Brevet FR2598477A1 — publié le 19871113

! "Poulie de variateur de vitesse et variateur de vitesse incorporant une telle poulie" L'invention se rapporte généralement à une poulie de variateur de vitesse du genre comportant un moyeu et, en regard l'un de l'autre autour de ce moyeu, deux flasques annulaires à surfaces tronconiques entre lesquels une courroie de transmission est susceptible d'être serrée pour transmettre un couple donné. L'invention concerne plus particulièrement un perfectionnement à ce type de poulie permettant de stabiliser le serrage de la courroie, quelle que soit la 10 vitesse de rotation de la poulie, en vue de limiter l'usure de ladite courroie. L'invention concerne aussi tout particulièrement un variateur de vitesse incluant deux poulies du genre connu mentionné ci-dessus, respectivement menante et menée, et une 15 courroie de transmission montée entre ces deux poulies, le perfectionnement de l'invention concernant plus particulièrement la poulie menée. On connaît un variateur de vitesse du type comprenant deux poulies, respectivement menante et menée, comportant 20 chacune un moyeu et, en regard l'un de l'autre, deux flasques annulaires à surfaces tronconiques dont au moins un flasque mobile monté avec possibilité de déplacement axial par rapport à son propre moyeu. Une courroie de transmission est montée entre les deux paires de flasques des deux 25 poulies. L'écartement des flasques dans chaque paire détermine ainsi la position de la courroie entre les poulies et, par voie de conséquence, le rapport entre la vitesse de rotation de l'arbre menant et celle de l'arbre mené. Dans chaque poulie, le flasque mobile est sollicité axialement par des moyens élastiques comprenant un diaphragme annulaire présentant une partie formant rondelle Belleville. La partie centrale la plus proche du moyeu de ce diaphragme, divisée en doigts radiaux, est en appui axial basculant contre une butée annulaire solidaire dudit moyeu. Traditionnellement, le diaphragme est précontraint entre ladite butée annulaire et le flasque mobile de façon que la courroie soit serrée entre les deux flasques, quelle que soit sa position, de façon à pouvoir transmettre un certain couple. En outre, des masselottes sont solidaires en rotation du diaphragme, généralement fixées à celui-ci, pour le déformer dans une direction tendant à repousser axialement le flasque mobile de la poulie en direction de l'autre flasque, en fonction des forces centrifuges créées. Du fait que les masselottes 1' sont fixées au diaphragme et que celui-ci se déforme, le "bras de levier" desdites masselottes pour la poulie menée augmente au fur et à mesure que les deux flasques de la poulie se rapprochent, de sorte que, lorsque la courroie se trouve enserrée entre les flasques, vers l'extérieur de ceux-ci, on arrive à des valeurs de serrage trop importantes par rapport au couple à transmettre. Ceci peut entrainer une usure prématurée de la courroie. Un tel variateur est par exemple décrit dans la demande de brevet français N'2522765. Une solution, (envisagée dans ce document pour ce qui concerne la poulie menante), consisterait à articuler les masselottes par rapport au diaphragme de façon que ledit "bras de levier" varie peu le long de la course de déformation du diaphragme. Un tel agencement serait néanmoins d'un coût élevé. L'invention a pour but de résoudre ce problème avec des moyens beaucoup plus simples. Dans cet esprit, l'invention concerne essentiellement une poulie de variateur de vitesse du genre comportant un moyeu et, en regard l'un de l'autre autour de ce moyeu, deux flasques annulaires entre lesquels une courroie de transmission est susceptible d'être serrée, cette courroie étant susceptible de prendre différentes positions radiales du fait que l'un des deux flasques au moins est un flasque mobile monté avec possibilité de déplacement axial par rapport audit moyeu sous la commande de moyens élastiques 35 comprenant un diaphragme annulaire présentant une partie formant rondelle Belleville sollicitant axialement ledit flasque mobile, la partie centrale du moyeu la plus proche dudit diaphragme étant en appui axial basculant contre une butée annulaire so].idaie dudit moyeu et des masselottes étant solidaires en rotation dudit diaphragme et agencées pour le déformer, sous l'effet des forces centrifuges 5 engendrées, dans une direction tendant à repousser axialement ledit flasque mobile vers l'autre flasque, caractérisée en ce que ledit diaphragme est tel que sa caractéristique force/course axiale de déformation comporte un point neutre o la force change de sens pour s'opposer