Brevet FR2487937A1 — publié le 19820205

justeur dc rapport de vitesse. La présente invention concerne l'ensemble boîte de vitesses et embraya ge,des transmissions par engrenages de mouvements de rotation. Dans des dispositifs connus,un changement de rapport de vitesses entre arbre moteur et arbre récepteur, est précédé d'un débrayage pour annuler la transmission de puissance et est suivi d'un embrayage pour rétablir cette transmission. Lors de cette derniere opération,les deux éléments menant et nené peuvent avoir des vitesses de rotation très différentes,ce qui introduit une déperdition d'énergie à l'ajustement,et peut-être dans certains cas une perte de temps dans la transmission de puissance. Les dispositifs suivant l'invention permettent de minimiser ces inconvénients.Ceux-ci en effet agissent sur la vitesse de l'arbre menant pour 1' ajuster à celle de l'arbre mené ou à un rapport de la vitesse de celui-ci. Considérons pour exemple que ce système est adapté sur un véhicule automobile courant comportant un moteur,un embrayage et une béate de vitesses. Le dispositif,présenté â titre d'exemple sur les figures (I),(2),(3) comporte un plateau tournant (H) qui s'immobilise lorsque les plateaux d'embrayage (a) et (b) ont une vitesse identique. Lorsque ce n'est pas le cas, le plateau (H) tourne dans un sens ou dans l'autre selon que (a) a une vitesse supérieure à (b) ou l'inverse (sens de rotation expliqué plus loin). Le plateau comportè sur le pourtour un filetage quispendant le fonctionnement du système, est en contact avec une crémaillère (E) qui agit par l'intermédiaire d'un câble sur le carburateur pour accélérer ou ralentir le plateau d'embrayage (a) jusqu'à l'arbre de (H). Principe de fonctionnement. Le démarrage du véhicule. Le système ajusteur de vitesses ne doit pas fonctionner car l'égalisation des vitesses des platçaux d'embrayage impliquerait une vitesse nulle pour le moteur. Après embrayage et pendant l'accélération du véhicule,le levier de l'accélérateur (A) actionne celui du carburateur (B) par l'intermédiaire du câble (G). Une portion non guidée du cible (D) joignant (A) et la crémaillère (E) permet à celle-ci de ne pas bouger pendant l'action de (A). (E) est maintenue dans une position fixe par le ressort (F) fixé à son autre extrémité. D'un rapport de vitesses à un rapport supérieur. (A) revient à sa position de repos ainsi que (B) par l'action du ressort (J). Les plateaux d'embrayage sont séparés et la vitesse de l'arbre moteur (a) diminue jusqu'à un minimum. Pendant ce temps est effectué le changement de rapport. La sélection du rapport entraîne par l'action d'un électro-aimant (c;) l'abaissement de la crémaillère sur la vis sans fin de (H). Si (a) a une vitesse supérieure à (b),alors (R) compresse (B) par l'intermédiaire de (E) mais très peu car (E) est dans la position du minimum de vitesse; mais ceci ne peut arriver que si l'opérateur a choisi un rapport trop élevé ou si le changement de rapport a été plus rapide que la perte de vitesse du moteur. -Dans le cas d'un rapport trop élevé,il stagit d'une erreur et une égalisa- tion des vitesses de (a)et(b) est impossible par le système ajusteur. L'embrayage se fera dans les mêmes conditions que sans le système ajusteur. -Dans le cas d'un changement de rapport trop rapidesla vitesse de (a) continue à décroître jusqu'à l'embrayage. La vitesse relative de (a) par rapport à (b) ne peut être en valeur absolue que faible, ou nulle si le temps nécessaire à l'ajustement a été suffisant. Lorsque la vitesse de (a) a tendance à devenir inférieure à celle de (b),(H) tourne en sens inverse et tire sur (B) par l'intermédiaire de (C),(D),(E),ce qui augmente la vitesse de(a) jusqu'à la valeur-de celle de (b),c'est à dire immobilisation de (H). Si lors de la mise en contact de (E) et (H),(a) a une vitesse inférieure à (b),alors (H) tire sur (B) comme indiqué ci-dessus. Lorsque l'on embraye (a) et (b) ,un contact électrique commande à l'électro-aimant la séparation de (E) et (H). D'non rapport de vitesses à un rapport inférieur. (a) a toujours une vitesse inférieure à (b),alors (H) tire sur (B) comme indiqué ci-dessus. Sens de rotation de (E). Supposons d'abord que les plateaux d'embrayage (a) et (b) ont la même vitesses en est de même pour les planétaires (c) et (d) de moeme diamètre,puisque liés par cannelure aux plateaux (a) et (b). La couronne (e) est fixe et a même diamètre intérieur que le plateau (E). Les satellites (f) et (g) ont également même