Brevet FR2513720A1 — publié le 19830401

Transmission automatique variable en continu La présente invention concerne une transmission automatique variable en continu dans un dispositif d'entraîne- ment, comportant un moteur et un arbre à entraîner, la fonction de la transmission automatique étant d'ajuster sans discontinui- té le couple fourni par le moteur au couple exigé sur l'arbre entraîné. Dans ce but, la transmission automatique varia- ble en continu selon l'invention comporte un embrayage fonction de la vitesse, une section coopérant avec cet embrayage pour régler sans discontinuité le rapport de transmission entre un élément d'entraînement primaire et l'arbre de sortie; cette sec- tion comprend un arbre central portant au moins un arbre radial avec un corps conique tournant autour de l'axe de celui-ci, ce corps conique ayant une surface périphérique extérieure à cour- bure concave dans le sens axial, pouvant être déplacé longitu- dinalement sur l'arbre radial et étant agencé pour être entraîné en rotation autour de cet arbre; le corps conique peut, en fonction du rapport couple-vitesse recherché, coopérer, grâce à - une pression axiale exercée par l'embrayage fonction de la vites-, se, avec un corps annulaire assujetti à des r essorts et tournant autour de l'axe de l'arbre central; ce corps annulaire assujetti à des ressorts a une surface périphérique intérieure conique à courbure convexe dans le sens axial, et comportant en outre un mécanisme de réglage qui permet de déterminer le sens de rota- tion de l'arbre de sortie par rapport à l'élément d'entraînement primaire. La transmission continue est réalisée par un cô- ne mobile sur un arbre radial avec différents diamètres coopérant avec la surface périphérique intérieure conique du corps annulai- re sur différents diamètres de celui-ci En outre, les caractéris- tiques proposées par la présente invention procurent une trans- mission automatique variable en continu, de réalisation relati- vement courte et compacte dont les dimensions en coupe transver- sale peuvent être maintenues à l'intérieur de valeurs normales pour de tels mécanismes de transmission, du fait que l'ensemble de la transmission automatique est relativement légère; en ou- tre, compte tenu de son poids et de ses dimensions, cette réali- sation peut être incorporée dans un véhicule normalement équipé d'un changement de vitesses à commande manuelle. Le déplacement du cône est de préférence effec- tué par un mécanisme de commande fonction de la vitesse et à pous- sée axiale dérivé de l'embrayage fonction de la vitesse Toute cette réalisation peut être effective si le corps conique compor- té à son extrémité étroite une collerette radiale ayant un bord périphérique biseauté pouvant coopérer avec un bord terminal biseauté en correspondance d'une bague de commande axialement mobile montée de façon à pouvoir tourner sur un disque d'embraya- ge axialement mobile de l'embrayage fonction de la vitesse, ce disque d'embrayage étant actionné par des masselottes centrifu- ges constituées par des galets logés dans des cages de commande qui sont mises en rotation par l'élément d'entraînement primaire sur un trajet périphérique autour de l'arbre central Du fait de ses caractéristiques, le corps conique et de ce fait, la transmis- sion, n'est pas entraîné jusqu'à ce qu'une vitesse prédéterminée ait été dépassée, ce-qui rend la transmission extrêmement appro- priée à son utilisation dans un véhicule à moteur. En outre, l'élément d'entraînement primaire de la transmission automatique peut être avantageusement couplé di- rectement à l'arbre de sortie, si le tambour relié à l'arbre cen- tral comporte un bord biseauté correspondant à celui de la bague de commande et disposé radialement à une distance de l'arbre cen- tral égale à celle de la bague de commande, l'agencement étant tel que la bague de commande et le bord du tambour viennent en contact l'un avec l'autre lorsque la bague de commande a poussé le corps conique dans sa position la plus extérieure pour cou- pler directement l'élément d'entraînement primaire et l'arbre de sortie, à l'exception de la section de commande, grâce à quoi les parties affectant la transmission, qui ont alors rempli leurs fonctions, s'arrêtent ce qui est favorable en ce qui con- cerne les pertes d'énergie et l'usure. Afin que la vitesse de l'arbre de sortie puisse être rapidement augmentée dans le cas o l'élément d'entraînement primaire et l'arbre de sortiet sont directement couplés, par exemple pour accélérer rapidement un véhicule automo- bile