Brevet FR2610684A1 — publié le 19880812

Description L'invention concerne un discositi! de transmission de mouvement rotdti dont les rapports ue decnultiplication en couple et vitesse sont variables de façon continue. Les mécanismes de transmission à variation continue comportant des courroies sont connues dans lesquels les rayons rotatifs d'une poulie dtentrée et d'une poulie de sortie sont variables afin de faire varier le rapport de démultiplication du mecanisme. Des problèmes de f'iailit et de resistance se posent avec ces systèmes: de plus la commande des rayons des poulies par l'écartement de deux flasques coniques n'est pas obtenue de façon précise; c'est ainsi que les pertes énergétiques dans le fonctionnement du mécanisme sont significatives. Enfin ces systèmes ne permettent pas d'avoir une vitesse de sortie zéro pour une vitesse d'entrée non nulle c'est le cas du démarrage de véhicules, sans ajouter un embrayage ou autre organe de couplage. Les transmissions à engrenages épicyclodau sont courants; dans les cas usuels le rapport de démultiplication est commandé par des frein mécaniques, la commande est du type "Tout ou rien';hune variation continue n'est pas obtenue; celle-ci peut tre atteinte par l'emploi de coupleurs ou convertisseurs hydrauliques qui permettent un glissement d'ajustement des vitesses d'entrée et'de sortie pour obtenir une variation continuepmais ce glissement se traduit par une dissipation d'énergie. Un des objectifs de l'invention est de réaliser un mecanisme de transmission à variation continue ne suscitant que des pertes energetiques faibles. Un autre objectif de l'invention est de créer une transmission à variation continue fiable et résistante. Encore un objectif de l'invention est de réaliser une transmission à variation continue permettant d'appliquer un couple de sortie à vitesse zero à partir d'un arbre moteur tournant. Un autre objectif de l'invention est de réaliser une transmission dont le rapport de démultiplication en couple s'adapte de façon continue aux valeurs relatives du couple moteur et du couple de réaction de la charge. L'invention realise un dispositif de transmission comprenant des engrenages epicycloidaux qu permettent de transmette un couple de sortie à un organe entrainé avec un rapport de demultiplication par rapport au couple moteur appliqué à un arbre moteur caractérisé en ce que les engrenages constituent au moins deux modules e;picycloSdauz comportant planétaires central et satellites respectifs engrenant avec une couronne commune formant planetaire annulairezet un différentiel permettant de varier le rapport de démultiplication de façon continue. Selon une réalisation préféree de l'invention le mecanisme comporte trois modules épicycloldauy le premier module comprenant un planétaire central solidaire de l'arbre moteur et au moins un satellite engrenant avec la couronne commune dentée les deuxième et troisième modules comprenant des planétaires centraux respectifs liés entre eux par le differentiel des moyens étant revus pour que le portesatellites du differentiel soit solidaire ae 1 arore motter es les satellites des modules engrenant avec couronne dentée commune. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui sera donnée à titre d'exemple en se référant auy dessins annexes dans lesquels - la figure (I) représente une vue en coupe radiale selon un plan défini par l'axe de l'arbre moteur et l'axe dun des trois arbres portesatellites d'un mecanisme selon une realisatioei de l'invention. - la figure (2) représente un détail de la figure (I > sur lequel apparaissent deux portéeslégèrement excentrées decalées radialement tournées sur l'arbre porte-satellites (2). Le mécanisme de transmission à variation continue représenté par le dessin est contenu dans un carter (20) en forme de boitier cylindrique prévu pour être fixé sur un flasque (I3) faisant couvercle. Le couple d'entrée est appliqué à un arbre d'entrée (Ij relié au moteur(non représenté9. Le couple de sortie est pris sur le carter (2). Le carter (20) est monté sur deuï roulements (.t6) (15) permettant son mouvement rotatif. L'étanchéité de l'ensemble est assurée par un joint (I7) disposé sur l'arbre moteur et par la disposition d'un joint entre le flasque et le boitieraltensemble constituant un variateur continu. Les trois arbres porte-satellites,dont un seul (2) est représenté sur le dessin > font office d'entretoises entre le flasque (I3) et un autre