Brevet FR2465130A1 — publié le 19810320

1. La présente invention concerne une transmission de puissance qui incorpore un mécanisme à variation progres- sive de vitesse. En général, les véhicules automobiles uti- lisent des transmissions manuelles ou automatiques pour mo- difier le rapport d'entraînement entre l'arbre de sortie du moteur et les roues du véhicule. Le changement de rapport de la transmission s'effectue par étapes finies depuis le démarrage, o il faut un couple élevé à faible vitesse, jus- qu'aux vitesses de marche sur autoroute o un couple faible à haute vitesse est nécessaire. Le changement de rapport est obtenu par déplacement du levier de changement de vitesse par le conducteur dans une boîte manuelle, ou par la libéra- tion et l'engagement contrôlés d'éléments de friction dans une boîte automatique. Comme ce changement de rapport se fait par étapes, le fonctionnement le plus efficace (consommation de carburant, rendement du moteur, etc.) ne peut être qu'ap- proché dans une transmission dont les changements de rapport se font par étapes finies. Il est par conséquent souhaitable de disposer d'une transmission à variation continue, o le rapport d'engrenage varie d'une façon continue régulière, pendant le démarrage du véhicule et son accélération jus- qu'aux vitesses de croisière. L'utilisation d'une transmission à variation con- tinue, faisant appel à des poulies à pas variable, dans les 2. machinesoutils et systèmes similaires à vitesse variable est connue depuis un certain temps. Des travaux considérables ont été récemment consacrés à l'amélioration de ce type de transmission à variation continue de façon à disposer d'un composant pratique de train d'entraînement d'automobile. Un exemple d'une telle transmission est donné par le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.094.203 au nom de Van Deursen et autres. Cet agencement emploie une courroie en acier pour le transfert de la commande entre les rouets relativement mobiles d'une poulie primaire et d'une poulie secondaire. Par contrôle du déplacement des rouets - par conséquent du diamètre effectif - de chaque poulie, une vaste plage de va- riation de vitesse est obtenue d'une manière continue, sans que l'on passe par les étapes dont il a été question pré- cédemment s'agissant des boites manuelles et automatiques. Même avec les progrès réalisés récemment, de telles trans- missions à variation continue pour automobiles sont restées difficiles à fabriquer et imposent des conditions de poids et de volume qui ne sont pas différentes de celles des autres transmissions. Selon la présente invention, on prévoit une trans- mission comprenant un dispositif hydrodynamique prévu pour être entraîné par un générateur de force motrice, un premier arbre relié au dispositif hydrodynamique, un mécanisme à variation progressive de vitesse comportant une poulie d'en- trée montée en rotation sur le premier arbre,une poulie de sortie,et une courroie reliant les deux poulies, un jeu d'en- grenages planétaires de marche avant - arrière relié au pre- mier arbre, un embrayage et un frein associés au jeu d'en- grenages planétaires pour réguler le sens de rotation de la poulie d'entrée, un second arbre relié à la poulie de sortie, un premier engrenage supporté par le second arbre, un troi- sième arbre distant du second arbre, un second engrenage mon- té sur le troisième arbre en prise avec le premier engrenage, un troisième engrenage monté en rotation sur le troisième ar- bre, et un mécanisme différentiel comprenant une couronne d'entrée reliée de façon à être entraînée par le troisième 3. engrenage et prévue pour entraîner une paire d'arbres mo- teurs à la suite de quoi, ces arbres sont entraînés par l'in- termédiaire d'un train à quatre axes par le générateur de force motrice. La présente invention prévoit une transmission à variation continue pouvant être utilisée dans une automobile, qui soit d'une construction