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On connaît sous diverses formes de réalisation des bottes de vitesses à disques de friction à vitesse variable en continu du type des mécanismes planétaires. Leur gamme de réglage se place dans certaines limites suivant les diamètres des disques et des arbres utilisés. Mais, pour de nombreuses applications, on désire une gamme de réglage particulièrement grande. L'invention vise précisément à créer un mécanisme satisfaisant à ces conditions.
Ce résultat est obtenu du fait que l'on établit un mécanisme à disques de friction à vitesse variable en continu qui est constitué par au moins un arbre central et au moins deux arbres extérieurs parallèles placés à égale distance de ce dernier, ainsi qu'un grand pignon le planétaire extérieur, disposé co-axialement à l'arbre central, avec un autre pignon plus petit travaillant comme planétaire intérieure, qui est disposé de façon analogue.
Les pignons.reliés aux arbres extérieurs, appelés satellites, engrènent simultanément dans les dentures des deux planétaires. Ils sont constamment reliés à ces derniers. La transmission de la force s'effectue alors soit par le planétaire extérieur, soit par le planétaire intérieur, selon l'actionnement d'un dispositif d'embrayage devant être décrit en détail dans ce qui suit.
Une gamme de réglage déterminée est conjuguée à chaque planétaire Le rapport des nombres de dents des deux planétaires détermine le rapport des gammes de réglage l'une par rapport à l'autre. Ce rapport est avantageusement choisi de façon que les deux gammes de réglage différentes se fassent suite continue ou se recouvrent pour une petite partie. Le nombre de tours peut varier en continu dans les limites de chaque gamme de réglage.
Dans un des exemples de réalisation indiqués aux dessins annexés, c'est sélectivement soit le planétaire extérieur, soit le planétaire intérieur qui est relié à l'arbre central y afférent. Dans cette réalisation, le sens de rotation de l'arbre récepteur varierait selon le planétaire qui y serait relié.
Etant donné que l'on désire, en général conserver le même sens de rotation dans les deux gammes de réglage se faisant suite,,on prévoit un dispositif de commutation impératif pour le moteur électrique de commande du mécanisme, ce dispositif étant toujours actionné dès que l'un des planétaires, relié à l'arbre récepteur, esttembrayé contre l'autre pour changer la gamme de réglage
Un autre exemple de réalisation, indiqué au dessin, prévoit sélectivement une liaison fixe du planétaire extérieur ou du planétaire intérieur avec le mécanisme.
Ce dispositif ne produit pas de changement du sens de rot ation de l'arbre récepteur lors du passage de l'une des gammes de réglage à l' autre, parce que les satellites engrenant ici dans les deux planétaires tournent, de sorte que dans ce dispositif un système de commutation impératif pour l'inversion du sens de rotation du moteur de commande du mécanisme n'eqt pas nécessaire.
Selon celui des planétaires qui est immobilisé par l'embrayage avec le carter, les pignons du système de satellites tournant prennent appui sur le planétaire extérieur ou sur le planétaire intérieur. Lorsque les pignons satellites prennent appui sur le planétaire intérieur, les disques de friction de l'arbre central se trouvant à la vitesse du système de satellites tournant sont encore entraînés à une vitesse sup?plémentaire, provoquée par la rotation propre des disques satellites, dont le sens est le même que celui du système de satellites, de sorte que les vitesses s'additionnent et que l'arbre récepteur reçoit dans cette gamme de réglage un nombre de tours supérieur à celui de la commande.
Dans l'autre
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gamme de réglage, les conditions sont inversées, de sorte que le nombre de tours de l'organe récepteur est inférieur à celui de la commande.
La liaison des planétaires avec l'arbre central ou avec le carter se fait par un dispositif d'embrayage de type quelconque. On peut par exemple utiliser aussi bien des embrayages à disques, à cônes ou à griffes qu'également tout autre type spécial.
Deux formes de réalisation de l'invention sont représentées aux dessins annexés.
La figure 1 est une coupe longitudinale du mécanisme suivant la ligne A-B de la figure 2 faisant ressortir clairement la disposition des disques de friction sur l'arbre à satellites et sur l'arbre central.
