Brevet FR2296796A1 — publié le 19760730

La présente invention ooncerne les variateurs de vitesse, et notam- ment ceux utilisés sur les cyclomoteurs. Plus particulièrement, elle permet, lorsque le moteur est à l'arrdt et que le variateur est donc en position petite vitesse, de mettre auton- tiquement ce variateur en position grande vitesse pour réduire le couple à fournir pour lancer le moteur, puis de remettre automatiquement ce variateur en position petite vitesse dés que le moteur est lancé. On tonnait des variateurs de vitesse comprenant une poulie à joues tronconiques entraînée par un moteur et ooopérant avec une courroie à section trapézoTdale. Un dispositif centrifuge permet, lorsque la vitesse de rotation de la poulie varie, de faire varier l'écartement des joues de la poulie et, par conséquent, le rayon de la circonférence sur laquelle s'enroule la courroie. la rapport de démultiplication et le couple transmis varient donc aveo la vitesse de rotation du moteur. De tels variateurs de vi fesse sont utilisés notamment sur des cyclomoteurs. Ils présentent cependant un inconvénient majeur. En effet, lorsque le moteur est à l'arrêt, le variateur est en position petite vitesse. Lorsque l'on veut alors entraîner le moteur par 1 t intermédiaire du variateur pour le lancer, le oouple à fournir est donc maximum. Ceoi est partioulièrement g- nant lorsque le démarrage se fait à l'aide d'un pédalier. La présente invention a pour but de pallier oes inconvénients. A cet effet, le variateur de vitesse qu'elle concerne, du type de ceux comprenant une poulie à joues tronconiques, dont les joues sont aptes à se déplacer l'une par rapport à l'autre parallèlement à leur axe commun, et une liaison entre la poulie et un arbre moteur comprend des premiers moyens pour assurer que la liaison est rompue dans une première position angulaire de la poulie par rapport à l'arbre moteur, et pour rétablir la liaison dans une deuxième position angulaire de la poulie par rapport à arbre moiteur, ces deux positions étant séparées par un intervalle angulaire déterminé, et des seconds moyens pour faire varier l'écartement des joues pendant le passage de la poulie de sa première à sa deuxième position angulaire. Ce dispositif fonctionne en particulier pendant la phase de lancement du moteur, lorsque I'entraînement de celui-ci se fait par l'intermédiaire de la courroie. Â l'instant où la courroie commence à être entraînée par un dispositif extérieur, tel qu'un pédalier, la liaison entre la poulie et l'arbre moteur est rompue, puis l'cartement des joues est amené à la valeur désirée, par une rotation prédéterminée de la poulie, la liaison est alors rétablie, permettant à la poulie d'entrainer l'arbre moteur. Dans cette phase de lancement, l'écartement des joues de la poulie varie de telle sorte que le variateur passe de la position petite vitesse à la position grande vitesse, ou au moins à une position intermédiaire "vitesse moyenne". Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les seconds moyens comprennent un galet solidaire de l'arbre moteur, coopérant avec une rampe hélicoidale ménagée à l'une des extrémités d'un manchon, coaxial à la poulie et dont l'autre extrémité est fixée à une première joue de la poulie, ce manchon et cette joue étant agencés pour coulisser sur leur axe par rapport à l'arbre moteur. Ainsi, tandis que la poulie tourne entraînée par la courroie, et que l'arbre moteur est à l'arrêt, le mouvement relatif du galet, solidaire de cet arbre moteur, par rapport à la rampe hélicoïdale, provoque un r,ouve- ment axial de la joue de la poulie par rapport à l'arbre moteur, ce qui a pour effet de faire varier l'écartement des joues de la poulie. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention les premiers moyens sont constitués par un jeu angulaire déterminé, les seconds moyens étant aptes à faire varier l'écartement des joues pendant le rattrapage du jeu dans chaque sens de rotation de la poulie. Ce jeu angulaire permit de réaliser l'invention de façon particulierement simple. En effet, lorsque, en fonctionnement normal, le moteur entraîne la poulie, il est suffisant que la liaison soit assurée pour un seul sens de rotation, ce qui est le cas lorsque l'on est à une des extrémités du jeu angulaire. Lorsque, dans cette configuration du dispositif, la courroie entraîne alors la poulie à une vitesse