Brevet FR2465131A1 — publié le 19810320

1. La présente invention concerne un mécanisme de transmission à variation continue. En général, les véhicules automobiles utilisent des boites manuelles ou automatiques pour modifier les rapports entre l 'arbre de sortie du moteur et les roues. Les changements de rapport se font par paliers entre le démarrage, o une commande à faible vitesse et cou- ple élevé est assurée, et les vitesses élevées, o une com- mande à faible couple et vitesse élevée est fournie. Le chan- gement de rapport est exécuté par le conducteur qui déplace iO un levier lorsqu'il s'agit d'une boite manuelle, ou par li- bération et engagement contrôlés d'éléments de friction lors- qu'il s'agit d'une boite automatique. Comme le changement de rapport se fait par étapes, il est évident que le fonctionne- ment le plus efficace (consommation de carburant, rendement du moteur, etc...) ne peut être qu'approché avec une boîte dont les changements de rapport se font de cette façon. Il est par conséquent souhaitable de disposer d'une transmission à va- riation continue o les rapports varient progressivement, régu- lièrement entre le démarrage du véhicule et l'accélération jusqu'aux vitesses de croisière. L'utilisation d'un tel système à variation continue, faisant appel à des poulies à pas variable, dans les machines outils et systèmes similaires à vitesse variable est bien con- nue. Des travaux considérables ont été récemment effectués sur 2. l'amélioration des transmissions à variation continue de ce type dans le but d'obtenir un composant pouvant être utilisé pratiquement dans un train d'entraînement d'automobile. Un exemple d'un tel système à variation continue est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4.094.203 au nom de Van Deursen et autres. Cet agencement utilise une courroie en acier pour transférer la commande entre les rouets relative- ment mobiles des poulies primaire et secondaire. Par contrôle du déplacement des rouets - et par conséquent du diamètre ef- fectif - de chaque poulie, une vaste plage de variation de vitesse est obtenue d'une manière continue, sans que l'on ait à passer par les étapes des boîtes manuelles et automatiques. Même avec les progrès récents, de telles transmissions à va- riation continue destinées aux automobiles restent difficiles à fabriquer, et imposent des conditions de poids et de volume qui ne sont pas différentes de celles des autres transmis-' sions. Selon la présente invention, on prévoit un mécanisme de transmission comprenant un dispositif hydrodynamique desti- né à être entraîné par un générateur de force motrice, ce dis- positif comprenant des éléments à rotor et à turbine, un moyen d'embrayage prévu pour verrouiller ensemble ces éléments, un premier arbre relié à l'élément de turbine, un jeu d'engrena- ges planétaires de marche avant-arrière relié au premier ar- bre, un système d'entraînement à variation continue comportant une poulie d'entrée, une poulie de sortie, et une courroie s'étendant entre les deux poulies de façon à transférer la puissance, chacune des poulies d'entrée et de sortie ayant un rouet fixe et un rouet mobile, un moyen pour relier le rouet fixe de la poulie d'entrée au jeu d'engrenages de marche avant- arrière, la poulie d'entrée-étant coaxiale au premier arbre, un jeu d'engrenages de réduction, un moyen reliant le rouet fixe de la poulie de sortie au jeu d'engrenages de réduction, un mécanisme différentiel comportant un arbre d'entrée relié au jeu d'engrenages de réduction et une paire d'engrenages latéraux, et un moyen de commande de sortie relié aux engrena- ges latéraux du mécanisme différentiel, à la suite de quoi le 2 A65131 3. moyen de commande de sortie sera entraîné par le générateur de force motrice par l'intermédiaire du dispositif hydrodyna- mique et du système d'entraînement à variation continue. La présente invention prévoit ainsi un mécanisme de transmission à variation continue pouvant être utilisé dans une automobile qui soit d'une fabrication simple et d'une taille pratique. En outre, dans le mécanisme de la présente invention, tous les composants d'entraînement et de commande peuvent être montés sur deux axes seulement de façon à sim- plifier la fabrication et l'installation. Ainsi, selon l'une des caractéristiques de la présente invention, le dispositif hydrodynamique, le premier arbre, le jeu d'engrenages plané- taires et la poulie d'entrée tournent tous autour d'un premier axe et la poulie de sortie, le jeu d'engrenages de réduction et le mécanisme différentiel tournant tous autour d'un second axe. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison 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; et Les figures 2 et 3 représentant ensemble une vue en coupe de la transmission représentée plus généralement en figure 1. Dans la figure 1, on a représenté un mécanisme de transmission comprenant un dispositif hydrodynamique 12, un jeu d'engrenages planétaires doubles de marche avant-arrière 14, un système d'entraînement à poulie à variation progressi- ve 16, un jeu d'engrenages planétaires à haute vitesse 18, un jeu d'engrenages planétaires à couple élevé 20 et un mécanisme différentiel 22. Le dispositif hydrodynamique 12 et le jeu d'engrenages 14 se trouvent sur un premier axe A, et les jeux d'engrenages planétaires 18, 20 et le mécanisme différentiel 22 sont montés sur un second axe B parallèle au premier axe A. En liaison maintenant avec les dessins en coupe dé- taillés des figures 2 et 3, la transmission de la présente in- vention, enfermée dans un carter fendu en métal embouti 11, 2 465131 4. est entraînée par un moteur ou autre générateur de force mo- trice par l'intermédiaire d'une plaque d'entraînement 34 (fi- gure 2). Un pilote 24 est fixé par soudure ou par un autre moyen à un couvercle 26, lequel est à son tour relié à une tur- bine 28 du dispositif hydrodynamique 12. Le couvercle 26 est également fixé par des ensembles à boulons 30,-32, à la plaque d'entraînement 34. Une turbine 36 est prévue, et celle-ci est enfermée dans un bottier du dispositif hydrodynamique 38 de façon à être entraînée lorsque le rotor 28 est lui-même en- traîné. La turbine 36 est reliée à une plaque 40 qui constitue une partie d'un amortisseur de vibrations par torsion 42. L'homme de l'art remarquera que, bien qu'un disposi- tif hydrodynamique 12 soit décrit comme étant un coupleur sim- ple par fluide comprenant un rotor 28 et une turbine 36, un convertisseur de couple ou tout autre dispositif hydrodynamique peut remplacer le dispositif hydrodynamique représenté d'une manière bien connue. Un moyen d'embrayage de verrouillage 44 est prévu qui comprend une pluralité de disques de friction, dont certains sont reliés par un organe 46 à la plaque 26, et dont certains autres sont reliés par un organe 48 à l'amortisseur 42. Un ca- nal de fluide 50 constitue un trajet pour un fluide sous pres- sion pour effectuer l'engagement du moyen d'embrayage 44. Un premier arbre creux 52, ou arbre intermédiaire, est relié au côté sortie de l'amortisseur 42, et cet arbre 52 comprend éga- lement un canal intérieur 51. A la droite de la turbine 36 se trouve une partie 54 du carter de la transmission, et un ensem- ble à roulement 56 est interposé entre le carter et une partie en prolongement 58 d'un rouet fixe 59 d'une poulie d'entrée 60, qui comprend également une poulie "mobile" 62 avec un cylindre 63 comportant un flasque 84. Le rouet fixe 59 comprend une face 64 et un moyen de manchon 61 relié à un support de pignon 70. on voit que la poulie 60 tourne autour du premier ar- bre 52, et que par conséquent tout l'ensemble est mobile, s'agissant d'une rotation, autour de l'axe A. L'expression "fi- xe", telle qu'elle est appliquée au rouet 59, signifie que ce rouet de la poulie 60 est fixe dans sa position latérale par 2A65131 5. rapport à un second rouet 62 ou rouet mobile qui comprend une face 66. Le rouet 62 est "mobile" en ce sens qu'il peut se déplacer latéralement vers la gauche et vers la droite le long du rouet 59, vu en figure 2, de façon à faire--varier le rayon effectif de la poulie 60, alors que la distance la- térale séparant les faces 64, 66 des rouets 59, 62 est réglée. Comme indiqué à droite de la figure 2, le jeu d'en- grenages planétaires 14 comprend un engrenage soleil 68, cla- veté à un arbre 52, un support de pignon 70 sur lequel une pluralité de paires de pignons 72 sont montées, et une couron- ne 74. Dans le mode de réalisation représenté, les pignons sont doubles, c'est-à-dire qu'entre l'engrenage 68 et la cou- ronne 74 se trouvent des paires de pignons en prise les uns avec les autres, l'un des pignons étant en prise avec l'engre- nage 68 et l'autre avec la couronne 74. Le présent agencement peut naturellement être remplacé par d'autres types de jeux d'engrenages.La couronne 74 est reliée par un flasque 76 à un organe 78 d'un embrayage de marche avant 80, qui comprend une pluralité de disques à friction 81. Un second jeu de dis- ques 83 de l'embrayage 80 est accouplé à un autre bras 82 qui est claveté à l'engrenage 68. Il apparaît