Brevet FR2619184A1 — publié le 19890210

On sait qu'il existe différents dispositifs destinés à faire varier le couple, et donc la vitesse, entre une source motrice en rotation et son utilisation. Ces dispositifs sont généralement inclus dans ce que l'on ap- pelle une chaine cinrmatique. Ces dispositifs peuvent se classer en deux grandes familles: - les dispositifs faisant intervenir un fluide, généralement de l'air ou de l'huile et les dispositifs à liaison purement mécanique. les premiers sont à effet hydrostatique ou hydrodynamique. les seconds utilisent une transmission à friction ou à engrenage (pignon, chaine ). Rous ne parlerons pas des dispositifs à glissement magnétique ou utilisant lesf6-ces électro-motrices. Chacun des systêmes existant vise a utiliser la source motrice puissance constante. es boites à vitesse tellesque nous les connaissons, n'obtiennent qu'un con promis en rageant différents rapports de vitesse Il existe aussi les transmissions G. courroie dont l'une des poulies est à diamotre variable changeant ainsi le rapport couple/vitesse. Ces dispositifs sont souvent auto-ajustables en jouant sur la variation du couple résistant. L'inconvénient mateur des chaines cinématiques à friction est qu'elles n'ont pas de bons rendements mécaniques et par voie de conséquence sont sujettes à une usure rapide. Le dispositif relatif à l'invention met en oeuvre une poulie à diamètre variable à transmission à dents d'engrenage. la principale difficulté étant de garder un pas constant entre les dents pour tous les diamètres intermédiaires. une autre difficulté est de faire varier le rayon de courbure d'une manière homogène afin-de ne pas générer de vibration au point de tangente avec la chaine ou le pignon avec lequel le dispositif est engrené dans la chaine cinématique. La figure 1 montre une vue partielle du pignon à diamètre variable sur laquelle on peut voir une chaine souple 1 disposée sur la périphérie du dispositif. Oette chaine comporte un point fixe à une extrémité 7 a, et l'on peut voir l'autre extrémité solidaire d'un ressort t . Plusieurs tiges radiales 3, solidaires en leur centre d'un axe conique 4 et à leur périphéie, chacune à chaucne, d'un sabot support de chaine, ). une'structure circulaire 6. munie d'alésages radiaux, maintient les sabots 5 par les tiges 3 dans les axes tangentiels et axiaux alors qu'ils laissent circuler radialement les tiges 3. les bras 7 maintiennent la pièce b en la solidarisant à la cage mobile 8 solidaire elle même de l'axe 9 du pignon. La couronne 8 est solidaire des bras 7. La couronne Il représente le roulement-palier de l'ensemble du pignon. B- couronne 12 représente la structure de la partie fixe, soli- iaire des parois de la boit contenant la chaine cinématique. Le petit pignon 13 est entrainé par un train d'engrenage 14 entrain; par une crémaillère située 15 sur la tige 3 a. Le rapport entre la crémaillère de la tige et la tangente do pignon est de deLx Pi. L- figure 2 montre une partie de la coupe du dispositif où l'on peut voir l'axe 9 de l'ensemble, le cône 4 solidaire de l'axe r er position de petit diamètre, une coupe d'une des tiges 3 radiales comportant à sa partie centrale un patin 16 engagé dans la rainure 17 du cône 4. Le patin 16 est radialement solidaire du cône } par les bords supérieurs 10 des rainures 17. ta partie extérieure de la tige 3 est divisée en deux parties 3 c, 3 b, de section circulaire et collaborant en glissant dans les alésages 18, 18, de la couronne 6. lc couronne 6 est munie d'une cavité 20 dans laquelle évolue la chaine en réserve. La couronne 6 est solidaire de la pièce 8 oui collabore avec l'axe 9 par des crans 21 et les rainures 22 ae l'axe 9. Le roulement 24 maintient le tout par rapport à la structure fixe 12. La butée à billes 24 en appui sur la piste circulaire 25 maintient axialement le pignon tournant et confère la force de réaction à la poussée axiale du c8ne. Elle comporte un évidement 2b en son centre pour permettre le passage du cône. Le sabot 5, solidaire des deux tiges 3 c, S b, est pourvu d'un évidement 23 permettant le passage des dents du pignon d'attaque. n périphérie ru sabot, deux rails-guides 27 , 28 , sont fixés pour maintenir la chaine périphérique 1. une piece circulaire 29 solidaire de l'axe 9 , reçoit la poussée axiale de la butée à billes 30. Il est à noter que sur la figure 1, les éléments 24 et 25 n'ont pas été représentés pour plus de clarté. 