Brevet FR2681928A1 — publié le 19930402

POULIE MENANTE D'UNE TRANSMISSION À COURROIE À VITESSE VARIABLE ÉQUIPÉE DE MASSELOTTES DENTÉES" La présente invention concerne une poulie à la sortie d'un arbre moteur dans laquelle des paires de masselottes de forme généralement cylindriques prennent appui sur des crémaillères pour faire varier, sous l'effet d'une variation de la force centrifuge, le diamètre d'enroulement de cette poulie autour de laquelle est placée une courroie trapézoïdale. Cette poulie, dite poulie menante, fait partie d'une transmission appelée transmission à courroie à vitesse variable. Outre la poulie menante décrite dans le présent mémoire, la transmission comprend une autre poulie, dite poulie menée, sur laquelle est enroulée l'autre extrémité de la courroie. Cette poulie menée est conçue de manière à ce que le diamètre d'enroulement varie en sens inverse de la poulie menante, la courroie ayant une longueur fixe. Ce type de transmission est utilisé entre autres dans des véhicules motorisés comme des motoneiges, des motocyclettes, des véhicules tout-terrains ou certaines petites voitures. Le but de faire varier le diamètre des poulies est d'avoir un rapport de diamètre qui permet d'obtenir un grand couple lors de l'accélération du véhicule etw un régime moteur raisonnable à haute vitesse. Lorsque le régime moteur est bas ou que le couple de charge est élevé, la poulie menante a un petit diamètre d'enroulement de courroie et il augmente au fur et à mesure que le régime moteur augmente ou que le couple requis diminue. Inversement, la poulie doit réduire son diamètre d'enroulement lorsque le régime moteur diminue ou que le couple requis est faible. Dans un type de poulie à gorge variable traditionnel, des blocs centrifuges coulissant le long de parois lisses sont utilisés pour permettre au diamètre d'enroulement de la poulie de varier La poulie comporte généralement deux flasques, l'un dit flasque fixe et l'autre dit flasque mobile, placés autour d'un moyeu. te' déplacement axial du flasque mobile est engendré par des jeux de blocs centrifuges prenant appui contre deux rampes inclinées, la première étant solidaire du flasque mobile et l'autre étant solidaire d'un capot, dit de réaction, placé sur le moyeu à l'extrémité opposée du flasque fixe. Lorsque le moyeu de la poulie tourne, il entraîne en rotation le flasque fixe et la capot de réaction. Ce capot de réaction transmet son mouvement de rotation, par les parois latérales d'un guide placé entre le capot et le flasque mobile, aux blocs centrifuges qui entraînent à leur tour, au moyen des parois latérales guides du flasque mobile, ledit flasque mobile. Par ailleurs, du fait qu'ils tournent, les blocs centrifuges sont soumis à l'action de forces centrifuges et, se déplaçant radialement, prennent respectivement appui sur les deux rampes du flasque mobile et du capot de réaction. Par leur forme en trapèze, ils exercent une poussée axiale sur le flasque mobile qui coulisse alors vers le flasque fixe, le capot de réaction étant fixé rigidement sur le moyeu Pour une vitesse donnée de rotation de la poulie, un équilibre est atteint lorsque cette poussée axiale est contre-balancée par une première force de rappel axiale exercée par un ressort de rappel monté entre le flasque mobile et un épaulement de l'arbre de la poulie et par une deuxième force de rappel qui est la composante axiale de la pression exercée par la courroie. Suivant cet équilibre, la courroie de section trapézoïdale voit son diamètre d'enroulement prendre une valeur plus ou moins grande selon la vitesse de rotation de la poulie. Un exemple d'une poulie menante du type mentionné précédemment est décrit dans le brevet CA-A1 212 559. En dynamique, lorsque la vitesse de rotation croit, la force centrifuge sur les blocs centrifuges augmente proportionnellement. . La poussée axiale de ceux-ci sur les rampes augmente également et l'équilibre est déplacé vers un rapprochement des deux flasques. Le diamètre d'enroulement de la courroie croît donc. Inversement, lorsque la vitesse diminue, la poussée axiale des blocs centrifuges s'affaiblit et l'équilibre est déplacé vers un éloignement des deux flasques. Le diamètre d'enroulement de la courroie décroît donc. Le déplacement du flasque mobile étant engendré par le coulissement des blocs centrifuges le long des parois d'appui, il s'ensuit que la poussée axiale est modifiée par la friction entre les blocs