Brevet FR2527726A1 — publié le 19831202

La présente invention se rapporte à un mécanisme d'entraînement à rapport variable comprenant une poulie à diamètre variable, particulièrement mais non exclusivement pour entraîner des accessoires d'automobiles ou analogues. De façon classique, les accessoires entraînés tels que les alternateurs, les compresseurs pour condition- neurs d'air et les pompes de direction assistée utilisées sur les moteurs à vitesse variable étaient entraînés à partir d'une extrémité du vilebrequin du moteur au moyen de poulies, de courroies et analogues Par suite, les accessoires sont entraînés en rotation à des vitesses qui sont proportionnelles, en fonction de la réduction de la poulie, à la vitesse de rotation du moteur Dans le cas des moteurs d'automobiles et analogues, une importante variation de la vitesse est subie par le moteur et de ce fait par l'équipement entraîné. Il est nécessaire que ces accessoires soient entraînés à une vitesse minimum quand le moteur tourne lentement Cependant, quand le moteur est accéléré, les accessoires sont souvent entraînés beaucoup plus vite qu'il n'est nécessaire Les vitesses excessives qui leur sont demandées dans des conditions de ce genre sont désavanta- geuses, étant donné que ces accessoires exigent du moteur une puissance supplémentaire, présentent une sécurité de fonctionnement moindre dans ces conditions, produisent un bruit supplémentaire sans nécessité et doivent être rendus plus résistants et plus adaptables aux gammes de vitesse. On a créé pour entraîner des accessoires des dis- positifs qui comportent des rapports multiples Ces dis- positifs comprennent des transmissions à plusieurs rapports fixes utilisant des mécanismes d'embrayage automatique Ils procurent un meilleur compromis entre les vitesses de moteur et les vitesses des accessoires Ces dispositifs peuvent, toutefois, conduire à des changements de vitesse brusques qui sont transmis aux accessoires quand les rapports sont modifiés Dans ces conditions, les forces d'accélération et de décélération ajoutées apportées par la transmission doivent être considérées lors de la conception des courroies d'entraînement et des éléments constitutifs des accessoires. De plus, la charge élevée exercée sur les mécanismes d'embrayage dans ces dispositifs conduit souvent à une forte usure de l'embrayage et à une défaillance prématurée. Ces transmissions pour les dispositifs d'entrai- nement d'équipements auxiliaires comprennent aussi des poulies à diamètre variable qui sont généralement sensibles à l'action de masses centrifuges, de la pression hydraulique ou analogues Ces dispositifs peuvent réduire la charge de choc des dispositifs à rapport fixe Cependant, ils ne comprennent normalement pas de moyen pour réagir au dispositif de commande en ce qui concerne le diamètre réel de la poulie En conséquence, le diamètre de la poulie n'est pas facile à régler, en particulier quand un fonc- tionnement à variation de rapport continue doit être utilisé plutôt que des rapports de réduction fixes De plus, de nombreux dispositifs exigent des mécanismes com- pliqués pour obtenir la réponse de vitesse appropriée en fonction du diamètre de la poulie ou prévoient simplement des positions de pas assurant un fonctionnement pas à pas à rapports fixes. Selon la présente invention, il est prévu un mécanisme d'entraînement à rapport de réduction variable comprenant une poulie de diamètre variable, un dispositif de commande hydraulique accouplé à ladite poulie pour en faire varier le diamètre, des moyens d'entrée pour détecter la vitesse de la poulie, des moyens de réaction pour détecter le diamètre de la poulie et une vanne à commande hydrau- lique communiquant avec le dispositif de commande hydrau- lique, ladite vanne à commande hydraulique étant munie d'un premier élément de vanne sensible en position aux- dits moyens d'entrée et d'un second élément de vanne sensible en position auxdits moyens de réaction. Dans une forme de réalisation préférée, l'invention prévoit un mécanisme d'entraînement à rapport variable ayant une utilité particulière