supérieure à celle de l'arbre moteur, la liaison est bien rompue jusqu'à ce que ce jeu soit rattraré, apures une rotation relative de la poulie par rapport à l'arbre moteur égale au jeu angulaire.La liaison est alors réta5Jie, et c'est la courroie, par l'intermédiaire de la poulie, qui entraîne l'arbre moteur Selon un autre mode de réalisatton préféré de l'invention, le eu angulaire est réalisé au moyen de deux doigts solidaires de la joue de la poulie et séparés sensiblement ar l'intervalle angulaire déterminé, et d'un ergot solidaire de l'arbre oteur et stengageant entre ces doigts. On peut de préférence prévoir, deux ergots à 180 . Ainsi, pour un 'sens de rotation déterminé du dispositif, ergot est en contact avec un doigt ou avec l'autre suivant que la poulie entrains le moteur ou que le moteur entraîne la poulie et la liaison est roue lorsque l'ergot est dans une position quelconque intermédiaire entre ces doigts. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention des troisièmes moyens sont prévus pour assurer que la liaison est rompue avec la seconde joue de la ;ciulle lorsque la poulie est dans sa première position angulaire par rapport à l'arbre moteur. Ce dispositif permet aux seconds moyens de faire varier l'écarte ment des joues, notamment lorsque l'entrainement du moteur par la poulie se fait par l'intermédiaire d'une seule des joues de la poulie. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit de deux modes de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif. Aux dessins schématiques annexés, les figures 4 à 3 montrent le principe de fonctionnement du dispositif selon l'invention la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un premier mode de réalisation de l'invention ; les parties supérieure et inférieure de la figure oorrespondant chacune à une position différente du dispositif ; la figure 5 est une ooupe selon V - V de la figure 4 ; la figure 6 est une vue développée de la rampe héliooidale ; la figure 7 est une soupe selon VII - VII de la figure 4 la figure 8 est une vue en ooupe axiale d'un autre mode de réalisa tion de l'invention la figure 9 est une vue de dessus d'un des éléments montrés à la figure 8. Comme montré aux figures 1 à 3, le dispositif selon l'invention comprend un arbre j relié à un moteur, non représenté, éventuellement par l'intermédiaire d'un embrayage. Dans la suite de la description ainsi que dans les Revendications, un tel arbre sera appelé "arbre moteur". Une oourroie trapézodale 2 s'enroule autour d'une poulie à Joues tronconiques 3 et 4. la joue 3 est montrée sur son axe de manière à pouvoir se déplacer aria- lement en se rapprochant de la joue 4 (flèohe 5) ou en s'en éloignant (f ohe 6). De l'arbre 1 sont solidaires, tant en rotation qu'en translation un galet 7, un ergot 8, et une bague 9 portant un doigt 10. La joue 3 comporte à sa périphérie deux doigts Il et 12 séparés par un certain écart angulaire, qui est dans ce cas de sensiblement 180 degrés. L'ergot 8 solidaire de l'arbre moteur j s'engage entre ces deux doigts, réalisant ainsi un jeu angulaire entre la poulie et l'arbre moteur. La Joue 4 comporte un ergot 13 coopérant aveo le doigt 10. D'autre part, un manchon 14, coaxial à la poulie, comporte à l'une de ses extrémités une rampe héli cordiale 15 sur laquelle peut prendre appui le galet 7. Cette rampe héliodE dale est ménagée sur un certain intervalle angulaire de la seotion du manchon, qui peut être égale à l'écart séparant les doigts il et 12. L'autra extrémité du manchon est fixée à la joue 3 de la poulie. On suppose maintenant qutå la figure 1, l'ensemble du dispositif est à l'arrêt, et que l'on veut lancer le moteur en entraînant l'arbre moteur 1 par l'intermédiaire de la courroie 2. Â cet effet, la courroie est mise en mouvement de telle sorte que les joues 3 et 4 de la poulie tour- nent dans le sens des flèches 16. La liaison entre l'ergot 8 et le doigt 11 est alors rompue de même que la liaison entre le doigt 10 et ergot 13, et l'arbre moteur reste à l'arrêt jusqu'a ce que le doigt 12 vienne en contact aveo l'ergot 8. Durant ce déplacement, le galet 7 reste fixe. Comme il-est constamment en appui sur la rampe hélicoTdale 15 la rotation du manchon 14 provoque un déplacement axial du manchon et de la joue 3 de la poulie. Le point d'appui du galet 7 sur la rampe 15 passe de la partie de la rampe la plus