simple,ait des dimensions pra- tiques, et un poids correspondant réduit, alors que tous les composants d'entraînement et de commande sont montés sur quatre axes, de façon à réduire la largeur totale et à per- mettre l'installation de l'ensemble dans un faible volume. La présente invention sera bien comprise à la lec- ture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels: La figure 1 est un schéma simplifié d'une transmis- sion à variation continue selon la présente invention; Les figures 2 et 3 représentent une vue en coupe de la transmission représentée plus généralement en figure 1; La figure 4 est une représentation des déplacements entre les axes des composants de la transmission représentés dans les figures 2 et 3. La figure 1 représente sous forme simplifiée la transmission 10 de la présente invention. La transmission 10 comprend un dispositif hydrodynamique 14, un mécanisme plané- taire de marche avant-arrière 24, un mécanisme à courroie et poulies 53, une section à engrenages de réduction 63, et un mécanisme différentiel 74. Un moteur de véhicule, par exemple, entraîne l'ar- bre d'entrée ou arbre d'entraînement 11. L'arbre 1l est relié à un rotor 12 d'un dispositif hydrodynamique 14 représenté sous forme de coupleur à fluide comportant une turbine 16. La turbine est couplée par l'intermédiaire d'un dispositif amortisseur de vibrations par torsion 18 à un premier arbre aligné avec un premier axe ayant pour éférence A. Un em- brayage de verrouillage 22 est placé de façon à verrouiller le rotor à la turbine et à l'arbre 20 avec des pertes minimum lorsque cet embrayage est actionné. 4. Un jeu d'engrenages planétaires de marche avant- aerière 24 comprend un engrenage soleil 26, une paire d'en- grenages planétaires 28, 30 et une couronne 32.Les engrena- ges planétaires ou pignons 28, 30 sont en prise l'un avec l'autre, le premier pignon 28 étant également en prise avec l'engrenage 26, et le pignon extérieur 30 est en prise avec la couronne 32. Les pignons sont supportés par des bras 34, 36 d'un élément de sortie de support 38. Un embrayage 40 est monté entre l'engrenage 26 et la couronne 32. Un méca- nisme de frein à bande 42 est accouplé entre la couronne 32 et la masse. Il apparaît ainsi que l'engagement de l'embra- yage 40 verrouille effectivement l'engrenage soleil à la couronne, et fournit un rapport d'entraînement 1/1 entre l'arbre 20-et l'élément de sortie 38,lequel est lié à un au- tie arbre 44. Le désengagement de l'embrayage 40 et l'enga- gement du frein à bande 42 assoient la couronne-32, pour per- mettre une rotation inverse de l'arbre 44 par rapport au dé- placement angulaire d'entrée de l'arbre 20. Le mécanisme à courroie et à poulies 53 comprend un arbre 44 relié à un rouet mobile d'un ensemble d'entrée ou premier ensemble à poulies 48 qui comprend également un rouet mobile 50. Il apparaîtra à la description suivante que les rouets 46, 50 du premier ensemble à poulies 48 sont mon- tés de façon à tourner en commun autour de l'axe A, mais la- téralement, le rouet 46 est fixe par rapport au déplacement latéral, alors que le rouet 50 est mobile dans la direction de l'axe A. Ainsi, les expressions "fixe" et "mobile", ap- pliquées aux parties à rouet de chaque ensemble de poulies décrit ici, et dans les revendications, concerne le déplace- ment latéral le long d'un axe tel que l'axe A et non une ro- tation ou tout autre déplacement classique. Une chambre 52 remplie de fluide est définie à l'arrière du rouet mobile , comme représenté d'une façon générale, pour que l'admis- sion du fluide sous pression dans cette chambre déplace le rouet mobile 50 vers la droite de la figure, et que l'évacua- tion du fluide de la chambre entraîne le déplacement du rouet vers la gauche. 