FR2459918A1 - Dispositif de transmission progressive - Google Patents

Abstract

LA DEMANDE CONCERNE UN DISPOSITIF DE TRANSMISSION PROGRESSIVE, AYANT POUR BUT DE FAIRE VARIER D'UNE MANIERE CONTINUE LE RAPPORT DES VITESSES ANGULAIRES D'UN ARBRE MOTEUR ET D'UN ARBRE RECEPTEUR. LES MOYENS MIS EN OEUVRE COMPRENNENT DES ORGANES MECANIQUES A LIAISONS HOLONOMES ET DES ORGANES AUXILIAIRES MECANIQUES A LIAISONS NON HOLONOMES, OU DES ORGANES UTILISANT DES EFFETS ELECTRIQUES OU METTANT EN JEU DES FLUIDES, HYDRAULIQUES OU PNEUMATIQUES, SANS UTILISER DE DERIVATION DE PUISSANCE, DANS DES CONDITIONS TELLES QU'IL NE PASSE PAR LES ORGANES AUXILIAIRES QU'UNE FRACTION TRES FAIBLE DE LA PUISSANCE A TRANSMETTRE. LE DISPOSITIF EST SUSCEPTIBLE DES APPLICATIONS LES PLUS VARIEES TANT POUR LES MACHINES FIXES QUE POUR LES VEHICULES.

Description

Le dispositif selon la demande est une transmission progressive, susceptible
des applications les plus variées aux véhicules et aux machines fixes
À titre d'exemple, il peut s'appliquer aux servo-mécanismes et autres transformateurs
de mouvements
Il faut transmettre avec un rendement élevé 'me puissance d'entre@ion W communiquée par un arbre moteur, qui tourne à une vitesse angulaire #' à un arbre récepteur
de vitesse angulaire α' et cela en faisant varier d'une manière continue le rapport α'/#' dans une gamme étendue de ce rapport.

Un tel résultat est très important dans de multiples applications - par exemple, pour les véhicules de tous genres -. En effet, il augmente beaucoup la facilité
de conduite et, dans bien des cas, il permet de faire fonctionner le moteur dans
des conditions optima de rendement, donc de réduire la dépense de carburant Ise demandeur, d'après ses propres études et conformément aux multiples travaux faits
sur ce sujet ,sait qu'il 'est pas possible de réaliser des transmisaions progressi
ves purement @écaniques et répondant aux conditions qui ont été énoncées ci-dessus,
Si l'on utilise uniquement des organes riécasiques classiques et, notamment, des
organes mécaniques b liaisons holon@mes, en prenant ce mot dans le sens qu'il a en mécanique rationelle à savoir des organes dont les liaisons s'xpriment sans
équation différentielle
Au contraire, les liaisons " non holonomes" s'expriment par des équations différent tielles . A titre d'exemples, les engrenages - ceux des boites de vitesses, entre
autres - et les trains planétaires - sont à liaisons holonomes
Au contraire, les " variateurs " utilisant des frottements, avec des galets ou des
billes, sont à liaisons " non holonomes". De même pour les variateurs à poulies
extensibles et courroies trapésoïdales.De toute évidence, il serait très
souhaitable de réaliser des transmissions à rapport de vitesses graduellement
variable dans une gamme étendue de ce rapport uniquement avec des organes classiques
De nombreux inventeurs l'out tenté et ont échoué 0 D'autre part, il a été proposé
et parfois construit en séries des appareils de transmission dits ::" à dérivation
de puissance " comportant en général des trains planétaires, dans lesquels une
partie de la puissance passe par des organes auxiliaires à rapports de vitesses
variables (mécaniques, hydrauliques ou électriques ) et le reste de la puissance
passe dans des organes classiques - trains planétaires, en particulier
Ces appareils ne permettent pas de conserver un rendement élevé, quél# que soit le
rapport graduellement variable des vitesses de l'arbre moteur et de l'arbre
récepteur, dans une gamme étendue de ce rapport - sauf grandes complications
- Le dispositif selon la demande diffère essentiellement de ces appareils, et, nota@@
ment des appareils à " dérivation de puissance "par trains planétaires
En effet, comme on le verra dans l'exposé ci-dessous, les organes auxiliaires selon la demande, ont pour but non pas de dériver de la puissance, mais de créer
le couple de réaction R défini par l'équation algébrique :

