Brevet FR2927971A1 — publié le 20090828

-1-Description Variateur de vitesses à engrenages. L' invention concerne un dispositif de transmission à rapport variable, mécanique, agissant de façon continue, avec ou sans contrainte, permettant de modifier la différentielle de vitesses angulaires entre un arbre menant et un arbre mené. L' état antérieur de la technique fait apparaître, par exemple, qu'un variateur classique à poulies coniques d'écartement variable, travaille habituellement en tirage pour une courroie souple, en poussée avec une courroie métallique, ou encore avec une chaine spécifique. Le transfert de couple passe par le contact entre les flancs en V des poulies et les extrémités des axes de la courroie ou de la chaine. Une pression hydraulique est nécessaire au serrage des poulies. Un des inconvénients des solutions proposées dans l'art antérieur réside dans le fait que le dispositif de transmission à rapport variable doit accepter, pour fonctionner, des glissements préjudiciables au transfert de couple dûs à cette pression hydraulique. Un autre inconvénient est dû à la variation des rayons inscrits par l'axe des arbres menant et mené et les prises de la courroie, souple, métalique ou bien encore chaine sur les flasques en V des poulies qui ne peut être qu'alternative. Le dispositif, selon l'invention permet de rémédier à ces inconvénients. Un dispositif de réglage, comportant un engrenage de deux roues à billes pourvues de leur roulement à billes unidirectionnel, est en prise tangentielle sur deux flasques, perpendiculaires à l'axe de rotation des arbres menant et mené, ayant sur leur surface de révolution une gorge hélicoïdale en spirale arithmétique en forme de demi lune. Les dites flasques, solidarisées par un berceau et les deux parties de l'arbre menant, vont par leur rotation modifier la différentielle du rayon inscrit par l'axe des arbres et la prise tangentielle sur les flasques. L'engrenage reste fixe dans ce sens. Le dit dispositif de réglage est monté sur une jambe de force lui servant de support de coulissement et de maintien relié à une prise de force engrenant l'arbre mené. 35 Dans l'autre sens, la rotation de l'engrenage va faire retrouver la position initiale au 2927971 -2 dispositif de réglage par l'action de deux vérins agissant en sens inverse de la 5 giration des flasques. L'invention a également pour but de fournir un dispositif permettant d'obtenir un couple plus important. L'invention a également pour but de fournir un dispositif dont le système peut être 10 réversible, l'arbre mené pouvant devenir l'arbre menant. L'invention a également pour but de fournir un dispositif dont le système peut devenir un différentiel autobloquant. L'invention a également pour but de fournir un dispositif agissant en correcteur de force centrifuge et centripète. 15 L'invention a également pour but de fournir un dispositif permettant une construction relativement compacte. L'invention a également pour but de fournir un dispositif dont le gain en masse est substantiel. L'invention a également pour but de fournir un dispositif rendant son utilisation plus 20 économique. Les dessins annexés illustrent l'invention en facilitant la compréhension : La figure 1 représente le dispositif de transmission à rapport variable (40). La figure 2 représente le dispositif de transmission à rapport variable (40) couplé en série à un deuxième dispositif identique (50). Pour le premier dispositif, l'arbre menant est numéroté (31)(32), l'arbre mené est numéroté (33), pour le deuxième dispositif, l'arbre menant est numéroté (31')(32'), et l'arbre mené (33'). La figure 3 représente deux dispositifs identiques (40 )(50) de la figure 2 reliés par leur arbre menant numéroté (30) à l'entrainement d'un moteur et leurs arbres menés numérotés (33') aux roues d'un véhicule. 25 30 La figure 4 représente un agrandissement partiel du dispositif de transmission à rapport variable en continu. La figure 5 représente la coupe M partielle de la figure 1. La figure 6 représente la vue de principe des � ascenseurs � numérotés (161)(162) montés en opposition. La figure 7 représente la vue de principe des � ascenseurs � numérotés 10 (163)(164)(165) montés en triangles à 120°. La figure 8 représente une variante de l'emplacement des vérins (58)(59) ainsi que leur commande (57) située sur l'axe des arbres menant et mené. 15 En référence à ces dessins, le dispositif comporte en effet selon une première caractéristique, un arbre menant en deux parties (1)(2) dans le prolongement l'une de l'autre, creux en leurs axes respectifs et cannelés sur leurs couronnes dans lesquelles sont enchassées deux flasques circulaires (4)(5) disposées en parrallèle, face à face par leur surface de révolution, sur laquelle est gravée sur chacune d' elle 20 une gorge (6)(7) ou une saillie, (non représentée dans le descriptif) de forme hélicoïdale en spirale de progression arithmétique. Le pas est identique sur les deux surfaces de révolution. 