Brevet FR2569807A1 — publié le 19860307

Compte-rendu descriptif du Brevet d'Invention: VARIATEUR AUTOMATIQUE DE VITESSES La presente invention se réfère d'une manière généraRe à un variateur automatique de vitesses et plus particulièrement à un variateur de vitesses composé d'un système différ,tntiel d'engrenages qui réagit consé quemment à l'action réglable de Forces appliquees par des pompes à en grenages dont l'intensite est mesurée par la variation controlee de leurs débits d'évacuation. Comme on le sait, les engrenages font partie des éléments les plus im portants d'une infinité de machinés et appareils, et sont montés par paires ou autres assemblages, dans le but de transformer ou transporter les mouvements et forces d'un axe rotatif à un autre ou à une crémaillè- re par le moyen de dents s'ajustant progressivement. En général, le cor posant de moindre dimension est appele pignon alors que l'autre est l'en grenage proprement dit ou roue dentée ou simplement couronne. Quand on applique une force ou mouvement rotatif au pignon, la paire d' grenage agit comme reducteur de vitesse. Quand cette application est faite à la couronne , la paire d'engrenages agit comme amplificateur ou multiplicateur de vitesses, étant donne que quelque soit le cas le mouve ment peut être transmis a une crémaillère ou tout autre systeme fixe ou mobile d'engrenages. D'une manière générale objectif est de transmettre une force appliqués en un point a un autre point generalement distant en meme temps qu'est rendu possible la réduction ou l'augmentation de la force et de la vitesse à l'axe d'entrée ou point de départ du mouvement. Théoriquement, si le pignon possede n dents et tourne à une vitesse v (r.p.m.) et si la couronne de plus grand diamètre possède N dents et tourne à une vitesse V (r.p.m.) la raison entre les vitesses est donnée par: R = n = v N V Bien entendu, il y a des limites physiques pour le nombre minimum de dents du pignon et pour le pombre maximum de dents de la couron ne et du grand engrenage. C'est pour cela que quand on désire une grande valeur de R, il est nécessaire d'employer plusieurs paires d'engrenages pour obtenir la variation de vitesse desiree. ll existe divers dispositifs por la variation de vitesse, mais le grand inconvénient commun et inhérent à tous ceux-ci réside dans le fait que la variation est pré-éSablie et immuable de maniere qu'il n'y a pas la moindre possibilite de modifier la valeur de R avec le dispo sitif en fonctionnement. D'un Outre coêé sont déjà connus et utilisés les engrenages appelés planétAires où les axes d'entrée et de sortie sont coaxiaux.Ces engrenages sont constitués de divers composants tels que quand l'un d'eux est freiné il est possible d'obtenir par exem ple une multiplication de la vitesse initiale appliquée à 1 axe d'entrée mais il est à noter que dans cq cas la raison R est immuable avec le systeme en fonctionnement. Si ce système est composé de trois ele- ments par exemple, il peut y voir trois raisons distinctes de la va leur R, ceci dépendant de lteldment maintenu fixe. Mais seules ces trois valeurs pourront être utilisées ce qui constitue une évidente limitation du systeme.Ainsi, in'il est nécessaire une variation conti nue de vitesse, le nombre énorme d'engrenages que devrait posséder le systeme en rend des le départ la realisation prohibitive. En conséquence, l'objectif principal de la présente invention est de fournir un systeme d'engrenages d'un nombre restreint de composants mobiles qui permette la variation de vitesse independemment ou non de la valeur R. Un autre objectif est de fournir un systeme de pompe à engrenage qui rende tout ensemble d'engrenages utilisable pour des variations de vitesses allant de la valeur zero a la valeur maximale desiree. Un autre objectif de l'invention est de rendre possible la variation de vitesses avec les engrenages en mouvement sans dommage et de ma niere pratique et sure. Ces objectifs comme leurs caracteristiques et avantages seront mieux compris a partir de la description ci-après qui se réfère à des parties