Les figures 2 à 5 sont des coupes transversales suivant les lignes C-D, E-F, G-H, I-K de la figure 1, montrant l'enfoncement des disques à friction marginale montés sur l'arbre à satellites dans les disques de friction coniques montés sur l'arbre central, ainsi que la coopération des fourchettes pivotantes et des pignons.
La figure 6 représente, à plus grande échelle, les trous des disques de friction coniques- et le bord des disques à friction marginale.
Lafigure 7 est une coupe, à plus grande échelle, de l'arbre cannolé.
La figure 8 représente, à plus grande échelle, les profils de dents de la roue d'embrayage et des pignons coopérants.
La figure 9 est une élévation de face et la figure 10 une coupe suivant la ligne L-M de la figure 9 de la boite de commutation servant à changer le sens de rotation.
La figure 11 est le schéma de connexions de l'installation électrique.
Les figures 12 à 15 montrent des schémas de fonctionnement du commutateur à va-et-vient.
La figure 16 est une coupe longitudinale suivant la ligne I-I de la figure 17, illustrant le second exemple de réalisation et faisant ressortir clairement la disposition des disques de friction sur les arbres extérieurs et sur l'arbre central, puis montrant le mécanisme de commande avec les deux pignons planétaires.
Les figures 17 à 22 sont des coupes transversales suivant les lignes II-II, III-III, IV-IV, V-V, VI-VI, VII-VII, montrant l'enfoncement des disques de friction coniques montés sur l'arbre porte-satellites ou arbre extérieur dans leurs disques de friction coopérants montés sur l'arbre central, ainsi que la coopération des fourchettes pivotantes, des pignons, des pièces du mécanisme de commande et la fixation des planétaires.
La figure 23 montre, à plus grande échelle, une partie du plateaucame en U et en fait la coulisse de commande.
La figure 24 représente un développement précis des surfaces hélicoïdales des manchons, qui sont représentés dans une position de repos (position de construction).
La figure 25 montre les trois positions principales des disques de friction coniques par rapport aux disques à friction marginale.
La figure 26 est un diagramme de mouvement.
Dans le détail : 1 désigne l'arbre central, 2 l'arbre extérieur ou
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arbre porte-satellites, 3 le planétaire extérieur, 4 le planétaire inté- rieur, 5 le planétaire constitué sous la forme d'un pignon relié à l'arbre extérieur, 6 un arbre central, 7 une partie du carter, 8 un organe d'em- brayage, 9 une couronne annulaire dentée du dispositif d'embrayage 8,10 le levier servant au réglage des gammes de nombres de tours, 11 un doigt ou galet du levier de réglage 10,12 une gorge annulaire prévue sur le manchon du dispositif d'embrayage 8, 13 un frein à fil enroulé, 14 un em- brayage à disques, 15 un doigt d'actionnement de l'embrayage à disques, 16 le plateau de pression de l'embrayage à disques, 17 une garniture de frein 18, un ressort de rappel, 19 un palier à billes placé dans l'élément de carter 7, 20 un élément de carter,
21 un palier à billes placé dans l'élément de carter 20 pour l'arbre 1,22 un palier à billes placé dans l'élément de carter 20 pour l'arbre 6, 23 un élément de carter, 24 un palier à billes placé dans l'élément de carter 23,25 des disques de friction coniques, 26 un plateau de serrage fixe, 27 un plateau de serrage fou, 28 un collet formé sur l'arbre 1, 29 un ressort de compression, 30 des disques de friction marginale, 31 une fourchette pivotante, 32 un palier à billes;
