Brevet FR2481772A1 — publié le 19811106

L'invention concerne un mécanisme de transmission assurant une multiplication de la vitesse de rotation entre un organe menant et un organe mené, avec variation automatique du rapport de multiplication en fonction de la vitesse de rotation de l'organe menant. L'invention s'applique en particulier, à l'entraînement d'un compresseur centrifuge destiné à la suralimentation d'un moteur thermique. On sait que la puissance d'un moteur thermique de cylindrée donnee est limitée par la quantité de menant ge carburé qui peut pénétrer dans chaque cylindre pendant la phase d'aspiration. La suralimentation permet, par une compression préalable, d'introduire une plus grande quantité de mélange, donc d'augmenter la puissance d'un moteur, toutes choses égales par ailleurs. Actuellement, la suralimentation d'un moteur est généralement réalisée à l'aide d'un compresseur centrifuge calé sur le même arbre qu'une turbine entraînée par les gaz d'échappement du moteur. Malheureusement, si cette technique donne satisfaction à haut régime, lorsque le débit des gaz d'échappement est suffisamment important, elle n'apporte qu'une amélioration minime à bas régime ou le débit des gaz d'échappement est trop faible pour faire tourner le compresseur à une vitesse convenable L'invention a pour but de remédier a cet incon vénient, grâce à un dispositif d'entraînement d'un compres- seur centrifuge, à partir du moteur, dispositif agencé de façon-à ce que le debit massique du compresseur soit sensiblement proportionnel au régime du moteur. Pour cela, il faut que le rapport de multiplication du dispositif d'entraînement soit d'autant plus grand que le régime de rotation du moteur est plus faible. L'invention concerne donc un mécanisme multiplicateur-variateur de vitesse entre un organe menant et un organe mené, comprenant des satellites tourillonnant sur des axes d'un porte-satellites solidaire de l'organe menant, et roulant d'une part sur une couronne fixe en rotation et d'autre part sur une surface de friction appartenant à l'organe mené. Ce mécanisme est caractérisé en ce que les axes des satellites divergent par rapport à l'axe du mécanisme, la surface de friction solidaire de l'arbre mené étant une surface tronconique d'angle au sommet égal à l'angle au sommet du cône généré par les axes des satellites et la couronne fixe en rotation étant mobile axialement et pressée contre les satellites par des moyens élastiques. De préférence, et pour accroître le rapport de multiplication, chaque satellite comporte deux pistes de roulement, une première piste, de petit diamètre, coopérant avec la couronne fixe en rotation, et une deuxième piste, de plus grand diamètre, coopérant avec la surface de friction tronconique appartenant à l'organe mené. Deux exemples de réalisation font l'objet de la description qui suit, faite en référence aux dessins joints dans lesquels : - la Fig.l représente une coupe partielle par l'axe d'un mécanisme selon l'invention; - la Fig.2 est un schéma d'un ensemble de-surali- mentation d'un moteur thermique; - la Fig.3 est une coupe axiale partielle d'une variante de réalisation du mécanisme de l'invention. Le mécanisme représenté sur la Fig.l est contenu dans un carter 1. I1 relie un arbre menant 2 à un arbre mené3, d'axe commun X-X. L'arbre menant 2 tourillonne dans des roulements 4. I1 se termine par un porte-satellites 5 sur lequel sont fixés des axes 6 divergents par rapport à l'axe X-X. Sur chaque axe 6 est monté, libre en rotation et en coulissement, un satellite 7 comportant deux pistes de roulement 8 et 9. La piste 8, de petit diamètre, est en contact avec une surface de friction conique 10 ménagée sur une couronne 11. Cette dernière est immobile en rotation mais elle peut coulisser par rapport au carter 1, grâce à des cannelures longitudinales 12. Des ressorts 13 maintiennent la couronne 11 en contact avec les satellites 7. La piste de roulement 9, de plus grand diamètre est en contact avec une surface tronconique 14 formée sur l'arbre mené 3. L'angle au sommet de la surface 14 est le même que l'angle au sommet du cône généré par les axes 6 des satellites 7. L'arbre mené 3 tourillonne dans une portée 15 de l'arbre menant 2 et dans un palier fluide 16 formé dans le carter 1 et alimenté en huile sous pression par un canal 17. Une chambre 18, également alimentée en huile sous pression à partir du canal 17, est délimitée entre le carter 1, l'arbre 3 et un épaulement 19 de ce dernier. La pression qui règne dans cette chambre exerce sur l'arbre 3 un effort permanent maintenant la surface conique 14 en contact avec les pistes 9 des satellites 7. Ainsi qu'on peut le voir à la Fiv.2, dans l'application à la suralimentation d'un moteur thermique 20, l'arbre menant 2 porte une poulie 21 entraînée par une courroie 22 à partir d'une poulie 23 solidaire du vilebrequin, non représenté, du moteur 20. L'arbre mené 3, de son côté, est solidaire du rotor 24 d'un compresseur centrifuge 25 dont l'entrée est reliée à l'atmosphère à travers un filtre 26 et dont la sortie est reliée au collecteur d'admission 27 du moteur 20. Le mécanisme décrit fonctionne de la-façon suivante Si l'on désigne par - A, le diamètre de la piste8; - B, le diamètre de la piste 9; - C, le diamètre de la surface 10 au point de contact avec la piste 8; - D, le diamètre de la surface 14 au point de contact avec la piste 9; - n, la vitesse de rotation de l'arbre menant 2; - N, la vitesse de rotation de l'arbre mené 3; on a la relation