où Cm est le couple meteur appliqué sur un arbre moteur de vitesse angulaire #
et C t le couple récepteur appliqué sur un arbre récepteur de vitesse angulaire α α; v 11 s'agit de faire varier d'une manière continue le rapport #' avec un
excellent rendement dans une gaupe étendue de ce rapport
Dans ce but, selon la demandez le couple de réaction R tarie d'une tanière
continue
Les dispositions prises selon la demande et qui sont exposées plus loin permet
tent de ne faire passer par les organes auxiliaires,qu 'une puissance Wi très
faible devant lapuissance totale W à transmettre quand le rapport des
vitesses g/ de l'arbre résistant et de l'arbre moteur varie graduellement et
cela dans une ga"me très étendue.

Le dispositif selon la demande comprend t
- un ensemble d'organes à liaisons holonomes, plus particulièrement constitué#s
par des engrenages, akimis à l'action du couple noteur C , qui communique
la puissance W à transmettre,
- un ensemble d'organes, à liaisons holonomes , soumis à l'action du couple
récepteur Cr
- un ensemble d'organes à liaisons holonomes, qui prend appui sur le bAti de 1'
appareil pour exercer le couple de réaction R défini par l'équation ( I )
ci-dessus,
- des moyens pour réaliser le couple de réa@tion R ; couple graduelloient variable quand le rapport des vitesses α' et et # de l'arbre récepteur et de
l'arbre moteur varie graduellement, ces moyens comprenant des organes mécaniques
à liaisons non holonomes ou des organes électriques, hydraulqiues, pneumatiques
ou une combinaison de ces divers organes
Les figures ci-annxées concernent à titre d'exssples, non limitatifs, certains
modes de réalisation
Le lig . I est une coupe longitudinale du dispositif
la Fig . 2 est une coupe passant par le plan A de la rfig .I
La lig . 3 une coupe passant par le plan B et @ de la Rig I
La Fig . 4 une coupe passant par le plan C de la Fig I
La lig . 5 une coupe passant par le plan D de la Fig I
En fig . I, l'arbre moteur i tourne à la vitesse angulaire g et passe dans le
palier 2 porté par le carter 5 .Un pignon 4 , coaxial à l'arbre 1 , est aux
prises avec un pignon 5 mt par un petit moteur électrique auxiliaire 6 ,placé
sous la commande du conducteur ou d'un système automatique
D'autre part, un perte-satellites 7, solidaire de l'arbre moteur I par une
clavette 8 , porte des axes 9 solidaires des satellites 10 et I'
Les satellites II entrènent avec le pignon 4, qui joue le rSle de planétaire, les satellites I0 avec le planétaire I2 , solidaire d'un planétaire 13 , grâce au canon I4, coaxial à l'arbre moteur, D'autr epart, une clavette I5 rend solidaire le porte-satellites 16 de l'arbre réceptenr 17, coaxial à l'arbre moteur I
et passant dans un palier I8 porté par le carter 3.

Le porte-satellites 16 porte les axes 19 des satellites 20 et 21
Les satellites 20 engrènent avec le planétaire I3 g les satellites 21 avec le pignon 22 , qui est solidaire du bEti 3 et fixe
Le pignon 22 donne un couple de réaction R1 Le planétaire 4 donne un couple de réaction R@ @ sous l'action du moteur 6 par l'intermédiaire du pignon 5 entrainé par ce moteur
Le moteur 6 est onnecté à une boite de commendes 23 par des câbles 25.