25 La gravure de cette gorge femelle peut être soit demi-circulaire pour être en contact avec un engrenage à billes, soit en bossage ou bien en empreinte femelle d'engrenage pour être en contact avec un engrenage à dents (non représenté dans ce descriptif). 30 Un berceau (10) dont les axes sont cannelés, est enchassé sur les cannelures extérieures des deux parties de l'arbre menant (1)(2). II solidarise ces deux derniers (1)(2) ainsi que les deux flasques (4)(5). Ce berceau est pourvu en ses centres périphériques d'une lumière servant de passage et de guide à un train d'engrenage, nommé � ascenseur � (16) coulissant sur la jambe de force (12) lui servant de 35 support et sa glissière de maintien (13).5 Cet ensemble � ascenseur �(16) û jambe de force (12) - glissière de maintien (13) 5 peut être monté en opposition à 180° ( figure 6 ) ou en étoile à 120°, ( figure 7 ). Deux vérins (8) (9) dont leurs prises de force supportent une jambe de force chacune, ont leurs axes respectifs cannelés. Ils vont coulisser latéralement sur les cannelures extérieures des deux parties de l'arbre menant (1)(2). 10 Pourvus chacun d'un bras de liaison (24)(25) formant un demi parrallèlogramme déformable par leur axe de commande (22)(23) et l'axe de commande (26) de � l'ascenseur � (16), ces vérins vont subir une poussée latérale par l'intermédiaire de la commande extérieure (21) traversant la coquille (27). Les dits vérins vont 15 permettre ainsi de faire varier la différentielle résultante des prises tangentielles des roues de l'engrenage (17)(18) de � l'ascenseur � (16). La commande (21) des vérins, actionnée de l'extérieur de la coquille, peut être asservie par un système mécanique, hydraulique, électromécanique, soit une 20 combinaison de ces systèmes, ou bien encore par un autre système adapté pour modifier la position des vérins (8)(9) (non représenté dans la description). Le dispositif comporte selon une deuxième caractéristique : un arbre mené (3), cannelé à l'extérieur, monté libre dans l'arbre menant (1)(2), et ayant de ce fait le 25 même axe de giration. Le dit-arbre (3) supporte une prise de force (11) cannelée en son centre; sa jambe de force (12), ayant son axe perpendiculaire à l'arbre mené (3), va servir de support de coulissement et de maintien à � l'ascenseur �(16), il va être guidé dans sa giration par les butoirs (13)(14) de la coquille (27). 30 Le dispositif comporte selon une troisième caractéristique un mécanisme appelé � ascenseur �(16). Il coulisse sur la jambe de force(11) nommée support au moyen d'une glissière de maintien (13) et comporte un engrenage de deux roues à billes (17)(18) pourvues de leur roulement à billes unidirectionnel respectif (19)(20) (ou deux roues dentées et 35 leur roulement à billes respectif non représentées dans le descriptif). Les dites roues- à billes vont fonctionner en train d' engrenage entre-elles d'une part et par engrenage à tangente de roue et vis sans fin d'autre part en prise sur les flasques. Ces roues à billes (17)(18) sont munies chacune d'un roulement à billes unidirectionnel (19)(20), (ou d'une roue à cliquets non représentée dans la description). Le dit � ascenseur � va fonctionner : 1er û par la rotation des flasques, les roues à billes par leur roulement unidirectionnel respectif rendant l' engrenage immobile dans sa rotation, la prise tangentielle, s'effectuant dans les gorges des spirales des flasques, va modifier la distance par rapport à l'axe des arbres menant et mené. 2ème û alternativement, par l'utilisation des vérins, en engrenage mobile des roues à billes dans leur rotation grâce à leur roulement unidirectionnel respectif et en prise tangentielle s'effectuant dans les gorges de la spirale des flasques, la position de �l' ascenseur �va revenir vers son point de départ. 