Brevet FR2742203A1 — publié le 19970613

La présente invention concerne une transmission à changement de rapports de vitesse qui est de structure très simple. Cette transmission se présente sous la forme d'un simple engrenage dans sa version la plus dépouillée. L'état de la technique peut être défini par les documents qui suivent. Le document W0-A-89/09895 a pour objet un appareil à engrenages qui comprend un premier élément d'engrenage, ainsi qu'un second et un troisième éléments d'engrenage engrenant ledit premier élément d'engrenage, de sorte que la rotation du premier élément d'engrenage est transmise aux second et troisième éléments d'engrenage, ou de sorte que la rotation des second et troisième éléments d'engrenage est transmise audit premier élément d'engrenage. Ledit premier élément d'engrenage comprend des ensembles de dents d'engrenage allongées définissant une partie d'une forme conique, les dents d'engrenage, se trouvant dans chaque ensemble, étant parallèles les unes par rapport aux autres, et quelques unes desdites dents d'engrenage se trouvant dans chaque ensemble étant de longueurs différentes.Les second et troisième éléments d'engrenage sont reliés de sorte qu'ils tournent à la même vitesse pendant le fonctionnement dudit appareil à engrenage. Lesdits second et troisième éléments d'engrenage sont mobiles le long des dents d'engrenage de chaque ensemble, afin de varier le rapport d'engrenage entre le premier élément d'engrenage et les second et troisième éléments d'engrenage. Bien que de structure innovante, cet appareil est de structure complexe, avec un nombre de pièce en mouvement encore très important. L'utilisation d'un cône central, comme premier élément d'engrenage, est de plus assez volumineuse. Ce volume sera d'autant plus important que le nombre de rapports est important. Enfin, entre les ensembles de dents, il y a des zones lisses où l'engrènement des second et troisième éléments d'engrenage n'est pas réalisé ; il y a donc une sollicitation différentielle des dents de ces éléments, ce qui n'est pas forcément adéquat pour la fiabilité de l'appareil. Le document FR-A-2.640.342 décrit un variateur de vitesse, à engrenages toujours en prise, qui est réalisé grâce à un arbre (et son pignon, l'un ou l'autre) coulissant parallèlement a l'engrenage principal conique, et grâce à un cône constitué de roues dentées empilées non jointives et de deux spirales dentées, 1 'une montante, 1 'autre descendante, se croisant sans interférence de dents ou d'intervalles grâce à leurs nombres et dimensions spécifiques et a leurs formes mâles (pignon) et femelle (cône) de façon à ce que le pignon s'engrène, soit en trajectoire circulaire (rapports de vitesses) sans poussée axiale sur l'arbre, soit sur les spirales (avec poussée axiale), mais non entre les deux.La figure représente la projection sur un plan de l'engrenage principal conique, au niveau du diamètre de pied. Les losanges biseautés représentent l'empreinte des têtes des dents du pignon les dents à double biseau concave sont prises dans la masse. Ce dispositif, tout comme le précédent, utilise un cône constitué de roues dentées empilées, de sorte qu'il est volumineux avec beaucoup de pièces en mouvement. La présente invention propose un mécanisme simple et peu volumineux qui répond aux problèmes soulevés par l'état de la technique. A cet effet, l'invention concerne une transmission comprenant au moins un engrenage destiné à transmettre un mouvement rotatif d'un arbre d'entraînement vers un arbre entraîné, à rapport de vitesse variable, les deux arbres n'étant pas coaxiaux, caractérisée par le fait qu'elle est constituée, premièrement d'un pignon scindé axialement en deux demi-pignons mobiles axialement l'un par rapport à l'autre et également par rapport à l'un des arbres qui les supporte, les deux demi-pignons étant fixes en rotation par rapport à cet arbre, deuxièmement d'un plateau, solidaire de l'autre arbre, comportant, sur au moins une de ses faces, plusieurs dentures, concentriques à cet arbre, qui coopèrent avec le pignon, et troisièmement des moyens de déplacement axial des deux demi-pignons afin de changer de denture concentrique engrenée et ainsi de rapport de vitesse. Le pignon comporte 2n dents, chaque demi-pignon comporte n dents et chaque denture concentrique du plateau comporte un multiple de n dents, n étant un nombre entier naturel. La distance séparant deux dents adjacentes du