic devices, the main drawback of which is to take away its operating autonomy from the variator.

Pour remédier à tous ces inconvénients, on a imaginé un ressort du genre diaphragme caractérisé par le fait qu'il est réalisé en fil rond de cuprobéryllium formant des épingles assemblées par les extrémités de leurs branches. To remedy all these drawbacks, a spring of the diaphragm type has been devised, characterized by the fact that it is made of round cuproberyllium wire forming pins assembled by the ends of their branches.

Selon une autre caractéristique de l'invention les épingles sont en forme de U trapézoidal. According to another characteristic of the invention, the pins are in the form of a trapezoidal U.

Selon une autre caractéristique de l'invention l'assemblage de deux épingles adjacentes se fait de branche à branche au moyen de manchons en laiton brasés. According to another characteristic of the invention, the assembly of two adjacent pins is made from branch to branch by means of brazed brass sleeves.

Les. avantages du ressort ainsi constitué sont en majeure partie dus aux qualités exceptionnelles de l'alliage cuprobéryllium - Bonne aptitude à la déformation élastique et excellente résistance à la fatigue. The. advantages of the spring thus formed are mainly due to the exceptional qualities of the cuproberyllium alloy - Good aptitude for elastic deformation and excellent resistance to fatigue.

- Courbe d'élasticité dégressive mais toujours croissante, per
mettant le montage d'un ressort sur chaque flasque d'sù un
déplacement symétrique de ces flasques, une plus grande capacité de variation de vitesse et un eentrage précis et permanent de 1 a courroie dans l'axe de la poulie.- Gradual but still increasing elasticity curve, per
putting the mounting of a spring on each flange of where a
symmetrical displacement of these flanges, a greater capacity for speed variation and a precise and permanent centering of the belt in the axis of the pulley.

- Résistance à la corrosion de l'alliage utilisé à laquelle S t ajoute celle du laiton des manchons d'assemblage réduisant considérablement les phénomènes de "rouille de contact" aux appuis du ressort.- Corrosion resistance of the alloy used to which S t adds that of the brass of the assembly sleeves considerably reducing the phenomena of "contact rust" at the supports of the spring.

- Bonne tenue au fluage, évitant que le ressort ne s'avachisse dans le temps.- Good creep resistance, preventing the spring from slipping over time.

- Grande plage de température d'utilisation (-2000C à + 12O0C) ce qui autorise l'emploi de variateurs de vitesse à courroie trapézoidale sans précautions particulières dans les pays à climats très froids à condition, bien entendu, d'adapter également la qualité du matériau de la courroie.- Large operating temperature range (-2000C to + 12O0C) which allows the use of V-belt variable speed drives without special precautions in countries with very cold climates provided, of course, also adapt the quality belt material.

Les autres avantages sont dus à la section ronde du fil qui supprime les concentrations de contraintes dues aux angles, avantage auquel s'ajoute la très bonne résistance à la fatigue du cuprobéryllium. Ce type de ressort résiste parfaitement aux contraintes alternées provoquées par la succession des compressions et des relAchements qui se produisent lorsqu'on fait varier la vitesse et aux vibrations occasionnées par les va fixations de section de la courroie dont les faces ne sont qutinparfaitement parallèles. The other advantages are due to the round section of the wire which eliminates the concentrations of stresses due to the angles, advantage to which is added the very good resistance to fatigue of cuproberyllium. This type of spring perfectly withstands the alternating stresses caused by the succession of compressions and loosening which occur when the speed is varied and the vibrations caused by the cross-section fastenings of the belt whose faces are only perfectly parallel.

On peut citer encore la possibilité de donner une forme adaptée aux manchons de liaison des épingles pour obtenir des appuis particuliers. D'autre part comme ce ressort travaille à la torsion cela réduit la quantité de matière à utiliser, d'où un faible poids. We can also cite the possibility of giving a suitable shape to the pins connecting sleeves to obtain specific supports. On the other hand, as this spring works at torsion, this reduces the amount of material to be used, hence a low weight.

Enfin il faut tenir compte du faible cott des outillages de fabrication surtout pour les grandes dimensions. Finally, it is necessary to take into account the low cost of manufacturing tools, especially for large dimensions.

Les dessins annexés qui montrent un exemple non limitatif de réalisation de l'invention permettront, en s'y référant, de bien comprendre la description qui va suivre - La figure 1 est une vue en plan d'un ressort suivant l'invention - la figure 2 en est gne vue de profil. The accompanying drawings which show a non-limiting example of embodiment of the invention will make it possible, with reference to them, to fully understand the description which follows - FIG. 1 is a plan view of a spring according to the invention - the Figure 2 is a side view.

- la figure 3 est une vue de détail en plan à plus grande échelle du ressort.- Figure 3 is a detailed plan view on a larger scale of the spring.

Sur les dessins on voit que le ressort est constitué d'épingles I réalisées dans un fil rond, juxtaposées et solidarisées entre elles par les extrémités de leurs branches. Chaque épingle 1, en forme de U trapézoidal, est reliée à ses voisines par chacune de ses branches au moyen de manchons 2, plus particulièrement montrés figure 3. On constate que c'est l'angle (a) formé entre les branches et la base de l'épingle qui détermine la conicité du ressort. In the drawings it can be seen that the spring consists of pins I produced in a round wire, juxtaposed and joined together by the ends of their branches. Each pin 1, in the shape of a trapezoidal U, is connected to its neighbors by each of its branches by means of sleeves 2, more particularly shown in FIG. 3. It can be seen that this is the angle (a) formed between the branches and the base of the pin which determines the taper of the spring.

