Brevet FR2658892A1 — publié le 19910830

L'invention concerne une poulie menée d'une transmission à vitesse variable du type à poulies en "V" et à courroie trapézoldale. Des transmissions de ce type sont, par exemple, utilisées dans des scooters de neige, des motocyclettes, des véhicules utilitaires ou de loisir ou des voitures sans permis ou de type TQM (tricycles et quadricyles à moteur). Elles comportent en général une poulie menante solidaire d'un arbre moteur et une poulie menée entraînée en rotation par une courroie passant dans les gorges des deux poulies. La poulie menante est équipée de manière que le diamètre d'enroulement de la courroie varie automatiquement en fonction de la vitesse de rotation de la poulie. La courroie ayant une longueur fixe, la poulie menée a un diamètre d'enroulement qui varie en sens inverse de la poulie menante. Sous l'effet conjugué de ces deux variations, le rapport des vitesses de rotation des deux poulies est modifié selon les changements de diamètre de la poulie menante. La poulie menée comprend, en général, deux flasques coaxiaux à flanc tronconique en regard l'un de l'autre et formant entre eux une gorge en forme de "V". Un flasque, dit par la suite flasque fixe, est fixe en rotation et en translation par rapport à l'arbre de sortie de la poulie et l'autre, dit flasque mobile, peut coulisser axialement sur ledit arbre. Le flasque mobile est muni, sur son arrière, de doigts dont les extrémités présentent des surfaces inclinées par rapport à un plan radial. Cette surface est en appui sur des cames d'un plateau solidaire de l'arbre de sortie. Un ressort hélicoïdal de torsion est monté axialement entre le flasque mobile et le plateau. Les cames du plateau présentent des surfaces "montantes" et des surfaces "descendantes". Les surfaces montantes sont celles sur lesquelles reposent les extrémités des doigts lorsqu'ils entrainent le plateau, c'est-à-dire à l'accélération. Les surfaces "descendantes" sont celles sur lesquelles reposent les extrémités des doigts lorsqu'ils sont entraînés par le plateau, c'est-à-dire à la décélération. A l'accélération, la poulie motrice a son diamètre d'enroulement de la courroie qui s'accroît et la tension du brin moteur de la courroie augmente. Du fait de la forme en "V" que présente la gorge de la poulie, la courroie tend alors à descendre dans la gorge et le flasque mobile à s'éloigner du flasque fixe et, par conséquent, à se rapprocher du plateau fixe. Par ailleurs, cette augmentation de la tension du brin moteur de la courroie a pour effet de faire tourner le flasque mobile par rapport au plateau. Du fait de l'obliquité des surfaces de l'extrémité des doigts du flasque mobile et des surfaces des cames du plateau, le flasque mobile est entraîné de manière à ce qu'il s'éloigne du plateau et à ce qu'il se rapproche du flasque fixe. Un équilibre statique du flasque mobile par rapport au flasque fixe est atteint lorsque les forces qui tendent à faire se déplacer le flasque mobile vers le flasque fixe annulent celles qui tendent à le faire se déplacer en s'éloignant du flasque fixe. A la décélération, la poulie menée devient motrice et l'arbre de sortie entraîne en rotation le plateau. Les doigts viennent en contact avec les surfaces "descendantes" des cames et la poulie fonctionne sensiblement de la même manière qu'à l'accélération. Le principal avantage d'une telle poulie menée est que le déplacement de ce point d'équilibre est en fonction du couple transmis. Si le couple augmente, la pression des flasques de la poulie sur les flancs de la courroie augmente et l'adhérence de celle-ci augmente également si bien qu'elle ne patine pas sur les flancs des flasques. Néanmoins, une telle poulie menée présente deux inconvénients. Le premier apparaît lorsque les surfaces des extrémités des doigts du flasque mobile et les surfaces des cames du plateau glissent les unes par rapport aux autres lors du déplacement du point d'équilibre. En effet, ces surfaces étant inclinées