a 10 l'action desdites masselottes à partir d'un certain rapprochement desdits flasques. Dans un variateur de vitesse comprenant deux poulies, respectivement menante et menée, le perfectionnement conforme à l'invention, défini cidessus, s'applique à la 15 poulie menée. Ainsi, dans le cas de l'application fréquente d'un tel variateur de vitesse à la stabilisation de la vitesse d'entraînement d'un alternateur dans un véhicule automobile, o la poulie menante est couplée en rotation à l'arbre de sortie du moteur et o la poulie menée est montée 20 sur l'arbre d'entraînement dudit alternateur, les masselottes, qui sont simplement fixées au diaphragme dans la poulie menée, peuvent voir sans inconvénient leur "bras de levier" augmenter puisque, à partir d'une certaine course de déformation du diaphragme repoussant le flasque mobile 25 vers l'autre flasque, la caractéristique de ce diaphragme s'inverse et celui-ci commence alors à s'opposer progressivement à l'action des masselottes. Il en résulte la transmission d'un couple sensiblement constant et une stabilisation de la force de serrage de la courroie. La détermination de la caractéristique force/course axiale de déformation du diaphragme est à la portée de l'homme du métier et est fonction des applications. On peutit se rendre compte de ce qu'une poulie de variateur de vitesse.esi: équipée d'un diaphragme conforme au principe de l'invention, 35 par le fait que, à l'arrêt (c'est-à-dire sans l'action centrifuge des masselottes) et lorsque la courroie est enlevée ou au moins positionnée vers l'extérieur des n,p flasques, ledit flasque mobile n'est soumis à aucune sollicitation axiale provenant du diaphragme. - 00- a De ce point de vue, un autre problème peut se poser lorsque le variateur de vitesse est équipé d'une poulie menante dont le flasque mobile est couplé à des moyens de commande de l'écartement des flasques correspondants, ne faisant plus principalement appel à la force centrifuge. De 0 tels moyens de commande peuvent par exemple être conformes à -00 0 la description de la demande de brevet français N'83.08 047 dans laquelle, le diaphragme fait partie d'une chambre étanche soumise à une dépression, la valeur de cette dépression déterminant la position axiale des flasques mobiles. Ce type de variateur de vitesse, piloté par 0 dépression en fonction de certains paramètres de fonctionnement du moteur, peut par exemple être utilisé pour entraîner un compresseur de suralimentation de ce moteur. Dans ce cas, il n'est pas souhaitable que le compresseur de suralimentation soit entraîné à grande vitesse lorsque le moteur fonctionne au ralenti. La valeur de la dépression. 20 dans la chambre étanche de la poulie menante est donc déterminée en fonction des besoins de suralimentation du a. 0 moteur aux différents régimes et, pour certains de ces régimes, on peut très bien avoir une vitesse d'entraînement k relativement faible de la poulie menée pour laquelle la courroie de transmission se trouve positionnée vers l'extérieur des flasques de la poulie menée. Dans ce cas, la force développée par les masselottes peut être insuffisante pour assurer un serrage correct de la courroie,(permettant de transmettre le couple voulu), compte tenu des caractéristiques spéciales du diaphragme. Dans ces conditions, et selon une autre caractéristique de l'invention, on prévoit un ressort qui coopère avec le flasque mobile de la poulie menée pour le..;:solliciter axialement en direction de l'autre flasque de cette même poulie menée. Le ressort qui assure donc le serrage minimum de la courroie est de préférence un ressort hélicoidal monté autour du moyeu de la poulie menée et prenant appui entre le flasque mobile et la butée annulaire précitée. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la 5 description qui va suivre de deux modes de réalisation d'un variateur de vitesse conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un 10 variateur de vitesse conforme à l'invention; - la figure 2 est un graphe illustrant la caractéristique du diaphragme de la poulie menée du variateur de vitesse de la figure 1; et - la figure 3 représente un autre mode de réalisation 15 d'un variateur conforme à l'invention, selon une vue analogue à celle de la figure 1. En se reportant plus particulièrement à la figure 1, le variateur de vitesse représenté comporte classiquement une poulie menante 10a, une poulie menée 10b et une courroie 20 11 passée en boucle sans fin sur ces poulies. La poulie menante 10a comporte un moyeu 12a qui est calé en rotation par une clavette 13a sur un arbre d'entraînement 14a. Deux flasques annulaires 