Brevet FR2655401A1 — publié le 19910607

Cette invention concerne une boite de transmission à rapports variables destinée aux véhicules automobiles, principalement aux voitures et motocyclettes qu'elles soient de tourisme ou de sport. Plusieurs travaux déjà effectués dans le domaine de la transmission à rapport variable ont fait plutôt paraitre des variateurs de vitesse dont l'utilisation ne présente pas un rendement suffisant et certains aventages qu'unie boite manuelle présente ctest-à-dire de rester sur un certain rapport precis et de passer au rapport supérieur à volonté selon l'attitude de conduite ou encore de pouvoir jouir du frein moteur.Les applications actuelles nous font parattre des variateurs de vitesse sur des petites voitures, l'aventage reste que le rapport monte automatiquement. I1 y a aussi les boites automatique beaucoup plus répandues car l'utilisation et plus diversifiée qu'avec les variateurs car on peut choisir des modes de conduite différents, on peut rester sur un rapport précis désiré et de passer au suivant quand on veut mais tout ceci en n'échappant pas à quelques points noirs tels que - le véhicule est rampant, c 'est-à-dire qu'il a tendance à avencer lorsqu'il est au ralenti et en prise, ce qui impose de freiner pour l'immobiliser. - I1 faut un organe de liaison entre le moteur et la boite. - Impossibilité de démarrer le moteur en poussant le véhicule. - Non utilisable sur moto car il n'y a pas de frein moteur suffisant. - On ne peut pas passer la puissance maxi à toutes les vitesses du véhicule. Cette invention consiste à transmètre la puissance moteur au reste de la transmission d'une façon progressive jusqu'au rapport 1. Elle sera progressive, variable à volonté et variable selon la résistance rencontrée en sortie de boite de transmission. Cette boite de transmission à rapports variables présente des avantages qui peuvent s'allier à la sécurité tel que - I1 est permis de choisir des modes de selection en fonction de l'adné rence au sol tel que, sol sec, mouiller ou eneigé, et du mode de con duite tel que, normal ou sport sans agir sur le moteur. - Au démarrage on peut transmettre la puissance maxi du moteur pendant tout le mouvement de l'accélération donc à toutes les vitesses. - I1 n'y a plus d'organe de liaison entre le moteur et la boite sinon qu'un arbre de liaison. - Pour varier le rapport, le système ne s'appuit pas sur le carter mais sur le même axe porteur de tout ltensemble. - Le système de commande est simplifié, il n'y a pas de pédale ni de levier de vitesse. Les deux mains restent sur le volant. - Le frein moteur reste présent et il est variable. - Démarrage précipité possible sans faire patiner les roues grace à la progressivité. - Le véhicule n'est pas rampant. - Le rendement est supérieur. - Plus de secousses à l'accélération car pas de changement de rapports, c'est un rapport variable avant et un arrière. - Utilisable sur moto car frein moteur existant et variable. Deux choses essencielles font le caractère de cette botte de transmission : Le rapport de transmission variable, et le rapport de l'accélération variable lui aussi. Le principe de fonctionnement est de transmètre la force motrice au reste de la transmission en s'appuyant sur une butée hydraulique variable, s'il n'y a pas de butée hydraulique, la transmission ne se fait pas il y a point mort. Le principe de la butée hy draulique est simple. Supposons une pompe hydraulique à débit fixe faisant la liaison entre le moteur et l'arbre de transmission qui va aux roues d'un véhicule, le corps de pompe pe lié à l'arbre de transmission et l'axe moteur lié à l'axe d'entré de la force dans la pompe. Quand le moteur tournera un débit d'huile se fera car le corps de pompe ne tourne pas puisqu'il est solidaire de l'arbre de transmission en appui sur les roues immobiles. Si l'on freine le débit d'huile à la sortie de la pompe avec une autre pompe hydraulique à débit variable, il s'installera une pression entre les pompes, c'est la butée hydraulique, appelée pression de transmission. I1 en résulte sur le corps de pompe use poussée provoquée par l'huile sous pression qui est elle poussée par le moteur, le corps de pompe se met à tourner et entraine le véhicule. Supposons le moteur à 3000 T/mn, les débits des deux pompes sont égaux et sans pression de transmission il y a point mort. Quand on diminue le débit de la pompe à débit variable de 1Q % par exemple, cela force la pompe à débit fixe à en faire autant, mais comme elle est à débit fixe la seule façon pour elle de le faire est de diminuer sa vitesse de rotation qui se fait par l'accélération du corps de pompe qui passe à (3000 X 10 %) = 300 /mon. Ainsi la vitesse de rotation absolue de la pompe à débit fixe sera de (3000 - 300) = 2700 T/mn. On se trouve là