5. Une courroie 54 assure une liaison d'entraînement entre la première poulie 48 et une seconde poulie ou poulie de sortie 56, qui comprend un rouet fixe 58 et un rouet mo- bile 60. Une chambre à fluide 62 est définie près du rouet mobile 60 de façon à permettre le déplacement de ce rouet vers la gauche et vers la droite le long de l'axe B. Ainsi, le déplacement contrôlé du rouet réglable 50 de la premiè- re poulie 48, et un déplacement concomitant dans le sens op- posé de l'autre rouet mobile 60 de la poulie de sortie 56, lo effectuent un changement de rapport entre l'arbre 20 et un arbre 64 couplé au rouet fixe 58, d'une façon bien connue. Une description plus complète d'un tel agencement est donné dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.143.558 du 13 mars 1979 et, par conséquent, une illustration et une description plus poussées des agencements à poulie mobile dans un tel système d'entraînement ne seront pas données ici. La section 63 comportant les engrenages de réduc- tion comprend un premier engrenage 66 fixé à une extrémité de l'arbre 64, qui est aligné avec l'axe B. Un second engre- nage 68 est en prise avec l'engrenage 66 et est relié à un troisième arbre 70, aligné avec un troisième axe ayant pour référence C. Un troisième engrenage 72 est également relié au troisième arbre 70. Le mécanisme différentiel 74 comprend une couronne 76 en prise avec le troisième engrenage 72 de l'arbre 70. Le différentiel comprend également des pignons 80 montés sur un axe central 79, monté à son tour dans un carter sur un support 78, et une paire d'engrenages de sortie ou engrena- ges latéraux 82, 84 en prise avec des engrenages 80 et re- liés respectivement à des arbres moteurs individuels 86 et 88, alignés sur un quatrième axe ayant pour référence D. Ainsi, lorsque l'énergie d'entrée provenant d'un générateur de force motrice approprié est appliquée à l'arbre d'entrée 11, les arbres de sortie ou arbres moteurs 86,88 sont entraînés d'une façon qui apparaît à la lecture de cette brève explication. Une explication plus détaillée de 6. cette structure et de son fonctionnement sera-maintenant donnée. Si l'on examine maintenant la figure plus détail- lée 2, l'arbre pilote 11 est soudé ou relié d'une façon ou d'une autre à un couvercle 90 qui est à son tour relié à la turbine 12 d'un coupleur à fluide 14. L'homme de l'art appréciera que d'autres dispositifs hydrodynamiques, tels qu'un convertisseur de couple, peuvent être utilisés à la place du coupleur 14. Un ensemble 92 incorporant une plaque d'entraînement 96 est relié par un nnyen d'assujettissement, par exemple par des boulons 94, au générateur de force motri- ce, et fixé par des écrous, des boulons ou des vis 98 sup- plémentaires au couvercle 90. L'embrayage de verrouillage 22 comprend une plura- lité de plaques de friction 100 dans un certain nombre est fixé à un organe 102 de l'amortisseur de vibrations par tor- sion 18. Les autres plaques de l'embrayage sont fixées à une partie en prolongement d'un cylindre drembrayage 104, qui est à son tour soudé au couvercle 90 pour tourner pendant l'entraînement d'une plaque d'entraînement 96. Une chambre 106 pour fluide est reliée par une conduite 108 à une autre conduite 110, située au centre d'un arbre creux 112. Une pompe à engrenage 114 est montée sur l'arbre 112 qui l'en- traîne pour fournir le fluide sous pression nécessaire à l'actionnement de l'embrayage 22, ainsi que des autres compo- sants mis en oeuvre par fluide de l'agencement représenté dans les figures 2 et 3. L'élément de turbine 16 est accouplé par une pla- que 116 à l'amortisseur 18, et le côté sortie de cet amortis- seur est relié à un organe 118 qui est à son tour claveté au premier arbre 20 de l'axe A. L'arbre 20 est également claveté à l'engrenage so- leil 26 du jeu d'engrenages planétaires 24, et est de même claveté à un cylindre 120 d'embrayage de marche avant qui supporte un certain nombre de disques à friction 122 dans l'embrayage de marche avant 40. Les autres plaques d'embra- yage sont fixées à un organe 124 formant moyeu de l'embra- 7. yage de marche avant, lequel à son