pignon, les deux demi-pignons étant dans le même plan, est identique à la distance séparant deux dents adjacentes d'une même denture concentrique du plateau. La différence existant entre le nombre de dents de deux dentures concentriques adjacentes du plateau est égale à n ou à un multiple de n. Le plateau comporte une zone de changement de denture concentrique engrenée pour les demi-pignons, qui est formée par les alignements de deux dents adjacentes de chaque denture concentrique, les deux alignements étant parallèles et situés de part et d'autre d'un rayon du plateau, dit rayon initial. Dans cette zone de changement, la distance séparant deux dents adjacentes d'un même alignement est constante. Selon un mode de réalisation, les dents du pignon ont une forme sphérique, et les dents des dentures concentriques sont constituées par les bords de trous borgnes transversaux réalisés au niveau d'au moins une face du plateau. Selon un second mode de réalisation, les dents du pignon ont une forme sphérique, et les dents des dentures concentriques sont constituées par les bords d'alésages transversaux réalisés dans le plateau. Quel que soit le mode de réalisation, l'arbre, qui porte le pignon mobile axialement et fixe en rotation par rapport audit arbre, est, en coupe transversale, cannelé sur au moins la longueur de l'arbre coopérant avec le pignon, cette forme créant au moins une rainure assurant la mobilité axiale et la fixation en rotation de chaque demi-pignon de forme complémentaire par rapport audit arbre. De plus, la forme de H en coupe transversale de l'arbre du pignon est constituée d'un carré rainuré sur deux de ses faces opposées. De part et d'autre du plan formé par le pignon, ledit pignon se prolonge sous la forme de deux jupes de forme complémentaire à l'arbre sous-jacent. Selon une variante de réalisation, l'arbre du pignon est l'arbre d'entraînement et l'arbre du plateau est l'arbre entraîne. Selon une autre variante, l'arbre du plateau est l'arbre d'entraînement et l'arbre du pignon est l'arbre entraîné. Les axes des arbres du pignon et du plateau sont perpendiculaires et intersectés. Dans un mode de réalisation, le plateau coopère avec au moins un autre pignon de structure identique. Dans un mode de réalisation qui utilise deux plateaux comportant des trous borgnes accolés et ouverts au niveau de leurs faces libres, la transmission est caractérisée par le fait qu'au moins un pignon coopère avec une des faces et au moins un autre pignon coopère avec l'autre face. Selon un mode particulier de réalisation, où plusieurs pignons coopèrent avec un plateau muni d'alésages transversaux, au moins un pignon coopère avec une des faces du plateau et au moins un pignon coopère avec l'autre face. L'utilisation d'une transmission, telle qu'exposée précédemment, est caractérisée en ce que, lors d'un changement de denture concentrique engrenée, le plan axial, défini d'un côté par l'un des demi-pignons et de l'autre côté par l'autre demi-pignon, passe par le rayon initial du plateau. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs. Ils représentent un mode de réalisation selon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention. La figure 1 représente une vue de face du plateau et de profil du pignon, les deux demi-pignons coopérant avec une seule denture concentrique dudit plateau. La figure 2 représente une vue identique à la figure 1, mais dans laquelle les demi-pignons coopèrent chacun avec une denture concentrique différente, c'est-à-dire lors d'un changement de rapport. La figure 3 représente une vue en coupe selon A-A de la figure 1. La figure 4 représente une vue de face du plateau. Enfin, la figure 5 représente une vue en coupe selon B-B de la figure 4. La présente invention concerne un nouveau type de transmission 1, dont le principe est basé sur la simplicité. Ainsi, cette transmission 1 est uniquement constituée par un engrenage, lui-même formé par un pignon 4 et un plateau 7. Pour permettre un changement de rapport de vitesse, il est nécessaire que le plateau comporte une pluralité de dentures concentriques 8 à 14, et que le pignon 4 comporte des moyens de déplacement permettant le changement de rapport. Le pignon 4 est, en fait, constitué de deux demi-pignons 5 et 6. Ces deux demi-pignons sont de forme identique et correspondent à une scission axiale dudit pignon 4. Les moyens de déplacement ne sont pas décrits sur les figures, ils permettent le déplacement axial des deux demi-pignons 5 et 6 l'un par rapport à l'autre, selon F3 de la figure 2. Le pignon 4 et le plateau 7 sont solidarisés chacun avec un arbre, respectivement 3 et 2. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, l'arbre 2, associé au plateau 7, constitue l'arbre d'entraînement. L'arbre 3, quant à lui, est associé au pignon 4 et constitue l'arbre entraîne. Néanmoins, il est tout à fait possible que l'arbre 2 associé au plateau 7 soit l'arbre entraîné, et l'arbre 3 associé au pignon 4 soit l'arbre d'entraînement. Quel que soit le mode de réalisation, ledit pignon 4 et l'arbre 3 sont mobiles selon F2 des figures 1 à 3, et le plateau 7 et l'arbre 2 sont mobiles selon F1. Les arbres 2 et 3 sont en fait en p position perpendiculaire et leurs axes longitudinaux sont intersectés. Afin que la transmission du mouvement soit possible, le pignon 4 et le plateau 7 sont pourvus d'une multitude de dents 15 et 16. Les dents 15 du pignon 4 ont une tête sphérique pour faciliter l'introduction desdites dents 15 à l'intérieur des alésages transversaux 16 dont les bords constituent les dents 16 du plateau 7. C'est ce qui est bien visible à la figure 3. Dans un mode particulier de réalisation représenté à la figure 5, la face du plateau 7 est biseautée de façon arrondie au niveau des alésages transversaux 16, ceci afin de faciliter encore l'introduction des dents sphériques 15 dans les alésages 16. Bien entendu, le plateau 7 pourrait également être constitué par des trous borgnes sur une de ses faces ou sur ces deux faces, ceci afin que d'autres pignons puissent être implantés sur la même face ou sur la face opposée à celle qui coopère déjà avec le pignon 4, tel que décrit. Un plateau 7, avec des alésages transversaux 16, peut également coopérer avec plusieurs pignons 4 sur ses deux faces. Pour que toute cette transmission 1 puisse fonctionner correctement, il est nécessaire que certaines caractéristiques soient présentes. Ainsi, sur les figures, le nombre de dents 15 et 16, les dimensions, distances et proportions sont calculées pour permettre le bon fonctionnement de ladite transmission 1. Dans le cas représenté, chaque demi-pignon 5 ou 6 comporte cinq dents 15, le pignon 4 ayant dix dents. Bien sûr, la scission axiale entre les deux demi-pignons 5 et 6 se fait entre deux dents 15 et non pas au niveau desdites dents 15. Concentriquement à l'arbre 2, le plateau comporte des dentures concentriques 8 à 14. La denture intérieure 8 comporte vingt alésages 16 transversaux. La denture adjacente et plus extérieure 9 en comporte vingt cinq, et ainsi de suite avec la denture 10 ayant trente alésages, la denture 11 ayant trente cinq alésages, chaque denture adjacente comportant un nombre d'alésages 16 supérieur de cinq à la denture plus excentrée. Ce nombre de cinq correspond au nombre de dents 15 de chaque demi-pignon 5 ou 6. On pourrait néanmoins avoir un nombre différent, mais qui serait toutefois un multiple de cinq, c'est-àdire dix, quinze, vingt, etc. La seule nécessité mécanique réside dans le fait que le plan, passant par la scission entre les deux demi-pignons 5 et 6, doit passer par le rayon initial 18 de la zone de changement 17 de rapport du plateau 7, ceci sera mieux explicité plus loin. Bien entendu, la distance qui sépare deux dents 15, lorsque les deux demi-pignons 5 et 6 sont coplanaires, est identique à la distance qui sépare deux alésages 16 adjacents d'une même denture concentrique 8 à 14. A ce propos, si les figures 2 et 4 montrent un plateau 7 ayant quatre dentures concentriques 8 à 11, ledit plateau peut être d'un diamètre plus important pour recevoir d'autres dentures 12 à 14, comme c'est le cas sur la figure 1, où cinq autres dentures 12 à 14 sont schématisées en vue fantôme. Il est évident que le nombre de dents 15, d'alésages 16 et de dentures 8 à 14 n'est pas limitatif. Il est possible de prévoir des transmissions 1 ayant un nombre de base différent de cinq. Afin de permettre le bon coulissement des demi-pignons 5 et 6, lors du changement de rapport (sur les figures 2 et 4, il s'agit de transmission à quatre rapports et à quatre ou neuf rapports, sur la figure 1), le long de l'arbre 3, celui-ci 3 comporte, au niveau de la zone de changement 17, une modification structurelle comportant des rainures longitudinales 19, qui sont bien représentées en coupe transversale sur la figure 3 et sont placées sur les faces opposées d'un carré, de sorte que