pour la commande des accessoires de moteurs à combustion interne à vitesse variable Le mécanisme utilise une poulie à diamètre variable commandée hydrauliquement munie d'une entrée sensible à la vitesse du moteur et d'un dispositif de réaction de commande de l'entrée sensible au diamètre réel de la poulie Un changement continu précis de rapport peut ainsi être réalisé En conséquence, le choc mécanique des dispositifs à rapport fixe est éliminé, tandis que des vitesses d'accessoire prcdéterminées sont obtenues par l'intermédiaire de l'entrée à rapport-de réduction variable sans embrayages, trains d'engrenages et analogues Le changement continu de rapport de réduc- tion peut être réalisé automatiquement en utilisant un mécanisme détecteur de vitesse comme dispositif d'entrée du système. Une forme de réalisation de l'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés dans lesquels la Fig 1 est une vue en élévation et en coupe transversale d'un mécanisme selon l'invention avec-la poulie à un diamètre maximum; la Fig 2 est une vue en élévation en coupe transversale du mécanisme de la Fig 1 avec la poulie à un diamètre minimum, et la Fig 3 est une vue en élévation et en coupe transversale détaillée de la vanne de commande du méca- nisme des Fig 1 et 2. En examinant les dessins en détail, la Fig 1 représente un mécanisme d'entraînement à vitesse variable qui peut être commandé par un moteur à vitesse variable, le dispositif entier tournant, de ce fait, avec, par exemple, le vilebrequin Une poulie, désignée par le numéro de référence général 10, est amenée à tourner avec un élément d'entraînement 12 L'élément d'entraîne- ment 12 est monté sur et est amené à tourner avec l'entrée qui est généralement un vilebrequin de moteur. La poulie 10 est une poulie de diamètre variable commandée par un système hydraulique qui est en général contenu dans l'élément d'entraînement 12 En faisant varier la largeur de la poulie, un diamètre réel variable peut être obtenu, ce qu'une comparaison entre les Fig 1 et 2 fera mieux apparaître. En considérant d'abord la poulie à diamètre variable, une première joue ou flasque latéral 14 coopère avec un second flasque latéral 16 pour délimiter une gorge en V entre les deux flasques Ainsi qu'il a été dit plus haut, on peut faire varier la largeur de la gorge en V Une courroie 18 est représentée en place à l'intérieur de la gorge en V et accuse un plus grand diamètre sur la Fig 1 et un plus petit diamètre sur la Fig 2, ces figures montrant les positions extrêmes de la poulie Chacun des flasques latéraux 14 et 16 comporte un moyeu Les moyeux et 22 sont fixés rigidement aux flasques latéraux 14 et 16, respectivement, pour tourner avec eux. Des barres de guidage 24 et 26 s'étendent paral- lèlement aux axes des moyeux 20 et 22 Les barres de guidage 24 et 26 sont représentées au nombre de deux Un nombre quelconque de barres de guidage peut, cependant, être utilisé là o cela est approprié Les barres de guidage traversent des passages pratiqués à cet effet dans les moyeux 20 et 22 En s'étendant de-cette manière, les barres de guidage 24 et 26 peuvent appliquer une force aux moyeux 20 et 22 pour leur rotation tout en permettant le déplacement axial de chacun des moyeux en vue de la variation du diamètre de la poulie. Pour supporter et entraîner davantage la poulie , l'élément d'entraînement 12 s'étend, se prolonge sous la forme d'un arbre d'entraînement 28, vers l'extérieur pour recevoir les moyeux 20 et 22 L'arbre d'entraînement 28 comprend une butée d'arrêt 30 maintenue par un écrou -32 La-butée d'arrêt 30 et l'écrou 32 sont amenés à tourner avec l'arbre 28 Pour assurer la rotation de la poulie 10 avec l'arbre d'entraînement 28, les barres de guidage 24 et 26 s'étendent à leurs premières extrémités dans l'élément d'entraînement 12 et à leurs secondes extrémités dans la butée d'arrêt 30 - Pour fournir un plan médian fixe à la gorge en V de la poulie 10, un manchon fileté 34 est positionné autour de l'arbre d'entraînement 28 et à l'intérieur des moyeux 20 et 22 Le manchon fileté 34 est monté à rotation sur l'arbre d'entraînement 