15a, 16a sont montés en regard l'un de l'autre autour du moyeu 12a. Le flasque 15a au moins est monté mobile axialement par rapport au moyeu 12a, ce flasque étant appelé: flasque mobile. A cet effet, ledit flasque mobile 15a comporte, dans sa zone centrale, une collerette axiale 17a par laquelle il est rapporté sur une douille 18a, cette dernière étant engagée à jeu de coulissement sur le 30 moyeu 12a. L'autre flasque 16a, fixe axialement, est solidaire du moyeu 12a. Il est pour cela rapporté par une collerette axiale 20a sur une portée 21a du moyeu 12a. En regard l'un de l'autre, les flasques 15a, 16a présentent des faces tronconiques 22a, 23a, de pentes inverses l'une de l'autre et, en conséquence, la courroie 11 a une section trapézoïdale. Les flasques 15a et 16a présentent des rebords externes 24a, 25a parallèles à l'axe 2598477. dirigés en sens opposés l'un de l'autre parallèlement à l'axe de l'arbre 14a. Le flasque mobile 15a est sollicité par des moyens élastiques en direction du flasque fixe 16a et ces moyens élastiques sont constitués d'une pièce annulaire 27A appelée diaphragme, présentant, d'une part, une partie périphérique 28a formant rondelle Belleville qui est en appui axial basculant contre le flasque mobile 15a et, d'autre part, une partie centrale fragmentée en doigts radiaux 29a par des fentes 30a, qui est en appui axial basculant contre une butée annulaire 32a, ou pièce d'appui solidaire du moyeu 12a. Dans l'exemple représenté, cette butée annulaire est rapportée par sertissage sur le moyeu 12a et elle porte axialement en saillie, de place en place, des ergots 33a engagés respectivement dans des fentes 30a du 15 diaphragme, pour l'entraînement en rotation de ce dernier. D'autre part, le diaphragme 27. porte, de place en place, par ses doigts radiaux 29k, des masselottes 35a qui, s'agissant d'une poulie menante, font saillie sur la face du diaphragme 27a tournée vers le flasque mobile 15a. Autrement ' 20 dit, ces masselottes sont logées entre le diaphragme 27a et le flasque 15a. Une entretoise en matière élastique 36a est adhérisée entre la partie périphérique 28a du diaphragme et une pièce auxiliaire annulaire 38a, à section en L, soudée à l'extrémité du rebord axial 24a du flasque mobile 15a, comme 25 décrit dans le brevet français N' 2 516 622. L'entretoise 36a, annulaire, assure ainsi conjointement l'appui axial basculant du diaphragme 27a sur le flasque mobile 15a et l'entraînement en rotation de ce dernier, par l'intermédiaire du diaphragme. La poulie menée 10 est pour l'essentiel, très semblable à la poulie menante 10a, c'est pourquoi les éléments de structure analogues sont repérés par les mêmes références numériques portant l'indice b. On distingue donc un moyeu 12b calé par une clavette 13b sur l'arbre mené 14b, 35 un flasque mobile 15b déplaçable axialement par rapport au moyeu 12b et un flasque fixe 16b fixé au moyeu. Les faces en regard 22b, 23b des deux flasques sont tronconiques et de pentes inverses. La collerette axiale 17b du flasque mobile est solidaire d'une douille 18b engagée avec jeu de coulissement sur le moyeu 12b. Le diaphragme 27b, susceptible de solliciter le flasque mobile 15b en direction 5 du flasque fixe 16b, comporte comme précédemment, une partie périphérique 28b formant rondelle Belleville en appui axial basculant contre le flasque mobile et une partie centra]e fragmentée en doigts radiaux 29b par des fentes, en appui axial basculant contre une butée annulaire 32b ou pièce 10 d'appui, solidaire du moyeu 12. Cet appui axial basculant est réalisé par l'intermédiaire d'une entretoise annulaire 40b adhérisée entre la périphérie interne du diaphragme et une coupelle d'appui métallique 41 intercalée entre l'entretoise 40b et la butée annulaire 32b. Le diaphragme 27k porte en outre des masselottes 35b qui, s'agissant d'une poulie menée font saillie sur la face de celui-ci opposée au flasque mobile 15b. Autrement dit, les masselottes 35b sont situées à l'extérieur de l'espace délimité par le flasque mobile et le diaphragme. Le flasque mobile est entraîné en 20 rotation par le diaphragme, via des liaisons de forme constituées par des éléments en saillie 42 couramment appelés "blocs d'entraînement" rivetés au diaphragme 27b et engagés dans des encoches correspondantes 43 pratiquées le long du rebord axial 24b du flasque mobile 15b. Cet agencement permet donc un certain jeu parallèlement à l'axe du moyeu. On pourrait lui substituer un autre agencement connu à ondulations complémentaires. Le "bras de levier" par l'intermédiaire duquel les masselottes 35b agissent sur le diaphragme 27b, est défini 