1 figure 3 représente deux sabots en position sortie au maximum avec, en pointillés, leur position initiale. On peut voir les rails-guides 2u , la chaine périphérique 1 Lr pièce de liaison 31 collabore les évidements 32 aménagés dans les sabots 5. la figure 4 représente un galet 33 de chaine 1 avec une vue partiel@des deux maillons 34 a, 34 b reliés par l'axe de dent 25. Sur chaque maillon, on peut voir une butée 36 dont le rôle est d'empêcher la chaine de prendre un rayon de courbure plus grand que le rayon maximum du dispositif. De ce fait la chaine garde le ration de courbure dans les intertales entre sabots. le fonctionnement du dispositif est le suivant: Premier cas : La commande de réglage du couple est extérieure au dispositif. A) Le dispositif est noteur: le mouvement est donné par le côté 9 a de l'axe9 dans le sens trigonométrique. Considérons le pignon en position diamètre intermédiaire; il est alors demandé plus de couple;i' s'agit donc de réduire le diamètre. Pour ce faire, la commande extérieure va exercer une poussée axiale côté 9 a de l'axe. Cette action, par l'intermédiaire du cane 4, opère une rentrée des tiges 3 dont l'une d'entre elles entraine le pignon 13 qui va rentrer la longueur de chaine correspondante. Dans cette application, où le sens de rotation est trigonométrique, les dents du pignon d'attaque 37 abordent le point critique 38 où la chaine est déviée vers l'intérieur, par le côté leur permettant de corriger automatiquement toute sortie partielle d'une des dents de la chaine 1. B) Le dispositif est récapteur : C'est le même principe de fonctionnement qui est utilisé avec le mdme sens de rotation. Deuxième cas : La commande de réglage du couple est fonction de l'effort tanGentiel exercéentre le pignon réglable et le pignon d'attaque. 37. A) le pignon réglable est réceptour. Le sens de rotation est trigonométrique. Un ressort taré extérieur exerce un effort axial par le côté de e de l'axe 9 tendant ainsi à rentrer les tiges 3 vers l'intérieur et donc de réduire le diantre. Si l'effort tangentiel conféré par le pignon 37 dépasse la valeur critique, la chaine 1 entraine le pignon 13 entraînant lui même la tige 1 a vers l'extérieur. ans cette utilisation, des ressorts 33 peuvent êUre disposés sous les sabots afin que ces derniers s'écartent au fur et à mesure de la drtention de la chaine par le couple moteur. Si ensuite l'effort tangentiel diminue, la force du ressort extérieur l'emporte et crée un mouvement axial sur l'axe 9 oui lui mêne entraine le c8ne 4 qui génère un mouvement rentrant des tiges 5. Le pignon 13 accompagne la rentrée de la chaine et le ressort 2 tire le mou par l'extémité de la chaîne. B) Le pignon réglable est moteur. Le sens de rotation est alors horaire de fac on à ce que l'effort tangentiel sur la chaine í tende à rentrer celle-ci, ainsi que les sabots, afin e réduire le diamètre en fonction de la progression du couple rsistant. Dans cette application, l'abord des dents du pignon d'attaque 37 n'est pas favorable pour une bonne auto-correction des dents de la chaîne 1 au point critique 38 car, dans ce sens de rotation, la dent de chaine G suivant le point critique 38 est la dent n a qui est fixe par rapport au sabot il faut donc que la sortie de chaine 1 s'opère par unité de longueur de pas de la dite chaine. Pour ce faire le pignon 13 est muni d'un dispsitif a crans bien connu par ailleurs. Ce dispositif possède un cliquet qui ne libère en rotation que cran par cran et ne permet de passer au cran suivant que si le couple appliqué au pignon, passe par une valeur nulle. Comme à chaque tour du pignon réglable, la dent 1 a,fixe de la chaine est engrenée avec le pignon d'attaque 37 , la chaine 1 a cycliquement une valeur d'effort tangentiel nulle qui, par voie de conséquence confère durant cet instant un.couple nul au pignon 13. Ainsi la sortie et la rentrée de la chaine, s'opère pas à pas cloue tour de pignon réglable. En variante, un patin extérieur agit à chaque tour sur le pignon 13 pour le libérer d'un cran. En seconde variante, le pignon d'attaque 37 est remplacé par une chaîne avant des dents de mêne nature que celle au pignon 37. En troisième variante, fig. 5, 6, la chaine 1 est dispose sur un cône 40, avec, à une extrémité, une dent fixe sur la périphérie et . l'autre extrémité, fixée sur le cône 40 à l'intérieur, par un patin 42 évoluant dans une rainure héliocoïdale 43. Le pas de cette rainure 43 à une géométrie telle que pour une quantité de mouvement axial donnée, correspond un mouvent circonférenciel sur le chaine afin que celle-ci épouse toujours la périphérie considérée du cône 4O. A l'intérieur, le tube 44, solidaire en rotation du cône, comporte en bout Ces ouvertures 45 dans lesouelles coulissent des tiges 46 elles-mêmes collaborant avec les rainures 47 du cône 40. Les tiges 46 comportent à leur extrémité des sabots 48 dont le r81e est ce caler la chaine tour oue son plan son perpendiou- laire ? l'axe de rotation de l'ensemble, et de la faire circuler axialement. Un