au rapport de transmission de 10 à 1, étant donné que la variation du débit et variable, le rapport est variable. Il y a bien butée hydraulique car la force motrice entrasse l'huile dans la pompe qui, sous pression, entrain le corps de pompe. La liaison entre l'arbre moteur et l'arbre de transmission est bien cette butée hydraulique. L'avantage que peut apporter ce système est que l'on commande la transmission simplement par cette butée hydraulique ainsi la qualité de la progression et de la souplesse du mouvement de la transmission dépendra de la qualité de cette butée hydraulique indépendamment de la souplesse du moteur puisque cette botte de transmission à rapports variables transmet un potentiel de puissance de transmission de manière progressive donc souple jusqu'à limite de la puissance du moteur. Sur la planche 1/2 il y a la coupe longitudinale d'un mécanisme représentant un principe d'implantation sur lequel l'explication de fonctionnement sera faite, la planche 2/2 représente les coupes des deux pompes hydraulique constituant la boite de transmission à rapports variables comme dessinée planche 1/2. En référence au dessin de la planche 1/2, la boite de transmission est constituée d'un bottier (42) à l'interieur duquel sont disposés successivement à partir de l'entrée du mouvement par l'arbre (i), l'ensemble inverseur de marche (70) constitué par le train épicycloYdal (16, 17, 18, 34) couplé à embrayages multidisques (20, 21, 22, 23, 38) et (20, 30, 31, 32, 33) dont la commande se fait par les pistons (26) et (29), d'un pignon de sortie vers le pont(19), du train épicycloidal (2, 6, 7, 15) accouplé, d'un coté, à l'inverseur de marche, et, de l'autre, au groupe de pompes hydraulique, la pompe hydraulique (60) à débit fixe et la pompe hydraulique (5Q) à débit variable, entre la pompe (60) et l'entrée d'huile par le tube (39) il y a le clapet anti-retour (25) qui interdit les dibits inverses des pompes (50) et (60). les flèches représentent le sens du flux de l'huile hydraulique. Pour permettre la transmission du mouvement, il faut diminuer le débit de la pompe (50), pour celà, on fait tourner dans leurs logements les cylindres (35) ce qui a pour effet de centré les alésages (40), exentrés dans lesdits cylindres (35), sur l'axe de leurs rotors (5) correspondant. La force motrice arrive sur le planétaire (2) par l'arbre (1) et entrasse les parties rotors des pompes (3, 4, 5) elle se transmet par les satellites (6), le portesatellite (15) étant en appui sur la résistance à l'avancement, à la couronne (7) qui est solidaire de la partie corps (8 à 13) des pompes (60) et (50). Quand on diminue d'une certaine valeur le débit de la pompe à débit variable (50), comme cité ci-dessus, cela a pour effet de forcer la pompe à débit fixe (60) à se ramener à la vitesse de rotation correspondant au nouveau débit, elle ralentit.Comme le planétaire (2) amène la force motrice il ne ralentit pas, c'est alors la couronne (7) qui ralentit sa vitesse négative donc elle accélère entratnant avec elle le porte-satellites (15) c'est l'accélération progressive du véhicule qui se produit en passant par tous les rapports compris entre le point mort et le rapport 1.Il y a accélération progressive jusqu'au rapport 1 parce-que d'une part on diminue le débit de la pompe à débit variable (50) et d'autre part parce-que le corps de pompes (8 à 13) tend à amener sa vitesse de rotation à la même valeur que celle du planétaire (2) ce qui fait diminuer progressivement la vitesse de rotation de la pompe à débit variable (50) en même temps que le débit qui diminue et fait diminuer progressivement la vitesse de rotation absolue de la pompe (60). Il est cité plus haut le rapport d'accélération variable, il est directement inversement proportionnel à la grandeur de la différence de débit pendant la même rotation absolue des pompes hydraulique (50) et (60), en effet, le moteur tournant à vitesse constante, la rapidité d'accélération donc le rapport, dépendra de la grandeur de la différence de débit infligée, si la différence et toute petite l'accélération sera petite, le rapport d'accélération est long, par contre si l'on bloquait le débit d'un coup l'accélération serait instantannée, le rapport d'accélération ne pourrait ètre plus court. Pour diminuer le débit de la pompe à débit variable (50) on agit à l'aide des butées élastique variables (43, planche 2/2) c'est butées sont variables en deux sens, la grandeur de leur déplacement qui provoque une grande différence de débit donc une accélération rapide comme il est dit ci-dessus, et l'élasticité variable c'est-à-dire la force avec laquelle les butées élastique agiront sur les cylindre (35) ce qui aura pour effet de varier le rapport d'accélération en fonction de la résistance à l'avancement