Brevet FR2638801A1 — publié le 19900511

La présente invention est relative à un systeme convertisseur de puissance mécanique. Le présent titulaire a été amené å étudier, au cours des quinze dernières années un convertisseur de couple simple, robuste, d'un prix raisonnable et d'un entretien facile avec des performances entendues. Un tel convertisseur a été décrit pour la premiére fois dans le brevet français J 75 31 066 publie sous le numéro 2 327 454 et il a fait l'objet de nombreux perfectionnements originaux, protégés par des brevets, tant français qu'étrangers. Dans son principe, un tel convertisseur de couple conprend deux différentiels (ou deux trains épicycloïdaux), la cage du premier différentiel recevant la puissance de l'arbre d'entrée et la cage du second entraînant l'arbre de sortie récepteur de puissance. Les deux différentiels ont leurs planétaires accouplés deux par deux, d'un côté le premier groupe forant un train d'engrenages de rapport x et de l'autre côte le second groupe un train de rapport X, le rapport I/N étant différent de 1, et le rapport X étant plus grand que le rapport N, l'arbre d'entrée est solidaire de la première cage porte satellite et l'arbre de sortie est solidaire de la seconde cage porte satellite. Comme on l'a expliqué dans les brevets antérieurs, un tel convertisseur de couple agit par rétroaction différentielle, ce qui signifie que les forces internes appliquées à chacune des deux liaisons s'opposent l'une à l'autre elles engendrent une réaction dont l'effet remonte, pour chacune des liaisons, vers l'organe d'entrée, par la liaison opposée ; la valeur de la force interne appliquée en rétroaction, résulte de la différence des moments cinétiques présents aux points de contact des planétaires avec le satellite de la cage de sortie.Lorsque les forces de la voie du côté du train de rapport X et les forces du côté du train de rapport X sont appliquées sur le satellite de sortie avec une valeur égale et opposée, il en résulte que la vitesse de rotation du satellite est constante, et que le rapport de vitesse entre la cage d'entrée et la cage de sortie est constant tant que le rapport du moment moteur (appliqué å l'entrée) au moment résistant (appliqué en sortie) reste le semé. La présente invention se propose de perfectionner un convertisseur de couple du type spécifié ci-dessus, en utilisant certaines de ses propriétés de maniére à obtenir un convertisseur de puissance. En raison des analogies de fonctionnement avec un transistor électronique, l'inventeur propose de dénommer le nouveau dispositif 1transistor mécanique". Dans celui-ci, les vitesses agissent comme les tensions électriques d'un transistor électronique alors que les moments ont un rôle analogue a celui des intensites électriques.Une forte puissance nécanique disponible au niveau de la cage du différentiel d'entrée est modulée (avant d'atteindre la cage du différentiel de sortie) par les variations de vitesse et de moment d'un moteur auxiliaire de faible puissance mécanique (représentant seulement un faible pourcentage de la puissance principale), agissant au niveau de l'une des roues d'engrenage des liaisons internes du système ; la cage d'entree est l'analogue de l'émetteur d'un transistor électronique, la cage de sortie est l'analogue du collecteur et la roue d'engrenage utilisée pour le contrôle est l'analogue de la base du transistor. En consequence, cette invention concerne un convertisseur de puissance réalisé par l'accouplement comme décrit ci-dessus de deux différentiels caractérisé en ce qu'il reçoit un complexent de mouvement moteur appliqué å l'aide d'un moteur auxiliaire pouvant etre commandé en rotation avant ou en rotation arrière ; le point d'application et de contrôle de ce coinplément de mouvement est la roue d'engrenage solidaire d'un arbre planétaire du premier différentiel, située en amont sur la liaison interne (dite "voie de la vitesse") assurant la démultiplication de rapport x avec la roue aval de celleci, laquelle est solidaire de l'arbre planétaire correspondant du deuxième différentiel. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé qui en illustre un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. La figure unique du dessin annexé est une vue schématique du convertisseur de puissance, ou "transistor mécanique" selon l'invention. Sur cette figure. on voit en 10 et 11 les deux différentiels dont l'accouplement tel que défini ci-dessus constitue un convertisseur de couple mécanique selon les brevets mentionnés ci-dessus. Cosse décrit antérieurement, la cage d'entrée 12 du premier différentiel 10 reçoit la puissance å transmettre provenant d'un moteur principal 28, par l'intersediaire d'un pignon 29 et d'une couronne dentée 34 en prise avec ledit pignon 29 et solidaire de la cage 12 ; la cage de sortie 13 du second différentiel il entraîne l'organe récepteur (arbre 31) par l'intermediaire d'une couronne dentée 35 solidaire de ladite cage 13 et d'un pignon 30 en prise sur cette couronne. Les arbres 14 et 15 (arbres planétaires) conduits par les planétaires 16 et 17 respectivement des premier et second différentiels 10, 11, sont accouples par des engrenages 18 et 19 de rapport X et de meme les arbres 20 et 21 des planetaires 22 et 23, respectivement des premier et second différentiels, sont accouplés à l'aide de deux engrenages 24, 25, de rapport B, tel que le rapport X/ soit différent de 1 et le rapport K plus grand que le rapport . Selon l'invention, le convertisseur ainsi constitué reçoit un complément de mouvement moteur appliqué à l'aide d'un moteur auxiliaire 32 dont l'arbre de sortie