ainsi que, lors- que l'embrayage de marche avant 80 est actionné, la couronne 74 est bloquée sur l'engrenage 68, et la commande est fournie au support 70. Celui-ci comporte un-moyeu 71 à flasque relié au manchon 61. Un roulement 86 est prévu entre le moyeu 71 et un organe formant logement 87. Un frein de marche arrière 88 est prévu, qui comprend un premier organe latéral 90 auquel est fixée une pluralité de disques à friction 91. Un second jeu de disques à friction 93 est relié au bras 76, lequel est à son tour fixé à la couronne 74. L'actionnement du frein 88 a pour effet de bloquer la couronne 74 et de provoquer l'entraînement à partir du support 70 dans une direction opposée à celle as- surée lorsque l'embrayage 80 est engagé. Un piston 92 est placé de façon à engager les dis- ques de friction 81,83 de l'embrayage de marche avant 80 lors- qu'un fluide est introduit par pompage dans une chambre 94 en- 6. tre le piston 92 et le cylindre d'embrayage 96.Un piston de marche arrière 98 se déplace de façon à transmettre les forces par l'intermédiaire d'un organe tubulaire 100 afin d'engager les disques de friction 91, 93 du frein 88 lorsque le fluide est reçu dans une chambre 102. L'ensemble de pompage 104 situé à l'extrémité droite de la figure 2 fournit le fluide sous pression permettant l'actionnement sélectif de l'embrayage 80 de marche avant, du frein 88 de marche arrière, des rouets mobiles 62 et 112, de l'embrayage de verrouillage 44, ainsi que le fluide de lubrification et les fluides auxiliaires. Une courroie en acier 106 est placée de façon que sa partie inférieure encercle l'espace intérieur de la poulie de sorte que, pendant l'entraînement de cette poulie. la force d'entraînement est, transférée par la courroie 106 à une poulie de sortie 108 représentée en figure 3. La poulie 108 comprend un rouet fixe 110 et un rouet mobile 112. Le rouet fixe 110 a une face inclinée 114, une partie en prolongement et un moyen de manchon 124. Le rouet mobile 112 a une face inclinée 116. Les faces 114, 116 des rouets 110, 112 peu- vent être rapprochées ou éloignées pendant le déplacement la- téral du rouet mobile 112, comme expliqué dans la description du fonctionnement des rouets 59, 62 de la poulie 60. Ainsi, les poulies 60 et 108, avec la courroie 106, constituent un système d'entraînement à variation continue, décrit généra- lement en liaison-avec la figure 1. Le système de fluide sous pression permettant de faire varier les diamètres effectifs des poulies n'a pas be- soin d'être décrit en détail, étant donné qu'il peut être d'un type bien connu. Un agencement de ce type est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.094.203 au nom de Van Deursen et autres, en date du 13 juin 1978. Un ensemble comportant un palier 118 est interposé entre la par- tie en prolongement 120 du rouet fixe 110 et une partie 122 du carter de la transmission. Un manchon 124 du rouet 110 est relié à un moyeu 126 qui est à son tour relié au côté in- térieur d'un flasque 128. Le flasque 128 est relié à une couronne 130 d'un 7. jeu d'engrenages à haute vitesse 18. Les jeux d'engrenages 18, 20 peuvent être grosso modo considérés comme un jeu d'en- grenages de réduction. Le jeu d'engrenages 18 comprend égale- ment un support planétaire 132,l'élément de sortie du jeu d'engrenages 18. Le jeu d'engrenages 18 comprend également une pluralité de pignons planétaires 134, montés sur un support 132 et en prise avec une couronne 130 et un engrenage soleil 136. Le support 132 est claveté à un arbre creux 138,qui à son extrémité gauche définit une pluralité de dents 139 en prise avec un jeu de pignons planétaires 140 d'un train d'en- grenages à couple élevé 20. Les pignons 140 sont montés sur un arbre 142 d'un ensemble porteur de planétaire 144. Le jeu d'engrenages 20 comprend également une cou- ronne 146, assise sur le carter de la transmission comme cela est représenté, et également reliée par un élément fixe 148 à l'engrenage soleil 136 du jeu d'engrenages à haute vitesse 18. Le support 144 du train 20 est relié de façon à entraîner un croisillon 150 du mécanisme différentiel 22. Montés sur le croisillon 150 se trouvent des-pignons 152, 162. Monté sur un premier axe moteur ou moyen d'entraînement de sortie se trouve un engrenage latéral 156. De même, un second engrenage laté- ral 158 est monté sur un arbre moteur ou moyen d'entraînement de sortie 160. Des engrenages latéraux 158 et 156 sont en pri- se avec les pignons 152, 162, à la suite de quoi les arbres 160 et 154 sont entrainés pendant la rotation de