Brevet FR2549562A1 — publié le 19850125

Le brevet espagnol n 505 342 de 1981 propose des perfectionnements apportés à des organes de variation du rapport de transmission qui permettent une variation infiniment progressive des vitesses relatives entre un axe mené et un axe menant dans une gamme de rapport comprise entre 1:1 et une valeur limite pour 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 vers le haut que vers le bas et peut se produire dans un sens quelconque a partir de 10 tout rapport intermédiaire. Par conséquent, 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 adéquate, qui est variable en fonction des 15 circonstances de travail qui lui sont imposées. Jusqu'à présent, cet effet pouvait être obtenu seulement au moyen d'un système qui, dans un cas, est actionné manuellement; tandis que dans l'autre il est automatique; il s'agit, naturellement, des bottes de vitesses dont les rapports de transmission sont déterminés et très concrets, ce qui oblige le moteur A augmenter et/ou réduire son régime de rotation dans le but de couvrir toutes les nécessités d'utilisation, lesquelles sont obtenues, évidemment, en sacrifiant les paramètres optimals et par conséquent au détriment de la consommation, de l'efficacité et de la 25 longévité du moteur. Cette circonstance fait que le moteur se comporte de façon irrégulière, étant obligé d'augmenter ou de réduire sa vitesse de rotation, ce qui augmente ou réduit la puissance qu'il fournit, tandis que la solution idéale consisterait à maintenir 30 un régime de puissance stable du moteur, ce qui permettrait d'obtenir une réduction de la consommation de carburant et un fonctionnement plus progressif, avec pour conséquence un rendement économique proche de la perfection. L'invention propose un système orbital de deux volants 35 dans lesquels sont intégrés des roues dentées situées à égale distance de l'axe du volant et qui forment un ensemble avec lui. Les roues dentées d'un volant sont reliées aux roues dentées de l'autre au moyen d'éléments conventionnels de transmission simple ou composée, et ces roues dentées décrivent des orbites de diamètres égaux ou différents mais avec la particula5 rité qui consiste en ce que la somme de leurs diamètres est toujours constante, du fait que,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 10 des chemises qui contiennent les axes supportés par les coussinets dans lesquels ils se déplacent axialement, tandis que les chemises-sont fixes dans ce sens. Les axes sont dotes dans la partie contenue dans la chemise d'une partie de plus grand diamètre de forme tronconique 15 sur sa plus grande partie et dont la surface latérale forme un plan incliné qui constitue une piste qui agit comme une came de commande qui détermine les orbites des-roues dentées. Les chemises présentent & l'extérieur des ailes périphériques entre lesquelles sont situés les axes des roues 20 dentées; cette liaison est mobile, avec un déplacement radial par rapport à l'axe et à cet effet sont prévues dans les ailettes des chemises des entailles radiales situées face à face dans lesquelles sont guides les axes qui supportent les roues dentées qui réalisent un mouvement orbital lorsque i'axe doté d'une partie 25 de plus grand diamètre et la chemise tournent à l'unisson étant reliées par des clavettes lesquelles, cependant; permettent que l'axe doté d'une partie de plus grand diamètre, qui tourne sur ses coussinets, se déplace-axialement à l'intérieur des chemises. Entre les ailettes de chacune des chemises est prévue 30 une pluralité d'orifices, dont le nombre est égal à celui des roues dentées, qui traversent les chemises jusqu'à pénétrer à l'intérieur de celles-ci et qui sont situés autour de la partie de plus grand diamèetre de forme tronconique de l'axe; ces orifices sont alignés avec les entailles, et les entailles d'une ailette 35 sont situées en face de celles de l'autre ailette en position d'alignement parfait pour permettre que les axes des roues dentées agissent comme il est indiqué plus loin. 2549562. Les axes des roues dentées sont disposés dans des fourchettes dont les branches sont prolongées