flasque parallèle (I2)1 Le tout constituant une cage qui est solidaire du carter (20) de sorte que la cage et le carter tournent ensemble, l'arbre moteur tournant librement à l'intérieur de la cage par l'intermédiaire des roulements à billes (I2) et (I3) disposés entre l'ar- bre (1) et les flasques (12) et (13). Deux bouclons (2IJ et i22, periiettent le remplissage et la vidange de l'huile de lubrification. A titre d'application non limitative le mécanisme illustré sur la figure (I) (poulie à variation continue) présente un rapport de démultiplication à couple variable de façon continue entre I et I 3,05 Le mecanisme est de structure coaxiale et se décompose en trois partie - arbre moteur equipe (I; - arbres porte-satellites ta - couronne à double denture intérieure (II) Equipement de l'arbre moteur. L'arbre moteur (I) est solidaire du porte-satellites (5) d'un différentiel classique. Chaque planétaire de ce ditférentiel classique est monte fou sur l'ar- bre moteur et est rendu solidaire le premier d'un planétaire (3) de 40 dents et le second d'un planétaire (7) de 36 dents. Enfin un planétaire (9) de 40 dents est solidaire de l'arbre moteur (I) par clavetage par exemple. Equipement des arbres porte-satellites. En vue d'équilibrer la charge, la cage et les trois arbres porte-satellites sont disposés entre les flasques en étoile à I200 l'un de l'au- tre (un seul arbre est représenté sur le dessin). Les satellites sont montés fous sur les trois arbres (2). Un satellite (8j de 34 dents qui appartient à l'un des modules différentialisés est monté directement sur l'arbre (2)i un satellite (oj de Do aents qu. appartient ;:autre module différentialise est monte 1 ou sur une portée decalee radialement de 1mm vers l'intérieur par rapport au satellite (o i. Un troisième satellite (4) de 37 dents qui appartient au module banalisé est monté fou sur une portée de l'arbre (2) décalée radialement de I,5mn vers l'extérieur de la cage. - Structure du planétaire annulaire (11) Ce planetaire ccmporte deux dentures (I0o et fflri4 dents) séparées par une gorge nécessitée par les deua tailles. C'est à l'intérieur de la denture de 108 dents qu'engrènent les satellites triples (6et 8) des deux modules triplés différentialisés. C'est l'intérieur de la denture de 114 dents engrène avec les satellites (4) des trois modules banalisés. Le fait que les dentures (loB et 114) sont divisibles par trois autcrise l'utilisation d'engrènements rigides libres (sans joints thermc- plastiques) avec les différents planétaires. A chaque extremite du planétaire (II) deux rampes sont pratiquées à l'intérleuraqui sont destinées à le supporter au moyen de six galets (I4) tournant sur des fusées fixées à l'intérieur des flasques (I2, 13 afin de monter le planétaire annulaire de façon à lui permettre de tourner librement à l'intérieur du carter (20). Principe de fonctionnement cinématique L'entraînement de la charge par l'arbre moteur s'effectue par triple couplage à travers les trois modules épicycloïdaux : le module banalisé (9, 4, II) qui engrène avec la denture de II4 dents du planétaire annulaire II et les deux modules différentialisés (3, 8, il), (7, 6, II) qui engrènent avec la même denture (I06 dents) du planétaire annulaire (II). Le planétaire annulaire (II) ne peut tourner que dans le même sens de rotation que celui de larore moteur du fait du clavetage du planétaire (9) sur l'arbre moteur. Cette vitesse croit de manière continue de zéro (couple de charge su périeure à 3,85 fois du couple moteur) à la vitesse de l'arbre moteur (prise directe, couple de charge inférieur au couple moteur). En prise directe les trois modules se partagent le couple transmis et tournent avec le planetaire annulaire en Dloc avec arbre moteur. La démultiplication intervient quand la réaction de la charge est supérieure au couple moteur : la démultiplication augmente jusqu'à l'obtention de la valeur maximale correspondant à l'annulation de la vitesse de rotation du planetaire annulaire. La valeur de la vitesse d'entraînement à travers le module banalisé est celle du rapport 40 = I II4+40 3,85 Les modules différentialisés entrainent dans le même rapport. Le planétaire (3) du module (3, 8, II) tourne un peu moins vite que l'arbre moteur; cette sous-démultiplication se trouve exactement compensée par la surmultiplication relative à l'entraînement par le mo dule banalisé 20 = ~ 1 au lieu de I 54+20 3,7 3,85 Le planétaire (7) du module (7, 