Brevet FR3102224A1 — publié le 20210423

L'invention est une transmission mécanique transformant un mouvement de rotation d'un arbre d’entrée à une bielle dont le mouvement d'oscillation est ensuite transformé en un mouvement de rotation d’un arbre de sortie par l’intermédiaire d’une roue libre pour que l’arbre de sortie soit toujours entraîné dans le même sens. La liaison mécanique entre la bielle et la roue libre, dite secteur oscillant, est déformable au cours d’un cycle, de façon à modifier le rapport de transmission. Dans une version préférée, la transmission comporte un moyen de modification des caractéristiques régissant sa déformation de cette liaison mécanique en fonction des forces auxquelles elle est soumise. De telles transmissions peuvent être associées en série ou en parallèle. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 Transmission à impulsions à accouplement pivotant déformable L’invention est une transmission mécanique à impulsions dont le rapport de transmission varie par la déformation d’un accouplement pivotant déformable. Problème technique De nombreux ingénieurs ont conçu des transmissions dites à impulsions qui permettent de transformer le mouvement de rotation d’un moteur en un mouvement de va-et-vient puis ce mouvement de va-et-vient en un mouvement rotatif, après avoir fait varier l’amplitude du mouvement de va-et-vient pour obtenir une variation du rapport de transmission. La présente invention pour objectif de réaliser de façon très simple et économique une transmission de cette nature. On connait la demande PCT-FR-2019-000030 de Franck Guigan [FR] déposée le 6 Mars 2019, qui propose d'utiliser un moyen mécanique permettant au maneton d'une manivelle de se rapprocher de son axe de rotation sous l’effet d’une force créée par le couple auquel est soumise la transmission, et/ou de s’en éloigner par sa vitesse et/ou par un rappel élastique, ce qui a pour effet de faire varier l'amplitude du mouvement de va et vient d'une bielle entraînée par ce maneton et commandant par une roue libre la rotation d'un arbre de sortie toujours dans le même sens. On connait aussi les documents cités par cette demande, ceux cités dans son rapport de recherche ainsi que ceux cités dans le rapport de recherche de la demande de brevet FR1870485 de Franck Guigan [FR] déposée le 24 avril 2018. On connait aussi le brevet FR1012615 – 15 juillet 1952 de Nicolas Mouravieff qui décrit un une transmission par bielle élastique interposée entre un arbre d'entraînement et un arbre entraîné. L’invention sera bien comprise, et d’autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 3 qui représentent toutes des dispositifs selon l'invention ou une partie d’un tel dispositif. est une vue en perspective d'une première transmission comportant un arbre d'entrée 2 entraîné par un pédalier, qui entraîne une manivelle, laquelle transmet un mouvement de va et vient à une bielle 20, mouvement qui est transmis à un élément rotatif oscillant déformable dit secteur oscillant 71, ce secteur oscillant transmettant par une roue libre 80 une des phases de cette oscillation en une rotation de l’arbre de sortie 3 qui se fait toujours dans le même sens. Une seconde transmission élémentaire similaire, en opposition de phase par rapport à la première, est représentée sur l’autre côté du bâti 100. est une vue en perspective d'une seconde transmission comportant un arbre d'entrée 2 qui entraîne une manivelle, laquelle transmet un mouvement de va et vient à une bielle 20, mouvement qui est transmis à un élément rotatif oscillant déformable dit secteur oscillant 71, ce secteur oscillant transmettant par un ensemble crémaillère / pignon denté 80 chacune des phases de cette oscillation en une rotation de l’arbre de sortie 3 qui se fait toujours dans le même sens. est une vue en perspective d'un détail de la transmission de la figure 1 montrant un moyen de modification des caractéristiques régissant la déformation du secteur 71 qui est ici un élément rigide 72 coulissant le long de la lame de ressort du secteur. Lorsque cet élément rigide 72 recouvre la totalité de la lame de ressort, le secteur n’est plus déformable. Dans une position opposée de cet élément rigide coulissant, la lame de ressort peut se déformer librement. La présente invention est une transmission mécanique comportant un arbre d’entrée 2, un arbre de sortie 3, ces deux arbres étant reliés mécaniquement par un sous-ensemble dit transmission élémentaire