Brevet FR2617260A1 — publié le 19881230

VARIATEUR DE COUPLE A FONCTIONNEMENT CONTINU ET AUTOMATIQUE La présente invention concerne les dispositifs ou les mécanismes, généralement appelés variateurs, interposés entre un arbre menant et un arbre mené, pour assurer une variation continue du couple transmis dans une plage donnée de valeurs et pour une puissance sensiblement constante. Pour assumer une telle fonction, il a éte proposé des variateurs du type à friction conçus pour modifier Le rapport des rayons entre l'organe mené et l'organe menant. Ce type de variateur ne donne pas entière satisfaction en raison notamment d'un frottement important inhérent à son mode de fonctionnement et d'un faible couple de transmission disponible. Il a été propose, également, des variateurs à courroies plates et poulies coniques ou à courroies trapézoidales et poulies dont l'un des flasques possède un écartement variable. Ce type de variateurs est caractérisé par une usure des courroies et par un couple transmissible réduit, limité par l'adhérence des surfaces en contact. L'invention vise justement à remédier aux inconvénients précités en proposant un variateur de couple à fonctionnement automatique et continu apte à transmettre un couple élevé. Le variateur de couple à fonctionnement automatique et continu conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une structure fixe supportant - un arbre tournant menant, - un organe moteur à came monté sur l'arbre menant, - au moins un transformateur à force variable commandé par la came et chargé d'assurer la transmission, - un étage de sortie mené par le transformateur, - un dispositif anti-dévireur de l'étage de sortie. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe transversale d'une variante de réalisation d'un variateur de couple conforme à l'invention. Les fig. 2 à 4 sont des vues prises, respectivement, suivant la ligne II-II de la fig. 1 illustrant le principe de fonctionnement du variateur selon l'invention. La fig. 5 est une représentation schématique d'une autre variante de réalisation d'un variateur de couple. Selon la variante de réalisation, illustrée par les fig. 1 et 2, le variateur de couple automatique et continu selon l'invention est du type mécanique. Le variateur 1 est supporté par une structure fixe 2 constituée, par exemple, de deux flasques 2a, 2b formant des paliers de guidage d'un arbre menant 3 accouplé à un moyen 4 d'entraînement en rotation selon la flèche f1, comme un moteur ou un organe de commande manuelle. L'arbre menant 3 est monté solidaire en rotation d'un organe moteur à came 5 destiné à attaquer une série de transformateurs à force variable 6 chargés d'assurer la transmission du couple d'entrée de L'arbre menant 3 à un étage de sortie 7. Les transformateurs 6, par exemple au nombre de quatre, sont disposés circonférentiellement à intervalles réguliers sur une face 8 d'un plateau 9 fixé en position angulaire déterminée par un moyen de blocage 10, tel qu'un frein ceinture. Chaque transformateur 6 comprend un ressort de flexion Il sollicité par la came 5 à son extrémité libre 12, et un organe 13 de transmission irréversible comme une roue libre. Les ressorts de flexion il sont maintenus en contact avec la surface périphérique de la came par des ressorts de rappel 14 fixés au plateau 9 La came 5 possède trois parties de travail périphériques successives, à savoir une partie 5a, de rayon croissant dans le sens de rotation selon la flèche f2 (fig. 2) pour la mise en tension des ressorts 11, une partie 5b circulaire de maintien d'une tension constante des ressorts et une partie 5c de rayon décroissant par rapport au sens de la flèche f2 pour-assurer la détente des ressorts. La partie 5b circulaire s'étend sur une plage angulaire déterminée pour assurer le contact simultané, par exemple, de trois ressorts 11. Chaque roue libre 13 est constituée, par exemple, d'une bague extérieure 15 soLidaire, par un organe de fixation 16, du ressort 11 correspondant, pour entourer, au moins partiellement, la bague 15. La roue 13 comporte, également, une bague intérieure 17 catée par un organe de blocage 18 sur un arbre mené 19 qui traverse librement le plateau 9. Les bagues 15 et 17 sont associées par un ensemble de coincement irréversible, constitué par des rampes de coincement 20 portées par la surface intérieure de la bague 15 pour agir sur des billes ou galets 21. La rotation de la bague 15 dans le sens de la flèche f3, comme illustré à la fig. 2, provoque l'entraînement de la bague 17 et donc de l'arbre mené 19 dans le même sens par l'intermédiaire de l'ensemble de coincement qui empêche tout entraînement réversible, c'est-à-dire la transmission du mouvement de ltarbre mené 19 à la bague 15 dans le sens de la flèche f3. Chaque arbre 19 traverse le plateau 9 pour recevoir un pignon satellite 22 de L'étage de sortie 7. Chaque pignon 22 est monté solidaire de l'arbre 19 par un élément de blocage 23 et engrène avec une roue dentée 24 