Brevet FR2498714A1 — publié le 19820730

VARIATEUR CONTINU DE VITESSE A TRANSMISSION PAR ENGRENAGES VARIATEUR CONTINU DE VITESSE A TRANSMISSION PAR ENGRENAGES La présnte invention est un variateur de vitesse permettant de réduire ou d'augmenter la vitesse d'un mouvement de ro tation appliqué à l'arbre d'entrée, l'arbre de sortie fournissant la vitesse désirée avec un rapport de réduction ou de multiplication constant. Les réalisations techniques courantes sont connues sous l'appellation de boite de vitesses qui permettent d'obtenir des changements de régimes avec des rapports figés, sans variation continue entre deux vitesses successives. Les variateurs de vitesse à rapport continu sont, soit des mécanismes qui font intervenir des dispositifs à friction (plateau et galet, poulies coniques ou extensibles), soit des entrainements hydrauliques où les arbres mené et menant sont accouplés par un liquide en mouvement plus ou moins rapide. Ils peuvent outre aussi électromagnétiques. Ces variateurs, dont le glissement est inévitable, ne permettent d'obtenir qu'un rapport approché, Ils présentent l'inconvénient de dissiper inutilement de lténergie et, quelques fois, de nécessiter une génération d'énergie connexe (hydraulique ou électrique). Le variateur de vitesse présenté est constitué d'un accouplement d'arbres en bout par trains d'engrenages. La transmission du mouvement a la rigueur reconnue aux liaisons par engrenages, il n'y a'ni glissement, ni élasticité. L'accouplement est une transmission d'arbres parallèles non alignés. Le rapport de multiplication ou de division est d'autant plus élevé que le déport des arbres est grand, la commande du variateur est donc simple. Selon une première variante, un second accouplement est associé au premier, les arbres d' entrée et de sortie se trouvent alors alignés et le rapport des vitesses de l'ensemble est le carré de celui de l'accouplement seul. Selon une deuxième variante, l'appareil peut dtre diviseur ou multiplicateur de vitesse sans changement de la roue motrice, les arbres conservant leur vocation d'arbre d'entrée et d'arbre de sortie. La planche 1/4 annexée illustre le principe sur lequel est basé le variateur, la planche 2/4 présente l'appareil sous forme schématique. Le variateur expérimental réalisé est représenté sur les planches suivantes; en entier sur la figure 5 et écorché sur la 7, la figure 6 étant une vue explicative d'un détail important de construction. L' appareil met à profit la variation cyclique d'une transmission de mouvement entre deux roues non concentriques. Le principe est mis en évidence par le mouvement du train d'engrenages à 3 roues A, B et C représenté sur la figure 1. La roue A, (le pignon) tourne autour de l'axe fixe (a) tandis que l'axe (c) de rotation de la roue C (satellite) se trouve à l'extrémité d'une bielle articulée en (d). R représente la distance des points fixes (a) et (d). La roue B est un engrenage intermédiairz dont le seul rôle est de transmettre les mouvements de rotation entre A et C dont la distance n'est pas constante lorsque la bielle tourne autour de (d). Si le satellite ne tourne pas autour de son axe est bloqué - une rotation Cz du pignon A entraîne un déplacement angulaire # de la bielle. Les variations angulaires de la bielle et du pignon A sont alors liées par une relation cyclique représentée sur la figure 2 par le tracé M. Le tracé N de cette mdme figure est celui de la relation angulaire entre et & lorsque (a) et (d) sont confondus, donc quand R = O. L'espace compris entre ces courbes M et N contient toutes les courbes correspondant aux diverses valeurs intermédiaires que peut prendre R. Le système est réversible, la rotation de la bielle entraîne celle du pignon et le rapport entre les angles # et &gamma; et reste le même. Dans une m8me plage angulaire de chaque tour, le rapport zest pratiquement constant, il augmente quand R croit. Dans le cas où le système est homotétique à la figure 1, le rapport des angles Le variateur de vitesse est basé sur ce principe avec un seul pignon A et plusieurs satellites C pprtés par un volant (figure 3). Les satellites sont bloqués sur leur axe tour à tour lorsqu'ils parcourent chacun le même secteur angulaire0 Sur le volant,il doit constamment y avoir une roue C bloquée et une seule. Ainsi l'appareil de la figure 3 comporte 3 satellites et l'angle e du secteur "bloqué" mesure 1200. Les rapports dimensionnels restant ceux de la figure 1, la vitesse du volant est régulière et deux fois plus petite que celle du pignon A. La présente invention dont le schéma est représenté sur la figure 4 est composée de deux étages successifs basés sur ce principe. Le rapport de réduction maximal est 4 et les arbres d'entrée et de sortie sont alignés. Un variateur de petite dimension, comprenant deux accouplements élémentaires, a été réalisé avec des engrenages de module égal à 1. Il a un rapport de réduction maximal de 4 obtenu gracie à un déplacement de l'arbre intermédiaire de l'ordre du centimètre. La figure 5 est une vue d'ensemble, à l'échelle 3/4, du variateur.Les repères qui y figurent correspondent aux éléments suivants: 1.