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" VARIATEUR DE VITESSE " On n'ignore pas que l'emploi pratique des moteurs n'est possible, dans la plupart des cas, que si on fait suivre le moteur d'un dispositif permettant l'adaptation de l'énergie qu'il four- , nit aux conditions instantanées d'utilisation. Cette nécessité est particulièrement à considérer dans le cas des véhicules automobile! où, d'une part, l'énergie est fournie par un moteur à explosions dont la caractéristique est loin d'être horizontale et où., d'autre part, les conditions d'utilisation varient dans des limites très étendues.
Jusqu'ici, on interpose, à cet effet, entre le moteur et les roues -dans le cas d'un véhicule automobile- une botte de changement de vitesse. Cette botte permet d'obtenir des rapports de vitesses en nombre restreint, quatre ou cinq le plus souvent, en tenant compte de la marche arrière. On est, à cet égard, limité par ce fait que l'addition d'une vitesse supplémentaire entraîne,
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en général, celle d'un harnais d'engrenages supplémentaire. Pour plus de cinq vitesses,-y compris la marche arrière- 1'encombrement de la boite devient ainsi prohibitif.
On a constaté depuis longtemps que cette solution approximative est tout-à-fait insuffisante, surtout en ce qui concerne les moteurs à faible puissance où il est particulièrement requis d'utiliser le moteur à sa vitesse de rotation pour laquelle son rendement est optimum.
En outre, le fonctionnement de telles bottes entraîne des ronflements; de plus, le passage d'une vitesse à l'autre provoque souvent des chocs et desgrincements.
La présente invention remédie à ces inconvénients. Elle est une solution mécanique exacte du problème de l'adaptation, à chaque instant:,, de l'énergie du moteur aux conditions d'utilisation.
Elle a pour objet un mécanisme variateur de vitesse, lequel interposé entre un arbre moteur et un arbre conduit, permet d'introduire, entre ces deux arbres, un nombre infini de rapports de vitesses formant une gamme continue.
Il est dès lors possible, par exemple, de faire tourner constamment. le moteur à son régime de rendement optimum, quelle que soit la vitesse du véhicule sur la route.
Ce mécanisme variateur de vitesse est constitué, en principe, par la combinaison d'un carter, ou analogue, .tournant à la vitesse de l'arbre moteur et transmettant la puissance, avec un système d'engrenages dont on peut faire varier à volonté la vitesse d'une manière continue, l'arbre conduit étant entraîné par la conjugaison de l'action du carter avec celle du dernier élément du système d'engrenages.
Ce système d'engrenages est caractérisé essentiellement
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en ce qu'il comporte une roue libre -ou un jeu de roues libresclaveté sur l'arbre moteur, et en prise avec un plateau; ce plateau tourne autour de son axe, lequel peut, pour la variation de vitesse, être excentré par rapport à l'arbre moteur; il entraîne une seconde roue libre-ou un second jeu de roues libres- fou sur l'arbre moteur, mais centré sur lui.
Cette seconde roue libre -ou ce second jeu- entraîne un bloc d'engrenages contenu à l'intérieur du carter mobile et qui, dans une forme de réalisation préférée, comprend, en principe, un système assurant l'irréversibilité du mouvement, par exemple une ou plusieurs vis sans fin engrenant avec des roues hélicoïdales tangentes, l'inclinaison des filets étant telle qu'elle rend im-possible l'entraînement des roues libres par l'arbre conduit; le mouvement des roues hélicoïdales est transmis à des roues satellites roulant, d'une part, sur la périphérie interne du carter mobile et, d'autre part, sur une roue centrale clavetée sur l'arbre conduit.
Ce mécanisme permet la variation continue des vitesses par action sur une seule commande qui est celle imposant la valeur de l'excentrage du plateau.
Le bloc d'engrenages ne reçoit qu'une faible partie de l'effort moteur. Ses différents organes ne subissent donc en pratique aucune usure.
