Brevet FR2512511A1 — publié le 19830311

La présente invention concerne des per- fectionnements apportés aux organes de variation de rapport de transmission qui permettent une variation infiniment progressive des vitesses relatives entre un axe mené et un axe menant dans une gamme de vitesses comprise entre un rapport de 1:1 et une valeur limite à laquelle l'axe mené tourne à une vitesse supérieure à celle de l'axe menant ou vice-versa La variation de vitesse entre les deux axes s'effectue de façon continue, tant dans le sens ascendant que dans le sens descendant, et peut être produite dans l'un ou l'autre sens à partir de tout rapport intermédiaire. Par conséquent, l'objet de l'invention permet d'obtenir le rendement maximal d'-un moteur en maintenant constamment la vitesse de rotation de l'axe de sortie de celui-ci,tandis que l'axe final tourne à la vitesse appropriée, qui est variable en fonction des circonstances de travail qui lui sont imposées. Jusqu'à présent, cet effet pouvait être obtenu seulement au moyen d'un système qui est actionné soit manuellement soit de façon automatique; il's'agit là des boites de changements de vitesses dont les rapports de transmission sont fixes et parfaitement définis, ce qui oblige le moteur à augmenter ou réduire son régime de rotation dans le but de couvrir tous les besoins d'utili- sation, ce qui s'obtient évidemment en sacrifiant les paramètres optimaux et par conséquent au prix de la consommation, du rendement et de la longévité du moteur. Cette circonstance fait que le moteur se comporte de façon irrégulière, puisqu'il est nécessaire d'augmenter ou de réduire sa vitesse de rotation, ce qui augmente ou diminue la puissance qu'il fournit tandis que, de façon idéale, il conviendrait de maintenir le régime du moteur à une puissance stable avec la consommation de combustible la plus réduite possible et un fonctionne- ment plus doux, ce qui donnerait lieu à un rendement éco- 25125 11 nomique se rapprochant d'un rendement parfait. On ne connaît pas d'antécédents qui puissent être considérés comme une antériorité de l'inven- tion, et par conséquent il s'agit de la mise en pratique d'une idée nouvelle et originale qui, bien que partant d'un principe connu, la connexion au moyen d'un élément sans fin entre deux volants qui tournent sur-des axes respectifs, constitue une nouveauté absolue en raison de la construction de ces volants qui sont la base de l'invention. Chacun des volants constitue un système orbital qui comporte des roues dentées situées à la même distance de l'axe du volant et forment un ensemble avec lui. Les roues dentées d'un volant sont reliées aux roues dentées de l'autre au moyen d'éléments convention- nels de transmission simples ou composés, et ces roues den- tées décrivent des orbites de diamètres égaux ou diffé- rents, mais avec la particularité qui consiste en ce que la somme de leurs diamètres est toujours constante, puisque, lorsque le diamètre de l'une des orbites augmente, le diamètre de l'autre diminue dans la même proportion. Les volants mentionnés plus haut sont constitués par des chemises qui contiennent des axes supportés par des coussinets dans lesquels ils se déplacent en sens axial,tandis que les chemises sont fixes dans ce sens. Les axes sont dotés dans la partie chemisée d'une zone de diamètre plus important qui, comme on le verra plus loin, est la clef du développement de l'inven- tion; cette zone élargie est tronconique dans sa plus grande partie et sur sa surface latérale est formé un plan incliné qui constitue une piste qui sert de came de commande qui détermine les orbites des roues dentées. Les chemises présentent à l'extérieur des 25125 1 11 ailes périphériques entre lesquelles sont disposés les axes des roues dentées; cette liaison est mobile, avec un déplacement radial par rapport à l'axe et à cet effet sont prévues dans les ailes des chemises une pluralité d'entailles radiales situées les unes en face des autres, et dans lesquelles sont guidés les axes qui supportent les roues dentées qui effectuent un mouvement orbital lorsque l'axe doté d'une zone de diamètre plus important et la chemise Cournent à l'unisson étant reliés par des clavettes qui, cependant, permettent que l'axe de diamètre plus important, en tournant sur ses coussinets, se déplace en sens axial à l'intérieur des chemises. Entre les ailes de chacune des chemises est disposée une pluralité d'orifices dont le nombre est égal à celui des roues dentées, qui