comprenant lui-même : - un maneton entraîné en rotation par ledit arbre d’entrée par une liaison mécanique dite liaison d’entrée, - une liaison mécanique dite bielle 20, entrainée en un mouvement de va-et-vient par ledit maneton, - une liaison mécanique dite secteur oscillant 71 entraînée en une rotation oscillante par ladite bielle, - un moyen d’embrayage unidirectionnel 80 dit roue libre entraîné en rotation par ledit secteur oscillant et entraînant à son la rotation dudit arbre de sortie dans un sens de rotation seulement, - et un bâti 100 relié à un point fixe, caractérisée en ce que ledit secteur oscillant peut subir une déformation modifiant d'au moins cinq pour cent l'amplitude de son mouvement de rotation oscillante pour le même mouvement de rotation dudit maneton. Description détaillée de l’invention Au lieu de faire varier le rayon de la manivelle entraînant le maneton comme exposé dans le document PCT-FR-2019-000030 précité, ou la longueur de la bielle comme exposé dans le document FR1012615, on peut aussi bien déformer le secteur oscillant. L’objet de la présente invention est ainsi ce troisième moyen permettant de faire varier le rapport de transmission d’une transmission à impulsion. Cette déformation peut être provoquée par tout moyen mécanique connu, comme par exemple un moyen permettant de faire varier la distance entre l’axe de rotation du secteur oscillant et sa liaison mécanique avec la bielle, mais la solution préférée consiste à ce que la liaison entre l’axe de rotation du secteur oscillant et sa liaison mécanique avec la bielle soit une lame de ressort comme représenté aux figures 1 à 3. La déformation élastique du secteur oscillant peut se faire autour d’une position de repos dans un sens lors du mouvement d’aller de la bielle et dans l’autre sens lors du mouvement de retour. Avantageusement, on peut munir la transmission d’un moyen de modification des caractéristiques régissant la déformation du secteur oscillant en fonction des forces auxquelles il est soumis, pour pouvoir faire varier les règles qui régissent la variation du rapport de transmission de la transmission en fonction du couple résistant et d’autres facteurs comme la puissance fournie par le moteur. La présente invention peut être combinée avec les possibilités de déformation décrites dans le document PCT-FR-2019-000030 précité. Les moyens de modification des caractéristiques régissant la déformation du secteur oscillant peuvent être par exemple la force de son rappel élastique vers sa forme d’origine s’il s’agit d’un levier déformable ou la force de sa résistance élastique à une déformation angulaire s’il s’agit d’une autre forme de liaison élastique. De telles modifications des caractéristiques régissant la déformation du secteur oscillant peuvent être obtenues aussi bien à l'arrêt qu'en temps réel, sur la commande d'un utilisateur ou sur celle d'un ordinateur. Dans une version perfectionnée, non représentée, le moyen de modification des caractéristiques régissant la déformation du secteur oscillant peut avoir un état dans lequel il peut se déformer librement, c’est à dire sans qu’une contrainte significative s’oppose à sa déformation. Une transmission selon l’invention dispose ainsi d’une première configuration dans laquelle elle peut être débrayée. Cette version est particulièrement adaptée à l’entraînement de vélos ou d’autres véhicules que l’on souhaite pouvoir déplacer manuellement en marche arrière. L’homme de l’art peut choisir une forme courbée de la crémaillère telle que le rapport de transmission varie en fonction de la position angulaire de la liaison d’entrée. Cela permet de limiter les acyclismes. L'usure comme la déformation élastique involontaire d'une transmission peuvent en théorie provoquer une légère variation de l’amplitude du mouvement de va-et-vient, et donc une variation légère et temporaire du rapport de transmission, mais ce n'est pas de cela qu'il s'agit ici puisque l'on se donne les moyens de faire varier de façon durable le rapport de transmission. Le mouvement de va et vient de la bielle peut être entraîné par un moteur 1 qui peut tourner dans le sens dit moteur ou alternativement dans le sens moteur et dans le sens inverse, d'un angle quelconque. L'arbre d'entrée peut donc aussi bien tourner en permanence dans le même sens qu'osciller dans un mouvement de va et vient. Avantageusement, la déformation dudit secteur oscillant est suffisante pour que la transmission se débraye automatiquement