choisies et non limitatives de l'invention et decrites dans les dessins annexes dans lesquels: La Fig. 1 est une we longitudinale d'un possible système d'engrenages employe pour la variation des vitesses. La Fig. 2 est une vue en coupe transversale amplifiée illustrant le déplacement de certains engrenages principaux relatifs à la Fig. 1. La Fig. 3 est une vue de la Fig. 1 augmentée de la mise en place d'un systeme de frein hydraulique agissant sur l'ensemble des engrenages conformément au principe général de l'invention. Ainsi d'accord avec la Fig. 1, le variateur de vitesses (1) comprend un axe d'entrée ou moteur (2) prenant appui et tournant librement sur le carter (3).Cet axe moteur présente à son extremite interne (4) un pignon (5) qui par ses dents s'ajuste sur les dents internes d'une couronne de transmission (6) tournant librement sur l'axe de sortie du mouvement (7) solidaire de son pignon d'actionnement (8), Par son pourtour interne opposé la couronne de transmission (6) est liée a un pignon (9) dont l'axe de rotation (10) tourne librement sur un disque de modulation (11). Cet axe (10) est solidaire d'un autre pignon (13) dont la fonction est de transmettre par ses dents exterieures le mouvement imprimé au pignon (9) par la couronne de transmission dentée in terieurement (6).Le disque de modulation (11) possède des dents externes (14) qui 6'ajustent avec la partie (16) d'un pignon de conjugaison (17) dont la partie (18) des dents externes (19) engrène avec les dents (20) disposées extérieurement à un autre disque de modulation (21) tournant librement autour de l'axe de sortie (7). Le pignon de conjugaison (17) par sa partie centrale engrene avec un pignon (36) de commande de fonctionnement de la pompe a engrenages (35). Le pignon de conjugaison (17) tourne librement sur un axe (22) monte sur le carter (3). Liée au pignon (13) se trouve une autre couronne de transmission (23) pourvue de dents internes (26) et externes (25). Pendant que les dents externes (25) sont liées au pignon La caractéristique principale de ce systeme varié d'engrenages est qu'il compose un variateur de vitesses dont le fonctionnement dépend des fluctuations de forces agissant sur les points d'appui des axes (10) et (29) existants sur les disques de modulation (11) etc1). Les axes (10) et (29) par leurs respectifs engrenages (9), (13) et (28) sont en effet sensibles à toutes variations de vitesse, force ou résistance inhérentes aux mouvements du pignon d'entrée (2) et du pignon de'sortie (7), d'ou resulte que le mouvement giratoire des disques de modulation (11) et (21) est sous l'entière dépendance de celui de l'axe d'entrée (2) et de sor tie (7).L'examen de la Fig. 4 et de la Fig. 1 permet de percevoir que cette dépendance est réversible, le mouvement giratoire des disques (11) et (21) pouvant aller de la libre rotation jusqu'à l'arrêt totale conforménient à la résistance opposée par la pompe à engrenages (35) par l'intermédiåi- re du pignon de conjugaison (17}; il existe donc entre: l'axe d'entrée (2) l'axe de sortie 87) et les disques de modulation (11) et (21) un systeme d'interventions permanentes, constantes et alternatives, créant entre ces 4 composants le ler. cas d'interaction simultanée propice à la variation automatique de vitesses uel'appareil. Tant par la description ci-avant, que par le schéma des Fig. l et 2, on peut maintenant se rendre compte qu'il est possible de produire dans l'appa reil deux types basiques extremes de fonctionnement dependant chacun du mode d'action des disques de modulation (11) et (21) tels que décrits ciapres: ler. Type - Vitesse de sortie nulle (11) Les disques (I1) et (21) tournent sans résistance grâce au mouvement laissé libre du pignon de conjugaison (17). Dans ce cas, le disque (11) accompagne le mouvement circulaire du pignon (13) autour des dents externes (25) de la couronne (23), qui reste immobile ou faiblement entrainée, donc sans action sur l'engrenage (28).Le mouvement rotatif du disque (11) est trans mis par l'intermediaire du pignon de conjugaison (17) au disque (21) lequel, par l'axe (29) entraxe le pignon (28) autour du pignon (8), qui de ce fait reste immobile ainsi que l'axe de sortie (7) du mouvement. En résumé, l'ensemble des deux couronnes (6) et (23) des deux disques (11) et (21) tournent sans force dans le meme sens de rotation, l'axe de sortie (7) restant immobile. 