Chaque épingle est mise en forme à l'état trempé, état dans lequel l'alliage de cuprobéryllium qui la constitue est mou. Lors de l'opération de brasure des manchons 2 la structure du métal chauffé est transformée c'est pourquoi cette brasure est reportée à l'extrémité des épingles, zones où il n'y aura que peu de contraintes. Après brasage le ressort terminé est durci par un revenu généralement de 2 Heures à 3200C. Each pin is shaped in the quenched state, a state in which the cuproberyllium alloy which constitutes it is soft. During the brazing operation of the sleeves 2, the structure of the heated metal is transformed, which is why this brazing is carried over to the end of the pins, areas where there will be only few constraints. After brazing the finished spring is hardened by an income generally of 2 hours at 3200C.

Plusieurs variantes sont envisagées. Elles résident surtout dans le mode d'assemblage des épingles. La brasure des manchons peut être remplacée par un assemblage mécanique surtout pour les tr8s grandes dimensions ou bien par un collage dans a mesure où une colle permet d'avoir d'aussi bonnes performances qu'une brasure, ou encore par un surmoulage d'alliage métallique ou de résine de matière plastique. Several variants are envisaged. They mainly reside in the method of assembling pins. The brazing of the sleeves can be replaced by a mechanical assembly, especially for very large dimensions, or by bonding as far as an adhesive makes it possible to have as good performance as a brazing, or also by an alloy overmolding. metallic or plastic resin.

On peut également remplacer la série d'épingles 1 par un fil continu formant une succession de U trapézoidaux avec une seule jonction, mais cette formule ne peut être réservée qu'à de grandes séries en raison du ooflt de l'outillage de fabrication. One can also replace the series of pins 1 by a continuous wire forming a succession of trapezoidal U with a single junction, but this formula can only be reserved for large series because of the ooflt of the manufacturing tools.

Pour faire varier la progressivité de la courbe d'élasticité on peut envisager des épingles avec chacune une branche plus courte que l'autre, ces épingles étant reliées entre elles par leurs branches équivalentes. On peut dans le même but replier les branches à des angles (a) différents. To vary the progressiveness of the elasticity curve, it is possible to envisage pins each with a shorter branch than the other, these pins being connected to one another by their equivalent branches. We can for the same purpose fold the branches at different angles (a).

Quelle que soit la variante envisagée, ce type de ressort est plus spécialement destiné à équiper des variateurs de vitesse à courroie trapézoidale mais il peut être employé partout où on utilise un ressort genre diaphragme, notamment dans les embrayages et les limiteurs de couples.  Whatever the variant envisaged, this type of spring is more especially intended to equip speed variators with a V-belt but it can be used wherever a diaphragm-type spring is used, in particular in clutches and torque limiters.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1- Ressort genre diaphragme pour variateurs de vitesse à courroie trapézcidale et/ou embrayages et/ou limiteurs de couple caractérisé par le fait qu'il est réalisé en fil-rond de cupro béryllium, sachant qu'actuellement seul cet alliage permet d'obtenir l'amplitude des fléchissements élastiques et des effort requis pour les précédentes applicatisns. 1- Diaphragm-type spring for speed variators with a V-belt and / or clutches and / or torque limiters characterized in that it is made of round wire of beryllium cupro, knowing that currently only this alloy makes it possible to obtain the amplitude of the elastic deflections and the forces required for the previous applications. 2- Ressort suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est ccnstitué d'épingles en forme de U trapézoidal, assemblées par les extrémités de leurs branches adjacentes. 2- Spring according to claim 1, characterized in that it is ccnstitué pins in the form of trapezoidal U, assembled by the ends of their adjacent branches. 3- Ressort suivant les revendications I et 2, caractérisé par le fait que l'assemblage des épingles se fait de branche à branche au moyen de manchons en laiton. 3- spring according to claims I and 2, characterized in that the assembly of the pins is done from branch to branch by means of brass sleeves. 4- Ressort suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque manchon est fixé par brasure à chaque branche de deux épingles adjacentes. 4- spring according to claim 3, characterized in that each sleeve is fixed by brazing to each branch of two adjacent pins. 5- Ressort suivant la revendication , caractérisé par le fait qu'il peut être réalisé par un fil continu revêtant les formes en U trapézoidal des épingles successives, avec une seule jonction. 5- spring according to claim, characterized in that it can be achieved by a continuous wire covering the trapezoidal U-shaped successive pins, with a single junction. 6- Ressort suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les branches de chaque épingle peuvent être de longueur inégale et/ou coudées à des angles différents. 6- spring according to claim 2, characterized in that the branches of each pin can be of unequal length and / or bent at different angles. 7- Ressort suivant la revendication2, caractérisé par le fait que les extrémités des branches des épingles peuvent être solidarisées par un assemblage mécanique. 7- Spring according to claim2, characterized in that the ends of the branches of the pins can be secured by a mechanical assembly. 8- Ressort suivant la.revendication 2, caractérisé par le fait que les extrémités des branches des épingles peuvent être solidarisées par un collage. 8- Spring according to la.revendication 2, characterized in that the ends of the branches of the pins can be joined by gluing. 9- Ressort suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les extrémités des branches des épingles peuvent être solidarisées par un surmoulage d'alliage métallique ou d'une résine de plastique. 9- Spring according to claim 2, characterized in that the ends of the branches of the pins can be secured by a molding of metal alloy or a plastic resin. 10 - Ressort suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est mis en forme à l'état trempé et, qutaprès brasage, la pièce terminée est durcie par un revenu.  10 - Spring according to any one of the preceding claims, characterized in that it is shaped in the quenched state and, after brazing, the finished part is hardened by tempering.