équipé de cette transmission automatique, on peut prévoir un agencement de rétrogradation par le fait qu'il est prévu des broches réparties sur le bord périphérique du tambour, broches dont les axes sont parallèles à l'arbre central, qui sont mon- tées dans le tambour de façon à pouvoir être entraînées longitu- dinalement et qui sont capables de déplacer axialement la bague de commande contre la force d'accouplement centrifuge. On obtient une utilisation optimale du volume disponible et une transmission et une répartition des forces op- timales si l'arbre central porte trois arbres radiaux uniformé- ment répartis équiangulairement, et les forces exercées à l'in- térieur de la réalisation peuvent être encaissées d'une manière simple mais efficace, si les arbres radiaux s'étendent entre l'ar- bre central et un tambour relié à cet arbre central. La possibilité d'inversion du sens de rotation de l'arbre de sortie, exigence inhérente à tout dispositif du type considéré, peut être satisfaite d'une manière simple dans la transmission automatique variable en continu selon l'invention par le fait que le mécanisme de sélection pour changer le sens d'entraînement peut coupler fonctionnellement, soit les corps coniques, soit le corps annulaire avec l'arbre de sortie, les corps annulaires étant fixes ou tournant autour de l'arbre cen- tral respectivement. Si, selon une autre réalisation de la présente invention, après le démarrage et après être passé par les divers rapports de transmission,on peut réaliser en tant que position fonctionnelle fixe, un accouplement direct entre l'élément pri- maire et l'arbre de sortie, excepté la partie de commande, on réduit alors les pertes de puissance et l'usure dans la trans- mission automatique. On va maintenant décrire plus en détail une réalisation selon l'invention, à titre d'exemple seulement, et en se reportant au dessin joint, sur lequel la figure unique mon- tre schématiquement unecoupe longitudinale d'une transmission au- tomatique variable en continu selon l'invention. Dans la réalisation représentée sur le dessin, certains détails, qui sont essentiels au bon fonctionnement de la réalisation, ont été supprimés du fait qu'ils ne sont pas nécessaires pour expliquer la présente invention Parmi ceux-ci sont les moyens pour monter et bloquer diverses pièces, tandis que d'autres pièces sont représentées sous forme d'un ensemble unique qui, en pratique, sera assemblé à partir d'une multipli- cité de pièces afin que celles-ci puissent être montées En outre, on n'a pas envisagé la suspension de la boite de trans- mission dans son ensemble, non plus qu'un certain nombre de trans- mission fixes pour, par exemple, l'adaptation des vitesses de la transmission automatique au moteur qui lui est relié. En se reportant'au dessin, la réalisation re- présentée comprend un carter 1, au centre duquel s'étend un ar- bre central 2, sur lequel est monté en rotation un élément d'en- traînement primaire 3 Ce dernier comprend un manchon 4 avec un premier flasque terminal radial 5 pourvu d'une couronne dentée 6 et un deuxième flasque terminal 7 La couronne dentée 6 peut. être entraînée, par exemple, par le volant d'un moteur non repré- senté La partie périphérique extérieure du flasque terminal 7 forme un carter d'embrayage 8 dans lequel sont montés plusieurs galets centrifuges 9, par exemple 6, qui, lorsque l'élément d'en- trainement-primaire tourne, sont forcés de se déplacer radiale- ment vers l'extérieur sous l'action de-la force centrifuge; 1 le carter d'embrayage a une forme telle que les galets se déplacent, non seulement radialement, mais également axialement Pendant ce déplacement, les galets 9 viennent en contact avec un disque d'embrayage 10, qui, d'une manière non représentée, est relié à l'élément d'entraînement primaire de telle sorte que le disque ne peut se déplacer qu'axialement Ce faisant, le disque d'embraya- ge 10 vient en contact avec une bague de poussée 11 portant une bague de commande 12, qui peut tourner par rapport à la bague de poussée 11 autour de l'axe central de l'arbre principal 2 grâce à des billes 13 La bague de poussée 11 est supportée, de façon à ne pouvoir tourner, mais à pouvoir coulisser axialement grâce à des billes 14 circulant dans des voies de guidage, par un élément d'entraînement secondaire 15 comportant un manchon 16 avec un flasque radial 17 et un flasque radial 18 Le flasque ra- dial 17 se termine en un rebord axial 19 qui forme une surface support pour la bague de poussée 11 Le flasque radial 18 est équipé d'une couronne dentée 