par des appuis radiaux qui, à travers les orifices des chemises, entrent en contact avec la partie de plus grand diamètre de forme tron5 conique des axes respectifs; par conséquent, lorsqu'un axe se déplace axialement à l'intérieur de sa chemise, les appuis radiaux suivent la surface latérale de la partie de plus grand diamètre en s'adaptant à celui-ci, ce qui fait que le diamètre de l'orbite parcouru par les roues dentées varie également. La variation décrite est possible grace au fait que les extrémités des axes des roues dentées se déplacent le long des entailles radiales formées dans les entailles périphériques de la chemise. Par conséquent, la position radiale des axes, c'est15 à-dire la distance entre le centre de l'axe qui supporte la roue dentée et le centre de l'axe doté d'une partie de plus grand diamètre, est déterminée par la position de la partie de plus grand diamètre de forme tronconique par rapport aux appuis radiaux. Les roues dentées de l'une des chemises sont reliées 20 aux roues dentées de l'autre chemise au moyen de courroies, de chaînes, de rubans dentés ou de tous autres moyens connus bien que cependant en pratique il est conseillé d'utiliser de préférence des rubans dentés avec des parties centrales internes renforcées. Lorsque l'un des axes tourne, l'autre axe est obligé de tourner également Si les deux diamètres orbitaux sont égaux, les vitesses des deux axes sont également égales, mais si on déplace les axes en faisant varier l'appui des roues dentées on obtient une variation de vitesse entre les deux axes; les moyens 30 utilisés pour que cette variation soit identique dans l'un et l'autre axes, de façon que la somme des rayons des deux orbites soit toujours la même, peuvent être automatiques ou manuels, être actionnés de façon purement mécanique ou commandés par des organes électromécaniques, électroniques, pneumatiques, hydrau35 llques ou combinés, et dépendent de l'application de l'ensemble à un système moteur de nature particulière. 2549 624 L'invention décrite peut être résumée en disant simplement qu'elle consiste à établir la transmission entre un axe mené et un axe menant au moyen de deux systèmes orbitaux de roues dentées qui effectuent des orbites concentriques à leurs axes respectifs, la liaison d'un système orbital à l'autre système orbital s'effectuant au moyen d'éléments de transmission conventionnels simples ou complexes, les rayonsde chaque orbite pouvant-être modifiés simultanément, tout en maintenant constante leur somme, chacun des axes étant doté d'une partie'de plus grand 10 diamètre de forme tronconique; ces parties de forme tronconique, identiques entre elles, agissent comme des cames en contact-direct avec des surfaces d'appui radiales guidées dans des orifices prévus dans une chemise équidistante par rapport aux orifices et qui est dotée à sa partie extérieure d'ailettes périphériques perpendicu 15 laires à l'axe, ces ailettes étant dotées d'entailles radiales qui servent à guider les axes qui supportent les roues dentées qui réalisent un mouvement orbital lorsque l'axe doté d'une partie de plus grand diamètre et la chemise tournent à l'unisson, étant reliés par des clavettes Les axes des roues sont disposés dans des fourchettes entre les branches desquelles sont situées les surfaces d'appui radial qui à travers les orifices de la chemise entrent en contact avec la partie de plus grand diamètre de forme tronconique de l'axe, lequel peut'se déplacer en sens contraire par rapport à 25 l'autre axe en faisant varier de façon proportionnelle le rayon de contact des appuis radiaux d'un axe par rapport à l'autre axe, tout en maintenant constante la somme des deux rayons Les extrémités des axes des roues dentées jouent le long d'entailles radiales formées dans les ailettes périphériques de la chemise, qui constituent les points de transmission du mouvement, La position radiale des axes des roues dentées est déterminée par la position de la partie de plus grand diamètre tronconique de l'axe par rapport aux surfaces d'appui radiales, la position de la partie de plus grand diamètre étant déterminée par un élément