lorsque le couple auquel est soumise la transmission excède une valeur prédéterminée. Il suffit pour cela de rendre possible une déformation du secteur oscillant telle que le mouvement de l’arbre d’entrée n'entraîne pas celui de l’arbre de sortie. Une transmission selon l’invention dispose ainsi d’une seconde configuration dans laquelle elle peut être débrayée. Au contraire, en diminuant la possibilité de la déformation du secteur oscillant, on peut embrayer progressivement la transmission, sans frottement et donc avec un excellent rendement. La figure 3 montre en détail comment le déplacement d’un élément rigide 72 coulissant permet de faire varier la possibilité de déformation. Dans de nombreux cas d’usage, il est avantageux de permettre à l’utilisateur ou à un ordinateur de commander une modification en temps réel des caractéristiques mécaniques du secteur oscillant, afin de s’adapter à une variation de puissance du moteur. Une automobile peut ainsi avoir un comportement plus sportif ou plus économique, et un vélo peut être adapté au poids du cycliste ainsi qu’à l’effort qu’il souhaite fournir. Pour éviter que le couple transmis soit trop démultiplié, il peut être envisagé de limiter la variation possible des caractéristiques du secteur oscillant. Il est ainsi également possible d’empêcher tout débrayage de la transmission. Il peut être avantageux que le secteur oscillant comporte une manivelle dont le rayon est inférieur au rayon de giration maximal du maneton, car cela a pour conséquence que le secteur oscillant ne peut pas avoir de mouvement autre qu'alternatif. Cependant, dans un mode de réalisation particulier, la géométrie et ou les capacités de déformation des différents éléments de liaison peuvent permettre, à partir d’une certaine vitesse, au secteur oscillant 71 de tourner à la même vitesse que l’arbre d’entrée. La transmission dispose ainsi d’une troisième configuration de fonctionnement dans laquelle elle est en prise directe, en supplément de la configuration à variation continue et des configurations à variation continue et débrayées décrites plus haut. Une des déformations de la liaison d’entrée, ou de la bielle ou du secteur oscillant peut être obtenue en fonction de la vitesse de rotation de l’arbre primaire ou de l’arbre secondaire, une autre en fonction du couple auquel est soumise la transmission et une autre encore en fonction d’un autre facteur. Ces déformations peuvent être obtenues soit par élasticité de la liaison mécanique considérée, soit par un moyen motorisé qui peut être piloté par ordinateur. La présente invention permet d’automatiser à la fois le passage dans une configuration à une autre (embrayée, variation continue ou prise directe, débrayée) et la modification automatique de la variation du rapport de transmission en fonction du couple auquel est soumise la transmission ou de la vitesse de rotation de l'un de ses éléments. Tous les perfectionnements et applications exposés dans l’art antérieur, et en particulier dans le document PCT-FR-2019-000030 précité, comme par exemple : - l’adjonction d’un volant d’inertie en aval, - une roue libre constituée par une crémaillère n’entraînant l’arbre de sortie que pendant l’un de ses mouvements d’aller ou de retour, et en est écartée pendant l’autre partie du cycle, comme décrit par la figure 2, - l’alignement des arbres d’entrée et de sortie, - l’embrayage direct de l’arbre de sortie sur l’arbre d’entrée, - la rotation limitée du bâti dans un sens de rotation inverse au sens moteur, - l’oscillation élastique du bâti autour de sa position moyenne pendant un cycle, - l’intégration du principe de la présente invention pour créer un train épicycloïdal, le bâti étant par exemple le porte planètes d’un train épicycloïdal dont l’arbre d’entrée est le soleil ou la couronne et les manetons les planètes transférant leur mouvement à un soleil ou une couronne qui est l’arbre de sortie, - l’ajout de moyens mécaniques connus pour modifier l’architecture du dispositif, de telle sorte que la transmission fonctionne aussi bien en marche avant qu’en marche arrière - la séparation d’une machine contenant un moyen de stockage d’énergie comme le volant d’inertie servant à emmagasiner l’énergie dans la machine considérée, d’une transmission selon l’invention qui est placée dans un élément séparé amovible dit lanceur. Plusieurs transmissions mécaniques selon la présente invention peuvent être assemblées en série ou en parallèle. Elles