diamètre. Parsymétrie,(f) et (g) ont la mime vitesse puisqu'ils sont entraînés par le même harnais et reçoivent la même vitesse de (c) et (d). Donc par symétrie (H) a une vitesse nulle puisque (e) est fixe et ceci quelle que soit la vitesse commune de (a) et (b). - Pogr étudier les cascoù (a) et (b) ont des vitesses différentes,il suffit donc de considérer qu'un plateau a une vitesse nulle et l'autre la différence des vitesses. Lorsque (b) a une vitesse supérieure à (a), le sens de rotation de (H) est donné sur la figure (2) , et il est donné sur la figure (3) lorsque la vitesse de (a) est supérieure à celle de (b). cette description faite à partir des figures (I),(2),(3) sert d'exemple pour faciliter la compréhension du principe général qui suit. Le dispositif objet de l'invention comporte un système d'engrenages ou de roues de friction reliant un arbre moteur,un arbre récepteur et un plateau (II) dont la rotation se fait dans un sens ou dans l'autre selon que l'arbre moteur a une vitesse inférieure ou supérieure è celle nécessaire à l'établissement du rapport adéquat entre l'arbre moteur et l'arbre récepteur. Le plateau (H) actionne un filetage sans fin qui peut lui être lié ou non. Un moyen -électromagnétioue par exemple- met une crémaillère (E) ou un écrou ou un morceau d'écrou en prise avec le filetage lorsque l'accouplement entre arbre moteur et arbre récepteur est désiré ou nécessaire. La crémaillère (E),guidée en translation par une glissière, est liée au système accélérateur du moteur par crible ou tringle par exemple.Elle est également liée à un système de rappel , un simple ressort par exemple;le système accélérateur sera le carburateur s'il s'agit d'un moteur à explosion. Dans un autre exemple de réalisation selon l'invention,les plateaux (a) et (b) peuvent être supprimés, si l'embrayage consiste à stopper la couronne (H) par pincement pa-- exemple0 Suivant un autre mode de réalisation selon l'invention, l'embrayage par friction peut être remplacé par un embrayage par obstacle puisque le dispositif permet d'obtenir une vitesse nulle entre (a) et (b) ou entre (H) et le b ti. D'autres modes de réalisation selon l'invention sont donnés par le système d'équations: où 1 et 2 sont les indices correspondant aux deux systèmes épi cycloSdaux de la figure (2). où ## et ## sont les rayons de (f) et (g) respectivement, r1 et r2 " " " " (c) et (d) et R2 n i" n tt (h) et (e) (h) est la couronne du train épicycloidal qu'elle forme avec (c) et (f). Elle s'appelle tH) lorsqu'elle remplit les fonctions de commande de la cré maillère. sont les vitesses angulaires de (f) et (g) autour de leur axe respectivement get et &alpha;2 " es vitesses angulaires de axes de (f) et (g) autour des axes 2 de (c) et (d) respectivement. #1' et #2' ont les vitesses angulaires de (c) et (d) respectivement. #1' et #2' " " " " " (h) et (e) " Les figures (4), (5), (6), (7), (8) représentent,avec la figure (2), les diffé rents types de féalisation correspondant aux solutions du système;la fonc tion de chaque roue étant donnée dans le tableau qui suit:: figure n 2 4 5 6 7 8 roue (c) moteur moteur #1' = #2' H #1' = #2' H axe de (f) #1' = #2' H moteur moteur H #1' = #1' roue (h) H #1' = #2' H #1' = #2' moteur moteur roue (d) récepteur récepteur #1' = #2' fixe #2' = #1' fixe axe de (g) #2' = #1' fixe récepteur récepteur fixe #2' = #1' roue (e) fixe #2' = #1' fixe #2' = #1' récepteur récepteur Chaque réalisation devent respecter la condition r2#1=r1#2 pour que l'arbre récepteur @it la même vitesse que l'arbre moteur lorsque (H) est arrêté. Les fonction de la roue (H) liée à la cris sans lu et de la roue fixe peu vent titre inversées Chacune des figures (2), (4), (5), (6), (7), (8), n'étant qu' un exemple de réalisation de chaque solution du système d'équations D'autres modes de réalisation selon l'inventions sont donnés par le système d'équations où 1 et et S sont les indices cor- respondant aux deux systèmes différentials de la figure (9). où r1 et r2 sont les rayons de (f) et (g) respectivement, R1 et R2 " " " " (h), (c) et (d), (e) respectivement, &alpha;1' et &alpha;2' sont les vitesses angulaire de (f) et (g) autour de leur axe respectivement. #1' et #2' " " " " des centres de (f) et (g) autour de l'axe de (h), (c), (d), (e). #1' et #2' sont les vitesses angulaires de (c) et (d) respectivement, #1' et #2' " " " " " (h) et (e) respectivement. Les figures (10), (11), (12), (13) représentent, avec la figure (9), les différents types de réalisation