par rapport à un plan radial, lors de ce glissement, il y a une rotation relative du flasque mobile par rapport au plateau. Ce dernier est solidaire de l'arbre de sortie de la transmission comme, d'ailleurs, le flasque fixe. En conséquence, il y a une rotation relative des deux flasques de la poulie l'un par rapport à l'autre, ce qui conduit à un glissement de la courroie sur l'un de ces deux flasques et a pour conséquence son usure prématurée.De plus, cette rotation relative entraîne un temps de réponse pour que le flasque mobile se mette en place qui peut être trop important dans certaines conditions d'utilisation. Le second apparaît à la décélération. En effet, pour que les surfaces des extrémités des doigts viennent en contact avec les surfaces des cames descendantes, en partant des cames montantes, le flasque mobile doit tourner, par rapport au plateau, d'un angle au moins égal à 900. La pression qu'exerce les flancs des flasques sur la courroie est telle que celle-ci empêche le flasque mobile de tourner par rapport au flasque fixe et, par conséquent, par rapport au plateau. Les doigts se détachent alors seulement légèrement des surfaces montantes des cames et la tension de la courroie devient nulle. La transmission est, en quelque sorte, en position débrayée et l'effet de freinage dû à une diminution rapide du régime du moteur est nul sur l'arbre de sortie. Le véhicule devient alors fou et dangereux. L'invention consiste à prévoir une poulie menée d'une transmission à vitesse variable qui ne présente pas ces deux inconvénients. A cet effet, l'invention concerne une poulie menée d'une transmission à vitesse variable du type à courroie trapézoïdale comprenant deux-flasques coaxiaux dont les flancs tronconiques sont en regard l'un de l'autre pour former une gorge en forme de "V" dans laquelle est passée une courroie trapézoïdale, l'un des flasques, dit flasque fixe, étant monté sur l'extrémité d'un manchon solidaire d'un arbre de sortie et l'autre flasque, dit flasque mobile, étant monté sur le manchon pour pouvoir y coulisser, un plateau monté axialement et rendu solidaire de l'autre extrémité du manchon, et un ressort de torsion hélicoïdal monté axialement autour du manchon entre le plateau et le flasque mobile, le flasque mobile étant muni, sur son flanc opposé à son flanc tronconique et autour de son axe principal, d'une pluralité de doigts équidistants entre eux au bout desquels sont montés des segments présentant, chacun, deux surfaces planes en forme de dièdre de manière que l'arête de ce dièdre soit radiale, le plateau étant pourvu, autour de son axe principal, d'une pluralité de cames équidistantes entre elles, en nombre égal au nombre de doigts, et présentant, chacune, deux surfaces planes formant un dièdre dont l'arête est radiale, la position relative des doigts et des cames étant telle qu'au moins une surface plane des segments puisse entrer en contact avec une surface des cames. Selon une caractéristique de l'invention, le flasque fixe est monté sur le manchon de manière à y être guidé en rotation par rapport à l'axe de la poulie et fixe, au jeu près, en translation, et le flasque fixe et le flasque mobile sont reliés l'un à l'autre par des moyens de blocage en rotation et de guidage en translation si bien qu'ils sont fixes en rotation l'un par rapport à l'autre et guidés en translation l'un par rapport à l'autre. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de blocage en rotation et de guidage en translation comportent une pluralité de tiges dont les axes sont parallèles à l'axe principal de la poulie à égale distance de cet axe et sont équidistants entre eux, chacune desdites tiges étant montée, par une de ses extrémité, à force dans un trou percé dans un des deux flasques et, par son autre extrémité, coulissante dans un trou percé dans l'autre flasque. Selon une autre caractéristique de l'invention, chacune des tiges est montée, par une de ses extrémités, à force dans un trou prévu dans un des deux flasques et, par son autre extrémité, coulissante dans une douille à faible coefficient de frottement montée, à force, dans un trou prévu dans l'autre flasque. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de blocage en rotation et de guidage en translation comprennent au moins une cannelure prévue sur la surface extérieure d'une partie cylindrique axiale du flasque fixe, le flasque mobile étant percé d'un trou axial comportant au moins une cannelure qui vient s'adapter sur la ou les cannelures prévues sur ladite partie. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. I est une vue en perspective d'une poulie menée selon l'invention, certains éléments n'étant pas encore montés, la Fig. 2 est une vue en coupe selon une plan radial d'une poulie selon l'invention, la Fig. 3 est une vue en coupe selon un plan radial d'une variante de réalisation d'une poulie selon l'invention, et les Figs. 4 et 5 sont des vues en perspective de poulies selon l'invention respectivement montrées en fonctionnement en accélération et en décélération. Les éléments constitutifs d'une poulie selon l'invention sont maintenant décrits en relation avec les Figs. I et 2. Une poulie menée selon l'invention comprend essentiellement un flasque 1, dit ci-après flasque fixe, un flasque 2, dit ci-après flasque mobile et un plateau 3. Le flasque fixe 1 et le flasque mobile 2 présentent, chacun, un flanc de forme tronconique, respectivement 4 et 5, le flanc 4 d'un flasque 1 étant en regard du flanc 5 de l'autre flasque 2 de manière à former, entre eux, une gorge en "V" 6 pouvant recevoir une courroie de type trapézoïdale (non représentée). Ils sont montés coaxialement sur un manchon cylindrique 7 de manière à y être guidé en rotation autour de l'axe principal de la poulie. Le flasque mobile 2 peut coulisser sur le manchon 7. Quant au flasque fixe 1, il est en butée, d'un côté, contre un épaulement 8 prévu à une extrémité du manchon 7 et, de l'autre côté, par des moyens 9, tels qu'un circlips monté sur la surface extérieure du manchon 7. Le manchon cylindrique 7 est percé d'un trou axial 10 dans lequel est monté un arbre de sortie 11. Celui-ci est rendu solidaire du manchon 7 par des moyens de blocage en rotation, schématisés ici par une simple clavette 12 mais qui pourraient être également constitués de cannelures, ou d'un méplat, ou d'un cône, etc, et par des moyens de blocage en translation (non représentés). A l'extrémité du manchon 7 opposée à celle qui reçoit le flasque fixe 1, est monté, axialement, le plateau 3 rendu solidaire du manchon 7 par des moyens de blocage en rotation, schématisés ici par une simple clavette mais qui pourraient être constitués de cannelures, ou d'un méplat, ou d'un cône, etc, et par des moyens de blocage en translation représentés ici par un circlips 27 mais qui pourraient être constitués par tout autre moyen équivalent. Sur sa face arrière, le flasque mobile 2 est pourvu, autour de son axe, de trois doigts 14 équidistants entre eux. Au bout de chacun des doigts 14, est monté un segment 15 présentant deux surfaces planes 16 et 17 formant un dièdre et, ce, de manière que l'arête de ce dièdre soit radiale. Le plateau 3 est pourvu, autour de son axe principal, de trois cames 18 équidistantes angulairement entre elles. Elles présentent, chacune, deux surfaces planes 19, 20 formant un dièdre dont l'arrête est radiale. Les cames 18 ont en commun, deux à deux, une arête également radiale. Une fois le flasque mobile 2 et le plateau 3 montés sur le manchon 7, la position relative des doigts 15 et des cames 18 est telle qu'au moins une surface 16 (ou 17) des segments 15 puisse entrer en contact avec une surface 19 (respectivement 20) des cames 18. Les inclinaisons de chacune des surfaces 16, 17 des segments 15 par rapport à un plan radial sont respectivement égaies aux inclinaisons de chacune des surfaces 19, 20 des cames 18 par rapport au même plan radial. Un ressort de torsion hélicoïdal 21 est monté axialement autour du manchon 7, entre le