Brevet FR2772860A1 — publié le 19990625

Domaine technique Le dispositif objet de cette invention a pour but de faire varier les couples et/ou les vitesses transmis entre moteur d'entraînement et récepteur. Le dispositif objet de cette invention s'applique à toutes les machines mécaniques ou électromécaniques, qui comprennent une partie menante et une partie menée, dont les transferts d'efforts et de couples entres les deux parties s'effectuent par un (ou des) arbre(s) rotatif(s). Le mécanisme objet de cette invention s'intercale entre la partie moteur et la partie réceptrice de la machine, pour modifier les efforts transmis de manière à ce que à un instant donné le couple d'entraînement moteur peut être différent du couple d'entraînement récepteur. Lors d'un tour de rotation des arbres moteurs et récepteurs pour une même vitesse de rotation moyenne, les couples d'entraînements moyens entre moteur et récepteur pourront être différents. II va de soi, que le couple moyen d'un moteur ou d'un récepteur est proportionnel à l'énergie consommée par le même moteur ou fournie par le même récepteur. Afin d'être plus précis, voici quelques exemples de machines sur lesquelles pourrait s'appliquer le dispositif objet de cette invention: moto-compresseur, motopompe, groupe électrogène. En règle générale, tous les mécanismes comprenant un moteur d'entraînement avec un organe de transmission (automobile, train, etc.). Etat de la technique Les machines actuelles comprennent un moteur qui transforme une énergie chimique, thermique, électrique, etc. en une énergie mécanique qui sera distribuée par l'intermédiaire d'un arbre tournant sous forme de couple d'entraînement. Cette énergie mécanique est reçue dans un récepteur, par l'intermédiaire d'un arbre tournant, et est transformée de manière pratique pour un utilisateur. La liaison entre l'arbre moteur et l'arbre récepteur est une liaison simple et directe. Le couple d'entraînement transmis par l'arbre rotatif du moteur est identique au couple reçu par l'arbre rotatif du récepteur; ou dans le cas d'un accouplement muni d'un réducteur de vitesse, la différence de couple entre les deux arbres est proportionnelle à la différence de vitesse entre les deux mêmes arbres. Si l'on néglige les pertes charge entre moteur et récepteur, et si les vitesses sont identiques, la courbe moyenne des couples entre moteur et récepteur est strictement identique. De nos jours, aucun dispositif permet de modifier les couples d'efforts moyens transmis entre moteur et récepteur de manière significative. Exposé de l'invention Le dispositif, objet de cette invention, se monte entre l'arbre rotatif d'un moteur d'entraînement et l'arbre rotatif d'un récepteur (entraîné par ce même moteur). II est constitué d'un bâti dans lequel est monté à chaque extrémité un arbre rotatif d'entrée, relié au moteur d'entraînement, et un arbre rotatif de sortie relié au récepteur. Entre les arbres d'entrée et de sortie, un plateau tournant intermédiaire est maintenu dans le bâti. La liaison entre les arbres d'entrée et de sortie et le plateau intermédiaire, pour l'entraînement en rotation, s'effectue par des appuis simples qui coulissent dans une (ou des) gorge(s) ou rail(s) rectiligne(s) fixé(s) au plateau intermédiaire. Les axes de rotation de l'arbre d'entrée, de l'arbre de sortie et du plateau intermédiaire seront parallèles et décalés entre eux. Conformément à l'invention, un premier exemple détaillé du dispositif est constitué d'un arbre d'entrée, monté tournant sur un palier fixé sur un châssis fixe, qui est relié à l'arbre moteur et reçoit le mouvement de rotation. Sur i'arbre d'entrée est monté un levier qui est articulé vers son milieu, dont l'axe d'articulation est perpendiculaire et décalé par rapport à l'axe de l'arbre d'entrée. Sur le levier articulé, sont fixés deux galets: un galet de came et un galet d'appui, dont la trajectoire par rapport à l'axe d'articulation du levier est un (ou des) arc(s) de cercle inclus dans un plan passant par l'axe de rotation de l'arbre d'entrée. Le levier est fermement maintenu axialement dans son axe de pivotement par des paliers obliques ou roulements à butées, etc. de manière à pouvoir transmettre le mouvement de rotation de l'arbre