30 par la projection 1 le long de l'axe X'X de l'arbre 14b de la distance séparant le centre de gravité d'une masselotte 35b quelconque du point de pivotement fictif correspondant sensiblement au milieu de la rondelle Belleville du diaphragme 27b dans le plan radial contenant ledit centre de 35 gravité. On conçoit que, au fur et à mesure du rapprochement des flasques 15] et 16b, ce "bras de levier" augmente ce qui accentue le serrage de la courroie 11. Ce phénomène est illustré sur la figure 2 par la courbe B qui illustre la force axiale F exercée par les masselottes 35b sur le flasque mobile 22b en fonction de la position de celui-ci le i. long de l'axe X'X défini ci-dessus, les points d'abscisse x et x2 correspondant respectivement au rapprochement maximum et à l'écartement maximum des flasques 15b et 16b. Les -- courbes de la figure 2 correspondent à un variateur de vitesse utilisé en tant que régulateur centrifuge, dont la fonction est de stabiliser, autant que faire se peut, la vitesse de rotation de l'arbre 14b, quelle que soit la vitesse de rotation de l'arbre 14a, tel que décrit dans le document FR-A 2 522 765 déjà cité. Selon l'invention, le diaphragme 27b est tel que sa caractéristique force/course axiale de déformation comporte un point neutre O o la force change de sens pour s'opposer 0 à, l'action des masselottes 35b à partir d'un certain :.. rapprochement des flasques 15b et 16b. Une telle caractéristique est illustrée par la courbe A sur la figure -.:2. Le long de la course Ox2 du flasque mobile 15b, la force résultant de la déformation du diaphragme s'exerce dans le même sens que celle qui résulte de la force centrifuge />;;s'exerçant sur les masselottes. Le serrage de la courroie 11 est donc la somme de ces deux forces. En revanche, au fur et à mesure que les flasques 22b, 23b se rapprochent, la force propre au diaphragme 27b diminue jusqu'à s'annuler puis, -. s'inverse sur la portion de course Ox1 pour s'opposer à celle des masselottes. Le point neutre O est généralement plus proche du point x1 que du point x2 Il en résulte une - relative stabilisation de la force de serrage de la courroie 11 pour toute position du flasque mobile, ajustée pour permettre de transmettre un couple maximum donné dépendant des dispositifs entraînés par l'arbre 14b. La courbe C, illustre sur la figure 2, la force de serrage axiale de la courroie 11. \: 35 En se reportant plus particulièrement à la figure 3, on a représenté un autre mode de réalisation d'un variateur de vitesse o les éléments de structure analogues à ceux de la figure 1 portent les mêmes références alphanumériques augmentées de 100. Ces éléments de structure analogues ne seront donc pas décrits une seconde fois. La poulie menante 110a comporte néanmoins certaines modifications dans la mesure o l'écartement de ses flasques n'est plus commandé par l'action centrifuge de masselottes (les masselottes 35a sont supprimées) mais par une dépression pilotée, imposée dans une chambre étanche 150 délimitée en partie par le diaphragme 127a et le flasque 10 mobile 115a. Pour ce faire, le diaphragme 127a est entièrement noyé dans une masse de matériau élastomère 152 adhérisée par des bourrelets annulaires 153 et 154 à la butée annulaire 132a et à la pièce annulaire 138a respectivement. La dépression est communiquée à la chambre 15 150 via un embout axial 155 monté avec interposition d'un joint annulaire d'étanchéité et débouchant dans une chambre intermédiaire 158. Cette dernière communique par des perçages 159 avec la chambre 150. La poulie menée 110b (et son diaphragme 127b) a, pour 20 l'essentiel, les mêmes caractéristiques que la poulie 10b. Avec un tel agencement, cependant, la position de la courroie 111 ne dépend plus essentiellement de la vitesse de rotation de l'arbre menant 114a mais au contraire de la dépression imposée dans la chambre 150, en fonction de 25 paramètres choisis, représentatifs du fonctionnement du moteur. Comme mentionné plus haut, certaines conditions de fonctionnement peuvent être telles que la vitesse d'entraînement de la poulie menée 110b soit relativement 30 faible et que la courroie 110 soit positionnée au voisinage de la périphérie externe des flasques 115b et 116b. Dans ces conditions, la force de serrage de la courroie peut être insuffisante pour transmettre le couple voulu (voir figure 2). C'est pourquoi, selon une autre caractéristique de 35 l'invention, on prévoit un ressort 160 coopérant avec le flasque mobile 115b de la poulie menée pour le solliciter axialement en direction du flasque fixe 116b. Dans l'exemple Ydécrit, le ressort 160 est un simple ressort hélicoïdal monté autour du moyeu 112b et prenant appui entre le flasque b et la butée annulaire 132b. Ce ressort impose donc une force de serrage mimimum à la courroie 111. Dans l'exemple décrit, le ressort prend appui sur le flasque 115b par l'intermédiaire d'une pièce annulaire 162 comportant un manchon tubulaire abritant la plus grande partie-du ressort. Cet agencement améliore le centrage du ressort et, surtout, évite sa déformation sous l'effet des forces centrifuges. Ce -10 manchon pourrait aussi être défini par un prolongement tubulaire de la butée annulaire 132b ou de la coupelle d'appui 141. 