Une manette 24 placée sous la dépendance du conducteur ou d'un système automatique
règle la vitesse du moteur Ó, dans la vitesse #4 du planétaire 4, et, par
suite, règle, d'une manière continue, la valeur du couple Ro exercé sur le dispositif de transmission .Le couple de réaction est donc, en valeur algébrique
Ro + R4 et le théorême des moments s'exprime par l'équation algébrique

La variation graduelle de la vitesse Il du pignon 4 de termine une variation
graduelle du couple de réaction, donc du rapport des couples Cm et Cr , et,
par suite du rapport α ;/#' des viteeses dca arbres récepteur I7 et moteur I
Il est essentiel que la puissance W1 du moteur auxiliaire 6 soit très faible
devant la puissance W à transmettre. ue résultat est atteint
Il l'est, en particulier, parse qui les caractéristiques du dispositif permettent
de ne communiquer qu'une vitesse 4 très faible au planétaire 4 , et cela tout en conservant au couple Ro une valeur tellen que le produit Ro 44 tL' soit très faible, dans une gamme très étendue des rapports de vitesses
Dans ce but, le carter du moteur électrique auxiliaire 6 contient des engrenages ( non représentés en Pig I ) qui réduisent considérablement la vitesse angulaire du pignon 5 par rapport à la vitesse du moteur lui-même
Dans ces conditions, la puissance principale # passe presque intégralement par des engrenages qui, en fig .I , se réduisent à deu trains pPanétaires
La formule de wïllis, appliquée, comme on va le voir, à ces deux trains planét@@res, donne toutes les vitesses en fonction de la vitesse d de l'arbre moteur I et de
la vitesse de l'arbre récepteur 17
- soit #4 la vitesse angulaire du planétaire 4
- soient U1+ et Ujg les vitesses ( égales ) des satellites II et I0
Et soit #12 la vitesse du planétaire I2, égale en Fig. I, à la vitesse #13 du planétaire I3 , parce que les planétaires I2 rt 13 sont solidaires par le moyen I4.On posera

r11 et R4 étant respectivement les rayond du sate planétaire 4 soit,

r10 et R12 étant respectivement les rayons du satellite 10 et du planétaire 12
La formule de Willis donne, puisque le porte-satellites 7 tourne à la vitesse

De même, pour le porte-satellites 16 qui tourne à la vitesse de l'arbre
récepteur, on a pour la formule de Willis, et, en appelant U19 la vitesse des satellites d'aises I9

Or U22 = O , car le pignon 22 est immobilisé et donne un couple de réaction
On a donc

On a donc le système :

Ce qui donne, tous calculs faits :

Point mort: an point mort, on a α' =

U PM étant choisi petit
Pour cette vitesse du pignon 4 , da réalisera donc le point mort
D'une manière générale on a

et l'on fera

Dans ces conditions, la vitesse u# du planétaire 4 pourra rester très faible, quand le rapport α'/#' des vitesses de l'arbre récepteur et de l'arbre moteur varie dans une gamme étendue.

Dec , la planétaire auxiliaire W1 restera très faible . C'est le but recherché
La Fig . 2 est une coupe par le plan À de la lig . I qui montre le pignon 5 du moteur électrique 6 , engrenant avec le planétaire 4 sur lequel engrènent les satellites II o
La Fig . 3 est une coupe par le plan B de la Zig . I qui montre le planétaire I2 engrenant avec les satellites 10
La Fig . 4 est une coupe par le le plan C de la Slg s 1 qui montre le planétaire 13 engrenant avec les satellites 20
La Fig . 5 est une coupe par le plan D de la Fig. I qui montre le pignon fixe 22 ( pignon de réaction ) e@grenant avec les satellites 2I
A titre d'exemple, sur chacune de ces figures, il est représenté 2 satellites, ce nombre n'est pas limitatif
Le dispositif est susceptible de nomhreuses variantes . En particulier, le rapport des vitesses des planétaires I2 et I3 peut - au lieu d'être égal à Wh être égal à K. Ce qui peut se faire en utilisant des organes classiques, - par exemple des engrenages

Claims (9)

