Brevet FR2570786A1 — publié le 19860328

La connection entre un moteur et une machine se fait généralement par transmission à courroie, train d'engrenages, chaîne, etc ... à rapport fixe ou par boite de vitesses à rapports étagés nécessitant un déplacement latéral d'engrenages laissant au conducteur de la machine un choix qui est souvent limité. L'invention proposée a pour objectif la variation continue à réflexe dynamométrique (sensitive ou progr mmée positive ou négative) de la vitesse angulaire relative de deux arbres coaxiaux (1) et (2) par permutation progressive des fonctions menantes et menées entre deux engrenages, de rapport quelconque ayant même module. Une inversion-du montage permet de rendre le système multiplicateur ou réducteur. La permutation est obtenue grâce à un rotor (3) dont l'axe principal coincide avec l'axe des deux arbres (1 et 2). Le rotor (3) porte un ou plusieurs arbres secondaires (4 et 5), par exemple, qui solidarisent respectivement deux engrenages (6 et 7) puis (8 et 9), de manière à ce qu'ils engrennent avec les engrenages calés d'une part, sur l'arbre moteur (10) et d'autre part sur l'arbre récepteur (11). Les arbres secondaires (4 et 5) tournant librement sur le rotor (3), leurs axes respectifs évoluent autour de l'axe principal suivant le lieu géométrique des points situés à une distance égale à la somme des rayons primitifs des engrenages formant les trains (6 et 10) puis (7 et 11). Les axes de ces ensembles, arbres et engrenages secondaires tournant sur eux-mêmes, se déplacent suivant un cylindre dont l'axe se confond avec l'axe principal, formant ainsi des satellites des engrenages (10 et 11) situés sur les arbres moteur (1) et récep- teur (2). Un roulement (18) enveloppant le rotor (3) s'encastre dans un carter cylindrique fixe (12), puis une flasque (13) portant roulement (14) ferme un flanc du rotor (3).Une flasque (15) portant roulement..(16) et roue tangente (17) solidaire de la flasque (15) ferme le deuxième flanc du rotor (3). Les mouvements du rotor et des satellites sont ainsi guidés et maintenus par trois roulements : (14 - 16) et (18) laissant toute liberté au rotor (3) pour tourner entre les deux arbres (1 et 2). Le carter cylindrique comporte deux bossages (19) qui permettent l'incorporation dans le carter (12), d'une vis sans fin (20) munie de ses roulements dont l'axe est situé dans un plan perpendiculaire à I'axe principal (1 et 2) (ou axe d'origine), ce plan doit également passer par le milieu de la roue tangente (17). Cette vis (20) qui est en prise avec la roue tangente (17) est animée par un petit moteur assisté (21) à vitesse variable, (électrique, pneumatique, hydraulique ou thermique), en fonction du travail à accomplir. Deux flasques circulaires (22 et 23) assurent le logement des roulements des arbres (1 et 2) et ferment le carter fixe (12) par vissage ou autres moyens - Voir FIG 1 et 2 Voir FIG 3 L'arbre récepteur (2) peut entraîner l'arbre (35) d'un dynamomètre angulaire. L'arbre (36) peut correspondre à l'arbre d'entraînement d'un outil, d'une machine, d'un véhicule, d'une hélice etc ... Le fonctionnement de ces éléments est expliqué par l'analyse présenté en page 3. Le dynamomètre schématique décrit ci-après a pour ambition de montrer la prise d'informations et leur transmission hors du mouvement angulaire. Il se compose d'une couronne (24) dont la coupe radiale dessine une cornière à l'intérieur de cette cornière, une couronne (25) peut avoir un mouvement angulaire. Ces couronnes (24 et 25) sont reliées chacune à un moyeu bloqué l'un sur l'arbre (36), L'autre sur l'arbre (35). Une couronne (26) boulonnée contre la cornière (24) vient former une cavité circulaire (27) de section carrée dans laquelle on peut mettre un arrêt bloqué sur (24) puis prévoir