passent vers l'intérieur et sont situés autour de la zone de diamètre plus important tronconique de l'axe; ces orifices sont alignées avec les entailles, et les entailles d'une aile sont situées en face de celles de l'autre aile en aligne- ment parfait pour permettre le fonctionnement des axes des roues dentées comme il est indiqué plus loin. Les axes des roues dentées sont disposés dans des fourches dont les branches sont prolongées par les coussinets radiaux qui, à travers les orifices des che- mises, sont en contact avec la zone élargie tronconique des axes respectifs; dans ces conditions, lorsqu'un axe se déplace axialement à l'intérieur de sa chemise, les coussinets radiaux suivent la surface latérale de la partie élargie en s'adaptant à son diamètre, ce qui donne lieu à une variation du diamètre de l'orbite décrite par les roues dentées. La variation en question est possible grâce au fait que les extrémités des axes des roues dentées peuvent se déplacer le long des entailles radiales formées dans les entailles périphériques de la 25125 t 11 chemise. Par conséquent, la position radiale des axes, c'est-a-dire la distance entre le centre de l'axe qui supporte la roue dentée et le centre de l'axe élargi, est déterminée par la position de la zone tronconique de diamètre plus important, par rapport aux coussinets radiaux. Les roues dentées de chacune des chemises sont reliées aux roues dentées de l'autre chemise par des courroies, des chaînes, des rubans dentés ou tout autre moyen connu. Lorsque l'un des axes tourne, l'autre est obligé de tourner Si les diamètres des orbites sont les mêmes, les vitesses des deux axes le sont aussi, mais si on déplace les axes en changeant l'appui des roues dentéeson obtient une variation de vitesse entre les deux axes Les moyens employés pour que cette variation soit la même dans les deux axes, de façon que la somme des rayons des deux orbites soit toujours la même, peuvent être automatiques ou manuels, à commande purement mécanique ou par des organes électromécaniques, électro- niques, pneumatiques, hydrauliques ou combinés, et dépendent de l'application de l'ensemble à un système d'entraînement de nature particulière; on décrira plus loin un système mécanique simple et fiable qui peut être commandé de façon manuelle ou automatique. On peut résumer l'invention en indiquant simplement qu'elle consiste à établir la transmission entre un axe mené et um axe menant au moyen de deux systèmes orbitaux de roues dentées qui décrivent des orbites concentriques à leurs axes réspectifs, chaque système orbital étant relié à l'autre au moyen d'éléments conventionnels de transmission simple et composée, les rayons de chaque orbite pouvant être modifiés simultané- ment, tout en maintenant leur somme constante, chacun des 251251 1 axes étant doté d'une zone tronconique de diamètre plus important identique à celle de l'autre axe, et ces deux zones tronconiques qui servent de came sont en contact direct avec des coussinets radiaux guidés dans des ori- fices prévus dans une chemise qui, à la même distance des orifices et sur sa partie extérieure,présente des ailes périphériques perpendiculaires à l'axe, qui sont dotées d'entailles radiales de guidage des axes qui supportent des roues dentées qui effectuent un mouvement orbital lorsque l'axe de diamètre renforcé et la chemise tournent à l'unisson étant reliés par des clavettes. Les axes des roues sont disposés dans des fourches entre les branches desquelles se situent les coussinets radiaux qui, à travers les orifices de la chemise, sont en contact avec la partie tronconique renforcée de l'axe, lequel peut se déplacer en sens contraire par rapport à l'autre axe, ce qui donne lieu à un changement proportionnel du rayon de contact du coussinet radial d'un axe par rapport à celui de l'autre axe, tout en maintenant constante la somme des deux rayons. Les extrémités des axes des roues dentées peuvent se déplacer le long des entailles radiales formées dans les ailes périphériques de la chemise, qui consti- tuent les points de transmission du mouvement La position radiale des axes des roues dentées est déterminée par la position de la partie tronconique renforcée de l'axe par rapport aux coussinets radiaux, et la position des zones renforcées tronconiques est déterminée par un élément mécanique constitué par une fourche double qui peut basculer autour de son point central et qui est actionnée de façon conventionnelle. Entre chacune des