28 au moyen de roulements à rouleaux 36 Le manchon fileté 34 est aussi contraint axialement à demeurer entre l'élément d'entraînement 12 et la butée d'arrêt 30 par des butées à rouleaux 38 à chaque extrémité du manchon. Pour régler la position axiale des flasques latéraux 14 et 16, le manchon fileté 34 comprend un file- tage extérieur à gauche 40 sur une moitié et un filetage extérieur à droite sur son autre moitié Des filetages intérieurs à gauche et à droite 42 correspondants sont disposés sur les surfaces intérieures des moyeux 20 et 22, respectivement De cette manière, les flasques latéraux 14 et 16 se déplaceront axialement relativement à l'arbre de commande 28 avec des courses égales et dans des directions opposées quand on change le diamètre réel de la poulie. La ligne médiane de la gorge en V est ainsi maintenue fixe. Un dispositif de comnande hydraulique qui est accouplé avec la poulie de diamètre variable 10 pour en faire varier le diamètre est positionné d'un côté de la poulie 10 en coopération avec le flasque latéral 16 Du fait de la coopération par filetages entre les moyeux 20 et 22 et le manchon fileté 34, il est seulement nêcessaire d'entraîner l'un des deux flasques latéraux 14 et 16 Le dispositif de commande hydraulique comprend une chambre hydraulique 48 ' qui présente une forme annulaire Une première paroi 50 est formée sur le côté arrière du flasque latéral 16 pour délimiter un canal circulaire ayant une surface de réception de la pression, disposée pour fournir des forces axiales à l'ensemble de la poulie. Un piston fixe 52 coopère avec la chambre hydraulique 48 Le piston fixe 52 présente aussi une dis- position annulaire pour s'adapter à l'intérieur de la chambre hydraulique annulaire 48 Des joints d'étanchéité appropriés sont prévus sur toutes les surfaces jointives pour contenir la pression hydraulique prévue Le dis- positif de commande hydraulique, quand la pression lui est appliquée, amène le flasque latéral 16 à se déplacer en s'éloignant de l'élément d'entraînement 12 avec son piston fixe venu de matière Ceci se traduit par l'accroli- sement du diamètre réel de la poulie Quand la pression est relâchée de la chambre hydraulique 48, la tension de la courroie 18 de la poulie aura par conséquence l'élargissement de la gorge en V pour réduire le diamètre réel de la poulie 10. Une vanne de commande hydraulique est utilisée dans le système d'entraînement à rapport de réduction variable en communication avec le dispositif de commande hydraulique pour régler le diamètre réel ou efficace de la poulie La vanne de commande hydraulique, désignée par le numéro de référence général 54, est contenue à l'in- térieur du corps de l'élément d'entraînement 12 pour régler le diamètre réel de la poulie 10 Ceci est réalisé à l'aide de moyens d'entrée pour détecter la vitesse de la poulie et de moyens de réaction qui détectent le diamètre réel de la poulie La vanne de commande 54 fournit un moyen pour régler la pression hydraulique à partir d'un passage d'entrée de la pression hydraulique 56 et d'un passage de sortie hydraulique 58 La vanne de commande hydraulique 54 est généralement contenue à l'intërieur de deux alesages cylindriques 60 et 62 coaxiaux, qui s'étendent diamétralement à travers l'élément d'entra I ne ment 12 Les alésages cylindriques 60 et 62 sont div Is par une bride annulaire 64 et sont fermés à leurs extrê- mités extérieures par des bouchons 66 et 68, respectiw I 5 ' Les moyens d'entrée qui assurent la détectlor la vitesse de la poulie peuvent être formés par l'un des nombreux éléments de détection associés directement au dispositif de commande ou raccordés électroniquement avec le dispositif de commande à partir d'une autre partie du moteur Dans la forme de réalisation préférée, on utilise un mécanisme direct comprenant une masse centrifuge 70 disposée d'un côté de l'axe de rotation dans le cylindre 62 Un ressort hélicoïdal 72 résistant à la masse centrifuge 70 est maintenu en place par le bouchon de fermeture 68 A mesure que les alésages cylindriques 60, 62 se remplissent de fluide hydraulique, un passage de