rencontré, comme il l'est dit ci-aprèss En fonction de la puissance d'entrée et de la résistance à l'avancement rencontré qui agit sur le porte-satellites (15), une certaine pression s'installe entre les pompes (50) et (60) c'est la butée hydraulique, appelée pression de transmission, elle agit sur la pompe (60), c'est elle qui ralentit la couronne (7) dans sa rotation absolue, avec le planétaire (2), et sur la pompe (50). Sous cette pression les rotors (5) de la pompe (50) ont tendance à accélérer puisqu'il y a gavage, mais ils sont freinés par leur liaison au planétaire (2) par les pignons (36) et les axes (37), la pression agit aussi sur les cylindres (35) d'une certaine force contre les butées élastique (43). Plus la pression de transmission est grande, plus les butées élastique se compriment et le débit de la pompe à débit variable (50) augmente pour allonger le rapport d'accélération jusqu'à stabiliser la transmission sur un certain rapport de transmission. Il peut arriver que le débit de la pompe à débit variable (50) ait un débit supérieur à la pompe (60) à ce moment là il y a rétrogradage, ceci uniquement si la pression de transmission est présente. LorSQue le rapport est stabilisé les deux débits des pompes sont egaux (50) et (60), néanmoins il n'y a pas point mort car pour une certaine vitesse de rotation du planétaire (2) il correspond une certaine vitesse de rotation de la couronne (7) pour le débit d'huile correspondant au rapport où la transmission est stabilisé, la conjugaison de ces deux vitesses de rotation sur le train épicycloSdal (2, 6, 7, 15) fait apparattre une vitesse de rotation du porte-satellites (15). Si la résistance à l'avancement augmente et que le moteur supporte cette résistance sans ralentire sa vitesse de rotation, ou si l'on accélère, la pression de transmission augmente ce qui a pour effet de comprimer les butées élastique (43) et le débit de la pompe à débit variable (50) augmente de même que celui de la pompe à débit fixe (60) ce qui fait diminuer le rapport de transmission, c'est le rétrogradage, on peut déduire que le système règle automatiquement le rapport de transmission maxi pour permettre l'avancement en fonction de plusieurs paramètres qui sont la résistance à l'avancement et de la puissance d'entrée donc de la sollicitation, en agissant sur la dureté de la butée élastique Cette butée élastique variable (43) est variable dans deux sens, sa dure té et la longeur de son déplacement.Sa dureté variable fait varier la grandeur de la force à transmètre aux roues. Pour une duretée molle on transmet une petite force au roues, une duretée dure permettra, au contraire de transmèttreune grande force. Son déplacement variable fait varier le rapport d'accélération. La conjugaison de ces deux caractéristiques variables fait ap parattre que sur la neige, par exemple, avec une duretée molle le véhicule avancera sans patiner même avec un grand déplacement des butées élastique (43), qui devrait impliquer une grande accélération, ceci pour n'importe quelle vitesse de rotation du moteur, car les butées élastique molles seront calculées pour transmètre la force maxi correspondant à l'adhérence sur la neige. Par contre, si les butées élastique etaient dures les roues patineraient du fait de la trop grande force qui arriveait aux roues en manque d'adhérence au sol car c'est cette adhérence qui provoque la résistance qui règle la variation automatique du rapport d'accélération, cité plus haut.Sur le sec il en est de même, si l'on commande une accélération de 9 m/s2 en agissant sur le déplacement des butées élastique variable (43) il faudra néanmoins les rendres suffisamment dure pour transmètre à la vitesse nécéssaire le couple moteur suffisant pour cette accélération, si elle ne l'est pas l'accélération sera inférieure, si elle ltest l'accélération sera celle commandée à condition que l'adhérence et le moteur le permettent, Si elle est supérieure l'accélération sera celle commandée même si le véhicule est chargé sous certaine proportion mais aussi si le moteur et l'adhérence le permettent. in effet ce que l'on passe au freinage doit passer à l'accélération, sur des tractions intégrales, pourvu que la force agisse progressivement. Les valeurs de dureté et de déplacement des butées élastique (43) seront élaborées en fonction des capacités du moteur par ropport au véhicule pour ne pas se trouver avec un véhicule sous motorisé et de permettre le rétrogradage automatique lors des reprises, ce qui est l'un des buts recherché. La force motrice est transmise aux roues par l'intermédiaire du train épicycloidal (16, 17, 18, 34) combiné à l'embrayage multidisques (20, 21, 22, 38) qui sollidarise le porte-satellites (17) à la couronne (18) pour la marche avant d'une part, et à l'embrayage