mécanique constitué par une double fourchette qui peut basculer autour de son point central et qui est actionnée de façon conventionnelle. Entre chacune des roues dentées et son axe est prévu un embrayage réglable qui constitue un limiteur du couple transmis par le moteur. Autour de la chemise est prévu un anneau glissant autour d'une partie cylindrique formée dans la chemise; cet anneau comporte un plateau de garniture antifriction qui est doté d'orifices qui donnent passage à des tiges solidaires de l'une des ailettes de la chemise avec interposition d'un ressort de traction réglable qui s'appuie sur des surfaces qui dépassent des axes des 10 roues dentées en les immobilisant ou en les libérant Les-anneaux des deux chemises sont contrôlés par une double fourchette actionnée par des moyens conventionnels qui agissent sur une piste latérale d'anneaux en relief, sur le bord opposé par rapport au plateau. Cependant, il a été démontré pratiquement que l'em15 brayage à traction réglable prévu sur chacune des roues dentées et le plateau de garniture de frein qui agit simultanément sur tous les embrayages constituent une source de problèmes, compliquent la construction mécanique de l'ensemble, exigent un entretien permanent et augmentent le coût du produit sans apporter une fiabi20 lité absolue de fonctionnement. Cependant, il est absolument nécessaire que les roues dentées tournent librement sans transmettre aucun effort chaque fois que l'orbite est modifiée, c'est-à-dire chaque fois que l'on modifie le rapport de transmission et, au contraire, se solidarisent 25 fermement de leur axe lorsqu'elles transmettent un effort. D'autre part, il est-absolument nécessaire que les roues dentées soient absolument esclaves de leur orbite et à cet effet elles doivent suivre de façon progressive et fidèle le profildes parties de plus grand-diamètre tronconiques de l'axe. En outre, on a découvert la nécessité d'augmenter au maximum le nombre de roues dentées qui se trouvent en contact avec les moyens de transmission pour couvrir un arc de travail de plus de 180 par orbite de façon à augmenter la limite théorique de la puissance à transmettre. Ces questions importantes ont été considérées comme des objectifs de base à résoudre pour que l'invention atteigne l'objectif prévu initialement, et la solution qui leur est donnée constitue l'objet de la présente demande de brevet, en intro5 duisant des améliorations aux perfectionnements apportés aux organes de variation du rapport de transmission que comportait le brevet primitif n 505 342. En accord avec les améliorations qui constituent l'objet de la présente invention, on obtient une plus grande fiabi10 lité mécanique, un fonctionnement plus progressif et précis, ce qui conduit à augmenter la puissance transmise en facilitant le fonctionnement et en réduisant les coots de fabrication. D'autre part, il est important de signaler que le montage est simplifié, et qu'il est possible de réduire les dimensions de l'ensemble en l'adaptant à des petites puissances de façon qu'il puisse être installé dans un plus grand nombre de cas. Selon l'invention, chacune des roues dentées tourne sur un axe qui peut se déplacer axialement et chacun de ces axes présente une partie de plus grand diamètre tronconique qui s'adapte dans un logement-semblable prévu dans la partie centrale de la roue. Etant donné que la roue ne peut se déplacer dans le sens axial, l'axe, dans l'une des positions à -laquelle il peut 25 se déplacer; s'ancre dans la roue et l'immobilise, tandis qu'un déplacement en sens contraire le sépare de la roue et libère la roue dentée. Chacun des axes est prolongé par une tige, et cette tige est reliée à un anneau qui peut glisser autour de la partie cylindrique que comporte lachemise, en remplaçant le plateau doté d'une garniture antifriction prévue dans le brevet primitif n 505 342. A cet effet, l'anneau glissant comporte un plateau dans lequel ont été prévues des entailles radiales à travers lesquelles passent les tiges qui, reliées au plateau, se déplacent avec celui-ci en maintenant ou en libérant les roues dentées. Entre le plateau qui comporte