plateau 3 et le flasque mobile 2. I1 est muni, à chacune de ses extrémités, d'un téton 22 qui entre dans un trou 23 respectivement prévu dans le flasque mobile 2 et le plateau 3. Le sens d'enroulement du ressort 21 est tel, qu'une fois le flasque 2, le plateau 3 et le ressort 21 mis en place, une surface 16 (ou 17) des segments 15 soit en contact avec la surface 19 (respectivement 20), de même inclinaison, des cames 18. Comme nous le verrons par la suite, les surfaces concernées dépendent du sens de rotation normale de la poulie. Le flasque fixe 2 est relié au flasque mobile 2 par des moyens de blocage en rotation et de guidage en translation. Dans la poulie décrite en relation avec les Figs. 1 et 2, ces moyens consistent en trois tiges 24 dont les axes parallèles à l'axe principal de la poulie à égale distance de cet axe sont équidistants entre eux. Chaque tige 24 est montée, par une de ses extrémités, à force dans un trou 25 prévu dans un des flasques 1 ou 2 (ici le flasque fixe 1) et, par son autre extrémité, coulissante à l'intérieur d'une douille 26 à faible coefficient de frottement montée à force dans un trou percé dans l'autre flasque 2 ou 1 (ici le flasque mobile 2). Les trous du flasque mobile 2 sont percés dans la partie du flasque 2 entre deux doigts 15. Sur le manchon 7, le flasque fixe 1 et le flasque mobile 2 peuvent ainsi tourner conjointement, mais le flasque mobile 2, qui est le seul mobile longitudinalement sur le manchon 7, peut hêtre écarté ou rapproché du flasque fixe 1. A la Fig. 3, on a représenté une variante de réalisation d'une poulie selon l'invention. Dans cette Fig., les éléments déjà décrits portent les mêmes références. Selon cette variante, les moyens de blocage en rotation et de guidage en translation sont constitués de cannelures 28 prévues sur la surface extérieure d'une partie cylindrique axiale 29 prolongeant le flasque fixe 1 jusqu'au plateau 3. Le flasque fixe 1 est ainsi en butée, d'un côté, contre l'épaulement 8 et, de l'autre coté contre la surface interne du plateau 3. Une seule cannelure peut, éventuellement, être prévue sur la partie cylindrique 29. Le flasque mobile 2 comporte un trou axial présentant des cannelures qui viennent s adapter sur les cannelures 28 du flasque fixe 1. On comprendra que, par les cannelures 28, les flasques 1, 2 tournent conjointement autour de l'axe principal du manchon 7 et que le flasque mobile 2 est mobile en translation par rapport au flasque fixe 1. Les moyens de blocage en rotation et de guidage en translation pourraient, également, être constitués de moyens équivalents aux cannelures, c'est-à-dire, des clavettes ou des méplats. L'essentiel, pour L'invention, est qu'ils remplissent la fonction de blocage en rotation et de guidage en translation. Le fonctionnement d'une poulie selon l'invention est maintenant décrit et, ceci, en relation avec les Figs. 4 et 5. Pour des raisons de commodité, on qualifiera par la suite, en considérant le sens normal de rotation de la poulie (flèches A Figs. 4 et 5) et en se déplaçant dans ce sens, les surfaces 16 des segments 15 et les surfaces 20 des cames 18 de "descendantes" et les surfaces 17 des segments 15 et les surfaces 19 des cames 18 de "montantes". Au repos, c'est-à-dire lorsque la courroie ne transmet aucune force, la poulie menée n'étant alors pas entraînée, le ressort de torsion 21. agit de manière que les surfaces descendantes 16 des segments 15 et les surfaces montantes 19 des cames soient en contact (Fig. 4). Il permet de préétablir une pression de pincement des flasques 1, 2 sur la courroie. A une vitesse constante donnée, les surfaces montantes 19 des cames 18 sont soumises à des forces tangentielles qui entraînent en rotation le plateau 3 (flèches C et D), le manchon 7 et l'arbre de sortie 9. Par ailleurs, le flasque mobile 2 entraîne, aux moyens des tiges 24, le flasque fixe 1. Deux cas peuvent maintenant être considérés selon que le véhicule équipé de la transmission munie d'une poulie suivant l'invention