3ème - ce mécanisme peut, de ce fait, se positionner à n'importe quel niveau de prise tangentielle sur les flasques par rapport à l'axe de giration des arbres menant-mené. La rotation des flasques ou l'utilisation des vérins, va modifier dans les deux sens la différentielle résultante des vitesses angulaires des deux arbres menant et mené. En utilisant le système selon la figure 1, on obtient un dispositif de transmission à rapport variable agissant de façon continue. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif (40) peut servir de liaison à un dispositif identique (50) monté en série (figure 2), les commandes (20)(20') des quatre vérins (8)(9)(8')(9') étant indépendantes l'une de l'autre, la variation de la différentielle de vitesse angulaire peut prendre comme valeur de moins l'infini à plus l'infini. Ainsi le changement de position de l'ascenseur devient plus progressif et mieux exploité, 35 le système tournant constamment au régime où il consomme le moins dans les 6-limites autorisées par la plage de variation. Selon un mode de réalisation préféré, le système permet de connecter une premère roue d'un véhicule à deux dispositifs (40) et (50), une deuxième roue d'un véhicule à deux autres dispositifs identiques (40)(50), le tout enchassé entre l'arbre menant (31) et chacune des roues ( figure 3 ). Dans ce cas le demi arbre gauche (32') relié à une roue et le demi arbre droit (32') relié à l'autre roue peuvent être considérés comme un arbre rigide acceptant la différentielle de vitesse angulaire de chaque roue. Le dispositif devient de ce fait différentiel auto-bloquant. De plus cette réalisation permet au dispositif d'agir aussi en correcteur de force centrifuge ou centripète. Selon une variante figure 8, le mécanisme (41) est un moyen alternatif au mécanisme (40) tel que montré dans la figure 1. L'arbre menant (30)(30')comporte les flasques (4) et (5). Les dites flasques(4)(5) sont interconnectées aux gorges (6)(7) de leur surface de révolution aux roues à billes(17)(18) munies de leur roulement à billes unidirectionnel (19)(20), les dites roues à billes font partie de I' �ascenseur �(16) en prise sur l'arbre mené (33). Le système diffère par le positionnement des vérins (58)(59), leur commande (57), et le parrallèlograme déformable (55)(56) qui sont positionnés à l'axe commun de l'arbre menant (31)(32) et l'arbre mené (33) pour le changement de position del' �ascenseur �(16). Le dispositif, selon l'invention, est destiné à l'industrie et plus particulièrement aux 25 véhicules. - Nomenclature 1 première partie arbre menant gauche 2 deuxième partie arbre menant droite 3 arbre mené 4 flasque gauche flasque droite 6 gorge flasque gauche 7 gorge flasque droite 8 vérin de gauche 9 vérin de droite berceau 11 prise de force 12 jambe de force 13 glissière de support et de maintien d'ascenseur 14 guide de giration de jambe de force gauche guide de giration de jambe de force droite 16 ascenseur 17 roue à bille de gauche 18 roue à bille de droite 19 roulement à billes unidirectionnel de gauche roulement à billes unidirectionnel de droite 21 commande extérieure des vérins 22 axe de commande vérin de gauche 23 axe de commande vérin de droite 24 bras de liaison axe de commande vérin de gauche - axe de commande ascenseur bras de laison axe de commande vérin de droite - axe de commande ascenseur 26 axe de commande des vérins de l'ascenseur 27 coquille du dispositif E Nomenclature annexe 40 Dispositif de transmission à rapport variable en continu primaire 50 Dispositif de transmission à rapport variable en continu secondaire les nombres affairant à ce dispositif sont avec (' ) 30 arbre menant pour l'ensemble des quatre dispositifs montés en série deux par deux 33' arbres menés pour l'ensemble des quatre dispositifs montés en série deux par deux 161 � ascenseur � 1 du montage en opposition à 180° 162 � ascenseur � 2 du montage en opposition à 180° 163 � ascenseur � 1 du montage en triangle à 120° 164 � ascenseur � 2 du montage en triangle à 120° 165 � ascenseur � 3 du montage en triangle à 120° 41 variante du dispositif de transmission à rapport variable en continu 55 et 56 bras du demi parrallèlogramme déformable 58 et 59 vérins commandant l�ascenseur � 57 commande des vérins Revendications 1) Dispositif de transmission à rapport variable mécanique à engrenages caractérisé en ce qu'il permet de faire varier en continu, avec ou sans contrainte, la différentielle de vitesses angulaires entre un arbre menant(1)(2) et un arbre mené(3); le dispositif de réglage nommé � ascenseur � (16), comporte un engrenage de deux roues à billes(17)(18) pourvues de leur roulement à billes unidirectionnel