2eme Type - Vitesse de sortie maximale désirée Les disques de modulation (11) et (21) sont maintenus fixes .par-l'immobili- sation du pignon de conjugaison (17). Dans ce cas, le mouvement de l'axe d'entree (2) est transmis à l'axe de sortie (7) au travers: du pignon (5) de la couronne (6) des pignons (9) et (13) du pignon (8) Cet ensemble de 5 engrenages peut are réalisé. comme un système intermédiaire entre l'axe d'entrée (2) et l'axe de sortie (7), dont la distribution des respectifs nombres de dents permette d'obtenir la relation:: Vitesse de l'axe (i) = vitesse de l'axe (2)xNombre de dentWdu pignon (5) Nombre de dents du pignon (8) On voit donc que la vitesse de rotation de l'axe de sortie (7) peut aller de la valeur zéro à une valeur maximale déterminée, conformément au mode d'action présenté par les disques de modulation (11) et (21).Ce mode d'action peut être à volonté réglé et contrôlé par un systeme intermédiaire décrit ci-après: comme montré dans la Fig. 3 et dans les vues détaillées des Fig. 4 et 5, ce systeme est formé d'un cylindre (39) dans lequel se meut un piston (31) relié par l'intermédiaire d'un ressort hélicoidal (32) a une tige de réglage (33) dont le bouton de manoeuvre se trouve facilement accessibleà à i'exté- rieur du carter (3 > .Dans la Fig. 3 le cylindrgtrouve disposé à I'extérieur de l'appareil, alors que comme montre partiellement dans les Fig. 4 et 5, tout l'ensemble y compris le systeme d'engrenages est totalement immergé dans l'huile avec le flux interne désigné par les flèches - tel que montré sur les Figs. 4 et 5, la tige de réglage peut ajuster le piston (31) de ma niere soit à interrompre le flux d'huile (Fig. 5), soit à permettre Ilécoule - ment contrlé de celui-ci (Fig. 4). Ces deux types de reglage assurent le mode de fonctionnement de la pompe à engrenages qui peut s'effectuer depuis la libre rotation jusqu' l'arrêt complet en passant par toutes les vitesses intermediaires comprises entre ces deux extremes. Ces différentes vitesses progressives et continues se transmettent au pi gnon (36) qui tout à la fois commande le pignon de conjugaison (17) et se trouve commandé par lui. Le pignon de conjugaison (17), d'autre part, est sans cesse place sous l'action de la resultante issue de la difference des forces actionnant les disques de modulation (11) et (21), dont les sens de rotation donnés par leurs respectives couronnes sont contraires et de for ces opposees. n se trouve donc qu'entre 1 axe d'entrée (2) l'axe de sortie (7) et les disques de modulation (11) et (21 se trouve créee une constante interférence assurée e par le pignon de conju gaison (17). C'est là le 2eme Cas d'Interaction Simultanée propice à la variation automatique de vitesses de l'appareil. Pour substituer la version automatique à la commande manuelle, le piston (31) doit être placé en équilibre dans le cylindre (30) par la pression du liquide agissant sur sa base conséquemment au débit d'evacuation déterminé par la position du piston qui donnera la dimension à l'orifice d'evacuation (Fig. 4). L'obtention du délicat équilibre résultant de l'opposition des forces: ten sion du ressort supérieur (32) = pression inférieure du liquide est obte nue par la manipulation adéquate de la tige de réglage (33). n est à remarquer que le déplacement du piston (3l)commande 1 le flux de liquide agissant sur sa base alors qu'il est lui meme commande par celui-ci, ce qui permet d'obtenir le 3eme Cas d'Interaction Simultanee propice à la variation automatique de l'appareil. ll apport des cas etudie5s ci-avant que de nombreux composants tant moteurs que recepteurs de l'invention travaillent en interactions simultanées et d'une façon telle que toute variation affectant l'un quelconque des elements du