sont alors dites transmissions élémentaires. Une transmission selon l’invention peut par exemple comprendre au moins deux transmissions élémentaires entraînant avantageusement l’arbre de sortie successivement au cours d’un cycle pour lisser l’évolution du rapport de couple au cours du cycle. Elle comporte par exemple plusieurs manetons de deux transmissions élémentaires qui sont disposés symétriquement par rapport à l’axe de l’arbre d’entrée. Lorsque l’on associe plusieurs transmissions en parallèle, il est particulièrement avantageux que le moyen de modification de la capacité de déformation du secteur oscillant puisse avoir un état dans lequel le secteur oscillant se déforme librement sans qu’une contrainte significative s’oppose à sa déformation, parce qu’il devient alors possible de faire tourner l’arbre de sortie en marche arrière. Cela ne peut être obtenu que par un débrayage complet de la transmission. En effet, un secteur oscillant est entraîné en marche arrière par une roue libre lorsque l’arbre de transmission tourne en marche arrière, ce qui entraîne un mouvement de rotation de l’arbre d’entrée, alors que cette rotation aurait pour effet d’entraîner une autre transmission élémentaire à entraîner l’arbre de sortie en marche avant puisque toute rotation de l’arbre d’entrée fait tourner l’arbre de sortie dans le même sens. Comme exposé dans le document PCT-FR-2019-000030 précité, Un assemblage en parallèle particulièrement avantageux permet de réaliser une boite de vitesses automatique étagée à plusieurs rapports. Les arbres d’entrée des transmissions élémentaires selon l’invention sont solidaires entre eux, et leurs arbres de sortie entraînent un arbre de sortie dit global par l’intermédiaire d’engrenages dit engrenages de sortie ayant des rapports de transmission différents, et de roues libres, de telle sorte que l’arbre de sortie global est entraîné par la transmission élémentaire lui transmettant la plus grande vitesse de rotation. Lorsque le couple auquel est soumise une des transmissions élémentaires excède la valeur pour laquelle cette transmission élémentaire passe en configuration débrayée, l’arbre de sortie global est entraîné par la transmission élémentaire lui transmettant une vitesse de rotation moins élevée. Dans une version perfectionnée, une des transmissions constituant la boite de vitesses, peut être bloquée en configuration débrayée, par exemple par un moyen électromagnétique. Un tel blocage peut être provoqué automatiquement – par exemple sur commande d’un ordinateur – lorsque la transmission qui procure un rapport de transmission immédiatement inférieur est en configuration de prise directe. Il est particulièrement avantageux que les deux conditions provoquant l’une la configuration débrayée d’une des transmissions et l’autre sa configuration de prise directe soient proches l’une de l’autre. La configuration à variation continue n’est donc que brièvement en service, et ne sert qu’à remplacer le synchro d’une boite de vitesses classique de l’art antérieur. L’avantage par rapport à un synchro de boite de vitesses classique est que la transmission selon l’invention remplaçant un tel synchro ne provoque pas de friction et améliore sensiblement le rendement et la robustesse de la boite de vitesses. Dans une version particulièrement avantageuse, l’une des transmissions élémentaires entraîne l’arbre de sortie en marche arrière. Elle n’est embrayée que lorsque les autres transmissions élémentaires sont débrayées et réciproquement. La boite de vitesses comporte alors une marche arrière. La présente invention est aussi une machine comme par exemple un moyen de transport muni d’une transmission comme l’une quelconque de celles décrites ci-avant, ou transmettant sa puissance à une telle transmission, ou mise en mouvement par une telle transmission. La présente invention est aussi un procédé de transmission de mouvement d'un arbre d’entrée 2 à un arbre de sortie 3 par l’utilisation d’une transmission mécanique selon l'invention. Elle est aussi le procédé de modification du rapport de transmission entre un arbre d’entrée et un arbre de sortie avec une transmission selon l'invention. Applications Les principales applications sont les suivantes : - les transmissions à variation continue à engrenages - les transmissions à variation continue dont le rapport de transmission s’adapte automatiquement au couple résistant, ce qui concerne tous les véhicules et en particulier les bateaux dont