respectif (19)(20), servant de prise tangentielle à chacune des gorges (6)(7) en demi lune et de forme hélicoïdale en spirale de progression arithmétique, de même pas gravées sur chacune des deux flasques circulaires (4)(5) disposées face à face, perpendiculaires à l'axe de rotation des arbres menant et mené; un berceau (10) va solidariser les flasques entre elles, et les deux parties de l'arbre menant; ainsi par la rotation de cet ensemble, la différentielle du rayon inscrit par l'axe des arbres menant et mené d'une part, et le point de la prise tangentielle sur les dites flasques d'autre part, va être modifiée; l' �ascenseur � monté sur une jambe de force (12) lui servant de support de coulissement et de maintien par sa glissière (13) est relié à une prise de force (11) engrenant l'arbre mené (3), la rotation des dites flasques va faire déplacer dans un sens l' �ascenseur � grâce à la fixité de l'engrenage, alors qu' en sens inverse par l'action des deux vérins (8)(9), l'engrenage devenant mobile, I�ascenseur � reprend sa position initiale. 2) Dispositif de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre menant en deux parties(1 -2) et l'arbre mené (3) ont le même axe de rotation. 3) Dispositif de transmission selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu' un support perpendiculaire à l'axe des arbres menant et mené, formé d'une jambe de force (11) issue de sa prise de force (10) comprend un � ascenseur � maintenu par sa glissière (12); la dite prise de force engrenant l'arbre mené (3). 4) Dispositif de transmision selon la revendication 3, dans lequel � l'ascenseur � comporte une première roue à billes (16) pourvue de son roulement 2927971 -40- à billes unidirectionnel (18) et une deuxième roue à billes (17), pourvue de son roulement à billes unidirectionnel (19, la première roue à billes adaptée pour 5 être en prise tangentielle sur la première flasque (3) et la deuxième roue à billes adaptée pour être en prise tangentielle sur la deuxième flasque (4), et dans lequel les roues à billes , ensemble, en engrenage de roue et corrélativement en engrenage de roue et vis sans fin peuvent se déplacer selon la longueur du support. 10 5) Dispositif de transmission selon les revendications 3 et 4, dans lequel les roues à billes (16)'17) munies de leur roulement à billes unidirectionnel respectif(18)(19), sont montées pour une rotation unidirectionnelle par rapport aux éléments longitudinaux. 15 6) Dispositif de transmission selon les revendications 4 et 5, présentant une première flasque (4) et sa gorge (6) une deuxième flasque (5) et sa gorge (7) dans lesquelles respectivement la première roue à bille(17) et la deuxième roue à bille (18) sont adaptées pour établir la prise tangentielle avec ces gorges par une de leur bille. 20 7) Dispositif de transmission selon la revendication 6 dans lequel les gorges (5)(6) ont une forme hélicoïdale en spirale de progession arithmétique. 8) Dispositif de transmission selon l'une des revendications 6 ou 7, dans 25 lequel les gorges (5) (6) ont une coupe principalement de forme demi-lune. 9) Dispositif de transmission selon l'une des revendications 6 ou 7 , dans lequel les gorges (5) (6) ont une coupe principalement en forme d'empreinte d'engrenage femelle (non représenté ). 10 Dispositif de transmission selon l'un des revendications 6 ou 7, dans lequel la spirale a une forme de bossage d'empreinte mâle d'engrenage à dents (non représenté). 30 35 11) Dispositif de transmission selon l'une des revendications 1 à 10, dans-.11 - lequel � l'ascenseur � (16) est pourvu d'une commande de vérins (21), permettant 5 de faire varier sa position par rapport aux flasques. 12) Dispositif de transmission à rapport variable en continu, comprenant un premier dispositif de transmission (40) selon l'une des revendications 1 à 11 et un deuxième dispositif de transmission (50) selon l'une des revendications 1 à11 dans 10 lequel l'arbre menant (31')(32') du deuxième dispositif de transmission est connecté à l'arbre mené (33) du premier dispositif. 13) Dispositif de transmission à rapport variable en continu selon l'une des quelconques revendications permettant de connecter une première roue d'un 15 véhicule à un arbre mené (33') et une deuxième roue d'un véhicule à l'autre arbre mené (33') dans lequel un système comprenant les quatre systèmes (50)(40))de gauche et (40)(50) de droite selon la revendication 11, est enchassé entre l'arbre menant (30) et chacune des roues. 20