et leurs parois d'appui. Lorsque le véhicule est en phase d'accélération, la friction tend à diminuer la poussée axiale qui devient inférieure à la valeur désirée. Lorsque la vitesse diminue à cause d'une surcharge momentanée, la friction tend alors à augmenter la poussée axiale qui devient supérieure à la valeur désirée. I1 s'ensuit donc que le rapport des vitesses entre le moteur et la poulie menée diffère de la saleur désirée, ce qui occasionne une baisse de performance. Pour solutionner le problème que l'on ' vient d'exposer, la présente invention propose de remplacer les blocs centrifuges coulissant le long des parois d'appui par des jeux de paires de masselottes roulant sur des crémaillères fixées sur les parois d'appui de façon à réduire considérablement la friction qui modifie les rapports de vitesse. La nouvelle invention propose donc une poulie de transmission à courroie à vitesse variable comprenant deux flasques coaxiaux pourvus de flans tronconiques en regard l'un de l'autre pour former entre eux une gorge en forme de V dans laquelle est placée une courroie de section trapézoïdale, un des flasques, dit flasque fixe, étant fixé de façon rigide à l'une des extrémités d'un moyeu, l'autre flasque, dit flasque mobile étant monté à même ce moyeu par l'intermédiaire d'une glissière de façon à pouvoir glisser librement le long du moyeu. Un ressort hélicoïdal, monté autour du moyeu, permet d'appliquer une force de rappel pour éloigner le flasque mobile du flasque fixe. Un capot, dit de réaction, est fixé à l'autre extrémité du moyeu de façon à faire face au flasque mobile. Au moins deux jeux de masselottes sont répartis radialement et symétriquement autour du moyeu entre le capot de réaction et le flasque mobile. Chaque jeu comprend deux masselottes de forme généralement cylindrique s'étendant dans un même plan radial par rapport au moyeu, les masselottes étant dentées et engrenées l'une à l'autre. Un guide sert à maintenir les deux masselottes dans ledit plan radial tout en leur permettant de s'y déplacer. Deux crémaillères inclinées pourvues de dents identiques à celles des masselottes sont placées en regard l'une de l'autre dans ledit plan radial. L'une des deux crémaillères est rigidement fixée au capot de réaction et l'autre au flasque mobile de façon à ce que la distance entre elles soit de plus en plus petite à mesure que l'on s'éloigne du moyeu. Ces deux crémaillères sont chacune engrenées par une des deux masselottes qui, sous l'effet de la force centrifuge engendrée lorsque la poulie est en rotation, s'éloigne radialement du moyeu en roulant non seulement l'une sur l'autre, mais également le long des crémaillères. Ce déplacement des masselottes force le flasque mobile à se déplacer le long du moyeu pour se rapprocher du flasque fixe. Le rapprochement des deux flasques est toutefois contrôlé par la forcie de rappel exercée par le ressort hélicoïdal ainsi que par la force de rappel engendrée par la composante axiale de la pression exercée par la courroie, ces force ayant pour effet de balancer la poussée des masselottes ' sur le flasque mobile et éloigne les deux flasques dès que la vitesse de rotation de la poulie diminue. Il est possible d'obtenir un déplacement complexe du flasque mobile en fonction de la vitesse de rotation en combinant les divers types possibles de masselottes et de crémaillères. Les masselottes peuvent être purement cylindriques ou en forme de cames, c'est-à- dire ayant une forme généralement ovale. Elles peuvent avoir un centroîde désaxé ou non par-rapport au centre de gravité. Les crémaillères peuvent être droites ou courbes, le terme "courbe" référant à une surface ayant un ou plusieurs rayons de courbure. De plus, les masselottes d'un même jeu ne sont pas nécessairement symétriques. Chaque crémaillère peut également être de forme différente de l'autre. Les avantages de 'cette nouvelle poulie sont: - l'obtention d'un réglage plus précis du variateur, - le maintien de la puissance du moteur à son maximum dans des conditions de surcharge sévère du véhicule, - la combinaison de la simplicité et de la durabilité éprouvée du principe des blocs centrifuges libres avec la basse friction de caractéristiques des jeux de masselottes dentées roulant le long des crémaillères, - la diminution du temps de réaction du variateur lors d'un changement brusque de surcharge afin de diminuer le délai de réaction durant lequel le moteur baisse en bas de son régime optimum. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description non limitative qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe d'une poulie selon l'invention, la figure 2 représente le graphique de la vitesse de rotation de la poulie menante en fonction de la vitesse de rotation de la poulie menée. La poulie selon l'invention illustrée à la figure 1 est la poulie menante d'une transmission à courroie à vitesse variable. Cette poulie comprend deux flasques coaxiaux 1 et 3 dont les flancs tronconiques 5 et 7 sont en regard l'un de l'autre pour former entre eux une gorge 9 en forme de V dans laquelle passe une courroie trapézoïdale 11 assurant la transmission du couple à une poulie menée (non représentée). Le flasque 1, dit flasque fixe, est fixé h l'extrémité d'un moyeu 13 percé d'un trou axial 15 par un boulon 17. Le flasque 3, dit flasque mobile, est pourvu d'un trou 19 en son centre contre lequel un cylindre 21 est placé. Le cylindre 21 possède un fond 23 auquel est fixé une glissière 25 permettant au flasque mobile 3 de coulisser le long du moyeu 13. Un ressort hélicoïdal 27, ayant comme fonction de créer une force de rappel éloignant le flasque mobile 3 du flasque fixe 1, est placé autour du moyeu 13 et vient s'appuyer sur le fond 23 du cylindre 21 et contre le flasque fixe 1 au moyen d'une butée 29. Le ressort peut cependant être placé de manière différente. Un capot 31 dit de réaction, est fixé au moyeu 13 à l'extrémité opposée de l'emplacement du flasque fixe 1. Le capot de réaction 31 tient en place grâce à la tête 33 du boulon 17. PréférabLement, trois jeux de masselottes sont répartis radialement et symétriquement autour du moyeu 13. I1 serait toutefois possible d'avoir un nombre de jeux de masselottes de deux, quatre ou même plus. Chaque jeu comprend une paire de masselottes 35 cylindriques et dentées et deux crémaillères 37 et 39 droites symétriquement disposées. La crémaillère 37 est fixée sur le capot de réaction 31 et l'autre, la crémaillère 39, est fixée sur le flasque mobile 3. Les crémaillères 37 et 39 ont des dents 41 identiques aux dents 43 des masselottes 35. Il faut toutefois préciser que les masselottes 35 peuvent être d'une autre forme que cylindrique et que les crémaillères peuvent être courbes. De plus, les masselottes 35 peuvent avoir une forme différente l'une de l'autre ou bien être identiques. Les crémaillères 37 et 39 peuvent avoir ou non une forme identique. Lors de la rotation de la poulie, les masselottes 35 sont soumises -à une force radiale appelée force centrifuge qui fait que les masselottes 35 cherchent à s'éloigner du moyeu 13. La crémaillère 39 étant fixée sur le flasque mobile 3, il est donc possible d'avoir une augmentation de la distance entre les crémaillères 37 et 39, permettant ainsi un déplacement radial des masselottes 35. La crémaillère 37 ne bouge pas, car elle est fixée rigidement sur le capot de réaction 31 qui est fixé rigidement à son tour sur le moyeu 13. La force centrifuge est une force massique agissant sur le centre de masse des masselottes. Les masselottes étant cylindriques, la force agit au centre de ces dernières. Les dents 43 des masselottes 35 s'enchevêtrent avec les dents 41 des crémaillères 37 et 39, les dents 41 et 43 étant identiques ce qui empêche un glissement des masselottes 35 sur les parois, d'où l'existence d'une force d'appui entre les dents 41 et 43. Cette force passe également par les côtés des masselottes 35. En effet, les masselottes 35 ont des côtés lisses qui roulent sur une piste plate (non représenté). Seule la surface centrale des masselottes 35 sont dentées. La force centrifuge agissant au centre des masselottes et l'existence d'une force d'appui au niveau des dents 41 et 43 font qu'un couple de rotation est créé et engendre une rotation des masselottes 35 si l'espace entre les crémaillères 37 et 39 augmente, ce quia pour effet de déplacer le flasque mobile 3. La rotation des masselottes 35 se termine lorsque l'équilibre est atteint entre la force centrifuge des masselottes 35 d'une part et la force de rappel combinée du ressort hélicoïdal 27 et de la courroie 11. Si la vitesse de rotation augmente à nouveau, les masselottes 35 subissent une force centrifuge plus grande, forçant le ressort 27 à se comprimer davantage, le flasque mobile 3 se rapprochant du flasque fixe 1. Si la vitesse de rotation diminue, la force du ressort 27 devient plus grande que