le couple résistant dépend des vagues et courants rencontrés, - les boites de vitesses étagées à changement de vitesse automatique en fonction du couple résistant et/ou du régime moteur, - les embrayages centrifuges sans déperdition d’énergie, - les synchro de boites de vitesses, - les limiteurs de couple, - le transfert de puissance à une pluralité de roues motrices par une pluralité de transmissions selon l’invention, sans utiliser de différentiel, - la combinaison de plusieurs sources d’énergie, chacune étant reliée à un même arbre de sortie par une transmission selon l’invention, - les moteurs à pistons comportant une transmission selon l’invention en lieu et place du système bielle-vilebrequin, - les moteurs électriques munis d’une transmission selon l’invention pour supporter tout couple supérieur à celui fourni par le moteur lors de son fonctionnement normal, par exemple celui qui est nécessaire au démarrage ou en cas de surcharge mécanique, - la récupération d’énergie au freinage, par l’accouplement des roues à un moyen de stockage d’énergie, en faisant varier le rapport de transmission pour doser l’énergie stockée et donc l'importance du freinage, - l’adaptation en temps réel du rapport de transmission des éoliennes et des hydroliennes à la vitesse optimale de leur générateur d’électricité, - le stockage d’énergie dans des volants d’inertie de jouets et d’autres machines - la propulsion des vélos et autres véhicules ou machines mus par un pédalier ou des manivelles, - les winches, crics et treuils dont le rapport de transmissions s‘adapte automatiquement au couple résistant, - et les outillages tournants. Transmission mécanique comportant un arbre d’entrée (2), un arbre de sortie (3), ces deux arbres étant reliés mécaniquement par un sous-ensemble dit transmission élémentaire comprenant lui-même : - un maneton entraîné en rotation par ledit arbre d’entrée par une liaison mécanique dite liaison d’entrée, - une liaison mécanique dite bielle (20), entrainée en un mouvement de va-et-vient par ledit maneton, - une liaison mécanique dite secteur oscillant (71) entraînée en une rotation oscillante par ladite bielle, - un moyen d’embrayage unidirectionnel (80) dit roue libre entraîné en rotation par ledit secteur oscillant et entraînant à son la rotation dudit arbre de sortie dans un sens de rotation seulement, - et un bâti (100) relié à un point fixe, caractérisée en ce que ledit secteur oscillant peut subir une déformation modifiant d'au moins cinq pour cent l'amplitude de son mouvement de rotation oscillante pour le même mouvement de rotation dudit maneton. Transmission mécanique selon la revendication 1 caractérisée en ce qu’elle est munie d’un moyen de modification des caractéristiques régissant la déformation du secteur oscillant en fonction des forces auxquelles est soumise la transmission. Transmission mécanique selon la revendication 2 caractérisée en ce que ledit moyen de modification des caractéristiques régissant la déformation du secteur oscillant peut avoir un état dans lequel ledit secteur oscillant peut se déformer librement. Transmission mécanique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la déformation dudit secteur oscillant est suffisante pour que la transmission se débraye automatiquement lorsque le couple auquel est soumise la transmission excède une valeur prédéterminée. Transmission mécanique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la déformation élastique dudit secteur oscillant peut se faire autour d’une position de repos dans un sens lors du mouvement d’aller de la bielle et dans l’autre sens lors du mouvement de retour. Transmission mécanique constituée de plusieurs transmissions selon l’une quelconque des revendications précédentes, assemblées en série ou en parallèle. Transmission mécanique selon la revendication 6 caractérisée en ce que plusieurs transmissions selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 sont assemblées en parallèle, leurs arbres de sortie respectifs étant reliés à un arbre de sortie dit global par l’intermédiaire de transmissions ayant des rapports de transmission différents, et de roues libres, de telle sorte que ledit arbre de sortie global est entraîné par la transmission lui transmettant la plus grande vitesse de rotation. Machine munie d’une transmission selon l’une quelconque des revendications précédentes ou transmettant sa puissance par une telle transmission, ou mise en mouvement par une telle transmission.