complexe meca nique trouve son immédiate réaction compensatoire dans son correcteur hydraulique et vice-versa. Bien qu'ayant e' été décrites des parties choisies de l'invention et certains des avantages s'y rapportant, on doit compren dre que certaines modifications structurales pourront etre introduites sans pourtant sortir de l'esprit, de l'invention telle que revendiquee ciapres. REVENDICATIONS 1. VARIATEUR AUTOMATIQUE DE VITESSES contenant un axe moteur (2) monté sur le carter (3), doté d'un pignon (5) à son extrémité in terne (4), lequel est muni de dents externes qui s'ajustent sur les dents internes d'une couronne de transmission (6) qui tourne libre ment autour d'un axe de sortie (7) solidaire d'un pignon (8). La couronne de transmission (6) possède des dents internes placées sur son pourtour opposé à celui où engrene le pignonmoteur (5). Ces dents internes engrenent avec un pignon (9) solidaire d'un axe (10) qui peut tourner librement dans un disque de modulation (11). L'axe (10) possède à son extrémité opposée e au pignon (9) un autre pignon (13) dont la fonction est de transmettre par ses dents extérieures le mouvement imprimé au pignon (9) par la couronne dentée interieure- ment (6). Le disque de modulation (11) est placé de façon à ce que ses dents externes (14) s'engrènent avec la partie (16) des dents d'un pignon de conjugaison (17) tournant sur un axe (22) monté sur le carter (3). Par sa partie des dents (18), le pignon de modulation (17) se trouve accou ple avec les dents externes (20) dtun autre disque de modulation (21). Le pignon de conjugaison (17)par sa partie centrale laissée e libre s'en grene avec les dents d'un pignon (36) monté sur l'axe de commande daune pompe à engrenages (35) et servant à faire fonctionner celle-ci dans le sens reclamé par le flux adéquat au bon fonctionnement du systeme hydraulique, composé d'un cylindre (30) dans lequel se meut un piston (31) lie par un ressort hélicoidal (32) à une tige de réglage (33). systeme qui peut être actionné manuellement ou automatiquement par interaction avec le pignon de conjugaison (17) qu permet les di verses modalités de rotation de l'axe de sortie (7) pendant que les autres composants sont en mouvement, permettant ainsi la variation continue de la vitesse de sortie. 2. VARIATEUR AUTOMATIQUE DE VITESSES en accord avec la reven dication - I -, caractérisé par le fait de ce que Ensemble hydrauli que peut être disposé aussi bien à l'intérieur qu'a ltextérieur du car ter (3) avec la tige de régalage (33) restant localisez dans un cas com me dans l'autre à I'extérieur du carter (3). 3. VARIATEUR AU TOMA TIQUE DE VITESSES en accord avec la reven dication - 1 - caractérisé par le fait que les référés disques de mo dulation (11) et (21) tournent en sens contraires et permettent que les rotations des divers engrenages qui composent le variateur détermi nent la rotation correcte de l'axe de sortie (7). 4. VARIATEUR AUTOMATIQUE DE VITESSES en accord avec la reven dication - l -, caractérisé par le fait que le référé ensemble hydrau lique agit indirectement sur les dits disques de modulation (11) et de manière telle que ceus-ci puissent tourner librement ou être main tenus fixes conformement au mode d'action du pignon de conjugaison (17). 5 . VARIATEUR AUTOMATIQUE DE VITESSES en accord avec la reven dication - 1 - caractérisé par le fait que le référé ensemble hydrau lique agit indirectement sur les 2 disques de modulation (11) et (21) les immobilisant tout en laissant les autres engrenages tourner a leurs vitesses respectives. 6 . VARLATEUR AUTOMATIQUE DE VITESSES en accord avec la reven dication - 1 - caractérisé par le fait que le référé ensemble hydrau lique agit progressivement sur le dit pignon de conjugaison (17) de maniere à régler automatiquement sa vitesse de rotation. 7. VARIATEUR AUTOMATIQUE DE VITESSES en accord avec la reven dication - 1 - caractérisé par le fait que la vitesse de l'axe de sortie (7) peut être réglée en laissant varier le rapport entre le nombre de dents du pignon (5) et le nombre de dents du pignon (8).