l'anneau glissant et l'ailette contiguë de la chemise sont prévus des éléments séparateurs qui sont reliés aux tiges, lesquelles, dotées de têtes extérieures, sont entraînées par le plateau sans qu'elles soient fixées à celui-ci, c'est-à-dire qu'elles conservent leur liberté de déplacement le long des entailles. L'anneau glissant présente sur le bord opposé au plateau un bourrelet de manoeuvre placé entre les branches d'une fourchette dotée de galets; cette fourchette est double et agit simultanément sur l'axe menant et sur l'axe mené, de façon qu'elle bloque ou débloque en même temps les deux systèmes orbitaux. Pour que les systèmes orbitaux suivent plus docilement les cames respectives, il a été prévu des tenseurs radiaux qui sont constitués de préférence par des frettes qui entourent des fourchettes qui supportent des roues dentées; ces frettes sont de nature élastique et peuvent être métalliques, étant obtenues par exemple à partir de ressorts de traction hélicoïdaux. Finalement, pour que la courroie dentée de transmission s'adapte à un plus grand nombre de roues dentées, il a -été prévu un renvoi qui, situé entre les deux systèmes orbitaux, permet en outre de régler la tension initiale de la courroie; 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, 25 dans lesquels: la figure 1 représente une vue en élévation dans laquelle ont été formées des découpes partielles qui permettent -de représenter des parties cachées; la figure 2 représente un-détail partiel de l'un 30 des systèmes orbitaux, et la figure 3 représente une vue en plan. Dans les dessins, on voit que sur une plaque de base 1 sont disposés deux bâtis formés par les côtés 2 et 3, dans lesquels jouent les coussinets 4 et 5 La chemise 6 s'adapte 35 d'un côté au coussinet 4 tandis que de l'autre côté e 11 e s'adapte au coussinet 5, et elle comporte intérieuremènt l'axe 7 dont la partie de diamètre plus important 8 'est destiné à servir de came; cette chemise 6 est creuse et son couvercle 9 est relié au coussinet 5. Entre la chemise 6 et l'axe 7 doté d'une partie de plus grand diamètre, sont prévues les clavettes 10 qui jouent dans des rainures correspondantes 1, ce qui permet un déplacement axial de l'axe 7 sans perdre sa liaison dans le sens radial L'axe 7 est doté d'un accouplement 12 de prise de force et à l'extrémité opposée est prévue une tête 13 pour l'organe 10 de commande ou d'actionnement. La chemise 6 est dotée de deux ailettes périphériques 14 et 15 qui sont obtenues au moyen des entailles radiales 16 dans lesquelles sont guidés les axes 17 qui supportent les roues dentées 18 qui réalisent un mouvement orbital lorsque l'axe 7 et sa chemise 6 tournent à l'unisson, étant associés au moyen de leursclavettes 10 Les axes 17 des roues dentées 18 sont disposes dans les fourchettes 19 entre les branches desquelles se prolongent les appuis radiaux 20 qui, à travers les orifices 21 prévus dans la 20 chemise 6, entrent en contact avec la- partie de plus grand diamètre tronconique 8, prévue sur l'axe 7. Ces axes 7 sont disposés parallèlement et le système mécanique qui provoque leurs déplacements axiaux, en sens contraire et simultanément, garantit que l'augmentation du mouvement orbital 25 d'un ensemble de roues dentées 18 sera égal à la réduction du mouvement orbital de l'autre ensemble, de façon que le développement soit constant En accord avec les dessins, et plus précisément comme on le voit dans la figure 3, la position des parties de plus grand 30 diamètre tronconique 8 par rapport aux surfaces d'appui 20 est déterminée par une fourchette double 22 qui bascule autour de son point central 23 et qui est actionnée par des moyens conventionnels qui, dans un but de simplification des dessins, n'ont pas été représentés, mais qui agissent dans l'un ou-l'autre sens comme 35 l'indiquent les flèches. L'axe de chacune des roues dentées 18 présente une partie de plus grand diamètre tronconique 24 qui se loge dans une cavité 29 formée dans la roue dentée 18, et chaque axe est prolongé par une tige 30 dotée d'une zone antirotation 31 Cette tige 30 est filetée, et, au moyen du séparateur 26 et des