Brevet FR2683287A1 — publié le 19930507

L'invention concerne un variateur à deux poulies de diamètre variable reliées par une courroie de longueur prédéterminée. La courroie qui est pincée latéralement entre les flasques des poulies motrice et réceptrice permet d'une part de transmettre la puissance, et d'autre part d'équilibrer les efforts axiaux entre les deux poulies. De cet équilibre à chaque instant résulte un nouveau rapport de vitesse entre la poulie motrice et la poulie réceptrice. Dans un variateur de ce type destiné à tenir compte des variations de couple à l'entrée, la poulie motrice est à réaction de couple et comporte un premier flasque destiné à tre rendu solidaire de l'arbre d'en- trainement et pourvu d'une rampe formant came et un second flasque déplaçable axialement et angulairement par rapport au premier flasque, pourvu d'une contre-came destinée, par coopération avec la rampe du premier flasque, à déplacer axialement le second flasque en fonction du couple d'en- traînement à transmettre. Un ressort de compression et de torsion est agencé entre les premier et second flasques. La poulie réceptrice comporte un flasque solidaire de l'arbre de la poulie, un flasque déplaçable axialement en réponse à un dispositif centrifuge comportant des masselottes disposées entre le flasque déplaçable et une cloche tronconique coaxiale à la poulie et solidaire de l'arbre de la poulie. L'invention a pour but de rendre un variateur du type précité capable de délivrer une vitesse de sortie constante à partir d'une source de vitesse d'entrée variable. A cet effet, elle a pour objet un variateur de vitesse comportant une courroie de longueur prédéterminée reliant une poulie motrice et une poulie réceptrice à dispositif centrifuge comportant des masselottes en contact entre un flasque déplaçable axialement de la poulie réceptrice et une cloche solidaire de l'axe de la poulie, caractérisé en ce que la surface de contact de la cloche avec les masselottes est bombée en direction des masselottes et a un profil adapté pour que toute variation de la position radiale des masselottes en réponse à une variation de la vitesse d'entrée dans une plage donnée provoque une modification de l'écartement des flasques tendant à ramener la vitesse de la poulie réceptrice à une valeur prédéterminée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés sur lesquels : -La figure 1 est une vue schématique d'un variateur selon l'invention agencé entre un moteur d'entraînement principal à vitesse variable et un alternateur. -La figure 2 est une vue schématique à plus grande échelle du variateur de la figure 1, partiellement en coupe. -La figure 3 est une vue représentant la courbe des variations dans le temps de la vitesse de la poulie réceptrice en réponse à une courbe de croissance lente de la vitesse d'entrée de la poulie motrice. -La figure 4 est une figure analogue ci la figure 3 correspondant à une croissance rapide de la vitesse d'entrée de la poulie motrice. -La figure 5 est un ensemble de courbes représentant la variation de la vitesse de la poulie réceptrice en fonction de la vitesse d'entrée, chaque courbe correspondant à une puissance d'entrée fixée. Le variateur 2 de la figure 1 est agencé entre un arbre de sortie 4 d'un dispositif d'entraînement principal à vitesse variable, par exemple un moteur thermique ou une éolienne, et un arbre d'entrée 5 d'un alternateur 6. Le variateur 2 comporte une poulie motrice à réaction au couple d'entraînement, coaxiale à l'arbre 4. La poulie motrice 8 est reliée, à l'aide d'une courroie 11 de longueur prédéterminée, à une poulie réceptrice 10 d'axe parallèle à l'axe de la poulie motrice. La poulie réceptrice 10 entraine en rotation l'arbre 5 de l'alternateur 6 qui est coaxial à la poulie réceptrice. En se reportant à la figure 2, on constate que la poulie motrice 8, de type connu, comporte un flasque 12 solidaire de 1'arbre 14 de la poulie, et un flasque 16 coulissant le long de l'arbre 14. Un ressort 18 est agencé entre le flasque 16 et un épaulement de l'arbre 14. Le ressort 18 est un ressort hélicoïdal de compression et de torsion ayant ses extrémités fixées de manière telle que le ressort soit bandé en rotation d'un angle a, réagissant ainsi à un couple créé entre l'arbre 14 et le flasque 16. Le ressort 18 exerce sur le flasque 16 une force FR1 parallèle à l'axe de la poulie réceptrice. Une liaison de type à rampe inclinée 20 formant un angle A avec l'axe de la poulie motrice permet au flasque mobile 10 de réagir en se déplaçant axialement en fonction du couple d'entraînement. A cet effet, le flasque 16 comprend une contre-came 16a coopérant avec la rampe 20. Ainsi la liaison entre le flasque 16 et la rampe inclinée 20 s'effectue selon un cercle coaxial à la poulie motrice et de rayon R. Le flasque 16 exerce sur la courroie 11 une force FI parallèle à l'axe de la poulie motrice. La poulie réceptrice 10 comporte un flasque 24 solidaire de l'arbre 26 de la poulie, un flasque 28 monté coulissant le long de l'arbre 26, un ressort 30 de