Pour la variation de vitesse, aucun engrenage n'est mis en prise -ou dégagé- avec un autre, de sorte que tous les chocs sont évités.
D'autres caractéristiques résulteront de la description qui suit, faiteen se référant au dessin annexé, dans lequel .
La fig. 1 est une coupe longitudinale, suivant 0 A de la fig. 2 pour la partie supérieure , suivant 0 A, OB, OA de la
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même figure pour la partie inférieure et respectivement de l'extrémité gauche de la fig' 1 jusqu'à la couronne dentée conique, de cette couronne dentée au disque porte-satellites non compris, de ce disque porte-satellites jusqu'à l'extrémité droite.
La fig. 2 est, pour sa partie gauche, une coupe suivant C-C de la fig. 1 et, pour sa partie droite, une coupe suivant D-D de cette même figure.
La fig. 3 est une coupe transversale schématique au niveau des satellites.
La fig. 4 est une coupe transversale schématique, immédiatement après le premier jeu de roues libres.
La fig. 5 est une coupe transversale schématique, immédia- tement avant le second plateau.
Sur ce dessin, l'arbre moteur est référencé 1; il tourne dans un carter fixe 2, enfermant l'ensemble du variateur de vitesse et repose, en particulier, sur le roulement à billes 3.
Un couvercle 5 est claveté en bout de cet arbre; il coiffe un carter mobile , 6, lequel tourne donc à la vitesse de l'arbre moteur 1.
Sur cet arbre 1 est en outre claveté un jeu 7 de roues libres, lesquelles, dans la forme de réalisation décrite, sont au nombre de trois et référencées 8,9 et 10; Sur ces roues libres sont fixée des doigts visibles sur la fig. 4, respectivement en 11, 12 et 13.
Un bloc de deux plateaux solidaires, 14 et 15, disposé autour de l'arbre 1, peut être excentrépar rapport à cet arbre.
Le plateau 14 (fig.4) présente des rainures 16, 17 et 18 dans lesquelles sont engagés les doigts 11, 12 et 13. -
Le plateau 15 (fig.5), solidaire du plateau 14 et ana- logue . celui-ci, présente des rainures 19,20 et 21.
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La valeur de l'exoentrage du bloc des plateaux est minée par une tige de commande 22.
Le bloc des plateaux est guidé, dans sa translatio 2) par deux colonnes solidaires du carter fixe et de part et tre de l'axe, dont l'une est représentée en 23; chacune d'el] est embrassée par deux demi-coussinets 24 et 25 fixés sur un que 26 solidaire de la tige de commande 22 et du bloc des pla
Un roulement à billes 27 permet la rotation du bloc plateaux par rapport au carter fixe.
Un second jeu 28 de trois roues libres 29, 30 et 31 entraîné par le plateau 15 grâce à des doigts 32, 33 et 34, p@ par ces roues et engagés dans les rainures 19,20 et 21 (fig.5
Ce jeu repose sur le couvercle 5 par l'intermédiaire roulement à,billes 35 qui est le préférence à gorge prof onde.
Il est solidaire d'une couronne dentée conique 36, e prise avec un pignon conique 37, claveté sur un arbre transver 38. Cet arbre traverse le carter mobile 6 et tourne sur les ro@ lements à billes et de butée, 39'et 40, 39a et 40a (fig.2).
Un pignon conique 41, analogue au pignon 37, équilib@ celui-ci à l'autre extrémité, 42, de l'arbre 38 et tourne fou s cet arbre (Fig.2).
Des vis sans fin 43 et 44, solidaires de l'arbre 38, grènent avec des roues hélicoïdales tangentes 45 et 46. L'inal naison des filets est telle que la transmission du mouvement, assurée dans le sens vis à roue, est impossible dans le sens op; sé.
Les arbres, 47 et 48, des roues hélicoïdales reposent, comme il est montré fig. 1, dans des roulements à'aiguilles 49 e 50 du carter mobile 6 et sont maintenus par la butée double à billes 51.