têtes 28, elle est reliée au plateau 27 qui est doté d'orifices de forme allongée à travers lesquels la zone antirotation 31 des tiges se déplace radialement par rapport au plateau 27 qui fait partie de i'anneau glissant 25. Les deux anneaux 25 comportent un bourrelet de manoeuvre 32 opposé au plateau 27, et c'est ce bourrelet 32 situé entre les galets 33 de chacune des branches 34 d'une fourchette double 36, qui, au moyen d'un mécanisme de pignon et crémaillère 37 actionné par un levier 38, se déplace dans le sens indiqué par les 15 flèches pour bloquer et débloquer les parties de plus grand diamètre tronconiques 24 par rapport aux logements 29 prévus dans les galets 18. Il convient d'indiquer que le mécanisme de pignon et crémaillère n'est pas fondamental et peut être substitué de façon 20 avantageuse par des moyens d'actionnement hydrauliques ou pneumatiques Cependant, dans les réalisations de prototypes qui ont permis de mettre en pratique l'invention, on a utilisé un dispositif d'actionnement mécanique en raison de sa simplicité. Par conséquent, la courroie dentée 39 relie les 25 deux systèmes orbitaux et elle est renvoyée par les galets 40 'de façon qu'elle agisse sur un plus grand nombre de roues dentées 18 pour augmenter la puissance transmise; ces roues dentées sont montées sur des supports flottants 41 et l'ensemble est supporté par la plaque 42 qui, grace aux orifices de forme allongée 43 et à 1 'élé30 ment régulateur 44, permet d'établir la tension de courroie initiale adéquate La cavité 46 de la plaque 42 donne libre passage au système d'actionnement de la double fourchette 36. Les fourchettes 20, qui suivent de façon constante le profil de la came 8, sont aidées par les frettes élastiques 45 de 35 façon qu'elles soient soumises à une tension constante. Comme on peut le voir dans la figure 3, l'un des systèmes orbitaux, le système moteur, présente une couronne 46: qui constitue le point de prise de force. Pour définir le principe d'utilisation de l'appareil selon l'invention, on peut dire qu'il consiste à établir une transmission entre un axe menant 7 et un axe mené 7 au moyen des systèmes orbitaux constitués par les roues dentées 18 qui réalisent un mouvement orbital concentrique à leurs axes respectifs 7, l'un des systèmes orbitaux étant relié à l'autre au moyen d'éléments conventionnels de transmission 30, simples ou complexes, les rayons de chaque orbite pouvant être modifiés simultanément tout en maintenant constante leur somme, de façon que le rapport de transmission soit variable de façon infiniment progressive tant dans l'ordre croissant (multiplication), que dans l'ordre- décroissant 15 (division), dans des limites déterminées par le rayon orbital maximal d'un système par rapport au rayon orbital minimal de l'autre système. En accord avec ce qui vient d'être exposé, dans l'une des têtes d'accouplement 12 est située la sortie de l'axe 20 moteur tandis que l'autre tête-est reliée à l'entrée du mécanisme qui doit être actionné; ce mécanisme peut être, comme il a été dit plus haut,tout système qui a besoin d'une vitesse de rotation variable, comme par exemple l'hélice d'un bateau, une pompe à débit variable, une dynamo-, une machine-outil, un instrument agricole, la transmission d'une-roue de véhicule, une bande transporteuse, un treuil, etc. Après avoir relié les axes et après avoir mis en marche l'élément moteur, les deux systèmes orbitaux commencent à tourner, et si les diamètres des orbites sont égaux, le nombre 30 de tours à l'entrée sera égal au nombre de tours à la sortie. Cependant, lorsque l'on agit Aans l'un des sens indiqués par les flèches sur le bras de la fourchette double 22, on introduit d'un coté l'un des axes 7 tandis que de l'autre côté on l'extrait dans la même proportion. 2 49562 Ceci donne lieu à une variation de la position des parties de plus grand diamètre 8, et comme Ies galets dentés 18 sont libres, du fait que la partie de plus grand diamètre 24 a été déplacée pour la séparer du plateau 27 en raison de l'action5 nement du bras de levier 38 qui provoque le déplacement vers l'extérieur de l'anneau 25, au moyen des fourchettes 34, les axes 17 libèrent les galets et la position de leurs orbites est changée par les cames constituées par les parties de plus grand diamètre 8 sur lesquelles agissent les surfaces d'appui 20 des fourchettes 19. 