roues dentées et son axe il a été prévu un embrayage à tension réglable qui constitue un dispositif de limitation de couple qui peut être transmis. Autour de la chemise il est prévu un anneau qui peut glisser autour d'une partie cylindrique formée dans la chemise; cet anneau comporte un plateau doté d'un revêtement anti-friction et qui est pourvu d'orifices qui donnent passage à des tiges solidaires de l'une des ailes de la chemise, et ce plateau, avec interposition d'un ressort de tension réglable, exerce une pression sur des plans qui dépassent des axes des roues dentées en les immobilisant ou en les libérant Les anneaux des deux chemises sont commandés par une fourche double actionnée par des moyens conventionnels, qui agit sur une piste latérale qui dépasse de l'anneau, sur le bord contraire à celui du plateau. En accord avec ce qui vient d'être ex- posé, il a été construit un prototype qui constitue une réalisation pratique de l'invention et qui est représenté dans les dessins ci-joints sans que ceci constitue une limitation des possibilités réelles de l'invention, puis- que celle-ci pourra être modifiée en la simplifiant et en la perfectionnant sans que ses caractéristiques essen- tielles soient altérées. Bien que l'application la plus immédiate du prototype concerne des moteurs statiques de machines- outils ou la transmission de force dans les machines agricoles, son utilisation est également indiquée pour des machines de levage, des moteurs marins, des moteurs auxiliaires, et en général dans tous les cas o il est nécessaire de faire varier de façon continue la vitesse de l'axe de sortie tout en maintenant le couple moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente une vue en élévation. 251251 1 la figure 2 représente une vue de profil, et, la figure 3 représente une vue en plan. En se référant aux dessins, on voit que sur une plaque de base 1 sont disposés deux batis formes par les côtés 2 et 3 dans lesquels sont montés les coussinets 4-5 de diamètre différent. La chemise 6 est adaptée d'un côté au coussinet q, tandis que de l'autre côté elle est adaptée au coussinet 5, et elle comporte à l'intérieur l'axe de diamètre renforcé 7 dont la partie renforcée 8 sert de came. Comme on le voit dans le dessin (figure 2), la chemise 6 est creuse et elle est reliée au coussinet 5 par son couvercle 9. Entre la chemise 6 et l'axe renforcé 7 sont prévues les clavettes qui jouent dans les rainures correspondantes 11, ce qui permet un déplacement axial de l'axe 7 par rapport à la chemise sans perdre sa liaison en sens radial. Dans l'axe 7 est prévu un accouplement de sortie 12 ou prise de force, et à l'extrémité opposée est prévue une tête 13 pour l'organe de commande ou l'actionnement. Comme on le voit dans les dessins, la chemise 6 est dotée des ailes périphériques 14 et 15 qui sont dotées des entailles radiales 16 qui servent à guider les axes 17 qui supportent les roues dentées 18 qui effectuent un mouvement orbital lorsque l'axe 7, et sa chemise 6, tournent à l'unisson étant reliés par leurs clavettes 10. Les axes 17 des roues dentées 18 sont disposés dans des fourches 19 entre les branches des- quelles sont situés les appuis radiaux 20 qui, à travers les orifices 21 prévus dans la chemise 6, sont en contact avec la partie renforcée tronconique 8 prévue dans l'axe 7. Comme on le voit dans les figures 1 et 3, les axes 7 sont disposés parallèlement, et le système mécanique,qui provoque leur déplacement dans le sens axial par rapport aux chemises 6, les déplace en sens contraire, de façon que la somme des rayons des parties renfor- cées tronconiques 8, dans la partie en contact avec les appuis 20, soit constante. Comme on le voit dans les dessins, et plus précisément dans la figure 3, la position des zones ren- forcées tronconiques 8 par rapport aux appuis 20 est déterminée par une fourche double 22 qui bascule autour de son point central 23 et qui est actionnée par des moyens conventionnels, hydrauliques, pneumatiques, mécaniques ou combinés qui, dans un but de simplification des dessins, n'ont pas été représentés, mais qui, A titre d'exemple, agissent dans un sens ou dans l'autre, comme l'indiquent les flèches. Sur chacune des roues dentées 18 il a été prévu un embrayage 24 à tension réglable qui consti- tue un dispositif de limitation du couple moteur à trans- mettre et qui assure une plus grande douceur de trans- mission tout en prolongeant la vie utile des éléments qui assurent la liaison