dispositif extérieur confère au tube 44 une série de mouvements élémentaires axiaux correspondant chacun à une valeur conférant une variation de longueur de chaine égale à un entr'axe de dent. 1 rainure 43 croise les tiges 46 par leur évidement intérieur au modèle des tiges 3 de la figure 2. La lame 49 solidaire à l'une de ses extrémités du patin 50 de la dent fixe, est entrainée axialement par la tige 46 a Le rapport de rrduction variable s'obtient entre l'axe 51 solidaire du cône et l'engrènement d'un pignon d'attaque sur la chaine 1. Le tube 44 coulisse axialement par rapport au cône en collaborant avec le palier 41. La figure 6 est la coupe A-A de la figure 5. l'echelle à été modifiée pour distinguer les détails. Revendications 1. Dispositif de roue dentée à diamètre variable caractérisé en ce qu'une chaîne (1) est disposée en périphérie de la roue en ayant une extrémité (la) fixe par rapport à la périphérie et l'autre extrémité fie G un ressort (2) à l'intérieur de la périphérie elle même composée de plusieurs sabots (7) solidaires chacun à chacun d'une double tige (3) dont la partie intérieure collabore avec un axe cônique (4) lui même solidaire un axe (9) qui, par un mouvement axial, commande un mouvement radial à l'ensemble des tiges (3) et des sabots (5). 2. Dispositif suivant la revendication 1 mettant en oeuvre un pignon (13) caractérisé en ce que ce dernier relie le mouvement de le chaîne (1) à l'une des tiges (3 a) par l'intermédiaire d'un train de pignons (14), d'une créaillère (15) avec un rapport de réduction de deux fois Pi. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes mettant en oeuvre une chaine (1) et une périphérie formée de plusieurs sabots (5) caractérisé en ce qu'un des sabots (5) est pourvu d'un évidement (27) servant de deviation la cine (1) dont la géométrie inclinée par rapport au raton, qui, en collaboration avec la dent fixe (la), le pignon d'attaque abordant cette zone par le sens de rotation trigonomé- trique, vermet aux dents d pignon (37) d'enfoncer tout de la chaine (1) qui serait située en position intermédiaire par rapport au pas normal offert par l'écartement des dents de la chaine (1). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes mettant en oeuvre la roue dentée à diamètre variable et un pignon d'attaque (37) caractérisé en ce que l'effort tangentiel appliqué sur la chaine est exploité pour faire varier le diamètre en collaboration avec un ressort taré agissant sur l'axe (9) qui par l'intermédiaire du cône (4) contrebalance l'effort appliqué sur la chaine par la chaine cinématique (13, 14, 15). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le pignon (13) est muni d'un cliquet ne libérant le pignon en ratation que cran par cran, un cran valant une longueur de pas de chaine, avec la condition de libération de chaque cran, que le couple au niveau du pignon (13) soit nul , condition se réalisant qu'au passage du point critique (38) au droit du pignon (37) Suite revendications b. dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la gestion du pas à pas au niveau du pignon (13) est assuréepar le contact d'un patin fixe sur une commande solidaire du pignon (13) qui par un cliquet libère en rotation pour un'cran à chaque tour de roue, le pignon (13) lui permettant éventuellement de sortir ou rentrer la chaine (1) sur une longueur d'un pas. 7/Dispositif suivant l'une quelconque revendications précédentes caractérisé en ce que vaque maillon de chaine (n) est muni de butée (36) évitant que la courbure maximum de la chaine (1) puisse être supérieure au rayon maximum d'utilisation.(fig.3). 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par l'aménagement sur les sabots (5), d'une pièce de liaison (31) coulissant dans les évidements (32) des sabots (5) pour permettre un appui intermédiaire pour la chaine(l). (fig. 2) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications pr- dents caractérisé en ce que la chaine (1) est directement disposée sur un c8ne(40)en collaborant avec les sabots (4b) oui servent à la fois de cales et de dispositif d'entraînement axial de la chaine (1). (fig. 6, p). 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la longueur de la chaine (7) sur la périphérie de la section considérée du cône (40) est ajustée par un patin (42) fixé en extrémité de chaine à l'intérieur du cône (40) avec la collaboration d'une rainure héli-, coidale (43) . (fig. G et 5). 11.Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes d'entrainement axial de la chaine (1) , caractérisé par la collaboration d'un tube (4+), de ses alésages (45), des tiges (46), des sabots (48),de la lame (49), le tout permettant une poussée latérale sur toute la longueur de la chaine(1).