entraîne un pignon 33 qui engrène sur la roue dentée 18, solidaire de l'arbre planétaire 14 et formant la première roue de la liaison interne troues 18 19) dont le rapport de demultiplication est I et dénommée *voie de vitesse* du convertisseur. Le moteur auxiliaire 32 est choisi de manière å pouvoir être commandé en rotation avant et en rotation arrière, le type de moteur retenu favorisera la variation de vitesse ou la variation de couple suivant la spécification de conversion, de puissance établie.Il peut etre constitué pour donner, par exemple la priorité aux effets de couple, par un moteur hydraulique å pistons ou par un moteur électrique universel bobiné en série. Ainsi, le convertisseur de puissance objet de cette invention comporte trois liaisons avec l'extérieur - une entrée principale de puissance å moteur principal 28 entrainant la cage du premier différentiel 10 - une entrée auxiliaire de puissance à moteur auxiliaire 32 et - une sortie principale de puissance, utilisant la couronne 35 de la cage 13 du second différentiel 11, et l'arbre 31 solidaire de la roue 30 qui engrène sur la roue 35. Le fait de prévoir, en plus du moteur principal 28, un moteur auxiliaire 32, de faible puissance, utilisé comme modulateur du mouvement de l'une des roues de l'équipage des planétaires, permet de moduler la vitesse et le monent disponibles en sortie, sur l'arbre 31 couplé par la roue 30 à la couronne 35 de la cage 13 du deuxième différentiel 11, dit différentiel de sortie. L'action sur les paramètres vitesse de rotation et moment appliqué å l'arbre de sortie 31, peut etre obtenue, soit en agissant seulement sur les paramètres du moteur auxiliaire 32, soit simultanément sur les parametres des deux moteurs 28, 32. L'analyse de fonctionnement d'un tel convertisseur de puissance montre une grande analogie avec celle d'un transistor électronique puisque la faible puissance du moteur auxiliaire suffit à imposer les valeurs des paramètres d'une puissance importante en sortie. il se comporte comme un amplificateur de puissance. C'est la raison pour laquelle le nom de'transistor mecanique" lui a été donne. Un autre effet utilisable de ce "transistor mécanique" est d'assurer la coupure de transmission de puissance entre l'entrée et la sortie du convertisseur. Cet effet est obtenu soit par l'action cinématique du moteur auxiilaire, soit par le dépassement d'un seuil dynamique prédéterminé du rapport du moment moteur d'entrée au moment résistant de sortie. Au moment de la coupure complète, quelle que soit la vitesse du moteur 28 a l'entrée, les vitesses des planétaires 17 et 23 sont de meme valeur et de sens opposé ; il en resulte l'immobilisation de la cage 13 du différentiel 11 et donc.de l'arbre de sortie 31. Pour reprendre une analogie électrique, le dispositif se comporte en "di5joncteur". Parmi les nombreuses applications envisageables du "transistor mécanique" objet de cette invention, l'utilisation de ce dispositif dans une transmission de véhicule permet en particulier d' optimiser en permanence le régime et la consommation du moteur, d'éviter les excès d'imbrûlées des moteurs thermiques lors des accélérations et d'obtenir plusieurs autres avantages notamment la souplesse, la nervosité, 1' économie de carburant et la proprete des gaz d'échappement. Le rendement mecanique est celui, généralement excellent, des différentiels ou des trains épicycloïdaux ; il ne comporte ni perte, ni usure, ni fragilité due à des glissements, contrairement aux systèmes habituels de transmissions automatiques. En consequence, il peut s'appliquer à des puissances très élevées aussi bien qu'a des mécanismes d'horlogerie. En outre, le dispositif objet de l'invention permet de réaliser facilement le pilotage du moteur auxiliaire 32, à l'aide de circuits électroniques alimentés en informations par des capteurs appropriés, pour obtenir la modulation de la puissance principale souhaitée, soit par effet de vitésse, soit par effet de moment dynamique. Des programmes établis pour chaque type de conduite peuvent hêtre commutés en marche à volonté aux bons plaisirs du conducteur, selon les circonstances. il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée a l'exemple de réalisation décrit et représenté mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATION Convertisseur de puissance comportant deux différentsels ou deux train épicycloïdaux, la cage du premier différentiel 610) (ou cou train)recevant la puissance mécanique à convertir, délivrée par un moteur principal (28) et la cage du second différentiel (11) (ou train) entrai nant un arbre de sortie récepteur de la puissance convertie, les deux différentiels (ou trains) ayant leurs planétaires accouplés deux par deux, le premier groupe formant une démultiplication d'engrenages de rapport M et le second groupe une démultiplication d'engrenages de rapport X, le rapport M/N étant different de 1, et X étant plus grand que N, caractérisé en ce que ledit convertisseur reçoit un complément de mouvement moteur appliqué a l'aide d'un moteur auxiliaire (32) pouvant etre commandé en rotation avant et en rotation arrière, le point d'application et de contrôle de ce complément de mouvement etant la roue d'engrenage (18) solidaire de l'arbre planétaire (14) du premier différentiel (10) (ou train) ladite roue (18) étant la première roue ou roue amont de la liaison interne assurant la démultiplication de rapport K et dite voie de vitesses dudit convertisseur, l'action dudit moteur auxiliaire (32) permettant de moduler la vitesse et le moment disponible en sortie sur la cage (13) du second différentiel (11) ou train.