l'effet de la force centrifuge, ce qui éloigne le flasque mobile 3 du flasque fixe 1, et du même coup déplace la crémaillère 39. Ce rapprochement de la crémaillère 39 vers la crémaillère 37 occasionne un déplacement des masselottes 35 vers l'axe du moyeu 13 jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint suite à la décompression du ressort 27 et au relâchement de la courroie 11. I1 est possible de voir sur le graphique de la figure 2, représentant la vitesse de rotation de la poulie menante en fonction de la poulie menée, en tours par minute (T.P.M.), que la courbe obtenue avec les masselottes dentées est plus similaire à la courbe désirée que la courbe obtenue avec les blocs centrifuges l'est. I1 apparaît donc clairement que l'utilisation de la poulie avec masselottes dentées donnera des résultats supérieurs au point de vue transmission de puissance que ces prédécesseurs. REVENDICATIONS 1. Poulie d'une transmission à vitesse variable comprenant: - un moyeu (13) ayant deux extrémités; - deux flasques coaxiaux (1,3) pourvus de flans tronconiques (5,7) en regard l'un de l'autre pour former entre eux une gorge (9) en forme de V dans laquelle est placée une courroie (11) de section trapézoïdale, l'un des flasques, dit flasque fixe (1), étant fixé de façon rigide à l'une des extrémités du moyeu (13), l'autre flasque, dit flasque mobile (3), étant monté à même le moyeu (13) par l'intermédiaire d'une glissière (25) de façon à pouvoir coulisser librement le long du moyeu (13); - un ressort hélicoïdal (27) monté autour du moyeu (13) de façon à appliquer une force de rappel pour éloigner le flasque mobile (3) du flasque fixe (1); et - un capot dit capot de réaction (31), fixé à l'autre des deux extrémités du moyeu (13), ledit capot (31) faisant face au flasque mobile (3); ladite poulie étant caractérisé en ce qu'elle comprend en outre un ensemble d'au moins deux jeux de masselottes disposées entre le capot de réaction (31) et le flasque mobile (3), ces jeux étant répartis radialement et symétriquement autour du moyeu (13) et comprenant chacun: - deux masselottes (35) de forme généralement cylindrique s'étendant dans un même plan radial par rapport au moyeu (13), les masselottes (35) étant dentées et engrenées l'une à l'autre; - un guide servant à maintenir les deux masselottes (35) dans ledit plan radial tout en leur permettant de s'y déplacer; et - deux crémaillères inclinées (37,39) pourvues de dents identiques (41,45) à celles des masselottes (35) et placées en regard l'une de l'autre, l'une des deux crémaillères (37,39) étant rigidement fixée au capot de réaction (31) et l'autre au flasque mobile (3) de façon à ce que la distance entre elles soit de plus en plus petite à mesure que l'on s'éloigne du moyeu (13), ces deux crémaillères (37,39) étant symétriques et disposées dans ledit plan radial de façon à se trouver chacune engrenée par une des deux masselottes (35) qui, sous l'effet de la force centrifuge engendrée lorsque la poulie est en rotation, s'éloignent radialement du moyeu (13) en roulant non seulement l'une sur l'autre mais également le long des crémaillères et en forçant le flasque mobile (3) à se déplacer le long du moyeu (13) pour se rapprocher du flasque fixe (1), ce rapprochement étant contrôlé par le ou les ressorts hélicoïdaux (27) qui balancent la poussée des masselottes (35) sur le flasque mobile (3) et éloigne les deux flasques (1,3) dès que la vitesse de rotation de la poulie diminue. 2. Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le nombre de jeux de masselottes (35) est de trois. 3. Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux masselottes (35) d'un même jeu sont symétriques. 4. Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux masselottes (35) d'un même jeu ne sont pas symétriques. 5. Poulie selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que les masselottes (35) sont purement cylindriques. 6. Poulie selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que les masselottes sont (35) en forme de cames. 7. Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les crémaillères (37,39) sont symétriques. 8. Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les crémaillères (37,39) ne sont pas symétriques. 9. Poulie selon la revendication 1, 7 ou 8, caractérisée en ce que les crémaillères (37,39) sont droites. 10. Poulie selon la revendication 1, 7 ou 8, caractérisée en ce que les crémaillères (37,39) sont courbées.