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Sur les arbres 47 et 48 sont clavetés des pignons cylin- driques 54 et 55 engrenant avec une roue dentée 56, solidaire d'un disque 57. Ce disque porte les roues satellites 58 et 59 d'un relais différentiel. Celui-ci comprend, en outre, une couronne dentée 60, formée sur le pourtour intérieur du carter mobile 6 et une roue centrale dentée 61, clavetée sur l'arbre conduit 62.
Cet arbre tourne dans le carter mobile 6 sur le roulement à billes 63, le roulement à aiguilles 64 et, dans la roue centrale 56, sur le roulement à aiguilles 65.
Lorsque l'arbre moteur 1 tourne à une certaine vitesse, l'ensemble du carter mobile 6, avec le bloc d'engrenages qui lui est intérieur, tourne à cette même vitesse.
Cet arbre entraîne en outre le bloc d'engrenages intérieur dans un mouvement propre, par l'intermédiaire des jeux de roues libres et des plateaux 14 et 15.
En se reportant à la fig.4, on voit qu'à partir de la position représentée, à une rotation a, dans le sens des aiguilles d'une montre, du doigt 11, correspond une rotation b du plateau 14; celle-ci entraîne une rotation c des doigts 12 et 13, c étant plus grand que a. Donc, en cette position, seul le doigt 11 réalise l'entraînement du plateau 14, les doigts 12 et 13 entraînant la couronne des roues libres plus vite que leur noyau n'est conduit.
Au cours d'une rotation complète, chaque doigt joue tour à tour le rôle de doigt moteur.
L'action du plateau 15 solidaire du plateau 14, par rapport au second jeu 28 de roues libres, est analogue (fig.5). Pour une rotation b, dans le sens des aiguilles d'une montre, du plateau 15, correspond une rotation d du doigt 32 et une rotation e des doigts 33 et 34, étant inférieur à d. Le roue libre 29,
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solidaire du doigt 32 entraîne seule, pour cette rotation, la couronne dentée conique 36.
Il ressort donc, en définitive que, pour une rotation a de l'arbre moteur, la couronne dentée 36 a tourné de d; elle a donc tourné, par rapport à l'arbre moteur de (d-a).
La valeur relative des angles a b c d e est fonction de l'excentrage du bloc des plateaux 14 et 15 par rapport à l'arbre moteur. On voit par là que la vitesse de rotation de la couronne dentée 36, entraînant le bloc d'engrenages, par rapport à l'arbre moteur, varie avec cet excentrage. Un calcul simple permettrait d'ailleurs de la déterminer en fonction de celui-ci.
Il doit être bien compris que le nombre des roues libres, dans chaque jeu, n'est donné qu'à titre indicatif. Une seule roue libre, dans chaque jeu, permettrait d'obtenir le résultat. La multiplicité des roues a pour but une plus grande continuité dans la transmission du mouvement.
Le bloc d'engrenages intérieur au carter 6 est entraîné par la couronne dentée 36 à une vitesse qui varie avec l'excentrage des plateaux 14 et 15. Il en est ainsi pour le disque portant les satellites du relais différentiel. La conjugaison de cette vitesse avec celle de la couronne dentée formée sur le carter 6 entraîne l'arbre conduit 62 par l'intermédiaire des satellites et de la roue centrale 61 à une vitesse qui varie, elle aussi, avec l'excentrage des plateaux 14 et 15.
Il est à remarquer que la présence du système irréversible vis sans fin-roue hélicoïdale empêche l'arbre conduit de tourner librement en entraînant le système d'engrenages y compris les roues libres ; cet arbre, au point de vue de la transmission de l'énergie , est constamment couplé à l'arbre moteur par l'intermédiaire du carter mobile 6.
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- Lorsque la vitesse imposée à l'arbre conduit 62 par le bloc d'engrenages devient égale et de sens contraire à celle de l'arbre moteur 1, on est à la position de point mort ou de vitesse nulle.