décharge 74 s'étend axialement à travers la masse centrifuge 70 pour permettre au fluide de travail de circuler à mesure que la masse se déplace - Un premier élément de vanne 76 est venu de matière avec la masse centrifuge 70 de façon à être en position sensible à celle-ci L'élément de vanne 76 forme un tube à peu près cylindrique qui est d'une longueur appropriée en combinaison avec la masse centrifuge 70 de façon à s'étendre jusqu'à la bride annulaire 64 sous l'influence du ressort 72 quand le dispositif est au repos L'élément de vanne 76 comprend des passages annu- laires 78 et 80 Les passages annulaires 78 et 80 sont chacun d'une longueur axiale suffisante pour être en com- munication continue avec le passage d'entrée 56 et le passage de sortie 58 d'un bout a l'autre de la course de l'élément de vanne 76 Ceci apparaîtra mieux par une comparaison entre les Fig 1 et 2 qui représentent l'élément de vanne 76 dans ses positions extrêmes Des orifices 82 d'entrée de la pression hydraulique traversant la paroi de la structure tubulaire de l'élément de vanne 76 s'étendent vers l'intérieur à partir du passage annulaire 78 Du fait de la longueur du passage annulaire 78, les orifices d'entrée de la pression hydraulique 82 sont continuellement en communication avec le passage d'entrée hydraulique 56 Etant donné que chaque orifice 82 est placé dans la même position axiale sur l'élément 76, les orifices 82 fournissent une position commune pour la pres- sion d'entrée qui variera avec le mouvement de l'élément de vanne 76 De même, les orifices 84 de sortie de la pression hydraulique s'étendent vers l'intérieur à partir du passage annulaire 80 Les orifices 84 sont, par conséquent, en communication continue avec le passage de sortie de la pression 58. Un second élément de vanne 86 est aussi formé par un tube cylindrique qui est monté concentriquement et à glissement à l'intérieur du premier élément de vanne 76. Un alésage central 88 s'étend à travers lepremier élément de vanne 76 de façon à recevoir le second élément de vanne 86 Un passage 90 s'étend à travers le second élément de vanne 86 et comprend des sorties 92 telles que le passage est en communication avec le dispositif de commande hydraulique de la manière décrite plus loin Le second élément de vanne 86 comprend aussi une bride radiale 94 s'étendant vers l'extérieur à partir du corps de l'élément 86 pour former un épaulement destiné à coopérer avec un ressort hélicoidal 96 Le ressort hélicoidal 96 s'étend à partir de la bride radiale 94 jusqu'à la bride annulaire 64 de façon à orienter le second élément de vanne 86 dans une direction s'éloignant de la masse centrifuge 70 Le second élément de vanne 86 comprend aussi un orifice 98 et un intervalle autour de sa périphérie avec la bride annu- laire 64 pour la circulation du fluide afin de permettre le déplacement des éléments de vanne. Le second élément de vanne 86 délimite, au moyen de sa paroi tubulaire, un élément de fermeture des ori- fices de la vanne Le second élément de vanne 86 agit pour fermer les orifices d'entrée de la pression hydraulique 82 et les orifices de sortie de la pression hydraulique 84 de la communication avec le passage 90 s'étendant à travers le second élément de vanne 86 Le second élément de vanne 86 étant positionné par rapport au premier élément de vanne 76, comme le représente la Fig 3, il n'y a ni diminution de la pression d'entrée ni diminution de la pression de sortie disponible pour le passage 90 et de ce fait pour la commande hydraulique Pour établir une communication sélective entre la source et l'échappement de la pression et le passage 90, il e-st prévu un orifice de commande 100, en coopération avec un passage annulaire 102, qui s'étend à travers la paroi du tube du second élément de vanne 86 Le passage annulaire 102 est destiné à fournir une largeur axiale appropriée pour la communi- cation désirée avec les orifices 82 d'entrée de la pression hydraulique ou les orifices 84 de sortie de la pression hydraulique 84 telle que la commande hydraulique puisse être déclenchée. Le second élément de vanne 86 es_ sensible