proche de la joue 3 à la partie de cette rampe la plus éloignée de la joue 3. Ainsi, cette joue 3 se déplace axialement dans le sens de la flèche 5, et donc se rapproche de la joue 4, si celle-ci est restée fixe en translation. On est alors dans la configuration montrée à la figure 2, dans laquelle le rayon de la circonférence sur laquelle s'enroule la courroie 2 est passé de son minimum à son maximum, ou au moins de la position petite vitesse à une position de plus grande vitesse. On notera que la rampe hélicoidale 15 et les doigts 11 et 12 doivent être positionnés angulairement de manière déterminée. D'une part l'angle sur lequel est formée la rampe à ltextrémité du manchon 14 doit être au plus égal à l'écart angulaire séprant les doigts il et 12 et d'autre part le galet 7 doit être en contact avec les parties de la rampe respectivement les plus proches et les plus éloignées de la joue 4, lorsque l'ergot 8 est en contact avec les doigts Il et 12. Le véhicule étant à l'arrêt, moteur en position petite vitesse, l'ergot 8 est en position t'entrainement moteur" par rapport au doigt 11, ceci pour la joue axialement mobile 3, et le doigt 10 est en position "entraînement moteur" par rapport à l'ergot 13, ceci pour la joue axialement fixe 4. Lors du lancement du moteur par l'intermédiaire de la courroie, celle-ci entraîne simultanément les deux joues, et la rampe hélicoidale de la joue axialement mobile 3, s'appuyant sur le galet 7, fait monter la Joue 3 vers la position "grande vitesse". La rampe a mis la joue axialement mobile 3 en position "grandetitesse" ou "moyenne vitesse", selon le pas de ladite rampe, au moment où le doigt 12, venant en contact avec l'ergot 8 se met en position "entraînement du moteur par la courroie" (figure 2.).Si aucun glissement différentiel de courroie ne s'est produit pour une joue par rapport à l'autre, les joues 3 et 4 auront tourné simultanément d'un même angle, et le doigt 10 se trouvera à 1800 environ de l'ergot 13 solidaire de la joue 4, celle-ci se trouvera donc désolidarisée en rotation dans les deux sens, de l'arbre moteur. L'eDraînement du moteur par la courroie s'effectuera dono uni quement par l'intermédiaire de la joue axialement mobile 3, et ceci sur la position grande ou moyenne vitesse - selon le pas qui a été prévu pour la rampe héliooidale 15, dono aveo un effort relativement peu élevé sur la courroie 2. Il est préférable que le jeu angulaure (près de 3600) entre l'ergot 13 et le doigt 10 soit sensiblement supérieur à celui existant entre l'ergot 8 et les doigts Il et 12 (pres de 180 ) de manière que le doigt 12 vienne certainement entrainer l'ergot 8 avant que l'ergot 13 vien ne entrainer le doigt 10.Si ce n'était pas le oas, on entrainerait le moteur avant que la joue 4 soit montée à fond sur sa rampe dans la position grande vitesse (ou moyenne vitesse). Lorsque le moteur a accéléré suffissmmment pour que l'arbre moteur 1 tourne plus vite que la poulie, la liaison entre l'ergot 8 et le doigt 12 est à nouveau rompue, l'ergot se déplaçant relativement à la poulie Su- qu'à revenir en contact avec le doigt 11, comme montré à la figure 3. Durant ce déplacement, le galet 7 paroourt de nouveau la rampe héliooidale 15, mais en sens inverse. La joue 3 se déplace dono axialement dans le sens de la flèche 6, la courroie reprenant alors la position petite vitesse. Lorsque l'on est dans la position de la figure 3, le moteur est donc lancé, l'ergot 8 étant en contact avec le doigt Il et le doigt 10 on contact avec l'ergot 13. C'est alors l'arbre moteur qui entraine la poulie dans le sens des flèches 18 et 19. la joue 4 peut également être solidaire de l'arbre 1 en rotation, mais il est alors nécessaire, pour que le dispositif fonctionne, que la courroie 2 glisse sur cette joue 4, de manière que cette Joue prenne pro gressivement un certain retard en rotation par rapport à la joue 3. Ainsi le galet 7 prendra progressivement du retard par rapport à la rampe hélicoSda- le 15, et un effet similaire à celui décrit précédemment sera obtenu. Ce- pendant, le passage de la configuration montrée à la figure 1 à la confi guration montrée à la figure 2 n'aura lieu qu'après une rotation d'un cer tain nombre de tours du dispositif. On remédie à cet inconvénient en montant la joue 4 folle sur son axe avec le dispositif d'entrainement comprenant l'ergot 13 et le doigt 10. Une variante