correspondant aux solutions du système,la fonction de chaque roue étant donnée dans le tableau qui suit: figure n (9)-(10)-(11) (12) (13) roue (c) moteur moteur H axe de (f) #1' = #2' H moteur roue (h) H #1' = #2' #1' = #2' roue (d) récepteur récepteur fixe axe de (g) #2' = #1' fixe récepteur roue (e) fixe #2' = #1' #2' = #1' Les fonctions de (c) et (h) peuvent être inversées; il en est de merle pour (d) et (e); peuvent être également inversées les fonctions de (H) et de la roue fixe. Dans un autre mode de réalisation selon l'invention, la vitesse recherchée de 11 arbre de sortie sera opposée à la vitesse de l'arbre moteur. I1 suffira alors d'avoir un différentiel comme dans la figure (I4)s1'embrayage consistant à stopper le plateau (H)qui porte le satellite. Dans un autre mode de réalisation suivant l'invention, la vitesse recherchée de l'arbre de sortie sera la moitié de la vitesse de l'arbre moteur, ou le double si on inverse les r8les des arbres moteur et récepteur. Il suffira d'utiliser le m8me différentiel que ci-dessus comme dans la figure (15), 11 embrayage consistant à stopper le plateau (H) solidaire de l'un des planétaires. Suivant un autre mode de réalisation selon l1invention,on recherchera des vitesses différentes pour l'arbre moteur et l'arbre récepteur. il -suffi- ra alors d'utiliser des trains épicycloidaux comme dans les figures (16), (17) (18). -Dans la figure (I6)s1'embrayage se fait en stoppant la couronne du train épicyclodal; l'arrêt de cette couronne définit un rapport de transmission compris entre O et lices deux valeurs ne pouvant être atteintes avec ce système. Si on inverse les rôles des arbres moteur et récepteur,le rapport de transmission sera compris entre 2 et l'infini dans le sens positif. -Dans la figure (17),l'embrayage se fait en stoppant la rotation de l'axe du satellite autour des axes moteur et récepteur. L'arr8t de l'axe du satellite définit un rapport de transmission compris entre -1 et O,ces deux valeurs ne pouvant être atteintes avec ce système. Si on inverse les rôles des arbres moteur et récepteur,le rapport -de transmission sera compris entre l'in- fini dans le sens négatif et -1. -Dans la figure (18),l'embrayage se fait en stoppant la rotation du planétaire du train épicycloidal. L'arrêt de cette roue définit un rapport de transmission compris entre 1/2 et 1, ces deux valeurs ne pouvant être atteintes avec ce système. Si on inverse les rôles des arbres moteur et récepteur, le rapport de transmission sera compris entre 1 et 2. Dans d'autres modes de réalisation selon l'invention,on utilisera les systèmes représentés par les figures (19),(20),(21) dérivés du train épicy cloidal ou encore les systèmes représentés par les figures (22),(23),(24) dérivés du différentiel. Ces systèmes permettent d'obtenir des rapports plus aisément lorsqu'il est difficile de les obtenir techniquement avec un simple train épicyclodal par exemple. Les systèmes dérivés du train épicy cloïdal ont un planétaire ainsi qu'une couronne,mais un satellite à deux diamètres,l'un d'eux étant en contact avec le planétaire et l'autre avec la couronne.Les systèmes dérivés du différentiel ont également un satellite à deux diamètres, chacun d'éux étant en contact aveo un des planétaires. Dans la figure (19),l'embrayage se fait en stoppant la couronne,dans la figare (20),en stoppant la rota ion de l'axe du satellite autour de l'axe de la couronne,et dans la figure en stoppant le planétaire. Dans la figure (22), l'embrayage est obtenu en arr8tant la rotation de l'axe du satellite auteur de l'axe des planétairesSdans la figure (23) en stoppant le plus grand des planétaires et dans la figure (24) en stoppant le plus petit des planétaires. Pour chacun des systèmes représentés par les figures (19), (20), (21), (22), (23),(24),les rôles des arbres moteur et récepteur peuvent autre inversés. L'ensemble des systèmes représentés par les figures (2) à (24) sont réalisés avec des engrenages cu des roues de friction rigides ou élastiques. Tousles rayons et diamètres les définissant sont assimilables aux rayons et diamètres primitifs des engrenages et en ont les mimes qualités; ainsi ces rayons et diamètres seront tous dits primitifs. Suivant d'autres modes de réalisation selon ventiongon utilisera des systèmes épicyclodaux ou différentiels7ayant un ensemble quelconque de roues remplaçant le satellite,pour obtenir plus aisément certains rapports, techniquement difficiles à obtenir aveo les systèmes précédemment