une autre butée (28) adhérente à (25). On obtient une cavité circulaire dont la longueur peut varier en fonction des déplacements angulaires relatifs des couronnes (27) et (25) ; entre les butées de cette cavité circulaire, un ressort hélicoidal de compression (29) se déforme en fonction des sollicitations qu'il reçoit et se met en équilibre entre la force qui alimente (25) et la réaction de (24). Ceci ne donnant qu'une plage limitée d'informations, il est possible d'intercaler entre (24 et 25) d'autres couronnes en série de façon à obtenir une plage d'informations beaucoup plus longue. II est également possible de remplacer le ressort (29), soit par une matière compressible, soit par une suite de soufflets élastiques gonflables avec un gaz non oxydant. La pression de cette suite de soufflets pourrait etre calculée suivant une progression arithmétique, ceci amènerait une information plus souple au niveau du moteur (21). > Les informations du dynamomètre sont dissociées du mouvement angulaire au moyen d'un coulisseau (30) dont une partie polygonale (31) peut coulisser librement dans une cavité adéquate située dans l'axe de l'arbre (36) de sortie du dynamomètre. Dans la partie centrale du coulisseau (30) est taillée une rampe hélicoldale (32) de sens opposé au sens de rotation général. L'autre extrémité du coulisseau se termine par un noyau magnétique (33) (voir strontium ferrite ou samarium cobalt). Ces deux parties (32 et 33) peuvent circuler librement dans l'arbre d'entrée (35), cet arbre ayant reçu l'usinage qui convient à la rampe (32) et au jeu du noyau magnétique (33). Un bobinage (solénoïde) (34) enveloppant avec un entre-fer suffisant, l'arbre (35) est fixé au carter (22) ou tout autre support stable de façon à ce qu'il soit dans le champ magnétique du noyau (33). En fonction des variations angulaires du dynamomètre, le coulisseau sollicité par la rampe hélicoidale va se déplacer dans un sens ou dans l'autre, accentuant ou diminuant la pénétration du noyau (33) dans le solénoide (34) modifiant ainsi l'induction du solénoide. Ces informations sont reçues et Interprétées par un processeur électronique (42) qui asservit le moteur (21). Dans certains cas, le moteur (21) peut être asservi par une commande directe ou une commande programmée (42 > Analyse de:- mouvements déclenchés par le rotor (3) et ses satellites à partir d'une animation, en sens positif, de l'arbre (1) à la fréquence minute n = 300. i = rapport d'engrenage. n = fréquence minute. z = nombre de dents des engrenages. Pour (7-9-10), z = 15. Pour (11-6-8), z = 22. Pour vis roue tangente, i = 4,75.Le sens de marche positif est symbolisé par +, le sens de marche négatif est symbolisé par Entrée Vis de contrôle Ensemble du rotor Sortie n = 300 i = 4,75 ler train (7-11-9) i=1,46 2 train (6-10-8) i=1,46 Hors circuit Les deux rapports s'annulent n = 300 n = 0 n = 0 n = 300 x(1,46) + ~ + n = 639 n de 0 à 3035 n = de 639 à 0 + . + + 639 å 0 n au dessus sous dépendance du de 3035 moteur (21) perd sa + + - fonction menante - Menée par (21) de 0 à 1420 de 639 à 0 + ~ + + 639 à 0 n supérieur - sous dépendance de menée par à 1420 (21) le rotor perd sa (21) + ~ - fonction menante Remarques : la vis (20) judicieusement pilotée peut amener une décélération automatique ou programmée. Le premier train peut ne pas être l'homologue du deuxième. L'angle de denture de la roue tangente (17) a une grande importance. Son action sur la vis (20) peut-être positive, favorisant ainsi sa rotation et diminuant l'effort du moteur (21) si on recherche seulement la plage positive de ia variation. Suivant la FIG 4, le rotor (3) peut être utilisé suivant un montage différent. Un arbre indépendant (38) est rendu solidaire d'une fourche par ses deux extrémités. Sur cet arbre support