sera décrite plus loin en référence aux figures 8 et 9. Les figures 4 à 7 montrent une forme d'xécution de l'invention dans laquelle le dispositif de variateur décrit précédemment est associé à une commande centrifuge. Les mêmes éléments qu'aux figures 1 à 3 ont reçu les mêmes références. Dans ce cas, le dispositif comprend un arbre primaire 53 solidai re d'un plateau circulaire 20, monté sur l'arbre 53 par l'intermédiaire d'un emmanchement conique 50. L'arbre moteur 1 tel que défini ci-dessus est ici un arbre creux coaxial à l'arbre primaire 53, monté sur cet arbre par l'intermédiaire de roulements à aiguilles 54. De cet arbre moteur 1 sont solidaires un élément 51 qui porte l'er- got 8, une bague 52 qui porte le galet 7 et un deuxième plateau circulaire 21, et la bague 9 qui porte le doigt 10 et est montée sur l'arbre 1 par un emmanchement serré. La joue 3 de la poulie est montée directement sur l'arbre moteur 1, libre en rotation et en translation. La joue 4 est également montée sur bre 1, mais par l'intermédiaire d'un roulement à billes 55. Elle peut donc tourner par rapport à l'arbre 53, mais ne peut pas se déplacer en translation. Les deux plateaux 20 et 21 peuvent être rendus solidaires par l'intermédiaire de deux embrayages centrifuges disposés en parallèle. Le premier embrayage est composé de lames flexibles 22 fixées au plateau 20. Ces lames comportent des éléments à friction 23 faisant face à un rebord 24 du plateau 21. Cet embrayage est sensible à la vitesse de rotation du moteur. En effet, lorsque celui-ci entraîne l'arbre 53 et le plateau 20, les lames 22 s'écartent et, au delà d'une certaine vitesse, les éléments 23 viennent en contact avec le plateau 21, et l'entraînent, de même que l'ergot 8 et l'arbre moteur 1. Le second embrayage est également centrifuge. Il comporte des bras 25 montés à pivot sur le plateau 21, et rappelés vers l'axe du dispositif par un ressort 26. Ces bras comportent des éléments à friction 27 faisant face à un rebord 28 du plateau 20. Cet embrayage est sensible à la vitesse de rotation de la poulie. En effet, lorsque celle-ci entraîne le plateau 21, les bras 25 se déplacent radialement jusqu'à ce que les éléments 27 viennent entraîner le plateau 20 et l'arbre 1. En fonctionnement normal, ces deux embrayages opèrent en parallèle. Le dispositif comprend de plus un système centrifuge à billes en lui-même connu permettant de faire varier automatiquement en marche normale l'écartement des joues de la poulie en fonction de sa vitesse de rotation. Ce dispositif oomprend un ensemble de billes 29 enfermées dans des logements 30 d'une cage montée folle sur le manchon 14 de la poulie. Â l'arrêt, les billes sont rapprochées de l'ase. Sous l'effet de la force oentrifuge, ces billes se déplacent vers l'extérieur, en agissant sur une rampe 31 de la joue 3 de poulie. La joue 3 se rapproche alors de la joue 4 et la courroie passe de la position petite vitesse (partie inférieure de la figu re 2) à la position grande vitesse (partie supérieure de la figure 2). Lorsque le dispositif est à l'arrêt, le variateur étant en position petite vitesse, et que l'on agit-sur la oourroie 2, la joue 3 se rapproche de la joue 4, oomme il a été expliqué précédemment en référence aux figures 1 à 3. la poulie est donc dans la position grande vitesse, comme montré à la partie supérieure de la figure 4. Le doigt 12 commence ensuite à entrai- ner l'ergot 8 et par son intermédiaire le plateau 21. Le second embrayage agit alors, et le doigt 8, le galet 7 et la bague 9 sont rendus solidaires de l'arbre primaire 53. Le reste du fonctionnement est identique à ce qui a été décrit oiilessus, Le premier embrayage ne fonctionne que lorsque le moteur est lancé. Ensuite, au fur et à mesure que la vitesse du moteur augmente, l'ao- tion des billes centrifuges 29 vient repousser la Joue mobile vers la posi tion grande vitesse, sans intervention de la rampe hélicoSdale. Une autre forme d'exécution peut être adoptée pour la Joue 4, comme montré aux figures 8 et 9. Une cage intérieure 32 est montée solidaire de l'arbre moteur 1, et une cage extérieure 31 est ooaxiale à la cage 32 et est susceptible d'être entraînée par la joue 4 de la poulie, par frottement sur les surfaoes 40. La oage 31 oomprend une gorge héliooidale 33 et la cage intérieure 32 comprend une gorge 34 faisant face à la gorge 33. Un ensemble de