Brevet FR2008728A1 — publié le 19700123

La présente invention concerne un variateur de vitesse à commande mécanique et à transmission de puissance par liaison dynamique au moyen de quatre roues à friction reposant les une sur les autres, deux d'entre elles, d'un meAme diamètre, étant toujours dispoeé-e parallèlement ou inclinées d'un certain angle l'une par rapport à l'autre et les arbre qui les portent tournant en sens contraire l'un de l'autre, deux roues parallèle constituant les roues de commande et les deux autres, les roues de transmission, étant en prise par liaison dynamique avec les deux premières et les roues toujours situées à l'extérieur étant pres sées contre les roues situées entre elles. Plusieurs transmissions à friction de ce genre sont déjà connues, Suivant lune des réalisations, deux roues motrices parallèles sont prévues et, entre elles, une roue de transmission qui peut être déplacée le long de son axe, ce deux roues motrices étant pressées l'une contre l'autre par la force d'un ressort. Une autre transmission de ce genre est constituée par deux roues mo triceps parallèles, disposées entre deux roues de transmission qui leur sont perpendiculaires ; les deux roues motrice? peuvent être déplacées suivant les axes de leurs arbre pour une modification progressive de la vitesse de rotation, des moYens connus et qu'il n'est donc pas utile. d'expliquer davantage étant employés à cet effet.Dans les deux types de transmissiôns précitée, les roues de transmission aussi bien que les roues motrice sont sensible- ment cylindriques. Sous la désignation de transmission à galets orientables, on connatt un autre mode d'agencement constitué par deux roues motrice avec des gorge se faisant face et dont la Eection constitue toujours une partie d'un cercle commun dont le centre est situé au milieu de l'intervalle séparant les roues d'un espacement radial prédéterminé.Entre le roues d'entraîne- ment, dans les gorges se faisant faee et appliqués sur le fond de celles-ci sont disposés symétriquement des galet orientables formant entre eux un certain angle et qu'on incline plus ou moine l'un par rapport à l'autre pour régler les vitesses de rotation de la transmission. Cette inclinaison s'effectue autour du centre du cercle dont les sections forment chaque fois les gorges. Ces galets orientables doivent, en ce cas, être également appelés roues de transmission. Dans toutes les transmissions à friction de ce genre, on tire partie du fait qu'une certaine puissance peut être transmiee d'une roue motrice à une roue mené-e en liaison dynamique par frot- tement aux points de contact des deux roues, la liaison dynamique étant assurée par une force de pression qu'il convient d'appliquer. l'importance de la puissance transmissible de transmission à friction de ce genre est déterminé-e par les coefficients de frottement d'adhérence , qui peuvent être établis par calcul, et par l'importance de la force de pression.Etant donné que dans les dispositifs connus de transmission à friction, toute la force de pression doit être absorbée par les paliers des roues ou des arbres, celle-ci est limite et aussi, de ce fait., le couple transmissible, de sorte que la puissance transmissible s'établit à une valeur limite d'-environ 8 CV. Celle-ci résulte également d fait qutavec les moyen jusqu'à présent connus, l'application de forces de pression importantes présente des difficultés. Pour ces raisons, les transmissions à friction ne sont jusqu'à présent utilisées que lorsqu'il s'agit de transmettre des puis sanves faibles ou des couples. de rotation faibles, comme c'est le cas par exemple dans les transmissions d'avance ou les trans missions principale de faible puissanee pour machines-outils. L'invention crée une transmission à friction (du type précité), dans laquelle les paliers des roues utilisées ou des arbres auxquels celles-ci sont fixée , sont totalement soulagés des forces de pression qu'il convient d'appliquer, ce qui supprime la limitation de puissance qui était imposée par celles-ci dans les transmissions à friction de modèle connu, et dans laquelle les forces de pression nécessaires peuvent autre appliquées d'une manière simple et, de plue, permettent de modifier progressive-- ment et avec de faible temps de retardement le régime de rotation depuis zéro jusqu'à la valeur maximale.Ce