décrits. Dans un autre mode de réalisation selon l'invention, le pîateau(H) peut actionner non pas un filetagesmais une surface de friction sur laquelle vient,en remplacement de la crémaillère,soit un patin guidé transmettant directement sa translation au câble (D),soit une autre pièce comportant également une surface de friction en rotation autour de l'axe de (H) par exemple,enroulant le crible (D) autour de l'une de ses circonférences pour transformer sa rotation en translation: voir figure (25); sa rotation pouvant autre limitée par des butées. Suivant d'autres exemples de réalisation selon l'invention, le moyen mettant (E) et (H) en contact peut autre aussi bien mécanique,hydraulique, pneumatique qu'électromagnétique ou autre,ces moyens étant connus par ailleurs. Suivant d'autres modes de réalisation selon l'invention,le système de rappel de la-- crémaillère peut être aussi bien magnétique,électromagnétique, pneumatique ou hydraulique que mécanique ou autre,oes moyens étant connus par ailleurs. I1 peut m8me être supprimé si celui du système d'accélération est suffisant pour remplir la fonction. Dans d'autres exemples de réalisation selon l'invention, le moyen reliant (E) au système d'accélération peut autre aussi bien électromagnétique, pneumatique ou hydraulique que mécanique ou autre;ces moyens étant connus par ailleurs. il peut être démultiplié si nécessaire0 Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas où deux arbres,l'un moteur, l'autre récepteur,doivent être reliés suivant un rapport de vitesses déterminé, la vitesse de l'arbre moteur pouvant être ajustée à celle de l'arbre récepteur. Ce dispositif peut autre utilisé en automobile dans les transmissions mécaniques des véhicules mais également dans les machines-o-tils0 Une application particulièrement intéressante peut autre dans la conception de boîte de vitesses automatique à trains épicycloïdaux. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'asservissement permettant d'ajuster la vitesse de rota tion d'un arbre moteur à celle d'un arbre récepteur, tel que le rapport de ces deux vitesses soit égal à celui prédéterminé par les dimensions et les fonctions de chaque roue jouant un rôle dans la transmission,caractérisé par le fait qu'un moyen, comportant des roues de friction ou dentées, reliant l'arbre moteur à l'arbre récepteur, permet de faire tourner une roue H dans un sens ou suivant l'opposé selon que le rapport des vitesses entre arbre moteur et arbre récepteur est inférieur ou supérieur à celui prédéterminé;; que cette roue, pour diminuer ou annuler sa vitesse, actionne par un moyen E le système d'accéleration de l'arbre moteur, avant que l'embrayage soit réc lisé pour obtenir la trans-assion de puissance. Un moyen c; permet la cor ti-n et la déconnection entre le moyen E et la roue H pour assurer le fonc- tionement du dispositif et sa mise hors service. Les roues et axes formant le moyen reliant l'arbre moteur et l'arbre récep teur comportant dans tous les cas en moins trois élémente assurant les fonc tions suivantes (w) élément moteur, (x) élément récepteur et (y) élément com mandant la vitesse de l'axe moteur, lié ou identifiable à la roue LT ci-dessus mentionnée. En plus de ces trois éléments de base, il peut comporter égale ment un élément remplissant la fonction (z), élément imobile, et d'autres éléments liés entre eux. 2.Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen reliant les arbres moteur et récepteur est un double train épicycloïdal per mettant l'obtention d'un rapport égal à l'unité entre les arbres moteur et rapports entre les récepteur, tel que les/diamètres primitifs du planétaire et de son satellite soient identiques pour les deux trains épicycloïdaux; Ces deux trains sont lié soit par l'axe des satellites, ceux-ci étant- indépendants dans leur rotation,soit par leur couronne, soit par leur planétaire. Lorsque la liaison entre les deux trains épicycloïdaux se fait par les axes des satellites,les fonctions (w) et (x) sont remplies soit par les plaaé- taires (fig. 2),soit par les couronnes (fig; 8) si respectivement les fonotions (y) et (z) sont remplies soit par les courounes,soit par les planétaires. Lorsque la liaison entre les deux trains épicycloïdaux se fait par les couronnes,les fonctions (w) et (x) sont remplies soit par les axes des sate- lites (fig. 6), soit par les planétaires (fig. 4) si respectivement les fonctions (y) et (z) sont remplies soit par les planétaires, soit par les axes des satellites. Lorsque la liaison entre les deux trains épicycloïdaux se fait par les pla nétaires,les fonctions (w) et (x) sont remplies soit par les axes des saèl- lites (fig. 5), soit par les couronnes (fig. 7) si respectivement les fonctions (y) et (z) sont remplies soit par les couronnes,soit par les axes des satellites. 