6, îî) tourne un peu plus vite que l'arbre moteur mais cette surmultiplication est exactement compensée par l'entraînement 18 + 54 = I résultant de l'entrainement 18 4 à travers le module:la compatio te est assure par l'identite des glissements des planétaires des modules différentialisés et des glisse ments des planétaires du différentiel (5).Les glissements de vitesse des modules et du différentiel par rapport à la vitesse de l'arbre moteur sont les mêmes mais de sens opposé. Lorsque la réaction de la char ge est maximale ces glissements prennent les valeurs t 0,I5 soit t 3,9%. ),85 Si la réaction de la charge est inférieure au couple maximum de sortie, la démultiplication s'aJuste å une valeur intermédiaire entre la valeur maximale I et l'unité. Le'glissement' (vitesse relative) des plané 3,85 taires (3) et (7) varie de t 3,9 et zéro. Principe de fonctionnement dynamique. Les entraînements par les trois voies étant compatibles se différencient par la surcharge résultant du fonctionnement des modules différentialisés Tant que le couple de charge n'excède pas le couple moteur l'entrainement s'effectue à travers les trois modules (les deux modules différentialisés étant banalisés à leur tour). Lorsque le couple de charge croit les modules différentialisés sont sollicités pour assurer une démultiplication accrue Jusqu'à l'équilibrage des couples moteur et résistants. La puissance (d'entrainement relatif) transitant par les modules diffé rentialisés varie de 3,9% pour la plus grande démultiplication à zéro. Pendant toute la variation la vitesse de rotation du planétaire annulaire est comprise entre la vitesse de rotation de l'arbre moteur et zéro. Enfin il est à noter que l'impossibilité de rétrogradation du dispositif assure la fonction de frein moteur en prise directe. Des variantes sont possibles, à l'intérieur du cadre de l'invention. Par exemple d'autres plages de rapport de démultiplication peuvent être obtenues, telles I à 1/6,7 en adoptant des nombres de dents pour les satellites et les planétaires centraux qui sont des multiples des valeurs suivantes : module planétaires centraux satellites I 20 47 2 20 44 3 I8 45 Indication de la manière dont l'invention est susceptible d'applications industrielles. Le domaine d'applications comporte deu modes de réalisation de l'invention à savoir en coupleur variateur continu et en transmission à variation continue. Le mode de réalisation en coupleur variateur continu est représenté sur les dessins de la planche jointe à la description. Le coupleur variateur continu se presente comme un produit nouveau au meme titre que les differents coupleurs hydrauliques, coupleurs certr-fuges, coupleurs à induction et autres, il est destine à equiper Ucute une varie d'engins dynamiques à energie musculaire tels que les bicyclettes (dans ce cas il est disposé à la place du moyeu de la roue arrière les rayons de la roue étant pris sur le carter (20) du coupleur tandis que la roue libre est rendue solidaire de l'arbre d'entrée (I) du coupleur; par des moyens analogues il peut étre incorpore à des treuils à commande manuelle. Pour l'application au: vehicules automobiles une transmission selon l'invention peut tre réalisée sous une forme adaptable au deux types de transmission: groupe motopropulseur (traction avantj et propulsion arrière par moteur à l'avant.Dans les deux cas le perfectionnement suivant permet l'adaptation sur l'arbre de sortie du moteur est disposé un arbre creu solidaire du disque d'un ralentisseur à courant de Foucault assurant le frein moteur ou le contrôle extérieur de la démultiplication;cet arbre crieur pénétrant concentriquement à l'arbre moteur (I) à l'intérieur du carter (20) est rendu solidaire du planétaire (3) monte fou sur l'arbre moteur; à l'extrémité de cet arbre le planétaire (9) est entrainé par l'aire à travers un coupleur centrifugé à coincement de billes fonctionnant dans l'huile. Dans la version traction avant le flasque coté moteur est solidaire d'un pignon faisant office de sortie de la transmission. Dans le cas (moteur à l'avant propulsion arrière) le carter (20) côte flasque (I2) est équipé pour recevoir le cardan d'entraînement: de l'arbre longitudinal de la transmission. REVENDICATIONS I. Dispositif de transmission comprenant des engrenages épicycloidaux qui permettent de transmettre un couple de sortie à un organe entrainé avec un rapport de démultiplication par rapport au couple mateur appliqué à un arbre moteur caractérisé en ce que les engrenages centraux et satellites respectifs (3,8; 7,6) engrenant avec une couronne commune (îî) formant planétaire annulaire et un différentiel (5) permettant de varier le rapport de démultiplication de façon continue. 2. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que le mécanisme comporte trois modules épicyclotdaux (3,8; 7,6; 9,4) le premier module comprenant un planétaire central (9) solidaire de l'arbre moteur (I) et au moins un satellite (4) engrenant avec la couronne commune dentée (II), les deuxième et troisième modules comprenant des planétaires centraux (3,7) respectifs liés entre eux par le différentiel (5), des moyens étant prévus pour que le porte-satellites (5) du différentiel soit solidaire de l'arbre moteur (I), et les satellites (8,6) des modules engrenant avec la couronne dentée commune (II). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les satellites (8,6,4) sont montés fous sur des pDrte-satellites (2)semblables destinés à développer le couple de sortie. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la couronne commune (II) présente deux dentures dont l'une engrène avec les satellites (4) du module banalisé et l'autre avec les satellites (8,6) des deux modules différentialisés. 5. Dispositif selon lune quelconque des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que les satellites (8,6) des deuxième et troisième modules différentialisés engrènent avec la même denture de la couronne (11). 6. Dispositif selon lune quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que les planétaires centraux (3,7) sont solidaires des dentures coniques des planétaires du différentiel (5). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que les planétaires (3,7,9), les satellites 48,6,4) et la couronne (II) commune sont montés à l'intérieur d'un carter (20) relié aux porte-satellites (2) des modules épicyclotdaux. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce chaque module comporte au moins trois des dits satellites (8,6,4) afin d'équilibrer les charges. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 caractérisé en ce que les nombres de dents des dentures de la couronne commune (II) sont des multiples de trois. IO. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 9 caractérisé en ce que les deuxième (),8,il) et troisième (7,6, 11) modules res pectivement démultipliés et surmultipliés sont dans le même rapport par rapport au premier module. II. Dispositif selon la revendication IO caractérisé en ce que les dentures des modules sont des multiples des valeurs suivantes Planétaire central satellite planétaire annulaire premier module (9,4,II) 40 37 II4 deuxième module (3,8, li) 40 34 I08 troisième module (7,6,II) 36 36 I08 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à II caractérisé en ce que le porte-satellites (2) des modules ne peut pas tourner plus vite que l'arbre moteur (I) ce qui fait que le mécanisme procure le frein moteur en prise directe. I3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à I2 caractérisé en ce que les moyens de rendre solidaire de l'arbre moteur (I) le planétaire central (9) du premier module et du porte-satellites (5) du différentiel permettent sélectivement de les désolidariser de l'arbre moteur. I4. Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce que les dits moyens comprennent des moyens de couplage progressif du planétaire central (9) du premier module à l'arbre moteur (I), de préférence un embrayage centrifuge. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I3 et I4 caractérisé en ce que l'arbre moteur est passé dans un arbre creux lequel traversant le carter (20) est rendu solidaire du planétaire central (3) du deuxième module pour donner les moyens de freiner sélectivement le mouvement relatif entre les deux arbres. I6. Dispositif selon la revendication I5 caractérisé en ce que les dits moyens de freiner le planétaire (3) du deuxième module comprennent les moyens de freiner le disque d'un ralentisseur à courant de Foucault rendu solidaire de l'arbre creux tournant librement autour de l'arbre moteur. I7. Dispositif selon la revendication II susceptible d'élargir la plage de démultiplication du rapport I au rapport I moyennant 3,85 6,7 la variation des dentures des modules qui sont des multiples des valeurs suivantes : Planétaire central satellite premier module (9,4,II) 20 47 deuxième module (3,8,II) 20 44 troisième module (7,6,II) I8 45