- arbre d'entrée 2.- plateau mené de l'arbre intermédiaire 3.- arbre intermédiaire 4. plateau de l'arbre de sortie 5.- arbre de sortie 6.- roulement à billes dans son chemin de guidage 7.- galet d'entraxe 8.- levier de commande de vitesse 9.- carter A - pignon deentratnement B - roue intermédiaire 5 C - satellite L - bague à denture pointue P - roue à denture pointue calée sur l'axe du satellite S - roue à denture pointue immobilisée sur le plateau. Le mécanisme de blocage des satellites, qui est semblable sur chacun des plateaux 2 et 4, est représenté sur la figure 6. L'axe du satellite tourne dans un palier de bronze serti dans le plateau 1. L'extrémité qui en émerge est munie d'une roue à denture pointue (P) qui sera bloquée sur le plateau pendant que celuici tournera de 120e (1/3 de tour). Sur la figure 6 sont représentés, à la fois, les 3 roues à denture pointue P1, P2 ét P3 et l'arbre intermédiaire repère 3 qui, par "désalignement", produit la variation angulaire recher chée. Ce palier est monté sur le levier de COmmirnAe A Les roues P1, P2 et P3 se trouvent sur un meme diamètre du plateau et décalées de 120 l'une par rapport à l'autre.Entre chacune d'elles, et sur ce même diamètre, sont fixées des roues semblables S1, S2 et S qui n'ont pas la possibilité de tourner 3 sur leur axe, elles sont bloquées sur le plateau. L'immobilisation des roues P1, P2 et P3 est assurée par une bague libre (L) à denture pointue qu'un galet (G) applique à la fois sur l'une des roues (P) à immobiliser et sur une des roues (S) bloquée sur le plateau. Le galet (G), à roulement à aiguilles, est monté sur le corps des paliers des arbres (3) et (5). Lorsque le plateau tourne, entrainant les roues P1, P2 et. P3, ces dernières sont Immobilisées chacune à leur tour par la bague libre (L) pendant un parcours de 120-, toujours le même. Ce même processus de blocage des satellites est employé sur le palier de sortie 5 la figure 7 en montre l'emplacement. La position angulaire du galet. (G) sur les paliers d'arbre décide de la qualité du mouvement prélevé dans le cycle représenté sur la figure 2. Les portions intéressantes de cette courbe doivent être aussi rectilignes que possible afin que la rotation trans mise soit régulière. Le nombre de satellites sera imposé par la longueur du segment de courbe sélectionné mesuré en abscisse sur le graphiqae. Dans le cas d'un prélèvement sur un angle &gamma; de 90 , il faudra 360/90 = 4 satellites, et l'appareil correspondant sera susceptible d'utiliser à la fois les segments (E) et (F) de la courbe. Le galet (G),calé à l'angle t = 45' pour utiliser (E), engendrera une division par 2. La division s'amoindrira au fur et à mesure que (R) diminuera. Puis, (R) étant nul, les vitesses d' entrée et de sortie seront identiques. En faisant prendre à-l'angl une valeur opposée (Lp= -45.), lorsque (R) augmentera à nouveau, le variateur deviendra multiplicateur. La partie (F) de la courbe n'est pas très linéaire, son utilisation introduit une distorsion cyclique dans le mouvement restitué. Ce mouvement doit autre compatible avec les exigences de la machine entraînée par levariateur. REVENDICATION Variateur de vitesse à engrenages caractérisé par le fait qu'il met à profit llirrégularité de transmission de deux arbres non alignés. Ce variateur est constitué dune succession de deux accouplements arbres en bout non alignés. Les deux accouplements se succédant, les arbres d'entée (i) et de sortie (5) se trouvent alignés. Un accouplement élémentaire est constitué de 3 (ou plus) trains d'engrenages comprenant chacun un pignon (A) qui est les trémité de marbre menant (1) et un satellite (C) porté par un plateau (2) monté en extrémité de arbre mené (3). Une roue (B) relie (A) et (C). Llaccouplement comprend, avec un pignon commun, trois satellites qutun dispositif (L) bloque successivement sur leur axe pendant un tiers de tour du plateau.