20 qui coopère-avec un pignon 21 solidaire d'un arbre d'entraînement 22 Un corps de forme géné- rale conique 24 est monté sur cet arbre au moyen d'une multipli- cité de billes 23 logées dans des chemins de guidage; au voisinage de son sommet, ce corps conique comporte une colleret- te radiale 25 avec un bord périphérique formé de façon à pouvoir coopérer avec la bague de commande 12 L'arbre d'entraînement 22 est creux et est monté sur un arbre auxiliaire 26 monté à une extrémité dans un moyeu 27 fixé sur l'arbre principal 2, et à l'autre extrémité dans un tambour 29 par une pièce terminale 28 de plus grand diamètre. Le corps conique 24 a une surface périphérique courbe concave 30 qui peut coopérer avec une surface périphéri- que intérieure à courbure similaire 31 d'un corps annulaire 32 appliqué en contact avec le corps conique par une multiplicité de ressorts Belleville 33 coopérant à une extrémité avec un re- bord axial 34 du corps annulaire 32, et à l'autre extrémité avec un rebord axial 35 d'un élément de moyeu 36. L'élément de moyeu 36 comporte un manchon 37, une collerette terminale radiale 38 se terminant par une couron- ne dentée 39, un flasque terminal radial 40 situé à l'opposé de la collerette terminale 38 et se terminant par un rebord axial 41 qui se termine lui-même en un anneau radial 42, qui se termi- ne à son tour par le rebord axial 35 pour supporter les ressorts 33. Le corps annulaire 32 a un deuxième rebord axial 43, qui comporte des chemins de guidage pour les billes 44, qui sont ensuite logées dans des chemins de guidage formés dans le rebord axial 41 de l'élément de moyeu 36, grâce à quoi le corps annulaire 32 est fixé de façon à ne pouvoir tourner, mais à pouvoir se déplacer axialement par rapport à l'élément de moyeu 36. Le tambour 29 est monté à une extrémité sur le manchon 4 et à l'autre extrémité sur la section de moyeu 36 Les deux extrémités du tambour 29 comportent des rebords axiaux sur lesquels est placée la bague intérieure d'un roulement à billes , 46 respectivement Les b-gues extérieures des roulements à billes 45 et 46 sont situées dans des portions de moyeu du car- ter 1, aux deux extrémités de celui-ci En outre, dans le carter 1 est monté un accouplement à roue libre 47, c'est-à-dire un accouplement ne permettant la rotation que dans un sens A l'in- térieur, radialement, de l'accouplement 47 se trouve une couron- ne dentée 48, capable de coopérer avec une couronne dentée extérieure 49 sur un élément coulissant 50; grâce à des billes 51 circulant dans des chemins de guidage, cet élément 50 peut coulisser sur l'arbre 52 constituant l'arbre de sortie de la transmission automatique L'arbre central 2 et l'arbre de sortie 52 sont reliés par un palier 53 de sorte que l arbre central peut tourner librement par rapport à l'arbre de sortie 52. L'élément coulissant 50 comporte deux autres couronnes dentées intérieures 54 et 55 La couronne 54 est pré- vue pour coopérer avec la couronne dentée 39 de l'élément de moyeu 36 La couronne dentée 55 peut coopérer avec un pignon 56 fixé sur l'arbre principal 2 de façon à ne pouvoir tourner par rapport à l'arbre 2 L'élément coulissant 50 est constitué par deux parties concentriques 57 et 58 qui, grâce à des billes 59 circulant dans des chemins de guidage, sont fixées de façon à pouvoir tourner l'une par rapport à l'autre, mais sans pouvoir glisser L'élément coulissant 50 est monté sur l'arbre 52 et peut s'y déplacer de façon que les couronnes dentées 49, 54 et puissent coopérer avec les couronnes dentées 60, 61 et 62 du carter 1, du tambour 29 et de l'élément de moyeu 36 respecti- vement L'élément coulissant 50 peut être déplacé et arrêté par un levier de commande non représenté. Une pièce support 63 est fixée au tambour 29 dans la même zone en coupe transversale que celle dans laquelle est située la pièce terminale de l'arbre auxiliaire 26; une broche 64 est logée dans cette pièce 63 pour y coulisser Une extrémité de la broche 64 peut coopérer avec un palier de pous- sée 65 et l'autre extrémité de la broche 64 porte un segment 66 ayant une surface périphérique dirigée radialement, ayant la même forme que la surface opposée de la bague de commande 12. Bien que le dessin ne montre qu:un seul corps conique, on doit noter qu'il est souhaitable qu'il y en ait trois, uniformément répartis angulairement Les pièces supports 63, les broches 64 et les segments 66 sont alors disposés dans la zone intermédiaire Pour des raisons de clarté, on a repré- senté un corps conique 24 dans la partie supérieure du dessin et une