peut tourner librement un arbre tubulaire (39) sur lequel sont calés la roue tangente (17) et l'engrenage (10) d'une part. D'autre part le rotor (3) muni de ses roulements est engagé sur cet arbre (39), il peut ainsi tourner indépendamment de 11 arbre (39). Sur un troisième arbre (40) faisant corps avec un pignon denté à chaîne, ou tout autre mode d'entraînement, est calé l'engrenage (11). Cet ensemble "pignon, arbre (40) et engrenage (11) " muni de ses roulements est engagé sur l'arbre (39) ; son mouvement angulaire est donc indépendant de (39). La vis (20) et son moteur (21) ont le même râle que dans la FIG.1. Les roulements (symbolisés par des billes) ainsi que le carter devront être adaptés à l'usage qui sera fait de ce montage. Ils ne sont là que pour préciser l'emplacemeant des différents organes de cet assemblage. Le mouvement ainsi décrit peut être inséré dans le moyeu d'une roue de motocycle. Le rotor (3) par le prolongement de bras ou de rayons peut être relié à une jante et recevoir un pneu ou un organe de transmission. Il est à noter que lé sens du mouvement angulaire du rotor est inversé par rapport au mouvement du pignon (40). Ce système donne naissance à un mouvement angulaire très particulier. En effet, au repos, le -rotor (3)*est absolument indépendant, il peut tourner librement à droite ou à gauche, mais il reprend sa depen- dance dès que l'un ou l'autre, ou que les deux moteurs entrent en action. Avec une régulation électronique, celà pourrait conduire à un véhicule à quatre roues motrices et directrices sans différentiel. Il est évident que dans ce double jeu de satellites, le rapport du premier train peut ne pas être l'homologue du second donnant ainsi priorité à l'un ou à L'autre des moteurs (entrée 1 ou régulation 21). De toute façon, I'axe des satellites reste à une distance de l'axe principal, égale à la somme des rayons primitifs respectifs des engrenages formants les deux trains de satellites. Il est sans doute plus normal que leur module reste commun. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour faire varier d'une façon continue et automatique la vitesse relative de deux arbres coaxiaux (1 et 2) munis de leurs pignons (10) et (1) caractérisés en ce qu'ils sont réunis par un rotor (3) porteur d'arbres rotatifs secondaires (4 et 5) solidarisant d'une part les engrenages (6 et 7) puis (8 et 9) tournant en satellites jumelés autour de l'engrenage (11) relié à l'arbre moteur (1) et l'engrenage (10) relié à l'arbre récepteur (2) formant ainsi une liaison différentielle entre (1 et 2). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rotor (3) fermé par deux flasques (15 et 13) porteuses d'un roulement assurent la suspension du rotor (3) sur les arbres (1 et 2). 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'une roue tangente (17) assujettie à la flasque (15) est entraînée par une vis sans fin (20) animée par un moteur (21) assisté à vitesse variable déclenchant progressivement la permutation des fonctions menantes de (6 et 8) avec la fonction menée de l'engrenage récepteur (10). 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé -en ce que par son arbre (35) un dynamomètre angulaire (41) est interposé entre l'arbre (2) et l'arbre (?6) pour indiquer l'écart entre le couple résistant que reçoit l'arbre (36) et le couple moteur que reçoit l'arbre (35). 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'un coulisseau (30) transmet les informations du dynamomètre (41) par l'intermédiaire d'un bobinage (34) à un processeur électronique (42) asservissant le moteur (21). 6) Dispositif selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce que le rotor (3) est l'organe de roulement et d'entraî- nement d'une roue le dit dispositif étant inséré dans le moyeu de la dite roue.