l'arbre 3 en coupe transversale est de forme cannelée, et plus précisément en forme de H, alors que hors de la zone 17, ledit arbre 3 est de forme classique, c'est-à-dire ronde. Les demi-pignons 5 et 6 ont donc une forme complémentaire et coopèrent chacun avec une partie de chaque rainure 19.Sur la figure 1, où le nombre de dentures concentriques 8 à 14 est de neuf, les rainures 19 sont plus longues que sur la figure 2, où le nombre de dentures concentriques 8 à 11 est de quatre. De plus, pour améliorer encore le guidage en coulissement des demi-pignons 5 et 6 l'un par rapport à l'autre et par rapport à l'arbre 3, lesdits demi-pignons 5 et 6 se prolongent le long des rainures 19 sous la forme de jupes 20. En ce qui concerne le déplacement des demi-pignons 5 et 6 selon F3, il est rendu possible par tout appareil électromécanique du domaine public qui soit suffisamment précis et rapide pour permettre le décalage d'un des demi-pignons 5 ou 6 par rapport à l'autre 6 ou 5 lors de la rotation d'un demi-tour sur lui-même du pignon 4 selon F2. La procédure pour le changement de rapport est donc celle-ci. Il convient dès à présent de noter l'importance de la zone de changement de rapport 17 du plateau 7. Dans cette zone 17, l'ensemble des dentures concentriques 8 à 11 sont positionnées pour que les alésages 16, de toutes les dentures 8 à 11, situés à droite du rayon initial 18, soient placés les uns derrière les autres selon une droite qui est parallèle audit rayon initial 18. Ceci est également vrai au niveau des alésages 16 situés à gauche, de sorte que dans la zone de changement de rapport 17, les distances entre les alésages adjacents à droite ou à gauche du rayon 18 des différentes dentures concentriques 8 à 11 sont constantes. Le fonctionnement est donc le suivant. Lorsqu'il n'y a pas de changement de rapport, le pignon 4 se comporte comme un pignon normal, c'est-à-dire que les deux demipignons restent coplanaires. Lorsqu'un changement de rapport est demandé, soit manuellement, soit automatiquement, le demi-pignon 5 ou 6, qui n'est pas engrené dans une zone dite zone de pré-changement de rapport 21, délimité d'un côté par une ligne 23 et de l'autre côté par le rayon initial 18, va être déplacé de façon que son plan soit tangent à la denture concentrique 8 à 11 choisie. Au niveau dudit rayon initial 18, l'un des demi-pignons 6 ou 5 coopérera avec l'ancienne denture 8 à 11 au niveau de la zone 21, alors que l'autre demi-pignon 5 ou 6 coopèrera avec la nouvelle denture 8 à 11 qui a été choisie, au niveau d'une zone de post-changement de rapport 22, délimitée par une ligne 24 et le rayon initial 18. Dans cette zone de post-changement de rapport 22, le demi-pignon 6 ou 5, qui n'est plus engrené, va alors revenir dans le plan constitué par l'autre demi-pignon 5 ou 6, engrené avec la nouvelle denture 8 à 11, et donc avec un nouveau rapport de démultiplication. REFERENCES 1. Transmission 2. Arbre d'entraînement 3. Arbre entraîné 4. Pignon 5. Premier demi-pignon du pignon 4 6. Second demi-pignon du pignon 4 7. Plateau 8 à 14. Dentures concentriques du plateau 7 15. Dents du pignon 4 16. Dents ou alésages transversaux du plateau 7 17. Zone de changement de rapport du plateau 7 18. Rayon initial 19. Rainures longitudinales de l'arbre 3 20. Jupes 21. Zone de pré-changement de rapport 22. Zone de post-changement de rapport 23. Ligne de pré-changement de rapport 24. Ligne de post-changement de rapport F1. Mouvement de rotation de l'arbre 2 et du plateau 7 F2. Mouvement de rotation de l'arbre 3 et du pignon 4 F3. Déplacement axial des demi-pignons 5 et 6 l'un par rapport à l'autre et par rapport à l'arbre 3 REVENDICATIONS 1. Transmission (1) comprenant au moins un engrenage destiné à transmettre un mouvement rotatif d'un arbre d'entraînement (2) vers un arbre entraîné (3), à rapport de vitesse variable, les deux arbres (2 et 3) n'étant pas coaxiaux, caractérisée par le fait qu'elle (1) est constituée - d'un pignon (4) scindé axialement en deux demi-pignons (5 et 6) mobiles axialement l'un (5) par rapport à l'autre (6) et également par rapport à l'un des arbres (3) qui les supporte, les deux demipignons (5 et 6) étant fixes en rotation par rapport à cet arbre (3), - d'un plateau (7), solidaire de l'autre arbre (2), comportant, sur au moins une de ses faces, plusieurs dentures, concentriques (8 à 14) à cet arbre (2), qui coopèrent avec le pignon (4), et - des moyens de déplacement axial des deux demi-pignons (5 et 6) afin de changer de denture concentrique (8 à 14) engrenée et ainsi de rapport de vitesse. 