pièce support 63 dans la partie inférieure. Le dispositif ainsi décrit, fonctionne comme suit Lorsque l'élément d'entraînement primaire 3 est entraîné, il résulte des forces centrifuges ainsi créées que les galets 9 viennent en contact avec le disque d'embrayage et le poussent en contact avec la bague de poussée 11 Cette dernière commence à tourner, entraînant ainsi lélément d'entrai- nement secondaire 15 Par l'intermédiaire de la couronne dentée 20, le pignon 21 et le corps conique 24 qui en est solidarisé en rotation, sont mis en rotation Le corps conique 24 tend alors de faire tourner le corps annulaire 32 Toutefois, ce dernier est soumis à la contrainte des ressorts Belleville 33 de façon à ne pouvoir tourner par rapport à l'élément de moyeu 36; par l'intermédiaire de sa couronne dentée 39 et des couron- nes dentées 54 et 49 de l'élément coulissant 50, ainsi que par la couronne dentée 48, l'élément de moyeu est relié à l'accou- plement à roue libre 47 ce qui l'empêche de tourner Le corps annulaire 32 reste en conséquence fixe, et il en résulte que le corps conique 24 commence à rouler sur le corps annulaire 32, grâce à quoi tout le tambour et l'arbre central 2 sont entraînés en rotation, le sens de rotation étant le même que celui du mo- teur d'entraînement L'arbre central 2, par l'intermédiaire du pignon 56, monté sur lui et de la couronne dentée 56, fait tour- ner la partie 58 de l'élément coulissant et de ce fait l'arbre de sortie 52. Si maintenant on augmente la vitesse de rota- tion de l'élément d'entraînement primaire, les galets centrifu- ges 9 déplacent le disque d'embrayage 10 et la bague de poussée 11 axialement en direction du corps coni 4 ue 24 La bague de com- mande 12, qui est ainsi déplacée, pousse radialement vers l'ex- térieur le corps conique 24. Du fait du déplacement radial du corps conique 24, le corps annulaire 32 se déplace axialement; il en résulte que les diamètres de coopération des deux corps 24 et 32 va- rient, et que par voie de conséquence, les rapports de transmis- sion varient également Ce processus continue lorsque la vitesse d'entrée de l'élément d'entraînement primaire 3 est à nouveau augmentée, jusqu'à ce que le rapport de transmission 1 * 1 soit atteint Le corps conique 24 se trouve alors dans sa posi- tion la plus à l'extérieur, avec la bague de-commande 12 en con- tact avec les segments 66, grâce à quoi on obtient une liaison - directe entre l'élément d'entraînement primaire et 1:arbre de sortie. Dans cette position, le corps conique 24 s'ar- rête progressivement et tout le tambour 29 avec les pièces con- tenues à lintérieur tourne à la même vitesse de rotation que lré 16 ent d'entra'nement primaire, les pertes de transmission ne provenant que des roulements à billes 45 et 46 seulement. Dans le cas o l'on a besoin d'une accéléra- tion rapide, il est préférable que la liaison directe ci-dessus entre l'élément d'entraînement primaire et l'arbre de sortie, c'est-à-dire le rapport de transmission 1: 1 soit interrompue. Dans la présente réalisation, ceci peut être obtenu en poussant les broches 64 et les segments 66 qui leur sont reliés par l:in- termédiaire du palier de poussée 65 dans la direction de ll élé- ment d'entrainement primaire Le déplacement axial de la bague de commande 12, qui survient alors, déplace le corps conique 24 radialement vers l'intérieur du fait de la pression axiale des ressorts 33, de sorte qu'on obtient une diminution du rapport de transmission et de ce fait une augmentation de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 52. Le dessin montre le dispositif dans la position dans laquelle le sens de rotation de l'arbre de sortie 52 est celui du moteur d'entraînement Si le sens de rotation de l'ar- bre de sortie 52 doit être opposé à celui du moteur d'entraîne- ment, l'élément coulissant 50 doit être déplacé sur l' arbre 52 jusqu'à ce que les couronnes dentées 49, 54 et 55 commencent à coopérer avec les couronnes dentées respectives 60, 61 et 62. Lorsque l'élément d'entraînement primaire 3 est entraîné, il se passe la même chose que décrit ci-dessus, mais avec la-différence que maintenant l'élément annulaire 32 n'est plus bloqué en rotation tandis que le tambour 29 l'est, étant maintenant couplé avec le carter 1 par l'intermédiaire des cou- ronnes dentées 61, 54, 49 et 60 Le corps annulaire 32 commence donc à tourner, entraînant l'élément de moyeu 36 Par l'intermé- diaire des couronnes dentées 62 et 55, l'élément de moyeu 36 est couplé à la partie 58 de l'élément coulissant, et de ce fait à l'arbre de sortie 52, qui tourne mairenant dans un sens opposé à celui du moteur d'entraînement. Comme, ici encore, on peut passer de façon com- plètement continue à travers les divers rapports de transmission on peut entraîner l'arbre de sortie 52 sui une large plage de vitesses dans les deux directions. Revendications de brevet. 