entre les deux systèmes plané- taires. D'autre part, il a été prévu autour de la chemise 6 un anneau 25 qui peut glisser autour d'une partie cylindrique 26 formée dans la chemise 6 Cet anneau 25 comporte un plateau 27 doté d'un revêtement anti-friction (garniture de frein) 28, et le plateau 27 est doté d'orifices à travers lesquels passent des tiges 29 qui, grâce à l'interposition de ressorts 30 de tension réglable par les écrous 31, exercent une pression homogène sur le plateau 27, et celui-ci doté du revête- ment 28 exerce à son tour une pression sur les surfaces planes 32 qui dépassent des axes 17 des roues dentées, r en les immobilisant ou en les libérant pour faciliter ainsi la manoeuvre des roues dentées 18. Finalement, les anneaux 25 des deux chemises sont commandés par une fourche double 33 actionnée par des moyens conventionnels, par exemple un levier 34 qui s'appuie sur une articulation 35 fixée sur la plaque de base 1, et qui dans sa partie centrale 36 entoure au moyen d'une bride l'axe 37 sur lequel la fourche double 33 est fixéede façon rigide; comme on peut le voir dans les figures 2 et 3, la fourche double 33 agit sur une piste latérale 38 qui dépasse de l'anneau sur le bord opposé au plateau 27. Bien que dans le dessin qui illustre le prototype il a été représenté une chaîne 39 comme moyen de transmission entre les systèmes orbitaux, il ne s'agit pas là d'une limitation puisque l'on peut utiliser une courroie dentée par exemple, sans que ceci donne lieu à une modification quelconque; on pourrait utiliser également plus d'un élément, c'est-àdire des courroies ou des chaînes doubles ou triple, ce qui conduirait à utiliser des roues dentéesjumelles en Ponction du nombre d'éléments de transmission 39 utilisés. En se basant sur les dessins,on peut dire que la base de l'invention est constituée par la trans- mission établie entre un axe menant 7 et un axe mené 7 au moyen des systèmes orbitaux des roues dentées 18 qui effectuent des mouvements orbitaux concentriques à leurs axes respectifs 7, chaque système orbital étant relié à l'autre au moyen d'éléments conventionnels de trans- mission 30, simples ou composés, les rayons de chaque orbite pouvant être modifiés simultanément pour maintenir constante leur somme, de façon que le rapport de trans- mission puisse changer de façon progressive, tant dans le sens ascendant (multiplication), que dans le sens descen- dant (division), dans les limites déterminées par le Z 512511 rayon orbital maximal d'un système par rapport au rayon orbital minimal d'un autre système. Comme il a été dit plus haut, l'une des têtes de liaison 12 est dotée de la sortie de l'axe moteur tandis que l'autre est reliée à l'entrée du mécanisme à entraîner Ce mécanisme peut être, comme il a été dit plus haut, tout système qui nécessite une vitesse de rotation variable, comme par exemple l'hélice d'un bateau, une pompe à débit variable, une dynamo, une machine-outil, une machine agricole, la transmission d'une roue de véhicule, une courroie transporteuse, un appareil de levage, etc. Une fois les axes reliés et le moteur en marche, les deux systèmes orbitaux commencent à tourner, et, lorsque leurs diamètres orbitaux sont égaux,le nombre de tours à l'entrée est égal au nombre de tours à la sortie. Cependant, si l'on agit dans l'un quel- conque des sens indiqués par les flèches, sur le bras de la fourche double 22, on déplace vers l'intérieur l'un des axes 7 tandis qu'on fait sortir l'autre dans la même proportion Ceci donne lieu au changement de position des zones renforcées 8 et les têtes 32 de chacun des axes 17 sont libérées du fait que la garniture 28 a été retirée par l'actionnement du bras de levier 34 qui provoque le déplacement vers l'extérieur de l'anneau 25 au moyen des fourches 33, en complément des ressorts 30. Les axes 17 sont donc libérés et leur position peut être changée par les cames constituées par les zones renfor- cées 8 sur lesquelles agissent les appuis 20 des fourches 19. L'élément de transmission 39 agit à tout moment sur les roues correspondantes 18 et lorsque le couple moteur est important ou lorsque la manoeuvre 33 risque de manquer de douceur, avant que se produise une 251251 1 secousse dans la transmission,les embrayages 24 cèdent et l'axe 17 tourne fou Lorsque le rapport de trans- mission désiré est atteint, le bras du levier 34 est libéré et les ressorts 30 rétablissent la pression qui immobilise les têtes 32 de chacun des axes 17, en fixant