Brevet FR2477250A1 — publié le 19810904

Le dispositif décrit concerne les appareils mécaniques variateurs de vitesse avec engrenages en prise directe. Il est destiné à modifier la vitesse de rotation d'un arbre mené "B" fig. 1 par rapport à un arbre moteur "Alt en fonction du couple où suivant une régulation basée sur un phénomène extérieur. Les dispositifs connus comprennent les ensembles mécaniques à boite de vitesse actionnés par le déplacement d'engrenages, les ensembles mécaniques à planétaires, les ensembles à transmission hydraulique, les appareils fonctions nant par friction de galets sur cylindres côniques, les appareils à courroies trapézoïdales avec poulies de diamètres variables, les ensembles électro-mécaniques notaiiiient à courant de Foucault où à effet megnetique les régulateurs électroniques etc.... Ces appareils présentent certains inconvénients, notamment la limitation du rapport de démultiplication, l'encombrement important pour les couples élevés, la fragilité et parfois la complexité de fabrication, les pertes d'énergie, le coût élevé de certains modèles. Le dispositif objet de l'invention présente de nombreux avantages. Le rapport de démultiplication est à action progressive et proportion- nelle jusqu'à l'immobilisation de l'arbre mene', pour une vitesse motrice quelconque. La commande de démultiplication est réglable et automatique Elle dépend de l'importance du couple moteur qui est mis en opposition avec une charge fixe où avec une régulation dépendant d'un phénomène extérieur (échauffement, anomalie de fabrication necessitant un ralentissement, tempé rature de pièces, vibrations, position de mobiles, niveaux de produits, cadences, boucles de fabrication, bobinages etc.. L'originalité de l'invention consiste à introduire une démultiplica- tion entre l'arbre moteur et l'arbre mené par l'intermédiaire d'engrenages périphériques reliés par paires. L'engrenage de l'arbre moteur "A" est d'un diamètre légèrement inférioeur où supérieur à celui de l'arbre mené "B". La transmission est assurée par une pièce mobile. "M" portant deux engrenages "C" et "D" de rapport différent avec un axe commun. Cette pièce portera 2,3 où 4 engrenages "CD" suivant l'importance du couple à transmettre et pour assurer le meilleur équilibrage dynamique. L'arbre "XY" relié à la pièce "M" tourne dans le sens général en cas de démultiplication de "A" à "B" en entrainant le déplacement du point d'appui des engrenages de liaison "CD". L'importance de la démultiplication dépend de la vitesse de cet ensemble et du rapport initial des engrenages moteur et mené."A" et "B". La pièce mobile "M" subit un couple de réaction qui représente une fraction de la résistance rencontrée par l'arbre mené. Cette réaction se -fait à l'opposé du-sens de rotation en cas- de démultiplication et dans le même sens en surmultiplication. Le rapport initial de demultiplication conditionne à la fois l'impor- tance de la réaction et la vitesse de rotation du mobile "M". il faut 10 tours en "M" au rapport initial 10/9, pour démultiplier l'arbre mené d'un tour, 4 tours au rapport 10/7,5 et 2--tours au rapport initial 10/5. La charge opposée à la réaction conditionne directement l'importance de la démultiplication. Une charge plus forte entraine le ralentissement du mobile "M", son arrêt mène au rapport initial - par exemple 10/7,5. Son blocage avec l'arbre moteur entraine le rapport 10/10. Réduire la charge de contre-reaction augmente la vitesse du mobile "M" et l'importance de la démultiplication - à l'extrême jusqu'à l'arrêt de l'arbre mené. Une charge de réaction constante fait varier la démultiplication suivant la résistance rencontrée par l'arbre mené et une charge variable agit en régulation lorsqu'elle est conditionnée par un élément extérieur. L'arbre "M-XY" controle la rotation du mobile "M" en l'inversant. Ce contrôle est interne à l'appareil sur certains modèles, avec une commande électro-mécanique et mécanique. Le frein "F" permet de ralentir où d'immo- biliser le mobile "M". Il se substitue à tout autre moyen lorsque l'arbre mené doit ralentir occasionnellement et pour la mise en rbute, en permettant l'emploi d'un moteur économique à vitesse censtante, la démultiplication démarre la machine avec un couple élevé lorsque le moteur tourne à son régime. L'arbre "M-XY" entraine un appareil auxiliaire présentant une charge déterminée et un régulateur. Ce dernier servira à la fois pour la régulation suivant les' normes de détecteurs extérieus, pour la récupération d'énergie, pour les mouvements lents à l'arrêt du moteur principal, pour surmultiplier et ajouter sa puissance à celle du moteur principal en tournant à l'opposé du sens de réaction in intervertissant' la liaison des arbres "A" et "B" ("B" devenant' moteur) la démultiplication initiale sé transforme en surmultiplication. De son côté, l'arbre "M-XY" peut être relié au moteur principal. Les arbres "A" et "B" tournent alt > rs en sens opposé avec une forte démultipli cation qui sera de 10/1 avec le rapport initial 10/9. Ces arbres tournent dans le m8me sons avec un engrenage de liaison supplémentaire en "M". L'un des arbres menés permet la décharge instantanée d'un couple excessif sans dépendre de l'inertie motrice fig. 2 et pour la régulation. Le couple est constant sur ces deux arbres monos qui peuvent tourner à des vitesses différentes. Avec un rapport initial surmultiplicateur de 10/20, le variateur agit on différentiel fonctionnent à couple où à puissance constants sui- vant les liaisons mécaniques (1 arbre moteur et deux arbres menés). COUPLE CONSTANT : arbre moteur "M-XY", arbres menés "A" et "B". Ces arbres reçoivent un couple constant avec des vitesses respectives variables. PUISSANCE CONSTANTE : arbre moteur "B" arbres menés "A" et "M-XY", avec renvoi pour tourner dans le bon sens et rester sur un même axe. La, resistance du variateur est limitée à celle des paliers au rapport 10/20/10 car les roulements sont à l'arrêt. Les extrêmes donnent : 10/20/0 et 10/0/20. La puissance est répartie à égalité entre les deux arbres menés, le couple augmente rapidement sur l'arbre le plus lent et diminue pour le plus rapide. Cette particularité présente un avantage sur les différentiels courants - notamment pour l'automobile où la puissance est donase intégralement à la roue motrice qui patine alors que la roue à l'arrêt ne reçoit aucun couple. Ce variateur peut remplacer où complèter les boites de vitesses usuelles.Le générateur "L" aura plusieurs utilisations : lancement du moteur thermique, récupération électrique, assurer les déplacements lents dans les encombrements avec le moteur thermique à l'arrêt - une certaine autonomie etant assurée avec une forte batterie auxiliaire. Ce variateur est utilisable dans toutes les industries et dans l'automobile, comme élément de transmission à vitesse automatiquement variable Dans l'industrie, ce variateur permet l'utilisation de moteurs pou onéreux, les machines sont démarrées progressivement avec un couple elevé lorsque le moteur est à son régime de puissance, avec une régulation manuelle où automatique qui peut dépendre de détecteurs contrôlant un élé- ment quelconque (échauffement, vibrations, position de pièces, niveau etc..~ La résistance du variateur est limitée à celle des paliers au rapport 10/10 par le blocage des engrenages de liaison qui entrent en service uniquement pour assurer la démultiplication R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Variateur de vitesse avec engrenages en prise directe permanente destiné à modifier progressivement, d'une façon automatique où réglable à volonté, le rapport rde démultiplication où de surmultiplication entre l'arbre moteur et l'arbre mené pour obtenir un couple constant, une puissance constante où suivant l'évolution de phénomènes extérieurs contrés par des détecteurs appropriés. 2 Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par une démultiplication où une surmultiplication entre l'arbre moteur "A" et l'arbre mené "B" fig. 1 destiné à provoquer la réaction d'une pièce mobile "M" munie d'engrenages solidaires destinés à assurer la liaison mécanique. La rotation de cette pièce introduit la démultiplication ou la surmultiplication progressive de l'arbre mené. 3 Dispositif selon la revendication 1,2 Caractérisé par un dispositif électro-mécanique interne remplissant quatre fonctions: a/ rendre la pièce mobile "M" solidaire de l'arbre moteur en assurant ainsi un rapport 1/1 entre l'arbre moteur et l'arbre mené. b/ rendre le mobile "M" solidaire du chassis pour l'immobiliser et introduire une variation prévue à la construction -c/ permettre un glissement électromécanique pour assurer une démultiplication règlable de l'extérieur avec. récupération éventuelle de l'énergie électrique -d/ assurer les mouvements lents avec le moteur principal à l'arrêt et pour lancer celui-ci. Cet ensemble électro-mécanique est reporté à l'extérieur à partir d'une certaine puissance avec l'arbre "M-XY" fig. 1 et 3. 4 Dispositif selon la revendication 1,2,3 Caractérisé par l'intervertibilité des arbres moteurs et menés pour assurer des fonctions initiales différentes avec le mAeme appareil, indépen demment'de la régulation: variation initiale nulle, faible où très forte. 5 Dispositif Selon la revendication 1,2,3,4 Caracterisé par les rapports démultiplicateurs où surmultiplicateurs adaptés aux utilisations donnant un couple de réaction et une rapidité de rotation plus ou moins importants à 11 ensemble mobile "M" 6 Dispositif selon la revendication 1,2,3,4,5 Caractérisé par le rapport surmultiplicateur 20/10 qui transforme ce variateur en différentiel - notamment pour véhicules automobiles avec deux arbres menés à puissance constante.Arbre moteur "B" arbres menés "A" et "M-XY" - l'arbre le plus lent recevant un couple rapidement croissant. 7 Dispositif selon la revendication 1,2,3,4,5,6 Caractérisé Par le rapport surmultiplicateur 20/10 et une liaison mécanique différente qui transforme ee variateur en différentiel à couple constant avec les deux arbres menés tournant en sens inverse -où dans le même sens avec un pignon de transmission supplémentaire dans le mobile "M" Arbre moteur "M-XY" arbres menés "A" et "B" ces arbres menés peuvent tourner à des vitesses différentes en recevant le même couple 8 Dispositif selon la revendication 1,2,3,4,5,6,7 Caractérisé par un engrenage de liaison inverseur dans le mobile "M"pour obtenir une rotation dans le meme sens des arbres "A" et "B" lorsque l'arbre moteur est en 9 Dispositif selon la revendication 1,2,3,4,5,6,7,8 Caractérise par un dispositif cranté classique où un frein destiné à produire une décharge automatique et immédiate en cas de résistance excessive sur l'arbre mené, sans dépendre de l'inertie motrice fig. 2 où pour la régulation. 10 Dispositif selon la revendication 1,2,3,4,5,6,7,8,9 Caractérisé par l'arbre "M-XY" qui contrôle extérieurement la rotation du mobile "M" en inversant sa rotation Dans la version différentielle à puissance constante, "M-XY" sert de liaison pour obtenir les arbres menés sur un même axe, on tournant dans le même sens, l'arbre moteur etant éventuellement repris à angle droit.