1 Transmission automatique variable en continu, caractérisée en ce qu'elle comporte un embrayage fonction de la vitesse ( 9, 10, 11) une section coopérant avec cet embrayage pour régler sans discontinuité le rapport de transmission entre l'élément d'entraînement primaire et l'arbre de sortie ( 52), cette section comportant un arbre central ( 2) portant au moins un arbre radial ( 22) avec un corps conique ( 24) pouvant tourner autour de l'axe de celui- ci, ce corps conique ayant une surface périphérique exté- rieure ( 30) àcourbure concave dans le sens axial, pouvant être déplacé longitudinalement sur l'arbre radial, étant agencé pour être entraîné en rotation autour de cet arbre, et pouvant coopérer, en fonction du rapport couple-vitesse recherché, par l'intermédiaire d'une pression axiale exercée par l'embrayage fonction de la vitesse, avec un corps annu- laire ( 32) assujetti à des ressorts ( 33) et pouvant tourner autour de l'axe de cet arbre central, ce corps annulaire assujetti à des ressorts ayant une surface périphérique in- térieure conique ( 31) à courbure convexe dans le sens axial, et comportant en outre un mécanisme de réglage permettant de déterminer le sens de rotation de l'arbre de sortie par rapport à celui de l'élément d'entraînement primaire. 2 Transmission automatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps conique ( 24) comporte à son extrémité étroite un flasque radial ( 25) ayant un bord périphérique biseauté capable de coopérer avec un bord terminal biseauté correspondant d'une bague de commande ( 12) axialement mobile. 3 Transmission automatique selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bague de commande est montée pour tourner sur le disque d'embrayage ( 11) de l'embrayage fonction de la vitesse, ce disque d'embrayage étant actionné par des masselottes centrifuges. 4 Transmission automatique selon la revendication 3, caractérisée en ce que les masselottes centrifuges sont constituées par des galets ( 9) logés dans des cages de commande qui peuvent être mises en rotation sur un trajet périphé- rique autour de l'arbre central par l'élément d'entraînement primaire. Transmission automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le tambour ( 29) relié à l'arbre central comporte un bord biseauté ( 66) correspondant à celui de la bague de commande ( 12) et situé à une distance radiale de l'arbre central égale à celle de la bague de commande, l'agencement étant tel que la bague de commande et le bord du tambour viennent en contact l'un avec l'autre lorsque la bague de commande a poussé le corps conique ( 24) dans sa position la plus à l'extérieur pour coupler directement l'élément d'entraînement primaire et l'arbre de sortie, à l'exclusion de la section de com- mande. 6 Transmission selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 5, caractérisée en ce qu'il est prévu des broches ( 64) réparties sur le bord périphérique du tambour, dont les axes sont parallèles à l'arbre central, ces bro- ches étant montées dans le tambour de façon à pouvoir être entraînées longitudinalement et pouvant déplacer axia- lement la bague de commande contre l'action de la force d'accouplement centrifuge. 7 Transmission selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que l'arbre central ( 2) porte trois arbres radiaux uniformément répartis équi- angulairement, chacun portant un corps conique, 8, Transmission automatique selon la revendication 7, caractérisée en ce que les arbres radiaux s'étendent entre l'arbre central et un tambour raccordé à l'arbre central. 9 Transmission selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisée en ce que le mécanisme de réglage pour changer le sens d'entraînement peut cou- pler opérativement, soit les corps coniques, soit le corps annulaire avec l'arbre de sortie, le corps annulaire étant fixe ou tournant autour de l'arbre central respectivement. , Transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, après lé démarrage et après être passé à travers lesdivers rapports de trans- mission, en tant que position de fonctionnement station- naire, un accouplement direct peut être réalisé entre l'élé- ment d'entraînement primaire et l'arbre de sortie, à l'exclusion de la partie de commande.