Si, en faisant varier ltexcentrage des plateaux 14 et 15, la vitesse de l'arbre conduit devient supérieure à celle de l'arbre moteur, on assure à cet arbre conduit une rotation de sens inverse qui, par exemple, correspond , pour l'automobile, à la marche arrière.
La commande unique du mécanisme variateur de vitesse im- pose une valeur d'excentrage déterminée pour le bloc des plateaux 14 et 15, donc un rapport déterminé de la vitesse du bloc d'engre- nages intérieur au carter, comparativement.à celle de l'arbre moteur. On conçoit , dans ces conditions, que, puisqu'il est pos- sible de faire tourner le moteur à vitesse constante, par exemple à sa vitesse de rendement optimum , quelles que soient les circons- tances d'utilisation, on puisse alors repérer la vitesse de l'arbre conduit par la position de la commande de l'excentrage.
En vue de diminuer le diamètre d'encombrement des organes excentrables, on peut adjoindre, au mécanisme variateur de vitesse, un mécanisme inverseur , par exemple tel qu'il a été représenté sur la fig.l du dessin.
L'inverseur comprend un pignon conique 66, claveté en bout de l'arbre conduit 62 engrenant avec un jeu de satellites 67 et 68 lesquels sont en prise avec un pignon 69 claveté sur l'arbre récepteur 70.
Les arbres 71 et 72 des satellites sont solidaires d'une bague 73, dentée, en 74 et 75, sur ses deux bords et pouvant cou- lisser longitudinalement.
Les déplacements sont commandés par un levier de manoeuvre
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76 actionnant une barre de manoeuvre 77 portant un bossage 78 eng gé dans une rainure 79 tracée sur la bague 73.
Lorsque la denture 75 est enclenchée avec une denture 8@ du pignon 69, l'arbre récepteur 70 tourne dans le même sens que l'arbre conduit 62 .
Au contraire, lorsque, par le jeu du levier de manoeuvre 76, la denture 74 est enclenchée avec une couronne dentée 81, formée sur le carter fixe 2, l'arbre 70 tourne en sens inverse de l'arbre 62.
Dans la position intermédiaire, qui est celle où. la bag@ 73 n'est pas enclenchée, l'arbre 70 est complètement libéré de l'arbre62.
Les arbres 62 et 70 tournent dans un palier 82. Les ar- bres 71 et 72 sont en rotation entre deux flasques circulaires 83 et 84. Des roulements de butée 85 et 86 fixent les positions lon- gitudinales des arbres 62 et 70.
Il faut observer que la manoeuvre de l'inverseur ne fait naître aucun grincement résultant du choc des dentures 74 et 75, respectivement avec les dentures 81 et 80. En effet, dans les deux cas, l'enclenchement se fait alors que les dentures sont immobiles, le moment de l'enclenchement étant celui du démarrage.
Le levier de manoeuvre de l'inverseur peut d'ailleurs être réuni mécaniquement à la commande déterminant l'excentrage.
Dans ces conditions, cette dernière assure, à elle seule, la ma- noeuvre du mécanisme variateur de vitesse, y compris celle du mécanisme inverseur.
Comme il aété dit, le nombre de roues libres dans chaque jeu peut être quelconque ; leur type peut être choisi à volonté. Le nombre de jeux de roues libres, celui des plateaux peuvent être différents de ce qui a été décrit sans que pour cela
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on sorte du cadre de l'invention.
De même, les plateaux peuvent être montés à la place des roues libres et inversement. Les doigts d'entraînement peuvent être solidaires des plateaux.et, dans ce cas, les rainures seraient pratiquées sur les roues libres correspondantes.
Les vis sans fin peuvent être en nombre quelconque., dis- posées et commandées différemment, le sens de leur pas variant , suivant .ses dispositions, en vue du but à atteindre .
Le relais différentiel peut également avoir une disposition différente de celle qui a été décrite.
Enfin , le sens du pas des vis sans fin permet d'obtenir suivant le cas, une démultiplication ou une surmultiplication de la vitesse de l'arbre conduit par rapport à celle de l'arbre moteur.