résultat est obtenu du fait que les roues situées en position extérieure comportent au moine un cylindre de manoeuvre à commande hydraulique dont le piston qui peut y coulisser axialement est en prise avec ces pignons extérieurs pour engendrer une force de pression et que chacune de ceE roues comporte un même nombre de cylindres de manoeuvre identiques dont les pistons peuvent etre sollicités conjointement par un fluide sous pression dans des branchements parallèles. Les forces de pression nécessaires à la transmission de puissance sont donc engendrées dans les cylindres à commande hydraulique, aucune contrainte transversale des roues (où des arbres qui les portent) chargées en direction radiale n'intervénant en raison de l'égalité de ce forces de pression qui E'exercent sur une droite d'action commune et qui s'annulent réciproquement dans les transmissions avec roues perpendiculaires entre elles. I1 s'ensuit que les paliers supportant les arbres de ces roues sont, eux aussi, totalement libérée des forces de pression. IL est donc possible de loger les arbre des deux roues dans des paliers situés à l'extérieur de la transmission à friction proprement dite sans qu'il ne se produise de réaction sur les appuis ni de fléchissement de ce arbres qui pourraient provenir de forces de pression, qui leur seraient appliquées espacées, d'une certaine distance. Le principal avantage décisif qui en ressort est que des forces de pression presque illimitée deviennent admissibles et que les seules limites imposées sont la capacité de résistance mécanique des roues et les principes de construction connus. Un autre avantage réside dans le fait qu'au moyen des eylindres à commande hydraulique, on peut appliquer à peu de frais de fortes pressions de terrage. L'invention crée un système de transmissions à friction à entratnement progressif ou un variateur de vitesse convenant à la transmission de forte puissances, de l'ordre de 100 à 200 CV, Un domaine d'utilisation sensiblement plus vaste est ainsi offert à ce système de transmission à friction suivant l'invention. I1 convient donc aussi, entre autre , à l'emploi comme- transmission principale, de grande puissance, dans la construction des machines- outils et dans le montage d'appareils et d'installations et il est particulièrement interassant dans la construction automobile. Dans ce domaine notamment, il entraîne une simplification consi- érable des transmissions nécessaires et en conséquence la réduction des prix de revient. Si l'on utilise comme variateur de vi tee une transmission à galets orientables, la roue de commande peut avantageusement être conçue comme volant et comporter une denture qui est en prise avec le pignon du démarreur pour la. mise en marche du moteur. L'agencement de chacun des cylindres de réglage d'une roue en position extérieure, par exemple d'une roue motrice, peut êtme réalisé de manière à ce que les piston agissent sur cette roue motrice par l'intermédiaire de la bague ex4-erne d'un palier axial, la bague intérieure c-tant maintenue dans celui-ci, auquel cas il est avantageux qu'on puisse ré-ler à différentes pressions de serrage suivant la grosseur et le nombre des cylindres. La liaison de forme dans le sens de la périphérie peut s'effectuer de manière conne, entre la roue de commande et l'arbre auquel eW correspond, par l'intermédiaire d'un arbre cannelé.L'invention n'est toutefois pas limitée à un agencement de ce genre, elle se prête au contraire à de multiple formes de réalisation en ce qui concerne les éléments de réglage et la transmission de l'énergie. Suivant une caractéristique plus particulière de l'invention, chacune des roues situées en position extérieure ne comporte qu'un seul cylindre de réglage à commande hydraulique et dont le piEton est constitué par au moins une partie de l'arbre affecté à cette roue. Dans cette forme de réalisation, un cylindre de réglage centré sert à l'application des pressions de serrage, le piston agencé sur l'arbre de la roue forme une seule pièce avec cet arbre ou peut être ancré sur lui. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les rouemotrices sont celles situées en position extérieure et les roues de transmiesion sont celles sttuées en position intérieure. Un tel agencement est concrétiEé par exemple par la transmission à galets orientables décrite ci-dessus. I1 est également possible que les roues situées en poaition exté rieure servent de roues de transmission et que cellee situées en position intérieure servent de roue motrices, l'une des roues motriceset l'autre de roue menée, préeentant chacun une périphérie convexe. L'invention est décrite plus en détail ci-après, à partir de cette forme de réalisation préférentielle de la transmis- sion. Dans cet agencement, l'invention offre deux possibilités pour l'application des forces de Eerrage.L'une des solutions consiste à appliquer entre chaque fois deux roues de transmission et par les moyens indiqués ui force de traction, les forces de traction attaquent chaque arbre affecté aux roues de transmission étant identiques. Dans la seconde solution, plus avantageuse, une pression est appliquée à chaque roue de transmission à partir de l'extérieur de la transmission. En ce C3S, le matelas de fluide sous pression que force le fluide hydraulique arissant sur la surface du piston sert de butée axiale pour chaque roue de transmission ou pour l'arbre profilé en piston et affecté à cette roue.Les huiles utilisées comme fluide hydraulique ayant comme on le sait de bonnes propriétés lubrifiantes, une lubrification est, de ce fait, simultanément assurée, auquel cas il est avantageux que le diamètre du piston oit un peu plus faible, de manière qu'une certaine quantité d'huile (huile de fuite) s'écoule continuellement entre le piston et la paroi du cylindre, assurant ainsi la lubrification du piston. Cette lubrification étant absolument nécessaire, du fait que le piston tourne avec la. roue de transmission. Pour l'approvisionnement en fluide hydraulique, on peut se servir d'un réservoir rechargeable de temps à autre par une pompe à commande hydraulique, ou simplement d'une telle pompe.Outre sa simplicité, la solution fournie par l'invention pour l ' application des force de serrage est avantageuse en ce sens que, Euivant l'importance de la pression appliquée sur chaque piston, on peut modifier progressivement ces forces de ser- rage, le piston ne présentant pas, en raison de sa rotation le moindre couple de décollage et répondant sans retard à toute variation de la pression. Il est bien évident quten plue de la modification progressive des force de serrage, il est également possible de libérer sans délai les roues de transmission, de sorteque la transmission peut être débrayée particulièrement vite. La forme convexe donnée à la circonférence de la roue motrice et de la roue menée est destinée d'une part à éviter toute variation de la vitesse tangentielle des roues, ce qui entraSne- rait des mouvements de glissement et par conséquent des pertes et d'autre part à faciliter un mouvement de pivotement d'au moins l'une de ces roues mees EOU charge au moment où la transmission est mise en prise. Avec un tel profil de la circonférence des roues règne constamment, dans le cas idéal, un contact linéaire aux points de contact entre les roues motrices et les roues de transmission, ce qui permet un véritable mouvement de roulement entre ce roues.L'éxécution de ce profil convexe peut être réalisée de manière à ce que la roue motrice ou la roue menée soit obtenue à partir d'un disque découpé d'une boule. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les ar brefs des roues de transmis-ion servent chaque fois de pistons à commande hydraulique et sont profilés en pistons différentiels dont les deux face sont sollicitées, au moyen de branchements parallèles, par le fluide sous pression et de telle manière que ne soient chaque fois sollicitées par celui-ci que les plus petites face des pistons lorsqu'il s'agit de séparer les roue de trans- mission des roues de commande et, d'autre part, que soient chaque fois sollicitées ensemble par ce fluide le deux faces de chacun des pistons, lorsqu'il s'agit de serrer les roues de transmission sur les roues de commande. On peut ainsi mettre rapidemment la transmission hors de prise en inversant par exemple un tiroir à plusieurs voie. Le cylindre à commande hydraulique des roues de transmis- ion sont maintenues chaque fois en position articulée dans des points fixes ou butées située dans l'axe médian des pistons. A cet effet, le point de rotation doit être situé aussi près que possible du plan dans lequel sont disposées les roue de transmis- sion. Une forme