billes 35 est disposé à l'intérieur du logement ainsi ménagé, sur un tour de oe lo gemment. Ces billes sont maintenues dans l'espace formant un tour du logement par une cheville 37 fixée dans la cage extérieure 31. Cette cheville bloque les deux billes d'extrémités 38 et 39 (figure 9). Cet ensemble équivaut à un dispositif vis-écrou fonctionnant à très faible frottement, Quand-la joue 4 est menante la cage 31 est déplacée, sur la figure 8, vers la droite, et la joue tourne librement sur son roulement. Quand, le moteur une fois lancé, l'arbre 1 portant la cage intérieure devient moteur, la cage extérieure se déplace vers la gauche, et embraye avec la joue 4 de la poulie. Une fonction analogue à celle remplie par le doigt 10 et l'ergot 13 des figures 1 à 3 est donc réalisée au moyen de ce dispositif. On notera que la joue 4 pourrait être montée folle sur l'arbre mo tueur Ceoi présenterait cependant l'inconvénient que seule la joue 3 serait menante, et que la courroie 2 serait alors soumise à des efforts de cisail lement importants. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux modes de réa lisation déorits ci-dessus, mais en embrasse au oontraire toutes les varian tes d'exécution. REVEWDICATIOWS 1 - Variateur de vitesse oomprenant une poulie à joues tronconiques, dont les joues sont aptes à se déplaoer l'une par rapport à l'autre parallèlement à leur axe commun, et une liaison entre la poulie et un arbre moteur, caraçtérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens pour assurer que la liaison est rompue dans une première position angulaire de la poulie par rapport à l'arbre moteur, et pour rétablir la liaison dans une deuxième position angulaire de la poulie par rapport à l'arbre moteur, ces deux positions étant séparées par un intervalle angulaire déterminé, et des seconds moyens pour faire varier ltéoartement des joues pendant le passage de la poulie de sa première à sa deuxième position angulaire. 2 - Variateur de vitesse selon la Revendication 1, caractérisé en ce que les seconds moyens comprennent un galet solidaire de l'arbre moteur, coopé- rant avec une rampe héliooSdale ménagée à l'une des extrémités d'un manchon, coaxial à la poulie et dont l'autre extrémité est fixée à une première joue de la poulie, ce manchon et cette joue étant agenoées pour coulisser sur leur axe par rapport à l'arbre moteur. 3 - Variateur de vitesse selon l'une quelconque des Revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les premiers moyens sont constitués par un jeu angulaire déterminé, les seconds moyens étant aptes à faire varier l'écartement des joues pendant le rattrapage du jeu dans chaque sens de rotation de la poulie. 4 - Variateur de vitesse selon l'une quelconque des Revendications i à 3, caractérisé en ce que la liaison entre l'arbre moteur et la poulie se fait par l'intermédiaire d'au moins une aes joues de la poulie. 5 - Variateur de vitesse selon l'ensemble des Revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le jeu angulaire est réalisé au moyen de deux doigts solidaires de la joue de la poulie et séparés sensiblement par l'intervalle angulaire déterminé, et d'un ergot solidaire de l'arbre moteur et s'engageant entre ces doigts. 6 - Variateur de vitesse selon l'une quelconque des Revendications i à 5, caractérisé en ce que la seconde joue est fixe en translation sur son axe par rapport à l'arbre moteur. 7 - Variateur de vitesse selon la Revendication 2, caractérisé en ce que des troisièmes moyens sont prévus pour assurer que la liaison est rompue avec la seconde joue de la poulie lorsque la poulie est dans sa première position angulaire par rapport à l'arbre moteur. 8 - Variateur de vitesse selon la Revendication 7, oaraot8ris8 en se que les troisièmes moyens comprennent un doigt solidaire de l'arbre moteur et un ergot solidaire de ladite Joue de la poulie coopérant avec ce doigt. 9 - Variateur de vitesse selon la Revendication 7, caractérisé en ce que les troisièmes moyens comprennent un dispositif du type vis-6crou, dont un des éléments est solidaire de l'arbre moteur, et l'autre est apte à embrayer avec la seconde Joue de la poulie. 10 - Variateur de vitesse selon la Revendication 7, caractérisé en oe que les troisièmes moyens sont tels qu'ils autorisent un débattement angulaire pour la joue de poulie correspondante supérieur à l'intervalle angulaire déterminé.