disposé dans la fourchette pivotante, 33 un axe de fourchette pivotante, 34 un bras de manoeuvre prévu sur la fourchette pivotante, 35 une couronne de manoeuvre 36 une biellette reliée au bras de manoeuvre, 37 une broche de manoeuvre, 38 un écrou de broche de manoeuvre, 39 une biellette reliée à cet écrou, 40 un roulement à billes du pignon 5, 41 un pignon monté sur l'arbre extérieur 42 un arbre de manoeuvre, 43 une poignée montée sur le levier 10, 44 une tige de la boîte de contact, 45 la boite de contact, 46 des relais de commutation, 47 un commutateur à va-et-vient, 48 un interrupteur bipolaire, 49 un fusible, 50 une boîte de commutation, 51 une tige à ressort disposée dans la poignée 43,52 un manchon fixe sur l'arbre 1, 53 des griffes du manchon, 54 une surface hélicoïdale de la griffe, 55 des griffes du manchon coopérant,
56 un plateau à profil en U pour¯¯supporter les axes des fourchettes pivotantes, 57 un tambour (volant), 58 un plateau annulaire, 59 une patte de guidage, 60 un segment de frein, 61 des ressorts de rappel, 62 un roulement à billes, 63 des coulisseaux, 64 un plateau-came à profil en U, 65 une cornière prévue pour le planétaire, 66 une cornière pour l'embrayage à disques, 67 un roulement à billes pour le planétaire intérieur, 68 un roulement à billes pour le planétaire extérieur, 69, un pignon monté sur l'axe de la fourchette pivotante et relié au pignon 5, 70 un axe pour des disques à friction marginale, 71 des contrepoids, 72 un manchon coopérant, 73 une surface hélicoïdale pour le manchon coopérant 74 les axes et galets de la biellette de guidage, 75 les axes des ressorts de rappel 61, 76 l'ergot prévu sur le bras de manoeuvre 34, 77 le roulement supérieur,
78 un ergot, 79 un manchon, 80 un roulement à billes et 81 un plateau conique.
Dans l'exemple de réalisation décrit, on suppose que l'arbre central 1 est l'arbre de commande ou arbre moteur et l'arbre 6 l'arbre récepteur ou arbre mené. Le mécanisme peut bien entendu être monté inversement l'arbre 6 étant la commande et l'arbre 1 étant récepteur.
L'arbre 1 est supporté par le palier à billes 19 dans le carter 7 d'un côté et par le palier à billes 21 dans le carter 20 de l'autre coté. L'extrémité initiale de l'arbre 6 prend également appui par un palier à billes 22 dans le carter 20 et cet arbre est supporté par le pa-' lier 24 dans le carter 23. Le carter 7, 20, 23 peut être fixé sur le moteur ou sur un autre bâti, ou monté autrement. Chaque élément du carter peut être également un élément de la machine.
A l'endroit où les disques de friction 25 et les plateaux de serrage 26, 27 sont disposés en série, l'arbre 1 peut être constitué sous la forme d'un arbre profilé (voir figures). Le plateau de serrage 26 est so-
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lidarisé avec l'arbre 1 tant dans le sens axial que dans le sens de la ro- tation. Un collet 28 est formé sur l'arbre 1 immédiatement derrière le palier à billes 19 prévu sur le carter 7. Ce collet 28 sert d'appui au ressort de compression 29. Le plateau de serrage 27, monté mobile axialement mais solidaire en rotation sur l'arbre 1, est poussé constamment par le ressort de compression 29 contre les disques de friction coniques 25 et produit la pression de serrage nécessaire. Les disques de friction 25 sont disposés en rangée sur l'arbre 1, mobiles axialement, entre les plateaux de serrage 26, 27.
Les disques de friction 25 disposés sur l'arbre 1 sont établis dans cette forme de réalisation sous forme de disques coniques des deux côtés et sont appelés disques de friction coniques 25.
Ces disques de friction coniques 25 sont en prise avec les disques de friction 30 de l'arbre extérieur 2, qui sont constitués ici avec un étroit bord conique sur la périphérie sous forme de disques à friction marginale (voir figure 6). Les trous des disques de friction coniques 25 ainsi que ceux des disques à friction marginale 30 ont le même profil que les arbres et, à leur siège sur l'arbre, ils présentent un grand jeu ou sont façonnés sous une forme convexe (voir la figure), ce qui leur permet de prendre certaines inclinaisons par rapport au plan perpendiculaire à 11 arbre.
Certe conformation évite tout coincement des disques sur l'arbre au cours de leur déplacement axial.