d'entrée ainsi que les efforts qui en découlent. Le mouve ment de basculement alterné du levier est provoqué par le galet de came qui circule dans un chemin de came, fixé dans le châssis fixe, dont la trajectoire est une courbe fermée qui fait le tour de l'arbre d'entrée. Le chemin de came pourra être à double profil, pour emprisonner le galet de came dans sa trajectoire, ou à simple profil. Dans ce dernier cas, le galet de came sera maintenu plaqué sur le profil par un ressort. D'après la trajectoire du chemin de came, à un angle de rotation de l'arbre d'entrée bien précis correspondra un angle de basculement bien précis du levier articulé, par conséquent à une distance bien précise des galets de came et d'appui par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entrée. Le galet d'appui, fixé sur le levier articulé, s'appuie et coulisse dans une rainure ou un(des) rail(s) solidaire(s) d'un plateau intermédiaire. De ce fait, le plateau intermédiaire sera entraîné en rotation. La longueur du demi levier entre le galet de came et l'articulation, et la longueur du demi levier entre le galet d'appui et l'articulation peut être différente de manière à amplifier ou diminuer les déplacements angulaires (arcs de cercle) entre le galet de came et le galet d'appui. La rainure ou le rail, qui maintiendra prisonnier le galet d'appui dans sa trajectoire, sera rectiligne et passera par l'axe de rotation du plateau intermédiaire. Le plateau intermédiaire sera monté tournant sur des paliers indépendants, fixés au châssis fixe, par exemple couronne à billes, galets périphériques disposés à 1200 de l'axe de rotation du plateau intermédiaire etc. L'axe de rotation du plateau intermédiaire sera parallèle et décalé par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entrée. Toutes ces dispositions de pièces font qu'à un angle de rotation bien précis de l'arbre d'entrée ou du galet d'appui correspondra un angle de rotation bien précis du plateau intermédiaire et à une distance bien précise du galet d'appui par rapport à l'axe de rotation du plateau intermédiaire. Dans la même rainure ou rail(s) du plateau intermédiaire circulera un deuxième galet d'appui situé à l'opposé du premier galet d'appui par rapport à l'axe de rotation du plateau intermédiaire, mais pas obligatoirement à la même distance de ce même axe. Cette disposition a l'avantage d'éviter des couples de lacets. Néanmoins, pour des raisons de conception, le deuxième galet d'appui pourra circuler dans une autre rainure ou rail(s) fixé(s) sur le même plateau intermédiaire. Ce deuxième galet d'appui sera fixé à un deuxième levier articulé sur un axe maintenu sur un arbre de sortie. Le basculement du deuxième levier articulé sera commandé par un deuxième galet de came (fixé sur le deuxième levier) qui circulera dans un deuxième chemin de came solidaire du bâti fixe. Le plateau entraînera en rotation le deuxième galet d'appui, qui par voie de fait entraînera en rotation le levier articulé et l'arbre de sortie. Le montage et le fonctionnement du deuxième levier articulé avec ses galets d'appui et de came, du deuxième chemin de came et de l'arbre de sortie seront identiques aux pièces constituées par l'arbre d'entrée jusqu'au premier galet d'appui cité ci-dessus. Les deux chemins de came de part et d'autre du mécanisme pourront être différents et provoquer une différence de distance entre les deux galets d'appui par rap port à l'axe de rotation du plateau intermédiaire. Les axes de rotation des arbres d'entrée et de sortie et du plateau intermédiaire devront toujours être parallèles et décalés. Les distances de décalage entre les axes rotations des arbres d'entrée et de sortie et du plateau intermédiaire pourront être différents. L'arbre de sortie sera relié à l'arbre du récepteur, et transmettra le mouvement de rotation. De part le mécanisme de la présente invention, les couples des efforts de transmission des mouvements et/ou les vitesses de rotation pourront être différents entre l'arbre du moteur et l'arbre du récepteur. Les pièces du mécanisme de la présente invention ont toutes des mouvements de révolution. De ce fait, I'équilibrage des masses en mouvement sera aisé ou aidé par des contrepoids. II va de soi, que