préférentielle de réalisation de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, à la figure unique du dessin annexé. On voit eur ce dessin une transmission à friction 10 avec quatre roues de friction qui sont chacune toujours perpendiculaires les unes par rapport aux autres. Deux de ce quatre roues, de même diamètre, forment la roue motrice 11 et la roue menée 12 et les deux autre roues sont les roues de transmission 13 et 14. La roue motrice 11 et la roue menée 2 sont- disposées entre les roues de transmission 13 et 14 et sont serrées contre elles. Chacune des roue 11 et 12 présente une circonférence convexe.Les roues 11 à 14 sont fixées sur des arbres associés 15 à 18, parmi lesquels l'arbre moteur 15 et l'arbre mené 16 peuvent être profilés par exemple en cylindres cannelés sur une partie de leur longueur qui fait chaque fois saillie à l'intérieur de ce système de transmission, de sorte que les roues 11 et 12 peuvent être déplacées sur ces arbres. Le support des arbres 15 et 16 se trouve à l'extérieur de la transmission 10, dans les paliers 19 et 20 representés schématiquement. Les arbres 17 et 18 des roue de transmission 13 et 14 sont à peu près du même diamètre que celles-ci et sont agencéE- en pistons hydrauliques 23 et 24 guidés dans des cylindres hydrauliques 21 et22 où ils peuvent coulisser dans le sens de leur axe. Les pistons 23 et 24 fonctionnent toujours en pistons différentiels et tournent avec les roues 13, et 14 qui leur sont associées. I1E peu vent être sollicdités simultanément par un fluide sous pression alimenté par des branchements parallèles 25 et 26 et fourni par une pompe hydraulique 27. L'admission de ce fluide de pression se fait par des canalisations indiquées schématiquement. Chaque piston, 23 ou 24, présente deux faces 28 et 29. Si la transmission doit être amenée en prise, les tiroirs à plusieurs voie 30 et 31, disposés dans chacun des branchements parallèles 25 et 26, sont actionnés conjointenent par un signal de commande 32 dont le raccordement est représenté par un trait dis- continu, de sorte qu'à chaque fois tant la plus grande face 28 de chaque piston 23 et 24 que la face 29, de surface sensible- ment plus faible, sont sollicitées par le fluide sous pression qui leur est ainsi distribué. DeE canalisations 33 et 34 sont destinées à assurer cette alimentation.En raison de la différence de surface utile entre les face 28 et 29 de chaque pis- ton, la force exercée sur chacune des faces 28 est beaucoup plus importante que celle exercée sur chacune des faces 29, de sorte que la différence noue en tant que force de poussée en direction des roues 11 et 12. L'importance de cette force de poussée peut être modifiée progressivement en faisant varier, d'une manière également proressive, la pression du fluide hydraulique.En raison de l'alimentation en parallèle des cylindre 21 et 22 en fluide sous pression, les force agissant du haut et du bas sur les roues 11 et 12 sont d'égale grandeur, en raison de leur ligue d'action commune, elles se neutralisent sur les arbres 1, et 16, de sorte que ceux-ci et leurs paliers 19 et 20 sont totalement soulagés de ces forces de serrage. Pour ce raisons, il n'est plue besoin de régler à une certaine valeur limite l'importance de ces forces de serrage.Il est recommandé d'adapter toujours a la puissance demandée l'importance de la pression du fluide et, par conséquent, celle des forces de serrage qui deivent être transmises par l'intermédiaire des roues 11 à 14. La modification progressive des forces de serrage permet aussi de réaliser entre les roues 11 à 14 taut glissement éventuelle ment néeemssire. Ces différentes roues 11 à 14 peuvent s'engrener les unes sur les autres sans lubrification ou, toute la transmission 10 peut être moyée dans un bain d';huile, ce qui a toui fois pour effet de réd. ire le coefficient de freitement. Si l'en renage 10 deit être dibrayé, on actionne sinulta nément les tirons à plusieurs voies 30 et 31s installés parallèlement dane les canalisations 34, par un signal de commande approprié 32a, de manière à interrompre. chaque fois l'arrivée du fluide par les canalisations 34. Cette position des tiroirs à plusieurs voies 30 et 31 est indiquée. schématiquement par des traits discontinus.Etant donné que la pression sur les plus petites faces 29 des pistons est ainsi chaque fois maintenue