1 1 REVENDICATIONS 1- Poulie de variateur de vitesse du genre comportant un moyeu (12b) et, en regard l'un de l'autre autour de ce moyeu, deux flasques annulaires (15b, 16b) entre lesquels une courroie de transmission (11) est susceptible d'être serrée, cette courroie étant susceptible de prendre différentes positions radiales du fait que l'un des deux flasques au moins est un flasque mobile (15h) monté avec possibilité de déplacement axial par rapport audit moyeu sous la commande de moyens élastiques comprenant un diaphragme annulaire (27b) présentant une partie formant rondelle Belleville sollicitant axialement ledit flasque mobile, la partie centrale du moyeu la plus proche dudit diaphragme étant en appui axial basculant contre une butée annulaire (32b) solidaire dudit moyeu et des masselottes 15 (35k) étant solidaires en rotation dudit diaphragme et agencées pour le déformer sous l'effet des forces centrifuges engendrées, dans une direction tendant à repousser axialement ledit flasque mobile vers l'autre flasque, caractérisée en ce que ledit diaphragme est tel que 20 sa caractéristique force/course axiale de déformation (figure 2) comporte un point neutre (0) o la force change de sens pour s'opposer à l'action desdites masselottes à partir d'un certain rapprochement desdits flasques. 2- Poulie de variateur selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit diaphragme est lié en rotation audit flasque mobile par des liaisons de forme (42, 43) définies à sa périphérie externe et permettant un jeu parallèlement à l'axe dudit moyeu. 3- Poulie de variateur selon la revendication 1 ou 2, 30 caractérisée en ce que ledit diaphragme est en appui contre ladite butée annulaire par l'intermédiaire d'une entretoise annulaire (40b) en matériau élastomère ou analogue, adhérisé ou autrement collé entre ladite partie centrale dudit diaphragme et ladite butée annulaire. 15 20 25 30 35 4- Variateur de vitesse du type comprenant deux poulies (10a, 10b), respectivement menante et menée, comportant chacune un moyeu et, en regard l'un de l'autre deux flasques annulaires dont au moins un flasque mobile (15â, 15b) monté avec possibilité de déplacement axial par rapport à son moyeu, ainsi qu'une courroie de transmission (11) montée tournante entre les deux paires de flasques, l'écartement des flasques dans chaque paire déterminant la position de la courroie entre les poulies et, par voie de conséquence, un rapport de transmission donné, et dans lequel le flasque mobile de la poulie menée est sollicité axialement par des moyens élastiques comprenant un diaphragme annulaire (27b), caractérisé en ce que, de façon connue en soi, ledit diaphragme comporte une partie externe sollicitant ledit flasque mobile tandis que sa partie centrale la plus proche du moyeu est en appui axial basculant contre une butée annulaire solidaire du moyeu correspondant, en ce que des masselottes (35b) sont solidaires en rotation dudit diaphragme et agencées pour le déformer dans une direction tendant à repousser axialement le flasque mobile (15b) de ladite poulie menée (10b) en direction de l'autre flasque de celle-ci et en ce que le diaphragme de cette poulie est tel que sa caractéristique force/course axiale de déformation comporte un point neutre (0) o la force change de sens pour s'opposer à l'action desdites masselottes à partir d'un certain rapprochement desdits flasques. - Variateur de vitesse selon la revendication 4, caractérisé en ce que le flasque mobile (115a) de la poulie menante est couplé à des moyens de commande (150) de l'écartement des flasques correspondants et en ce qu'un ressort (160) coopère avec le flasque mobile (115b) de la poulie menée pour le solliciter axialement en direction de l'autre flasque de cette même poulie menée. 6- Variateur de vitesse selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit ressort (150) est un ressort hélicoidal monté autour dudit moyeu et prenant appui entre ledit flasque mobile (115b) et ladite butée annulaire (132b).