des pièces du dispositif objet de cette invention peuvent être modifiées ou supprimées afin de mieux l'intégrer à son environnement et de réduire les frottements et coûts. Notamment les paliers, les flaques et bouts d'arbres d'entrée et de sortie, du dispositif objet de cette invention, peuvent être les mêmes pièces que celles du moteur et du récepteur qui seront à lier. II va également de soi, que les galets fixés sur les leviers articulés cités cidessus peuvent être remplacés par des patins de glissement ou tout autre mécanisme d'appui. Afin de simplifier le dispositif, une première variante au mécanisme cité cidessus consistera à remplacer un levier articulé avec ses deux galets ainsi que le chemin de came qui s'y rattache, situés sur un côté du dispositif (côté arbre de sortie ou côté arbre d'entrée) par un galet d'appui fixé directement sur l'arbre d'entrée ou de sortie. Le galet d'appui aura son axe parallèle et décalé par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entrée ou de sortie sur lequel il est fixé. Sa trajectoire sera en cercle, ayant pour centre l'axe de rotation de l'arbre d'entrée ou de sortie. Le galet d'appui coulissera et s'appuiera dans la rainure ou le rail du plateau intermédiaire à côté d'un deuxième galet d'appui qui pourra appartenir à l'autre moitié du dispositif constitué d'un levier articulé avec ses deux galets et d'un chemin de roulement comme décrit dans le premier dispositif. L'ensemble du mécanisme de cette première variante se montera et fonctionnera de manière similaire au mécanisme décrit au début de l'exposé. Tout comme le premier mécanisme, la modification apportée par cette première variante pourra modifier les couples des efforts de transmission des mouvements et/ou les vitesses de rotation entre l'arbre du moteur et l'arbre du récepteur. Une deuxième variante au premier mécanisme propose de remplacer le levier articulé par une poutre coulissante dans un rail fixe sur l'arbre d'entrée ou de sortie. Le mouvement de ce levier coulissant est longitudinal alternatif avec un axe de déplacement perpendiculaire à l'axe de l'arbre d'entrée ou de sortie, et qui croise ce même axe de l'arbre d'entrée ou de sortie. La poutre coulissante est solidement bloquée en rotation par rapport à l'axe de son déplacement longitudinal alternatif de façon à pouvoir transmettre ou recevoir les efforts par le galet d'appui fixé à une extrémité de la poutre coulissante. A l'autre extrémité de la poutre coulissante est monté un galet de came qui se loge dans un chemin de came solidaire du châssis fixe et qui éloignera ou rapprochera la poutre coulissante et son galet d'appui de l'axe de l'arbre d'entrée ou de sortie. Le mécanisme de cette deuxième variante se montera et fonctionnera de manière similaire au mécanisme décrit au début de l'exposé. II va de soi que la présente variante peut se combiner avec le premier dispositif, par exemple l'arbre d'entrée peut porter un levier articulé, et l'arbre de sortie peut porter une poutre coulissante. Tout comme le premier mécanisme, la modification apportée par cette deuxième variante pourra modifier les couples des efforts de transmission des mouvements et/ou les vitesses de rotation entre l'arbre du moteur et l'arbre du récepteur. Une troisième variante au premier mécanisme consistera à monter plusieurs plateaux intermédiaires avec leurs axes de rotation parallèles et décalés entre eux ainsi qu'avec les axes des arbres d'entrée et de sortie. L'intérêt de monter plusieurs plateaux intermédiaires étant d'amplifier les modifications des couples d'efforts de transmission des mouvements et/ou les vitesses de rotation entre l'arbre du moteur et l'arbre du récepteur. Brève description des dessins On décrira à titre d'exemple non limitatif, des formes de réalisation préférentielles de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du mécanisme de la présente invention comportant un dispositif avec des cames à levier; - La figure 2 est une coupe selon la ligne AA de la figure 1; - La figure 3 est une variante d'une partie du mécanisme de la figure 1 présentant une demi coupe longitudinale comportant un galet fixe monté sur un arbre rotatif - La figure 4 est une variante d'une partie du mécanisme de la