en position et est commandé par des moyens de réaction pour détecter le diamètre réel de la poulie 10 Ces moyens peuvent comprendre un appareil détecteur électronique ou analogue Cependant, dans la forme de réalisation préférée représentée sur les Fig, ces moyens de réaction 104 sont fournis par un élément de liaison rigide 106 qui s'étend d'une côté de la poulie 10 L'élé- ment de liaison rigide 106 est monté à glissement à l'intérieur du piston fixe 52 un espace cylindrique 108 est prévu autour d'une partie de l'élément de liaison rigide 106 pour recevoir un ressort 110 Le ressort 110 s'étend à l'intérieur de l'espace 108 jusqu'à une bague de montage et d'étanchéité 112 La liaison rigide 106 est ainsi amenée à agir contre le côté de la poulie 10. L'élément de liaison rigide 106 est accouplé avec le second élément de vanne 86 de la vanne de commande 54 au moyen d'une rampe 114 de 450 coopérant avec un galet 116 A mesure que l'élément de liaison rigide 106 se déplace avec la poulie 10 dans la direction du diamètre réel réduit de la poulie, le second élément de vanne 86 est sollicité vers la source de pression hydraulique au moyen de la rampe 114 coopérant avec le galet 116 Bien entendu, à mesure que la poulie se déplace vers un grand diamètre réel, le second élément de vanne 86 se déplace vers la sortie de la pression. Pour établir la communication entre la chambre hydraulique 48 et le passage 90, un passage 118 s'étend à travers l'élément de liaison rigide 106 Une communica- tion est ainsi établie entre la sortie 92 et le passage 118. En considérant ensuite le fonctionnement du dispositif de commande à rapport de réduction variable, à des vitesses de démarrage et à des petites vitesses, la masse centrifuge 70 est amenée sous l'influence du ressort 72 à se déplacer vers l'axe du dispositif Le premier élément de vanne 76 est ainsi positionné à proxi- mité de la bride annulaire 64 Le second élément de vanne 86 fera alors en sorte que le diamètre réel de la poulie soit à un maximum Cette condition est représentée sur la Fig 1 Ainsi, pendant les conditions de petite vites- se, la poulie 10 entraîne la courroie de commande auxiliaire 18 avec un rapport élevé en comparaison de la vitesse du moteur. A mesure que la vitesse du moteur augmente, le mouvement de rotation de l'élément d'entraînement 12 influence la masse centrifuge 70 de façon à agir à l'encontre du ressort 72 et à la déplacer vers l'exté- rieur, c'est-à-dire vers le bouchon 68 A mesure que cela se produit, le passage annulaire 102 et l'orifice de commande 100 du second élément de vanne 86 entrent en communication avec l'orifice de sortie de la pression hydraulique 84 La pression et le fluide hydrauliques - seront ainsi relâchés de la chambre hydraulique 48 du dispositif de commande hydraulique, ce qui provoquera la réduction du diamètre réel de ia poulie 10 Une détection de la réduction du diamètre réel est réalisée par l'élément de liaison rigide 106 qui mesure le diamètre réel par la position de la paroi latérale de la poulie. L'élément de liaison rigide 106 se déplacera vers le second élément de vanne 86 et forcera le second élément de vanne 86 davantage vers le premier élément de vanne 76 En conséquence, l'orifice 84 de sortie de la pression hydraulique sera fermé de nouveau par 1 ' élément de fermeture du second élément de vanne 86 A ce point, la poulie 10 est de nouveau fixée à un diamètre réel constant. Si la vitesse du moteur est réduite ou si la poulie dépasse sa réduction de diamètre réel du fait du fonction- nement décrit dans ce qui précède, le passage annulaire 102 et l'orifice de commande 100 entreront en communica- tion avec l'orifice 82 d'entrée de la pression hydrau- lique A ce moment, la pression sera appliquée à la chambre hydraulique 48 pour augmenter le diamètre réel de la poulie. L'invention fournit ainsi un dispositif de com- mande à rapport de réduction variable qui fournit une entrée dépendant de la vitesse et une commande de réaction dépendant de la position Bien que des formes de réalisa- tion et des applications de la présente invention ont été décrites