tour est soudé à un sup- port de couronne 126 dont une extrémité est fixée à la cou- ronne 32 du jeu d'engrenages de marche avant-arrière. L'axe de support 36 est reçu dans un élément de sortie de support 38,qui est relié par une pluralité de vis 128 (dont une seule est représentée) au rouet fixé latéralement 46 de la première poulie 48 ou poulie d'entrée. Le rouet 46 est monté autour de l'axe A, et un roulement est placé entre le rouet 46 et la partie adjacente 132 du carter de la transmission. Le rouet 50 est relié au rouet fixe 46 133 par l'intermédiaire d'une languette à bille (non représentée) qui permet seulement un mouvement latéral. En rotation, le rouet 50 est en effet claveté au rouet 46 à des fins d'entraînement. Ces rouets 46 et 50 de la poulie d'entrée 48 tournent en formant une même entité. La fourni- ture de fluide à la chambre 52 permet de déplacer le rouet mobile 50 vers la droite de la figure, à partir de sa posi- tion gauche maximum représentée, de façon à augmenter le dia- mètre effectif de l'agencement à poulie tel que la courroie le voit.Un élément de paroi annulaire 134 forme la paroi arrière de la chambre à fluide, et une partie de cet élément constitue aussi une butée pour l'extrémité du rouet réglable 50. Un élément d'étanchéité 136 est prévu entre l'élément de paroi 134 et un cylindre 138 de façon à retenir le fluide à l'intérieur de la chambre 52 pendant le déplacement du rouet mobile vers la droite, puis vers la gauche. Des détails con- cernant la courroie métallique elle-même et des détails plus précis concernant la construction et l'agencement des rouets ne sont pas indiqués dans les figures 2 et 3, étant donné que de tels agencements sont maintenant connus dans l'art. Par exemple, on se reportera au brevet des Etats-Unis d'Amé- rique n0 4.143.558 au nom de Van Deursen et autres, ayant pour titre "Variable-V- Belt Transmission", en date du 13 mars 1979. Le second arbre 64 est monté sur le second axe, ayant pour référence B, à la jonction des figures 2 et 3. L'arbre 64 est monté entre un roulement 142 à l'extrémité 8. gauche et un autre roulement 144 à l'extrémité droite. Le rouet fixe 58 est solidaire de l'arbre 64 de façon à tourner autour de l'axe B lorsque l'ensemble à poulies de sortie 56 est entraîné angulairement par la courroie (comme cela est représenté en figure 1) à partir de l'agencement à poulies d'entrée 48. Dans les figures 2 et 3, le rouet mobile 60 est relié à la poulie fixe 58 par une languette à bille (non re- présentée) comme cela a été expliqué précédemment en liaison avec les rouets 50, 46 dé la première poulie. Un premier organe annulaire 148 comporte une partie extrême fixée dans l'arbre 64 pour tourner avec celui-ci, et un second or- gane annulaire extérieur 150 est fixé au rouet mobile 60 pour coopérer avec l'organe 148 et la paroi latérale de la poulie dans la définition de la chambre à fluide 62. Un ori- fice 152 pratiqué dans l'organe 148 permet d'obtenir un débit de fluide dosé entre la chambre 62 et la partie de chambre adjacente 154 lorsque la chambre 62 est pressurisée. Du fluide sous pression est fourni par l'inter- médiaire d'un canal 162 de l'organe 146,d'un canal 156 si- tué au centre de l'arbre 140, d'un canal radial 158 et d'un canal 160 à l'intérieur du rouet mobile 60, à la chambre 62. En général, la construction du rouet mobile 60 est semblable à celle qui a été décrite précédemment en liaison avec le rouet 50 et décrite avec davantage-de détails dans le brevet cité ci-dessus. La section 63 à engrenages de réduction comprend un engrenage 66 fixé à l'extrémité gauche de l'arbre 64, en prise avec l'engrenage adjacent 68, pour fournir une premiè- re réduction dans la transmission. L'engrenage 68 est clave- té au troisième arbre 70, monté autour d'un axe central C, troisième axe de cet agencement. Des roulements 170, 172 supportent l'arbre 70 dans la position indiquée. Fixé égale- ment au troisième arbre 