montée en rotation libre sur l'arbre 3. La roue 24 constitue l'élément de sortie de l'étage 7, destiné à être associé, directement ou par un autre train d'engrenage, à un organe résistant auquel le couple moteur doit être transmis. Le variateur de couple selon l'invention fonctionne de la manière suivante. Comme illustré à La fig. 2, L'extrémité libre 12,'par exemple du ressort lia, est en contact avec la partie 5a de mise en tension, dans la zone de plus faible rayon de la came, tandis que les autres leviers ressorts sont en contact avec la partie circulaire 5b. Lorsque la came 5 est entraînée en rotation dans le sens de la flèche f2, l'extrémité du ressort lla suit le profil de la partie Sa de la came (fig. 3) et vient en contact avec la partie circulaire 5b de la came, tandis que l'extrémité du ressort subséquent dans le sens de rotation f2, à savoir l'extrémité du ressort llb, vient en contact avec la partie 5c de a came, comme illustré à la fig. 4. Pendant cette rotation, le ressort lia se déforme en flexion sans entrainer la rotation de l'arbre mené 19 tant que la tension du ressort n'a pas atteint une valeur correspondant au couple moteur nécessaire à vaincre le couple résistant de l'arbre mené 19. Lorsque le couple moteur, reçu par L'arbre mené 19, atteint le couple résistant, le ressort se comporte comme un élément rigide de transmission assurant la rotation de l'arbre mené, tant que l'extrémité du ressort lia reste en contact avec la partie 5a de la came. La tension du ressort lia est donc déterminée par la position de son extrémité libre sur la partie Sa de la came et par la valeur du couple résistant de l'arbre mené 19. La tension du ressort lia correspondant à un couple moteur donné peut varier dans une plage de valeurs qui est en relation avec le rayon de la partie 5a de La came et comprise entre une valeur faible, voire nulle, à une valeur maxima le déterminée par le rayon optimal de la came, donné par la partie circulaire 5b. Il apparaît donc, pour un faible couple résistant, une rotation de grande amplitude de l'arbre mené 19, car chaque ressort de flexion transmet le couple moteur sur la majeure partie de la partie 5a de la came. En effet, le couple moteur nécessaire à vaincre le couple résistant est atteint dans la zone à faible rayon de la partie 5a. Dans le cas d'un couple résistant élevé, le couple moteur, nécessaire à l'entraînement de l'organe de sortie est atteint seulement dans la région de grand rayon de la partie 5a. Dans ce cas, la rotation de l'arbre mené est faible, puisqu'il ne reste qu'une faible zone de mise en tension à parcourir par l'extrémité libre du ressort lia. Par ailleurs, il est à noter que le levier ressort, en s'engageant sur la pente de détente de la came, restitue en partie l'énergie emmagasinée, permettant de provoquer une rotation donnée de l'arbre menant 3 correspondant. Lorsque le couple résistant est supérieur au couple moteur maximal, le Levier ressort se déforme sans être en mesure d'entraîner l'arbre mené tout en autorisant la rotation de L'arbre moteur, ce qui permet de protéger le variateur et le moyen de commande en rotation, notamment contre toute augmentation accidentelle du couple résistant. Le fonctionnement des autres transformateurs est identique à celui décrit ci-dessus. Chaque transformateur 6 contribue ainsi à entrainer en rotation la roue dentée 24, par l'intermédiaire des pignons 22. La roue dentée 24 possède. donc un mouvement de rotation saccadé résultant de L'action successive de chaque transformateur. Le mouvement de la roue 24 se rapproche drun mouvement continu lorsque le nombre de transformateurs 6-augmente. A cet égard, il peut être prévu de mettre en oeuvre, d'une manière générale, n transformateurs aptes à coopérer avec une came présentant une ou plusieurs parties 5a, 5c permettant d'obtenir une action décalée ou simultanée des ressorts. Il est à remarquer que dans le cas ou le variateur est mis en oeuvre avec un transformateur 6 unique, il est nécessaire de prévoir un dispositif anti-dévireur de L'organe de sortie, tel qu'un cliquet. Les transformateurs 6 assurent cette fonction dans le cas d'un variateur à transformateurs multiples. Par ailleurs, il peut être prévu de libérer le plateau 9 de l'action du moyen de blocage 10 pour permettre une rotation de l'élément de sortie 7 dans un sens inverse de celui déterminé en fonctionnement normal. Le variateur de couple selon l'invention assure, ainsi, une variation automatique et continue du couple, adaptée au couple résistant, tout en permettant un débrayage entre L'organe moteur et l'étage de sortie, lorsque le couple résistant est supérieur au couple moteur. Un tel variateur peut, nptamment, équiper des véhicules ou des machines qui nécessitent une adaptation de la vitesse ou du couple de l'organe moteur à celle ou celui de L'organe récepteur. La fig. 5 illustre une variante de réalisation d'un variateur de couple selon l'invention, du type hydraulique. Le