l'orbite à effets centrifuges. Une façon simple de réaliser la commande du double bras de fourche 22 consiste à l'effec- tuer par un cylindre hydraulique ou pneumatique à double effet On peut utiliser aussi une vis actionnée manuelle- ment,et en tout cas il est nécessaire d'utiliser un élé- ment de commande sensible facilement contrôlable pour réaliser la manoeuvre de façon douce en synchronisme parfait avec le bras de levier 34 oui agit sur les têtes 32 des axes 17 au moyen de la garniture de frein 28. Comme il a été dit plus haut, la manoeuvre est très simple, elle peut se faire rapidement et par conséquent la variation continue de vitesse s'effectue avec une fiabilité absolue, sans secousse, en maintenant ^ 2 O constante la tension de l'élément de -transmission entre les deux systèmes orbitaux et en contrôlant parfaitement les effets obtenus. A l'aide d'éléments électroniques on peut automatiser le système de façon à obtenir un nombre de tours minute à la sortie qui soit constant sans devoir agir sur le moteur pour que celui-ci travaille à un rythme constant dans les meilleures conditions de rendement. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. 251251 1 REVENDICATIONS 1 Perfectionnements apportés aux organes de variation de rapport de transmission, caractérisés en ce qu'ils consistent à établir la transmission entre un axe menait et un axe mené au moyen de deux systèmes orbitaux, un pour chaque axe, de roues dentées qui réalisent des mouvements orbitaux concentriques par rapport à leurs axes respectifs, chaque système orbital étant relié à l'autre au moyen d'éléments conventionnels de transmission simples ou composés, les rayons de chaque orbite pouvant être modifiés simultanément pour maintenir constante leur somme, chacun des axes étant doté d'une zone renforcée tronconique ( 8) semblable à celle de l'autre axe, qui sert de came et qui est en contact avec des coussinets radiaux ( 20) qui sont guidés par des orifices prévus dans une chemise ( 65 qui, à la même distance des orifices et à sa partie extérieure, présente des ailes périphériques ( 14,15) perpendiculaires à l'axe, qui sont dotés d'entailles radiales ( 16) qui servent à guider les axes ( 17) qui supportent les roues dentées ( 18) qui effectuent un mouvement orbital lorsque l'axe renforcé et la chemise tournent à l'unisson étant reliés par des clavettes, les axes des roues étant disposés dans des fourches ( 19) entre les branches desquelles passent les coussinets radiaux ( 20) qui, à travers les orifices de la chemise, sont en contact avec la zone renforcée tronconique ( 8) de l'axe, cet axe pouvant se déplacer en sens contraire par rapport à l'autre, en changeant proportionnellement le rayon de contact des appuis radiaux d'un axe par rapport à l'autre, tout en maintenant constante la somme des deux rayons. 2 Perfectionnements apportés aux organes de variation de rapport de transmission selon la revendication 1 caractérisés en ce que les extrémités des axes des roues dentées peuvent se déplacer le long d'entailles radiales formées dans les ailes péri- phériques ( 14,15) de la chemise, en constituant les points de trans- mission du mouvement, la position radiale des axes étant déterminée par la situation de la zone renforcée tronconique de l'axe par rapport aux coussinets radiaux, tandis que la position des zones renforcées est déterminée à son tour par une double fourche bascu- lante ( 22) autour de son point central ( 23) qui est actionné conven- tionnellemert, étant prévu dans chacune des roues dentées ( 18) et son axe un embrayage à tension réglable qui constitue un dispositif de limitation du couple moteur à transmettre. 3 Perfectionnements apportés aux organes de variation de rapport de transmission selon revendications 1 et 2, caractérisés en ce que,autour de la cheminée ( 6),est prévu un anneau ( 25) qui peut glisser autour d'une partie cylindrique ( 26) formée dans la chemise, cet anneau étant doté d'un plateau ( 27) avec une garniture anti- friction qui est pourvue d'orifices qui donnent passage à des tiges tiges ( 29) solidaires de l'une des ailes de la chemise et, avec inter- position d'un ressort de tension réglable, s'appuie sur des plans qui dépassent des axes des roues dentées en les immobilisant ou en les libérant, les anneaux des deux chemises étant commandés par une fourche double actionnée par des moyens conventionnels qui agissent sur une piste latérale qui dépasse de l'anneau sur le bord opposé du plateau.