multidisques (20, 30, 31, 32) destiné à sollidariser le porte-satellites (17) à une partie fixe pour la marche arriere d'autre part, puis la force motrice est transmise au pont par le pignon (19) solidaire de la couronne (18). Pour la marche avant la solidarisation des disques (20, 21, 22, 38) est obtenue avec la force des rondelles de poussée (23) agissant sur le disque (38) qui comprime les disques (21, 22) entre eux et sur le disque (20) solidaire du porte-satellites (17). Pour la désolidarisation, il faut installer une pression hydraulique dans la chambre (27), ce qui poussera le piston (26) qui poussera le disque (38) par l'intermédiaire du roulement (41) et de la tige (24) ainci la force des rondelles de poussée (23) sera vaincue et les disques (21)et (22) ne seront plus comprimés. Cette opération peut s'effectuer manuellement (non représenté) en agissant directement sur le roulement (41) pour obtenir la position roues libres pour pousser le véhicule. Elle s'effectue hydrauliquement pour obtenir la marche arrière car en même temps le piston (29) sera poussé par le piston (26) et il poussera le disque (30) qui comprimera 11 embrayage multidisque (20, 31, 32) ce qui solidarisera le porte-satellites (17) à la partie fixe (42) pour inverser le sens de rotation de la couronne (18) et donc du pignon (19).La position désolidarisation de l'embraya- ge (20, 30, 31, 33) est obtenue par le fait qu'il n'y a pas de pression dans aucune des chambres (27) et (28) et par les rondelles séparatrices (33) qui séparent les disques (32) les uns des autres pour éviter le frottement avec les disques (31) et ainci de nuire au rendement mécanique. Lors d'un arrêt du véhicule sur une légère pente, à un stop par exemple, le véhicule peut ètre immobilisé automatiquement si on le désir par la mise en pression de la chambre (28), ainci les deux embrayages étant en solidarisation, la couronne (18) est solidaire de la partie fixe (42). Lorsque l'on décélère, la force motrice est absente, la force d'inertie du véhicule arrive par le porte-satellites (15) et la résistance est sur le planétaire (2), le mouvement des pompes hydrauliques tend à s'inverser et le débit d'huile aussi,mais le frein moteur est obtenu par la retenue de l'huile par le clapet (25) et on obtient ainci le frein moteur au rapport 1. On peut faire varier, d'une certaine mesure pour ne pas provoquer de sur-régime moteur, le rapport du frein moteur en agissant de façon progressive avec un frein variable (non représenté) sur la couronne (7). - Rv DICATIONS 1 - Mécanisme de transmission à rapport avant et arrière piloté et en appui sur butée hydraulique caractérisé en ce qu'il est constitué d'un inverseur de marche (70) du type à train épicycloidal (16, 17, 34, 18) combiné avec deux embrayages multi-disques (20, 21, 22, 23, 38) l'un et (20, 30, 31, 32, 33) l'autre et d'un sélécteur de rapport du type à train épicycloidal (2, 6, 7, 15) combiné à la pompe hydraulique (60), qui est mue par la relation de vitesse de deux des trois parties principales dudit train épicyclofdal (2, 7, 15), dont le flux d'huile alimente les pompes hydraulique (50). 2 - Mécanisme suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'inverseur de marche (16, 17, 18, 34) comprend l'embrayage multi-disques (20, 21, 22, 38) destiné à solidariser deux des trois parties principales constituant le train épicycloidal (17, 18, 34), actionné par un système élastique (23) pour la solidarisation des disques (20, 21, 22, 38) et par le piston (26) dont le déplacement et provoqué par la mise en pression de la chambre (27) pour la désolidarisation. 3 - Mécanisme suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'inverseur de marche (16, 17, 18, 34) comprend l'embrayage multi-disques (20, 30, 31, 32) destiné à solidarisé le porte-satellites (17) à une partie fixe du boîtier (42), actioné par les pistons (26) ou (29) dont leur déplacement est provoqué par la mise en pression de l'une des deux chambres (27) ou (28) pour la solidarisation des disques (20, 30, 31, 32) et commandé par les parties élastiques (33) pour la position désolidarisation lorsqu'il n'y à pas de pression dans aucune des chambres (27) ou (28). 4 - Mécanisme suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le frein moteur est obtenu au rapport 1 sur la butée d'huile bloqué par le clapet (25), d'une part, et obtenu variable grâce à un frein variable freinant la couronne (7) d'autre part. 5 - Mécanisme suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le couplage des pompes (50) et (60) peut faire paraître l'une ou l'autre des pompes à débit variable pour donner à la boite de transmission le caractère à rapport variable, et que ses deux pompes peuvent ètre séparées l'une de l'autre en ne gardant que la liaison hydraulique.