l'axe cen- tral. En marche, la commande est fournie par le générateur de force motrice (non représenté) pour entraîner la plaque 34 et le couvercle 26 de façon à faire tourner le rotor 28. Pen- dant le déplacement du fluide à l'intérieur du coupleur 12, la turbine 36 tourne de façon à provoquer l'entraînement, par l'intermédiaire de la plaque 40 et de l'amortisseur de vibra- tions par torsion 42, de l'arbre 52. Ensuite, lorsque la trans- mission est amenée à la vitesse de croisière, l'engrenage de verrouillage 44 peut être actionné de la manière bien connue de façon à réaliser une liaison directe entre le rotor 28 et la turbine 36 et minimiser les pertes dans le train d'entrai- 8. nement. Ainsi, à ce moment là, l'arbre '52 est entraîné, met- tant à son tour en rotation l'engrenage soleil 68 du jeu d'en- grenages de marche-avant-arrière 14. Cependant,la poulie d'en- trée 60 n'est pas entraînée tant que soit l'embrayage de mar- che avant 80 soit le frein de marche arrière 88 n'est pas ac- tionné. A ce moment là, la pompe 104 est également entraînée pour fournir de l'huile sous pression aux divers systèmes d'actionnement sélectionnés par le système de commande. Pour entraîner la transmission dans la direction avant, l'huile est fournie à une chambre 94,déplaçant le pis- ton 92 et engageant l'ensemble d'embrayage de marche avant 80. Cela a pour effet de bloquer la couronne 74 à l'engrenage 72 dans le jeu d'engrenages de marche avant-arrière 14, d'en- traîiner: le support 70 par l'intermédiaire du moyeu 71. Ain- si, la poulie 60 est mise en rotation et, au moyen de la cour- roie 106, la poulie 108 est entraînée. La. rotation de la pou- lie 108 a pour effet d'entraîner le moyeu 126 et le flasque 128, entraInant la couronne 130-du train d'engrenage à haute vitesse 18. En conséquence, la sortie du train 18 est prélevée par le support planétaire 132, mettant en rotation l'arbre 138 qui est relié aux pignons d'entraînement 140 du train d'engre- nages à couple élevé 20. La.couronne 146 de ce jeu d'engrena- ges est assise, et la commande de sortie du train 20 est trans- mise, par l'intermédiaire du support 144, à l'axe central 150, entraînant les pignons et par conséquent les engrenages laté- raux, de façon à transmettre la comnmande aux deux arbres mo- teurs. Pour entraîner la transmission dans la direction opposée, l'embrayage de marche avant 80 est libéré et le fluide est admis sous pression dans la chambre 102 de façon à déplacer le piston 98 vers la droite, engageant le frein 88. Cela a pour effet d'asseoir la couronne 74 du jeu d'engrenages de marcheavant-arrière,et la commande à partir du support de pignon 70 se fait dans une direction opposée à celle qui vient d'être décrite lorsque l'embrayage de marche avant 80 est en- gagé. La transmission décrite est montée le long de deux 9. axes de façon à réduire la taille de l'ensemble. La transmis- sion est enfermée dans un boîtier fendu en métal embouti, de façon à améliorer la fabrication et à réduire le poids de l'ensemble. La réduction des dimensions et la compacité jouent un rôle important lorsque l'espace est limité. De plus, l'assemblage suivant deux axes seulement simplifie la fabrication et le montage de ces transmissions. Le jeu d'engrenages de l'embrayage de marche avant et du frein de marche arrière offre un mécanisme de sélection dirigeable o le frein de marche arrière est "à roue libre" lorsqu'il est engagé, ce qui a pour effet d'augmenter la du- rée de vie des engrenages, de réduire l'usure et le bruit des engrenages, et d'augmenter le rendement du transfert de puissance. Bien que les pignons et les engrenages latéraux du différentiel soient représentés comme étant des engrena- ges coniques, ils peuvent être également des engrenages droits de façon à simplifier les techniques de fabrication. Le dispositif hydrodynamique interposé a les fonctions sui- vantes: (1) il agit en dispositif de démarrage; (2) il agit en dispositif de changement de vitesse; (3) il agit en dispo- sitif de commande de vitesse du moteur; (4) il agit en dis- positif retardateur; et (5) il agit en mécanisme de change- ment de rapport. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au con- traire susceptible de variantes et de modifications qui appa- raîtront à l'homme de l'art. 10. REVENDICATIONS 1 - Mécanisme de transmission (10), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif hydrodynamique (12) prévu pour être entraîné par un générateur de force motrice (non représenté), le dispositif hydrodynamique comprenant des élé- ments de rotor (28)et de turbine (36), un moyen d'embrayage (44) prévu pour bloquer ensemble les éléments de rotor et de turbine, un premier arbre (52) relié à l'élément de turbine, un jeu d'engrenages planétaires de marche avant-arrière (14) relié au premier arbre, un système d'entraînement à variation continue (16) comportant une poulie d'entrée (60), une poulie de sortie (108), et une courroie (106) s'étendant entre les deux poulies (60, 108) de façon à transférer la puissance, chacune des poulies d'entrée et de sortie comportant un rouet fixe (59, 110) et un rouet mobile (62, 112),un moyen reliant le rouet fixe de la poulie d'entrée au jeu d'engrenages de mar- che avant-arrière, la poulie d'entrée étant coaxiale avec le premier arbre, un jeu d'engrenages de réduction, un moyen re- liant le rouet fixe de la poulie de sortie au jeu d'engrena- ges de réduction (18, 20), un mécanisme différentiel (22) comportant un arbre d'entrée (142) relié au jeu d'engrenages de réduction et une paire d'engrenages latéraux (156, 158), et un moyen d'entraînement de sortie (154, 160) relié aux engre- nages latéraux du mécanisme différentiel, à la suite de quoi le moyen d'entraînement de sortie sera entraîné par un généra- teur de force motrice par l'intermédiaire du dispositif hydro- dynamique et du système d'entraînement à variation continu. 2 - Mécanisme de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif hydrodynamique,le pre- mier arbre, le jeu d'engrenages planétaires, et la poulie d'en- trée tournent autour d'un premier axe (A), et en ce que la pou- lie de sortie, le jeu d'engrenages de réduction et le mécanis- me différentiel tournent autour d'un second axe (B). 3 - Mécanisme de transmission selon l'une des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que le jeu d'engrenages planétaires de marche avant-arrière comporte un engrenage so- leil (68), une couronne (74), une pluralité de pignons (72) et 11. un support de pignon (70) portant les pignons, un embrayage de marche avant (80), et un frein de marche arrière (88), le premier arbre étant relié à l'engrenage soleil, l'embraya- ge de marche avant comportant un piston (92) et étant relié de façon que l'actionnement du piston de l'embrayage de marche avant verrouille ensemble la couronne et l'embrayage soleil, le rouet fixe de la poulie d'entrée étant relié au support de pignon du jeu d'engrenages planétaires de marche avant-arriè- re, de sorte que lors du désengagement de l'embrayage de mar- che avant et de l'actionnement du frein de marche arrière, la couronne est maintenue stationnaire alors que le premier arbre relié à l'engrenage soleil entraîne le support de pignon dans le sens inverse. 4 - Mécanisme de transmission selon la revendication 3, caractérisé en ce que le support de pignon est relié à la poulie d'entrée, de façon à transférer la commande du jeu d'engrenages de marche avant-arrière au système d'entraînement à variationc ontinue. - Mécanisme de transmission selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le jeu d'engrenages de réduction comprend un train d'engrenages pla- nétaires à haute vitesse (18) et un traind 'engrenages plané- taires à couple élevé (20), un engrenage soleil séparé (136, 139) pour chaque train d'engrenages, chaque train d'engrenages comportant une couronne individuelle (130,146) et des supports de pignon (132, 144) sur lesquels sont montés des pignons (140, 152, 162), le rouet fixe de la poulie de sortie étant relié à la couronne du train d'engrenages à haute vitesse de façon à entraîner les pignons planétaires dans le même sens, avec venue en prise avec l'engrenage soleil à un rapport réduit d'engrenage par l'intermédiaire du support de pignons du train à haute vitesse, l'engrenage soleil étant relié à la couronne - du train à couple élevé, un arbre (138) relié au support de pignon du train d'engrenages à haute vitesse et à la plurali- té de pignons du train d'engrenages à couple élevé de façon. à entraîner les pignons du train à couple élevé et le support de pignon dans la même direction pour effectuer une seconde 12. réduction du rapport d'engrenage, o le support de pignon du train d'engrenages planétaires à couple élevé est un seg- ment solidaire du mécanisme différentiel. 6 - Mécanisme de transmission selon l'une des re- vendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la cour- roie est une courroie en acier. 7 - Mécanisme de transmission selon l'une des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un carter fendu en métal embouti (11) renfermant le mécanisme.