figure 1 présentant une demi coupe longitudinale comportant un dispositif avec des cames à poussoir; ;La figure 5 est une variante du mécanisme de la figure 1 présentant une coupe longitudinale faisant intervenir plusieurs plateaux intermédiaires. Exposé détaillé de formes de réalisations préférentielles Dans la figure 1 et 2, un dispositif conforme à cette invention comprend un arbre d'entrée (1) maintenu au châssis fixe (13) par un palier et lié à l'arbre du moteur d'entraînement. Cet arbre d'entrée (1) est muni d'une chape sur laquelle s'articule un levier (2) traversé par un axe (17). Le levier (2) et l'axe (17) sont maintenus axialement par un roulement conique sur la chape de l'arbre (1). A une extrémité du levier (2) est fixé un galet de came (3) de forme sphérique qui circule dans un chemin de came (5) solidaire du bâti (13). A l'autre extrémité du levier (2) est fixé un galet d'appui (4) de forme bombée qui s'appuie et circule dans une rainure solidaire du plateau intermédiaire (6). Le plateau intermédiaire (6) est maintenu tournant par un palier constitué de trois galets (7) avec une gorge de maintien en V. Les trois galets (7) sont décalés de 120 degrés autour du plateau intermédiaire (6) et fixés au châssis fixe (13). Dans la même rainure de guidage du plateau intermédiaire (6) circule et s'appuie un deuxième galet d'appui (8) de forme bombée qui est fixé à un deuxième levier articulé (9). Le deuxième levier (9) est traversé par un axe (18) et s'articule sur une chape intégrée à l'arbre de sortie (12). Le levier (9) et l'axe (18) sont maintenus axialement par un roulement conique sur la chape de l'arbre (12). A l'autre extrémité du levier (9) est fixé un galet de came (10) de forme sphérique qui circule dans un chemin de came (11) solidaire du bâti (13). L'arbre de sortie (12) est maintenu au châssis fixe (13) par un palier et est fixé à l'arbre du récepteur qui reçoit le mouvement. Pour être conforme à l'invention, les axes de rotation de l'arbre d'entrée (1), de l'arbre de sortie (12) et du plateau intermédiaire (6) sont parallèles et décalés. Vn volant d'inertie (14) est fixé sur l'arbre d'entrée (1). Des contrepoids ajustables (15) et (16) permettent d'équilibrer les masses rotatives de l'arbre d'entrée (1) et de l'arbre de sortie (12). La figure 3 représente une variante sur une partie du mécanisme de la présente invention constitué d'un arbre d'entrée ou de sortie (19) maintenu tournant par un palier sur le châssis fixe (21) et sur lequel est fixé un galet d'appui (20). L'axe du galet d'appui (20) est parallèle et décalé par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entrée ou de sortie (19). Le galet d'appui (20) s'appuie et circule dans une rainure solidaire d'un plateau intermédiaire (22) tournant sur un palier constitué d'une couronne à roulements fixée sur le châssis fixe (21). La figure 4 représente une variante sur une partie du mécanisme de la présente invention constitué d'un arbre d'entrée ou de sortie (23), maintenu tournant par un palier sur le châssis fixe (29), ayant un rail monté perpendiculairement à son axe de rotation. Une poutre (24) coulisse sur le rail de l'arbre d'entrée ou de sortie (23) et est immobilisée en rotation sur ce même rail. Un galet de came (25) fixé à une extrémité de la poutre (24) circule dans un chemin de came (26) solidaire du châssis fixe (29). Un galet d'appui (27) fixé à l'autre extrémité de la poutre (24) s'appuie et circule dans une rainure solidaire d'un plateau intermédiaire (28). Le plateau intermédiaire (28) est maintenu tournant par un palier constitué de trois galets (30) avec gorge de maintien en V, décalés de 120 degrés et fixés au châssis fixe (29). La figure 5 représente une variante sur une partie du mécanisme de la présente invention constitué par l'adjonction d'un plateau intermédiaire (32) maintenu tournant par une couronne à billes au châssis fixe (37). Sur le plateau intermédiaire (32) s'articule un levier coudé (33) traversé par un axe (38). Le levier (33) et l'axe (38) sont maintenus axialement par un roulement conique sur le plateau intermédiaire (32). A une extrémité du levier (33) est fixé un galet de came (34) de forme sphérique qui circule. dans un chemin de came (35) solidaire du bâti (37). A l'autre extrémité du levier (33) est fixé un galet d'appui (36) de forme bombée qui s'appuie et circule dans une rainure solidaire de l'autre plateau intermédiaire (31). De part le concept de la présente invention, les axes de rotation des arbres d'entrée et de sortie ainsi que des plateaux intermédiaires (31) et (32) seront parallèles et décalés. REVENDICATIONS 1. Dispositif de variation des couples et vitesses transmis entre moteur d'entraînement et récepteur caractérisé par le fait qu'il comprend : - un bâti (13) dans lequel est monté à chaque extrémité un arbre rotatif d'entrée (1), relié au moteur d'entraînement, et un arbre rotatif de sortie (12) relié au récepteur; - un plateau tournant intermédiaire (6), maintenu dans le bâti (13) et monté entre les arbres d'entrée et de sortie (1) et (12) ; - des appuis simples (4) et (8) fixés aux arbres d'entrée et de sortie (1) et (12) qui coulissent dans une (ou des) gorges(s) ou rail(s) rectiligne(s) fixé(s) au plateau intermédiaire (6), et qui assurent la liaison et l'entraînement en rotation entre l'arbre d'entrée (1), le plateau intermédiaire (6) et l'arbre de sortie (12) ; - un décalage entre les axes de rotation de l'arbre d'entrée (1), de l'arbre de sortie (12) et du plateau intermédiaire (6) tout en étant parallèles entre eux. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'appui (4) ou (8) est fixé sur un levier articulé (2) ou (9) maintenu et articulé sur l'arbre d'entrée (1) ou de sortie (12), et qu'un autre appui simple (3) ou (10) fixé également sur le levier (2) ou (9) circule dans un chemin de came (5) ou (11), qui bascule le levier (2) ou (9) et par conséquent l'appui (4) ou (8) pendant la rotation de l'arbre d'entrée (1) ou de sortie (12). 3. Dispositif selon la revendication 1 et 2 caractérisé par le fait que l'appui (27) est fixé sur une poutre (24) qui coulisse sur un rail fixé sur l'arbre d'entrée et/ou de sortie (23) et qu'un autre appui (25) fixé également à la poutre (24) circule dans un chemin de came (26) et déplace la poutre (24) et par conséquent l'appui (27) pendant la rotation de l'arbre d'entrée et/ou de sortie (23). 4. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé par le fait que le chemin de came (5), (11) ou (26) est une gorge rectangulaire dont la trajectoire est une courbe fermée, creusée dans les flasques du bâti (13) ou (29) autour de l'arbre d'entrée ou de sortie (1), (12) ou (23). 5. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé par le fait que l'appui (20) est directement fixé à l'arbre d'entrée ou de sortie (19). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par l'adjonction d'un plateau tournant intermédiaire (32) maintenu dans le châssis (37), dans lequel est maintenu un levier articulé coudé (33), ayant un appui (36) qui circule dans une rainure rectiligne ou rail solidaire de l'autre plateau intermédiaire (31) et à l'autre extrémité du levier (33) un appui qui circule dans un chemin de came (35) fixé au bâti (37), qui provoque le basculement du levier articulé (33) pendant la rotation du plateau intermédiaire (32). 7. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 6 caractérisé par le fait que le chemin de came (35) est une gorge rectangulaire dont la trajectoire est une courbe fermée creusée dans la paroi interne du cylindre du bâti (37) et dont des tronçons de la courbe fermée auront une forme hélicoïdale. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'appui simple (4), (8), (20), (27) ou (36) est un galet dont la bande de roulement est bombée. 9. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 6 caractérisé par le fait que l'appui simple (3), (10) ou (34) est un galet dont la bande de roulement est sphérique. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'appui (4), (8), (20), (27) ou (36) circule dans un rainure commune qui traverse l'axe de rotation du plateau intermédiaire (6), (22), (28) ou (31). 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le plateau intermédiaire (6), (22), (28), (31) ou (32) est maintenu tournant dans le bâti (13), (21), (29) ou (37) par des galets à gorge (7) ou (30) disposés sur la périphérie du plateau intermédiaire (6) ou (28) ou par une couronne à roulement.