bien connue d'un train épicyclodal : N = BxC n DxA +1 Les diamètres A et B étant constants, le rapport de multiplication est fonction des diamètres C et D.Plus la vitesse n de l'arbre menant 2 est grande, plus la force centrifuge agissant sur les satellites 7 est importante et plus ces derniers se déplacent sur leursaxes6 en s'éloignant du porte-satellites 5 et en repoussant la couronne 11 à l'encontre de l'action des ressorts 13. Ce déplacement provoque une augmentation relativement faible du diamètre C, mais surtout une augmentation relativement importante du diamètre D, ce qui réduit le rapport de multiplication. Ce mécanisme réduit donc automatiquement le rapport de multiplication lorsque la vitesse de l'arbre menant augmente, ce qui permet d'obtenir du compresseur 25 un débit sensiblement proportionnel au régime du moteur. Ce rapport de multiplication est suffisamment important pour obtenir les vitesses de rotation élevées exigées par un compresseur centrifuge, grâce à l'utilisation d'un train épicycloidal avec un étage de multiplication supplémentaire provenant de la présence des deux pistes 8 et 9 de diamètres différents. Le mécanisme représenté sur la Fig.3 est contenu dans un carter 31. Il relie un arbre menant 32 à un arbre mené 33, d'axe commun Y-Y. L'arbre menant tourillonne dans des roulements 34. I1 constitue un porte-satellites 35 sur lequel sont fixés des axes 36 divergents par rapport à l'axe Y-Y. Sur chaque axe 36 est monté, libre en rotation et en coulissement, un satellite 37 comportant deux pistes de roulement 38 et 39. La piste 38, tronconique, est en contact avec un bourrelet intérieur 40 d'une couronne 41. Cette dernière est immobile en rotation mais elle peut coulisser par rapport au carter 31, grâce à des cannelures longitudinales 42. Des ressorts 43 maintiennent le bourrelet 40 en contact avec la piste conique 38 des satellites 37. La piste 39y de plus grand diamètre que la partie de plus grand diamètre de la piste 38 est en contact avec une surface tronconique 44 formée sur l'arbre mené 33. L'angle au sommet de la surface 44 est le même que l'angle au sommet du cone généré par les axes (36) des satellites 37. L'arbre mené 33 tourillonne dans une portée 45 de l'arbre menant 32 et dans un palier fluide 46 formé dans le carter 31 et alimenté en huile sous pression par un canal 47. Une chambre 48, également alimentée en huile sous pression à partir du canal 47, est délimitée entre le carter 31, l'arbre 33 et une couronne 49 solidaire de l'arbre 33. La pression qui règne dans cette chambre exerce sur l'arbre 33 un effort permanent maintenant la surface conique 44 en contact avec les pistes 39 des satellites 37. Ce second mécanisme fonctionne comme le premier. En désignant par A',B',C' et D' les diamètres cor- respondant respectivement aux diamètres A,B,C et D du premier exemple; on a la même relation entre les vitesses N de l'arbre mené 33 et n de l'arbre menant 32 Dans cet exemple, les diamètres B' et CB sont constants, tandis que les diamètres D' et A' augmentent lorsque la vitesse n de l'arbre menant augmente. Cette disposition permet de réduire plus rapidement le rapport de multiplication lorsque la vitesse de l'arbre menant croît. On peut alors réaliser un ensemble plus compact. REVENDICATIONS 1. Mécanisme multiplicateur-variateur de vitesse entre un organe menant et un organe mené, comprenant des satellites tourillonnant sur des axes d'un porte-satellites solidaire de l'organe menant et roulant d'une part sur une couronne fixe en rotation et d'autre part sur une surface de friction appartenant à l'organe mené, caractérisé en ce que les axes (6;36) des satellites (7;37) divergent par rapport à l'axe (X-X; Y-Y) du mécanisme, la surface de friction (14;44) solidaire de l'organe mené (3;33) etant une surface tronconique d'angle au sommet égal à l'angle au sommet du cône généré par les axes (6; 36) des satellites (7;37) et la couronne (11;41) fixe en rotation étant mobile axialement et pressée contre les satellites (7;37) par des moyens élastiques (13;43). 2. Mécanisme suivant la revendication 1, carac térisé en ce que lesdits satellites. (7;37) présentent chacun unepremière piste de roulement (8;38) en contact avec une surface de friction (10;40) de ladite couronne (11; 41) et une seconde piste de roulement (9;39) en contact avec ladite surface de friction (14;44) solidaire de l'organe mené (3;33). 3. Mécanisme suivant la revendication 2, caracte- risé en ce que ladite surface de friction (10) de ladite couronne (11) est une surface cônique. 4. Mécanisme suivant la revendication 2, carac térisé en ce que ladite surface de friction (dO) de ladite couronne (41) est constituée par un bourrelet et en ce que la première piste de roulement (38) de chaque satellite te en contact avec ladite surface de friction (4O) est une piste de forme cônique. 5. Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 R 4, caractérisé en ce qu'une chambre (18; 48) alimentée en huile sous pression est délimitée entre le carter (1;31) du mécanisme, l'organe mené (3;33) et un élément (19;39) solidaire de l'organe mené (3;33), la pression dans ladite chambre (18;48) exerçant sur l'organe mené un effort de maintien de la surface conique (14;44) en contact avec les pistes (9;39) des satellites (7;37). 6. Application du mécanisme multiplicateur-variateur de vitesse suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, à l'entraînement d'un compresseur centrifuge destiné à la suralimentation d'un moteur thermique.