2. Transmission, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le pignon (4) comporte 2n dents (15), chaque demi-pignon (5 ou 6) comporte n dents (15) et chaque denture concentrique (8 à 14) du plateau (7) comporte un multiple de n dents (16), n étant un nombre entier naturel. 3. Transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la distance séparant deux dents (15) adjacentes du pignon (4), les deux demi-pignons (5 et 6) étant dans le même plan, est identique à la distance séparant deux dents (16) adjacentes d'une même denture concentrique (8 à 14) du plateau (7). 4. Transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la différence existant entre le nombre de dents (16) de deux dentures concentriques adjacentes du plateau (7) est égale à n ou à un multiple de n. 5. Transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que le plateau (7) comporte une zone de changement (17) de denture concentrique (8 à 14) engrenée pour les demi-pignons (5 et 6), qui est formée par les alignements de deux dents (16) adjacentes de chaque denture concentrique (8 à 14), les deux alignements étant parallèles et situés de part et d'autre d'un rayon du plateau, dit rayon initial (18). 6. Transmission, selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la distance séparant deux dents (16) adjacentes d'un même alignement est constante. 7. Transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que les dents (15) du pignon (4) ont une forme sphérique, et que les dents des dentures concentriques sont constituées par les bords de trous borgnes transversaux réalisés au niveau d'au moins une face du plateau. 8. Transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que les dents (15) du pignon (4) ont une forme sphérique, et que les dents (16) des dentures concentriques (8 à 14) sont constituées par les bords d'alésages transversaux réalisés dans le plateau (7). 9. Transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que l'arbre (3), qui porte le pignon (4) mobile axialement et fixe en rotation par rapport audit arbre (3), est, en coupe transversale, cannelé sur au moins la longueur de l'arbre (3) coopérant avec le pignon (4), cette forme créant au moins une rainure (19) assurant la mobilité axiale et la fixation en rotation de chaque demi-pignon (5 ou 6) de forme complémentaire par rapport audit arbre (3). 10. Transmission, selon la revendication 9, caractérisée par le fait que la forme de H en coupe transversale de l'arbre (3) du pignon (4) est constituée d'un carré rainuré (19) sur deux de ses faces opposées. 11. Transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que, de part et d'autre du plan formé par le pignon (4), ledit pignon (4) se prolonge sous la forme de deux jupes (20) de forme complémentaire à l'arbre (3) sous-jacent. 12. Transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que l'arbre du pignon est l'arbre d'entraînement et l'arbre du plateau est l'arbre entraîné. 13. Transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que l'arbre du plateau (7) est l'arbre d'entraînement (2) et l'arbre du pignon (4) est l'arbre entraîné (3). 14. Transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 5, 7, 8, 12 ou 13, caractérisée par le fait que les axes des arbres (2 et 3) du pignon (4) et du plateau (7) sont perpendiculaires et intersectés. 15. Transmission, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ou 12 à 14, caractérisée par le fait que le plateau (7) coopère avec au moins un autre pignon de structure identique. 16. Transmission, selon les revendications 7 et 15, qui utilise deux plateaux comportant des trous borgnes accolés et ouverts au niveau de leurs faces libres, caractérisée par le fait qu'au moins un pignon (4) coopère avec une des faces et au moins un autre pignon coopère avec l'autre face. 17. Transmission, selon les revendications 8 et 15, caractérisée par le fait qu'au moins un pignon (4) coopère avec une des faces du plateau (7) et au moins un pignon coopère avec l'autre face. 18. Utilisation d'une transmission, selon les revendications 1 et 5, caractérisée en ce que, lors d'un changement de denture concentrique (8 à 14) engrenée, le plan axial, défini d'un côté par l'un des demipignons (5) et de l'autre côté par l'autre demi-pignon (6), passe par le rayon initial (18) du plateau (7).