compression étant agencé entre le flasque 28 et un épaulement annulaire 31 de l'arbre 26. Le ressort 30 exerce une force FR2 parallèle à l'axe de la poulie 10 sur le flasque 28. La poulie réceptrice 10 est munie d'un dispositif centrifuge comportant des masselottes 32 pouvant coulisser sur la face externe 34 du flasque 28 et en appui sur une cloche 36 solidaire de l'arbre 26. Selon l'invention, la surface de contact 37 de la cloche 36 avec les masselottes 32 est bombée en direction des masselottes. Des essais ont montré que l'angle p de réaction de la surface de contact de la cloche avec les masselottes doit tre variable le long du profil de la surface, de manière telle que la force F2 exercée par le flasque déplaçable 28 sur la courroie 11 soit équilibrée par la force FI exercée par le flasque 16 de la poulie motrice sur la courroie. Les forces FI et F2 sont données par les équa- tions suivantes : C (i) FI = FR1 (i) + K. a (i). tgO. tgO 2 R F2 = Fc (i). tgp (i)-FR2 (i). dans lesquelles : (i) est un indice correspondant à la position axiale des flasques déplaçables FR1 est la force axiale exercée par le ressort 18 sur le flasque 16 K est le coefficient de raideur torsionnelle du ressort 18 a est l'angle de bandage en rotation du ressort 18 A est l'angle d'inclinaison de la rampe par à l'axe de la poulie motrice R est le rayon d'appui sur la rampe 20 C est le couple d'entrée Fc est la force centrifuge des masselottes est l'angle de réaction de la cloche sur les masselot tes FR2 est la force axiale exercée par le ressort 30 sur le flasque 28. Différents essais ont été effectués avec une installation telle que représentée sur la figure 1. Ces essais ont permis de construire les courbes représentées sur les figures 3 à 5. Sur la figure 3, on constate qu'avec un variateur selon l'invention, agencé entre un moteur thermique et un alternateur, lorsque la vitesse du moteur Ne est accrue de manière lente, avec paliers successifs entre 1500 tours/mn et 5200 tours/mn la vitesse d'entraînement de l'alternateur Ns varie entre 2880 tours/mn et 3200 tours/mn environ. Avec un variateur selon l'invention on obtient donc une vitesse d'entraînement de l'alternateur égale à 3000 tours/mn 5 % environ. Sur la figure 4 on constate que la vitesse d'entraînement de l'alternateur Ns reste égale à 3000 tours/mn 5 * lorsque la vitesse du moteur Ne augmente rapidement entre 2170 tours/mn et 3750 tours/mn. Sur la figure 4, des mesures de la vitesse de l'alternateur ont été faites pour différentes puissances transmises à l'alternateur, ces puissances étant de 0 kWh, 2 kWh, 3,7 kWh, 5 kWh et correspondant respectivemernt aux courbes Ct C2 C3 C4- On constate que quelle que soit la puissance transmise à 1'alternateur, la vitesse d'entraînement de ce dernier est comprise entre 2850 et 3150 tours lorsque la vitesse du moteur d'entraînement est comprise entre 1500 et 5200 tours/mn environ. En d'autres termes, la figure 5 montre que pour une plage de vitesses du moteur comprise entre 1500 et 5200 tours/mn, pour des puissances variables, la vitesse d'entraînement de l'alternateur reste égale à 3000 tours/mn 5 *. Ces essais ont permis de constater qu'un tel variateur apporte une solution fiable, autonome et écono- mique à tout besoin de transformation d'un mouvement à vitesse variable en un mouvement à régime sensiblement fixe, tout en transmettant une puissance variable ou constante indépendamment de la vitesse d'entrée. REVENDICATIONS 1.-Variateur (2) comportant une courroie (11) de longueur prédéterminée reliant une poulie motrice (8) à réaction de couple à une poulie réceptrice (10) à dispositif centrifuge comportant des masselottes (32) en contact entre un flasque (28) déplaçable axialement de la poulie réceptrice et une cloche (36) solidaire de l'arbre de la poulie réceptrice, caractérisée en ce que la surface de contact (37) de la cloche avec les masselottes (32) est bombée en direction des masselottes et a un profil adapté pour que toute variation de la position radiale des masselottes (32) en réponse à une variation de la vitesse d'entrée (Ne) dans une plage donnée provoque une modification de l'écartement des flasques tendant à ramener la vitesse (Ns) de la poulie réceptrice à une valeur prédéterminée. 2.-Variateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le profil de la surface de contact (37) est régi par les équations suivantes : C (i) FI = FR1 (i) + K. a (i). tgO-. tgO 2 R F2 = Fc (i). tgp (i)-FR2 (i). dans lesquelles : (i) est un indice correspondant à la position axiale des flasques déplaçables FR1 est la force axiale exercée par le ressort 18 sur le flasque 16 K est le coefficient de raideur torsionnelle du ressort 18 a est l'angle de bandage en rotation du ressort 18 A est l'angle d'inclinaison de la rampe par rapport à l'axe de la poulie motrice R est le rayon d'appui sur la rampe (20) C est le couple d'entrée Fc est la force centrifuge des masselottes P est l'angle de réaction de la cloche sur les masselot tes FR2 est la force axiale exercée par le ressort 30 sur le flasque 28.