variateur de couple comprend un arbre menant 30 accouplé à un moyen d'entraînement en rotation, non représenté. L'arbre 30 est monté solidaire en rotation d'un organe moteur à came 50 destiné à attaquer un transformateur à force variable 60 chargé d'assurer la transmission de la force d'entrée de l'arbre menant 30 à un étage de sortie 70. Le transformateur 60 est inséré dans un circuit hydraulique 61 composé d'une bâche 71 contenant une réserve de liquide, tel que de l'huile, d'un circuit 72 d'aspiration du liquide jusqu'au transformateur 60, d'un circuit 73 de refoulement du liquide vers l'étage de sortie 70 comportant, par exemple, un moteur hydraulique d'entraînement d'un arbre récepteur du couple d'entrée, et d'un circuit 74 de retour du liquide à la bâche 71. Le transformateur 60 comporte un piston 75 monté dans un cylindre 76 raccordé au circuit hydraulique. Le piston 75 est actionné par la came 50 pour modifier le volume d'une chambre 77 du circuit définie entre un clapet d'admission 78 et un clapet de refoulement 79. Le piston 75 est toujours sollicité par un ressort de rappel 80. La chambre 77 est en liaison fluidique avec un accumulateur 81 comportant une membrane 82 de séparation du liquide avec un gaz 83 à une pression donnée. Le variateur de couple, du type hydraulique, fonctionne de la manière suivante. Lorsque la came 50 est entraînée en rotation, les mouvements alternatifs du piston 75 provoquent une augmentation et une diminution du volume de la chambre destinées à modifier la pression du liquide contenu dans la chambre, en relation avec la compression du gaz 83. Le liquide est refoule par le clapet 79, lorsque la pression du liquide de la chambre 77 atteint la pression régnant dans le circuit 73 correspondant à la pression d'entrée du moteur 70 nécessaire pour vaincre le couple résistant de l'arbre récepteur. Ainsi, pour un couple résistant important, le transformateur fournit, sous une forte pression, un petit volume de liquide qui engendre une rotation d'amplitude réduite de l'arbre récepteur. Pour un couple résistant faible, le transformateur fournit, sous une faible pression correspondante, un volume élevé de liquide qui provoque une rotation de grande amplitude de l'arbre récepteur. Il est à noter que le clapet de refoulement constitue ainsi un dispositif anti-dévireur pour L'étage de sortie. Il peut être prévu de disposer une série de transformateurs 60 commandés par une came affectant les caractéristiques déjà décrites, permettant d'obtenir un mouvement de rotation continu de L'arbre récepteur. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Variateur de couple à fonctionnement automatique et continu, caractérisé en ce qu'il comprend une structure fixe (2) supportant - un arbre tournant menant (3, 30), - un organe moteur (5, 50) à came monté sur L'arbre menant, - au moins un transformateur (6, 60) à force variable commandé par la came et chargé d'assurer la transmission, - un étage de sortie (7, 70) mené par le transformateur, - un dispositif anti-dévireur (6, 79) de l'étage de sortie. 2 - Variateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transformateur (6) est du type mécanique à couple variable. 3 - Variateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des transformateurs (6) à couple variable disposés circonférentiellement et régulièrement espacés sur une face d'un plateau (9) fixé en position par un moyen de blocage (10). 4 - Variateur selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque transformateur à couple variable comprend - un ressort de flexion (11) sollicité à son extrémité libre (12) par l'organe moteur à came, - un organe (13) de transmission irréversible commandé par le ressort de flexion et agissant sur l'étage de sortie (7), un élément de rappel (14) du ressort de flexion. 5 - Variateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque organe de transmission (13) agit sur un satellite (22) de l'étage de sortie engrénant avec un pignon central (24). 6 - Variateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif anti-dévireur est constitué par un transformateur à couple variable (6). 7 - Variateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transformateur (60) est du type hydraulique à pression variable. 8 - Variateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le transformateur hydraulique (60) comprend - un piston (75) sollicité par l'organe moteur à came pour déplacer un volume de liquide d'une chambre (77) d'un circuit hydraulique, - un accumulateur t81) disposé dans le circuit hydraulique, - un élément (80) de rappel du piston. 9 - Variateur selon les revendications 1, 7 et 8, caractérisé en ce qu'il comprend un clapet de refoulement (79) disposé sur L'étage de sortie (70) et constitutif du dispositif anti-dévi reur. 10 - Variateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe moteur à came (5) comporte une partie (Sa) de mise en tension et une partie (5c) de détente des ressorts de flexion (11).