1. un un ensenble d'organes à liaisons holonomes, plus particulièrement constitué par des engrenages, soumis à l'action du couple moteur Cm qui communique la puissance X à transmettre;;

   I) Dispositif de transformation de vitesses à variations progressives susceptible, en particulier, de fonctionner en changement de vitesses progressif, comportant au moins un train planétaire , caractérisé par le fait qu'il camprend :

   REVENDICATIONS
2. 2) un ensemble d'organes, à liaisons holonomes, soumis à l'action du couple récepteur Cr
3. 3) un ensemble d'organes à liaisons holonomes qui prend appui sur le bâti de l'appareil pour exercer le couple de réaction R défi@i par l'équation algébrique

   Cm + Cr + B = 0
4. 4) des moyens pour réaliser le couple de réaction k couple graduelleaent variable quand le rapport des vitesses α; et & de l'arbre récepteur et de l'arbre moteur varie graduellement, ces moyens comprenant des organes mécaniques à liaisons

   non holo,aeies ou des organes électriques, hydrauliques, pneumatiques ou des combinaisons de ces divers organes 2) Dispositif selon la revendication I ) caractérisé par le fait que le couple de réaction R , agit à vitesse angulaire très faible tandis qu'un pigeon de réaction ( 22 ) est isaabile, pour réduire la puissance mise en jeu par Les organes de

   réaction à une valeur très faible par rapport à la puissance il à transmettre 3) Dispositif selon les revendications I et 2 dans lequel les moyens destines à ré aliser le couple de réaction comprennent une machine électrique tournante -(6) à vitesse variable zoumise à l'action du conducteur ou d'un système automatique 4) Dispositif selon les revendications I et 2 dans lequel les moyens destinés à réaliser le couple de réaction comprennent des organes mécaniques à liaisons non holonomes soumis à l'action du conducteur ou d'un système automatique
5. 5) Dispositif selon les revendications 1 et 2 dans lequel les moyens destinés a réaliser le couple de réaction comprennent des organes où sont mis en jeu des fluides, hydrauliques ou pneumatiques, organes soumis à 1 'action du conducteur ou

   d'un système automatique
6. 6) Dispositif selon les revendications 1 ET 2 caractérisé par le fait qu'il comprend un arbre moteur I de vitesse angulaire # / entrainant un porte-satellites

   ( 7 ) dont les satellites il engrènent avec un planétaire 4 attaqué pour la rdali- sation de La réaction , par un engrenage 5 à vitesse variable, entrainé par un

   organe tournant 6 à vitesse variable où dont mis en jeu des effets électro mécaniques, le porte-satellites 7 portant notamment des satellites 1O qui engrènent avec un planétaire 12 en relation, par des organes mécaniques et par l'intermédiaire 4'un planétaire 13 , avec un pignon fixe 22 qui intervient dans le couple de réaction R
7. 7) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractèrisé par le fait qu'un arbre récepteur 17 de vitesse α; entraine un porte-satellites 16 , porta nt. des satellites 0 qui attaquent un planétaire 13 en relation avec le porte-satellites 7 et des satellites 2I engrenant avec le pignon fixe 22 qui intervient dans le couple de réaction
8. 8) Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé par le fait que 1' organe à vitesse variable 6 qui intervient pour réaliser le couple de réaction est un moteur électrique b dont la vitesse est réglée parun organe 23 commandé par le conducteur ou par un système automatique
9. 9) Dispositif selon les revendications 1 et 8 caractérisé par le fait que la

   vitesse du moteur électrique 6 est réduite, et, de préférence fortement réduite par des organes mécaniques

   I0) Dispositif selon les revendications @ et 6 caractérisé par le fait que le rapport des vitesses angulaires des planétaires I2 et 13 diffère de l'unité

   II) Dispositif selon les revendications X et 2 caractérisé par le fait que le

   point mort eet réalisé pour une vitesse prédéterminée , de préférence très faible, du planétaire 4 qui intervient dans la réaction.