accélère ou ralentit brusquement. A l'accélération (Fig. 4), la poulie motrice de la transmission a son diamètre d'enroulement de la courroie qui s'accroît et la tension du brin moteur de la courroie augmente (flèche B). Du fait de la forme en "V" que présente la gorge 6 de la poulie menée, la courroie tend à descendre dans la gorge 6 et le flasque mobile 2 à s'éloigner du flasque fixe 1 et, par conséquent, à se rapprocher du plateau 3. Par ailleurs, le flasque mobile 2 accélère, en rotation, ce qui engendre des forces tangentielles au contact des surfaces descendantes 16 des segments 15 et des surfaces montantes 19 des cames 18 (flèche C). Du fait de l'obliquité de ces surfaces, le flasque mobile 2 est soumis, de la part des cames 18, à des forces axiales de réaction qui le font s'éloigner du plateau 3 et se rapprocher du flasque fixe 1.Ce déplacement a pour effet une augmentation de la pression de pincement des flasques 1, 2 sur la courroie. Un équilibre est atteint lorsque les forces axiales engendrées sur le flasque mobile 2 par la courroie et celles qui sont engendrées par les cames 18 s'annulent. Ces forces axiales étant fonction de la tension de la courroie et, donc du couple à transmettre, l'équilibre est déplacé en fonction du couple à transmettre. Si le couple augmente, les doigts 15 montent le long des surfaces montantes 1.9 des cames 18 et, au contraire, si il diminue faiblement, (faible décélération) ils descendent le long des mêmes surfaces. Si le couple demandé en sortie de l'arbre 11 augmente, les forces de réaction des cames 18 augmentent, les doigts 14 montent le long des surfaces montantes 19 des cames 18, le flasque mobile 2 se rapproche du flasque fixe 1 et ces derniers exercent une plus forte pression de pincement sur la courroie, évitant ainsi tout risque de patinage. On remarquera que, lorsque les doigts 14 montent le long des surfaces montantes 19 des cames 18, le flasque mobile 2 a un mouvement relatif de rotation par rapport au plateau 3. Mais, contrairement aux poulies de l'art antérieur dans lesquelles le flasque fixe 1 est solidaire du plateau 3, ce mouvement n'entraîne pas le mouvement relatif du flasque mobile 2 par rapport au flasque fixe 1. Au moment d'une brusque décélération, le plateau 3 est entraîné par l'arbre de sortie 9 (flèche B Fig. 4) et tourne par rapport au flasque mobile 2 de manière que les surfaces montantes 17 des segments 15 et les surfaces descendantes 20 des cames 18 soient en contact. Le plateau 3 entraîne en rotation, aux moyens des cames 18 et des segments 15, le flasque mobile 2 (flèche C) qui, à son tour, aux moyens des tiges 24, entraîne le flasque fixe 1. Par ailleurs, du fait de l'inclinaison par rapport à un plan radial que présente leur surface respective 17, 20, les segments 15 ont tendance à descendre le long des cames 18, ce qui a pour conséquence de déplacer le flasque mobile 2 vers le flasque fixe 1. Or la courroie oppose, à ce déplacement, des forces axiales de réaction.L'équilibre est atteint lorsque ces forces de réaction annulent les forces axiales engendrées entre les surfaces montantes 17 des segments 15 et les surfaces descendantes 20 des cames 18. Lorsque le plateau 3 tourne par rapport au flasque mobile 2 et que les segments 15 viennent en contact avec les surfaces descendantes 20 des cames 18, la courroie se tend brusquement. De ce fait, son diamètre d'enroulement sur la poulie menée croît brusquement alors que celui sur la poulie motrice décroît. Le rapport de la transmission diminue et le régime moteur augmente brusquement. A partir de ce moment, le véhicule équipé de la transmission qui comporte une poulie menée selon l'invention est soumis à un effet de freinage dû à la diminution du régime moteur. Dans les poulies de l'art antérieur, le flasque fixe étant solidaire du plateau, lorsque ce dernier tourne par rapport au flasque mobile 2 pour pour que les doigts se mettent en position de "décélération", il devrait y avoir un mouvement relatif de