3;Dispositif selon la revendication 1 caracterisé par le fait que le moyen reliant les arbres moteur et récepteur est un double différentiel permettant l'obtention d'un rapport égal à l'unité entre les arbres moteur et récepteur. Ces deux différentiels sont liés soit par l'axe des satellites, ceux-ci étant indépendaXts dans leur rotation, soit par un de leurs plané taires Dans le premier oasjdeux des planétaires,n'apparten-ant pas au méme différen -t'rti,remplissent leE fonctions (w) et (x); les fonctions (y) et (a) étant assurées par les deux planétaires restants (fig. 9, 10 et 11). Dans le second cas, les fonctions (w) et (x) sont remplies soit par les planétaires restants (fig. 12),.soit par les axes des satellites (fig. I3) si respectivement les fonctions (y) et (z) sont remplies soit par les axes des satellites,soit par les planétaires restants. 4.Dispositif selon les revendications 1,2,3 caractérisé par le fait que la fonction embrayage,pouvant être réalisée par des organes supplémentaires indépendants (a,b fig. 2)peut également etre assurée par le dispo sitåf en bloquant la roue H. 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen reliant les arbres moteur et récepteur est un simple différentiel (fig. 14 et 15) ou un différentiel comportant un satellite ayant deux dia- mètres primitifs,chacun d'eux étant en contact avec un planétaire différent (fig. 22,23 et 24)ou encore un système différentiel ayantsà la place du satellite et remplissant les mêmes fonctions,un- ensemble quelconque de roues que l'on appellera également satellite.La fonction (y) est assurée soit par un des planétaires (fig. I5S23 et 24),soit par le support de l'axe du satellite (fig. I4 et 22) si respectivement les fonctions (w) et (x) sont remplies soit par le support de l'axe du satellite et le deuxième planétaire ou inversement,soit par les deux planétaires. L'embrayage est réalisé en bloquant l'élément qui remplit la fonction (y). 6.Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen reliant les arbres moteur et récepteur est un simple train épicycloS- dal (fig. rbrf7 et 18) ou un train épicycloidal comportant un satellite ayant deux diamètres primitifs,l'un en contact avec le planétairs,l'autre avec la couronne (fig. I9,20 et 21) ou encore un système épicycloidal ayant, à la place du satellite et remplissant les mêmes fonctions, un ensemble quelconque de roues que l'on appellera également satellite. Lorsque la fonction (y) est assurée par la couronne,les fonctions (w) et (x) sont assurées respectivement par le support de l'axe du satellite et par le planétaire ou inversement (fig. I6 et I9). Lorsque la fonction (y) est assurée par le planétaire,les fonctions (w) et (x) sont realisées respectivement par le support de l'axe du satellite et par la couronne ou inversement (fig. I8 et 21). L'embrayage est assuré en bloquant l'élément qui remplit la fonction (y). 7.Dispositîf selon les revendications I à 6 caractérisé par le fait que la fonction embrayage peut être obtenue soit par friction, soit par obstacle. 8.Dispositif selon les revendications 1 à7 caractérisé par le fait que le moyen E est soit une pièce du système d'accélération de l'axe moteur (un levier ou une roue sur un carbarateur à titre d'exemple)soit un ensemble de pièces transmettant l'action de la roue H à ce système d'accélération (crémaillère,cble,ressort,levier de la figure I à titre d'exemple). Cette pièce ou ensemble de pièces,recevant de la roue H un mouvement de rotation,le transmet au système d'accélération en multipliant ou démultipliant son amplitude (roue de friction de diamètre quelconque en contact avec la roue H à titre d'exemple),ou transforme ce mouvement (filet de vis sur roue H et crémaillère de la figure Ià titre d'exemple). 9.Dispositif selon les revendications I à 8 caractérisé par le fait que le moyen G est,soit une pièce (un levier à titre d'exemple),soit un ensemble de pièces (un électro-aimant avec circuit et contact électrique) qui assure le contact entre le moyen E et la roue H depuis le lieu de commande pour l'obtention de la transmission de puissance entre les arbres moteur et récepteur menant cette roue H.