et représentées, il sera évident au regard de l'homme de l'art que de nombreuses modifications sont possibles sans pour cela s'écarter des concepts inventifs ici révélés. REVENDICATIONS 1 Mécanisme d'entraînement à rapport variable, caractérisé par le fait qu'il comprend une poulie à diamè- tre variable ( 10), un dispositif de commande hydraulique accouplé à la poulie ( 10) pour en faire varier le diamètre, des moyens d'entrée pour détecter la vitesse de la poulie ( 10), des moyens de réaction ( 104) pour détecter le diamè- tre de la poulie ( 10) et une vanne de commande hydraulique ( 54) communiquant avec le dispositif de commande hydrauli- que, la vanne de commande hydraulique ( 54) étant munie d'un premier élément de vanne ( 76) sensible en position aux mo- yens d'entrée et d'un second élément de vanne ( 86) sensible en position aux moyens de réaction ( 104). 2 Mécanisme suivant la revendication 1, carac- térisé par le fait que l'un des éléments de vanne ( 76) com- prend un orifice ( 82) d'entrée de la pression hydraulique et l'autre élément de vanne ( 86) un élément de fermeture des orifices de la vanne ( 54). 3 Mécanisme suivant la revendication 2, carac- térisé par le-fait que les éléments de vanne ( 76, 86) com- prennent, en outre, un orifice ( 84) de sortie de la pression hydraulique. 4 Mécanisme suivant la revendication 3, carac- térisé par le fait que l'un des éléments de vanne ( 76) com- prend un premier tube cylindrique, les orifices d'entrée et de sortie de la pression hydraulique s'étendant à travers la paroi du premier tube cylindrique, l'autre élément de vanne ( 86) comprenant un second tube cylindrique monté concentriquement et à glissement dans le premier tube cy- lindrique, la paroi du second tube cylindrique délimitant l'élément de fermeture et un passage s'étendant axialement à travers le second tube cylindrique et communiquant avec le dispositif de commande hydraulique, le second tube cy- lindrique comprenant un orifice de commande ( 100) à tra- vers l'élément de fermeture de celui-ci pour permettre une communication sélective entre l'orifice d'entrée ou l'orifi- ce de sortie et le passage ( 90). Mécanisme suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes caractérisée par le fait que les moyens d'entrée comprennent une masse centrifuge ( 70) sol- licitée par un ressort ( 72). 6 Mécanisme suivant les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que la masse centrifuge ( 70) est accouplée avec le premier tube cylindrique pour en régler la position axiale. 7 Mécanisme suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes caractérisé par le fait que le moyen de réaction ( 104) comprend un élément de liaison rigide ( 106) s'étendant d'un côté de la poulie ( 10). 8 Mécanisme suivant les revendications 4 et 7, caractérisé par le fait que l'élément de liaison rigide ( 106) est accouplé avec le second tube cylindrique pour en régler la position axiale. 9 Mécanisme suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes caractérisé par le fait que la pou- lie à diamètre variable ( 10) comprend un arbre d'entrai- IO nement ( 28) et une première ( 14) et une seconde ( 16) joues latérales et que le dispositif de comn Tande hydraulique comprend une chambre hydraulique ( 48) présentant une première paroi qui est formée par l'une des joues latérales ( 14) de la pou- lie ( 10) et est susceptible de se déplacer axialement par 2 $ rapport à l'arbre d'entraînement ( 28). Mécanisme suivant les revendications 7 et 9, caractérisé par le fait que l'élément de liaison rigide ( 106) se développe jusqu'à l'une des joues latérales ( 16) de la poulie ( 10). 11 Mécanisme suivant la revendication 9 ou 10, caractérisé par le fait que la première joue latérale ( 14) comporte un moyeu ( 20) muni d'un filetage intérieur à droite et la seconde joue latérale ( 16) comporte un moyeu ( 22) muni d'un filetage intérieur à gauche et d'un manchon ( 34) positionné à rotation sur l'arbre d'entraînement ( 28) à l'intérieur des moyeux ( 20, 22) et muni de filetages extérieurs coopérant avec les filetages intérieurs des moyeux ( 20, 22).