70 se trouve un engrenage 72-, en prise avec la couronne 76 du différentiel 74 qui tourne autour du quatrième axe D du système. La couronne 76 est fixée à un support de différentiel 78,-qui tourne aussi avec la couron- ne 76 et entraîne l'axe central 79 du différentiel 74. Sur 9. l'axe 79 sont montés en rotation les pignons 80 du diffé- rentiel, et les pignons sont à leur tour en prise avec les en- grenages latéraux 82, 84 qui entraînent les arbres moteurs 86, 88. En fonctionnement, la commande est fournie par le générateur de force motrice par l'intermédiaire de la plaque 96 au couvercle 90,qui entraîne le rotor 12. Cela provoque l'entraînement de la turbine 16, qui par l'intermédiaire de l'amortisseur 18 entraîne l'arbre 20. Le couvercle 90, par l'intermédiaire de son moyeu, provoque l'entraînement de l'arbre 112 et par conséquent de la pompe 114. La pompe four- nit du fluide sous pression, par l'intermédiaire du canal 110 de l'arbre 112 et d'autres canaux, pour actionner les divers composants décrits précédemment. Lorsque la vitesse de la tur- bine se rapproche de celle du rotor, l'engrenage de verrouil- lage 22 sera actionné de la manière connue par admission du fluide par les canaux 108, 106 pour qu'il y ait engagement des disques de l'embrayage et verrouillage du couvercle 90 à l'amortisseur 18, afin d'éliminer toute perte de l'accouple- ment par fluide. En conséquence, à ce moment là, l'arbre 20 est entraîné à partir du couvercle 90, mais il n'y a aucune commande par le système 53 tant que soit l'embrayage 40, soit le frein 42 n'est pas engagé. Si l'on suppose que l'on souhaite entraîner le vé- hicule dans lequel la boite est mnntée dans le sens avant, le fluide est admis dans la chambre voisine des plaques d'em- brayage 122 de l'embrayage 40 de marche avant, ce qui a pour effet de verrouiller l'embrayage soleil 26 à la couronne 32, et l'entraînement se fait à partir du support 38 de plané- taire pour entraîner le rouet fixe 46 du premier ensemble de poulies 48. Les ensembles de poulies 48, 56 sont repré- sentés dans leur position de départ, o il y a transfert de puissance à couple élevé et faible vitesse entre les compo- sants du premier axe A et ceux du second axe B. Pendant l'en- trainement du second ensemble 56, le premier engrenage 66 de l'arbre 64 est également entraîné, et celui-ci entraîne à son tour l'engrenage 68 qui est en prise avec l'engrenage 66. 10. L'engrenage 68, monté sur le troisière arbre 70 de l'axe C, provoque l'entraînement de cet arbre qui à son tour entraî- ne en rotation l'engrenage 72 en prise avec la couronne 76. Cela a pour effet d'entraîner le différentiel 74 et les arbres moteurs 86, 88. Si l'on souhaite inverser le sens de la transmis- sion de puissance entre le générateur de force motrice et les arbres moteurs 86, 88,l'embrayage 40 de marche avant est désengagé, libérant l'engrenage 26 de la couronne 32. Le frein à bande 42 est alors engagé bloquant la couronne 32 sur le carter de la transmission. L'entraînement se fait alors à partir de l'engrenage 26 par l'intermédiaire du sup- port 38 de planétaire, et le rouet fixe 46 est entraîné dans le sens opposé au sens obtenu lorsque l'embrayage 40 est engagé. Le reste du système fonctionne de la même manière que précédemment pour provoquer la rotation dans le sens inverse des arbres moteurs 86, 88. La figure 4 représente les relations entre les quatre axes du système représentés dans les figures 1 à 3, vus à partir du côté gauche d'un véhicule dans lequel la transmission de la présente invention est montée. L'axe du moteur est représenté par l'axe vertical et l'axe A est sur cet axe. Les distances entre axe A et les second, troisième et quatrième axes B, C et D sont représentées en mm. A la droite du dessin, les distances verticales entre axes A et B, et entre axes A et D sont également représentées. Il ap- paraît ainsi qu'en montant plusieurs ensembles représentés dans les figures 1 à 3 de la manière indiquée, on obtient un système pour incorporer une transmission à variation conti- nue dans un agencement à axes multiples, avec la distance transversale minimum nécessaire pour obtenir un entraînement effectif des arbres' moteurs de sortie lorsque l'énergie rota- tionnelle d'entrée provient d'un générateur de force motrice approprié. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contrai- re susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'honme de l'art. 2 A 6 5 1 3 0 11. REVENDICATIONS i - Transmission (10) caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif hydrodynamique (14) prévu pour être entraîné par un générateur de force motrice, un premier arbre (20) relié au dispositif hydrodynamique (14), un mécanisme à variation continue de vitesse, comportant une poulie d'entrée (48) montée en rotation sur le premier arbre, une poulie de sortie (56), et une courroie (54) accouplant les poulies, chacune des poulies comprenant une paire de rouets, un rouet de chaque paire étant fixe quant à un mouvement latéral et l'autre rouet de la même paire étant mobile latéralement par rapport audit rouet, un ensemble d'engrenages planétaires de marche avant-arrière (24) relié au premier arbre, un em- brayage (40) et un frein (42) associés de façon active au jeu d'engrenages planétaires de façon à réguler le sens de rota- tion de la poulie d'entrée, un second arbre (64) relié à la poulie de sortie, un premier engrenage (66) supporté par le second arbre, un troisième arbre (70) distant du second ar- bre, un second engrenage (68) monté sur le troisième arbre en prise avec le premier engrenage, un troisième engrenage (72) monté en rotation sur le troisième arbre et un mécanisme dif- férentiel (74) comprenant une couronne d'entrée (76) reliée de façon à être entraînée par le troisième engrenage et pré- vue pour entraîner une paire d'arbres moteurs (86, 88), à la suite de quoi les arbres moteurs sont entraînés par l'inter- médiaire d'un traind 'engrenages à quatre axes par le géné- rateur de force motrice. 2 - Transmission selon la revendication 1, caracté- risée en ce que le dispositif hydrodynamique (14) comprend un dispositif d'accouplement par fluide comportant un élément de turbine (16) et un élément de rotor (12), l'élément de turbine étant lié au premier arbre. 3 - Transmission selon la revendication 2, caracté- risée en ce qu'elle comprend un embrayage de verrouillage (22) engageable de façon à relier les éléments de rotor et de turbine pour les entraîner en rotation. 4 - Transmission selon l'une des revendications 1, 12. 2 ou 3, caractérisée en ce que le troisième engrenage est solidaire du troisième arbre, et en ce que le second engrey nage est monté séparément sur le troisième arbre et relié en entraînement par des cannelures. 5 - Transmission selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que le troisième engrenage a un diamètre inférieur à celui du second engrenage, à la suite de quoi, les axes de rotation des second et troisième arbres et des arbres moteurs sont-situés à des distances minimum les uns par rapport aux autres. 6 - Transmission selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisée en ce que le jeu d'engrenages planétaires de marche avant-arrière comprend un engrenage soleil relié au premier arbre, un support de planétaire re- lié à la poulie d'entrée, une courrohne étant associée au mécanisme de frein, et le support comprenant une pluralité de pignons, dont certains sont en prise avec la couronne et certains en prise avec l'engrenage soleil; en ce que l'embrayage est relié entre la couronne et l'engrenage so- leil, à la suite de quoi, lorsque l'embrayage est engagé, une commande 1/1 sera obtenue par l'intermédiaire du jeu d'engrenages dans la direction avant,et lorsque le frein est engagé, la couronne sera maintenue stationnaire et le sup- port et la poulie d'entrée seront entraînés dans le sens opposé.