cependant que les faces 28 de plus grande surface des pistons sont chaque fois soulagées, il se produit un déplacement concomitant des deux pistons 23 t 24 vers l'extérieur, de sorte que la transmission 10 est miEe hors de prise sans retardement. De plus, une sollicitation immédiate des pistons 23 et 24 est renforcée du fait que, en raison du mouvement de rotation, leurs couples de décollage sont pratiquement nule. Pour assurer aux pistons rotatifs 23 et 24 une lubrification suffisante, le diamètre de cha-. cun d'eux est d'une cote un peu inférieure au diamètre intérieur du cylindre, de manière qu'un film d'huile suffisant puisse se former entre les paroi. Des butées appropriées, désignées par 35 et 36, sont indispensables au maintien des cylindres 21 et 22. Afin de compenser toute action éventuelle de forces trans versables, les cylindres 21, 22 sont montés articulés dans leurs butées 35, 36. Pour la réalisation du dispositif suivant l'invention, il suffit que la roue menée 12 soit construite de manière à pouvoir se déplacer axialement sur son arbre 16 sous l'action d'une force de réglage appliquée à l'aide Qe tout moyen connu. Cette force de réglage ainsi appliquée est représentée ici par une ligne en traits discontinus. R E V E N D I C A T I O- N S 1 - Variateur de vitesse à commande mécanique avec transmission de puissance par liaison dynamique au moyen de quatre roues à friction s'appuyant les unes sur les autre et dont deux d'entre elles, d'un même diamètre, sont toujours disposées parallèlement ou inclinée d'un certain angle l'une par rapport à l'autre, les arbres qui les portent tournant en sens contraire l'un de l'autre, deux-roue parallèles constituant les roues motrices et les deux autres les roues de transmission, en prise par liaison dynamique avec les deux premières, et les roues-situées à l'extérieur étant chaque fois pressées contre les roues situées entre elles, caractérisé en ce que les roues 13, 14 situées en position extérieure comportent au moines un cylind-re de manoeuvre 21-ou 22 à commande hydraulique dont le piston 23 ou-24 qui peut y coulisser axialement est en prise avec ces pignons extérieurs 13, 14 pour engendrer une force de pression et que chacune de ces roues 13, 14 comporte un même nombre de cylindres de manoeuvre identiques dont les pistons peuvent être sollicités conjointement par un fluide sous pression dans des branchements parallèles 25, 26. 2 - Variateur de vitesse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des roues 13, 14 situées en position extérieure ne comporte qu'un seul cylindre de réglage 21 ou 22 à commande hydraulique et dont le piston 23 ou 24 est constitué par au moins une partie de l'arbre 17 ou 18 affecté à cette roue 13 ou 14. 3 - Variateur de vitesse, suivant la revendication 1,caractérisé en ce que les roues motrices 11, 12 sont celles situées en position extérieure et les roues de transmièsion 13,14 sont celles située en position intérieure. 4 - Variateur de vitesse, suivant la revendication 1,caractérisé en ce que les roues situées en position extérieure ser- vent de roues de transmission et que celles situées en position intérieure servent de roues motrices, l'une des roues motrices 11 et l'autre de roue menée 12 présentant chacuneune périphérie convexe. 5 - Variateur de vitesse, suivant les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que les arbres 17, 18 des roues de transmis- ion 13, 14 servent chaque fois de pistons à commande hydraulique 23, 24 et sont profilés en pistons différentiels dont les deux faces 28, 29 sont Eollicitées, au moyen de branchements parallèles 33, 34, par le fluide sous pression et de telle manière que ne oient chaque fois sollicitée par celui-ci que les plus petite face 29 des pistons lorsqu.'il s'agit de séparer les roues de transmission 13, 14 des roues de commande 11, 12 et, d'autre part, que soient chaque fois sollicitées ensemble par ce fluide les deux faces 28 et 29 de chacun des piston lorsqu'il s'agit de serrer les roues de transmission 13, 14 sur les roues de commande 11, 12. 6 - Variateur de vitesse, suivant les revendications 1 et4, caractérisé en ce que les cylindres à commande hydraulique 21, 22 des roues de transmission 13, 14 sont maintenue chaque fois en position articulée dans des points fixes ou butées 35, 36 situés dans l'axe médian des-pitonE.