10 A tout moment, l'élément de transmission 39 agit sur les roues dentées correspondantes 18 et la douceur de manoeuvre est assurée par la rotation libre des roues dentées; lorsqu'on a atteint le rapport de transmission désiré, on fait revenir le bras de levier 38 à sa position de travail et il se produit-un nouveau blocage des axes 17 qui fixent l'orbite et par conséquent le nouveau rapport de transmission. Une façon simple de produire le déplacement du double bras de fourchette 32 consiste à utiliser un cylindre hydraulique ou pneumatique à double effet; on peut employer également20 une vis d'entraînement manuelle; dans tous Ies cas, il est nécessaire d'utiliser un élément de commande sensible facilement contrôlable pour réaliser la manoeuvre de façon progressive. Conmme il a été exposé, la manoeuvre est très simple; elle peut se faire rapidement et par conséquent on obtient une 25 variation continue de vitesse avec une fiabilité absolue sans secousse ni déplacement brusques, tout en maintenant 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 automa30 tiser le système de façon que le nombre de tours par minute de l'axe de sortie soit constant sans qu'on soit obligé d'agir sur le moteur de façon que celui-ci travaille à une vitesse de rotation constante 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 REVENDICATIONS 1 Perfectionnements apportés à des organes de variation de rapport de transmission qui, étant du type dans lequel la transmission entre l'axe menant et l'axe mené, est établi entre deux systèmes orbitaux de roues dentées qui réalisent des orbites concen5 triques à leurs axes respectifs et dans lesquels les rayons de chaque orbite peuvent être modifiés simultanément, les roues dentées étant montées sur des axes quise déplacent radialement dans des entailles formées dans les ailettes périphériques de chemises reliées aux éléments de commande des orbites, caractérisés en ce que chacun 10 des axes ( 17) des roues dentées ( 18) présente une partie de plus grand diamètre tronconique contenue dans un logement prévu à cet effet dans chaque roue dentée,-et ces axes peuvent se déplacer axialement en se bloquant et en se débloquant dans les roues selon le sens de leur déplacement qui est commandé par un-plateau qui dépasse d'un anneau qui se déplace sur la chemise ( 6), commandé par une double fourchette ( 22) dont le déplacement peut être produit à volonté par des moyens conventionnels. 2 Perfectionnements apportés à des organes de variation de rapport-de transmission selon la-revendication précédente, carac20 térisés en ce que le plateau ( 27) présente un nombre d'entailles radiales égal au nombre des axes, et ceux-ci sont montés radialement dans les entailles qu'ils parcourent sous l'action des variations d'orbite des galets dentés, étant prévu dans l'anneau ( 25) un bourrelet de manoeuvre opposé au plateau, qui est situé entre 25 les branches de la fourchette et qui est contenu entre deux galets de façon que le déplacementde lafourchette double détermine le déplacement de l'anneau. 3 Perfectionnements apportés à des organes de variation de rapport de transmission selon les revendications précédentes, 30 caractérisés en ce que la courroie dentée ( 39) qui agit comme élément de transmission est renvoyée par des galets ( 40) qui donnent lieu a la formation d'un arc de travail supérieur à 180 , les galets étant disposés sur des supports flottants ( 41) qui sont soutenus par une plaque ( 42) dont la position peut être réglée et 35 fixée dans le but d'établir la tension initiale de la courroie. 4 Perfectionnements apportés à des organes de variation de rapport de transmission selon les revendications précédentes, caractérisés en ce que les galets dentés ( 40) sont sollicités par des frettes élastiques qui, entourant les fourchettes qui supportent ces galets, font que les galets suivent la came qui commande les changements d'orbite.