rotation du flasque mobile par rapport au flasque fixe. En fait, par la pression que ces flasques exercent sur la courroie, celle-ci empeche ce mouvement. Les doigts sont légèrement décollés des cames et la courroie se détend. La transmission est alors, en quelque sorte, en position débrayée. Au contraire, dans une poulie selon l'invention, la courroie a toujours un brin sous tension (flèche D Fig. 4). En effet, les flasques 1, 2 tournant conjointement, la courroie ne peut empêcher le mouvement de rotation du flasque fixe 2 par rapport au plateau 3. Par ailleurs, la pression de pincement sur la courroie est toujours optimisée si bien qu'elle ne peut patiner sur les flasques 1, 2. La poulie menée est donc en relation avec la poulie motrice. REVENDICATIONS 1) Poulie menée d'une transmission à vitesse variable du type à courroie trapézoïdale comprenant deux flasques coaxiaux (1, 2) dont les flancs tronconiques (4, 5) sont en regard l'un de l'autre pour former une gorge (6) en forme de "V" dans laquelle est passée une courroie trapézoïdale, l'un des flasques (1), dit flasque fixe, étant monté sur l'extrémité d'un manchon (7) solidaire d'un arbre de sortie (11) et l'autre flasque (2), dit flasque mobile, étant monté sur le manchon (7) pour pouvoir y coulisser, un plateau (3) monté axialement et rendu solidaire de l'autre extrémité du manchon (7), et un ressort de torsion (21) hélicoïdal monté axialement autour du manchon (7) entre le plateau (3) et le flasque mobile (2), le flasque mobile (2) étant muni, sur son flanc opposé à son flanc tronconique (5) et autour de son axe principal, d'une pluralité de doigts (14) équidistants entre eux au bout desquels sont montés des segments (15) présentant, chacun, deux surfaces planes (15, 16) en forme de dièdre de manière que l'arête de ce dièdre soit radiale, le plateau (3) étant pourvu, autour de son axe principal, d'une pluralité de cames (18) équidistantes entre elles, en nombre égal au nombre de doigts (14), et présentant, chacune, deux surfaces planes (19, 20) formant un dièdre dont l'arête est radiale, la position relative des doigts (14) et des cames (18) étant telle qu'au moins une surface plane (16 et/ou 17) des segments (15) puisse entrer en contact avec une surface (19 ou 20) des cames (18), caractérisée en ce que le flasque fixe (I) est monté sur le manchon (7) de manière à y être guidé en rotation par rapport à l'axe de la poulie et fixe, au jeu près, en translation, et le flasque fixe (1) et le flasque mobile (2) sont reliés l'un à l'autre par des moyens de blocage en rotation et de guidage en translation (24 à 26, 28, 29) si bien qu'ils sont fixes en rotation l'un par rapport à l'autre et guidés en translation l'un par rapport à l'autre. 2) Poulie menée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de blocage en rotation et de guidage en translation comportent une pluralité de tiges (24) dont les axes sont parallèles à l'axe principal de la poulie à égale distance de cet axe et sont équidistants entre eux, chacune desdites tiges (24) étant montée, par une de ses extrémité, à force dans un trou (25) percé dans un des deux flasques (1 ou 2) et, par son autre extrémité, coulissante dans un trou percé dans l'autre flasque (2). 3) Poulie menée selon la revendication 2, caractérisée en ce que chacune des tiges (24) est montée, par une de ses extrémités, à force dans un trou (25) prévu dans un des deux flasques (1 ou 2) et, par son autre extrémité, coulissante dans une douille (26) à faible coefficient de frottement montée, à force, dans un trou prévu dans l'autre flasque (2). 4) Poulie menée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de blocage en rotation et de guidage en translation comprennent au moins une cannelure (28) prévue sur la surface extérieure d'une partie cylindrique axiale (29) du flasque fixe (1), le flasque mobile (2) étant percé d'un trou axial comportant au moins une cannelure qui vient s'adapter sur la ou les cannelures (28) prévues sur ladite partie (29).