L'arbre extérieur 2 est également constitué sous forme d'arbre profilé (figure 7). Les disques à friction marginale 30 sont disposés en rangées de façon à pouvoir coulisser axialement mais à être solidaires en rotation sur les arbres extérieurs 2. Tous les disques à friction marginale 30 disposés sur les arbres extérieurs 2 sont semblables entre eux, de même que tous les disques de friction coniques 25 montés sur l' arbre 1.
La fourchette pivotante 31 est constituée de façon que les disques à friction marginale 30 puissent tourner entre les extrémités de cette fourchette avec l'arbre extérieur 2. Les extrémités de la fourchette portent des paliers à billes 32 dans lesquels l'arbre extérieur 2 est supporté La fourchette pivotante 31 est supportée au moyen de l'axe 33 dans le carter 7, 20. Un bras de manoeuvre 34 est disposé sur la fourchette pivotante 31.
Une couronne de manoeuvre 35 est disposée à l'intérieur du carter 7 pour pouvoir régler le nombre de tours lorsque le mécanisme est fixe.
Cette couronne est reliée à chaque bras de manoeuvre des fourchettes pivotantes 31 par une biellette 36.
Les éléments de carter 7, 20 reçoivent en un endroit, en haut, la broche filetée de réglage 37 et sont constitués également de façon que 1 écrou 38 placé sur cette broche puisse glisser en va-et-vient sans tourner entre les éléments de carter 7, 20. Cet écrou 38 est relié par une biellette 39 avec la couronne de réglage 35. La biellette 39 transforme le mouvement de va-et-vient de l'écrou 38 en un mouvement de rotation de la couronne 35. Pour changer le nombre -:Le tours de l'arbre 6, on tourne la broche de réglage 37 et on imprime un mouvement de va-et-vient à l' écrou 38. Le mouvement est transmis par la biellette 39 à la couronne 35.
Les fourchettes pivotantes 31 sont articulées sur le carter fixe et la rotatior. de la couronne 35 fait pivoter les fourchettes 31, par les biellettes 36 et les bras de manoeuvre 34. autour des axes 33 de ces four- chettes. Ceci a pour conséquence que l'arbre extérieur 2 portant les disques à friction marginale 30 change sa distance de l'arbre central 1. Ce
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mouvement a pour effet de pousser les disques 30 à friction marginale plus ou moins profondément entre les disques de friction coniques 25. De cette façon ils travaillent, selon la profondeur d'enfoncement, avec un rayon de grandeur différente et, par suite, également avec un rapport de transmis- sion de grandeur différente.
Par suite de la forme conique des disques de friction marginale
30, les disquss de friction coniques 25 sont écartés les uns des autres d' une distance différente et cela d'autant plus que les disques de friction marginale 30 sont enfoncés plus profondément. En raison de la facile mobi- lité axiale des disques de friction coniques 25, ils peuvent toujours se régler à la distance correspondant aux disques à friction marginale 30 se trouvant dans chaque cas entre eux. De même, par suite de la facile mobi- lité axiale des disques à friction marginale 30 sur l'arbre extérieur 2, ils se règlent toujours à la distance nécessaire les uns des autres.
En même temps qu'avec l'arbre central.1.4 un grand pignon est prévu comme planétaire extérieur 3 et un plus petit pignon comme planétaire intérieur 4 sur l'arbre 6. Ces deux planétaires sont reliés par le pignon
5, qui est supporté sur l'axe 33 de la fourchette pivotante au moyen du palier à billes 40. Un pignon 41 de l'arbre extérieur 2 engrène constamment dans chaque pignon 5 et transmet le mouvement de rotation de l'arbre extérieur 2 par le pignon 5 aux planétaires 3 et 4.
Un dispositif d'embrayage 8 coulissant axialement sur l'arbre central 6 permet d'embrayer ce dernier sélectivement avec le planétaire extérieur 3 ou avec le planétaire intérieur 4. De cette manière, le mécanisme à disques de friction peut être réglé à un rapport de transmission plus ou moins grand. Le nombre de tours de l'arbre 6 peut être réglé dans les limites de chaque étage de transmission ou vitesse ainsi réglé, dans la gamme de réglage dont dispose cet étage, de la plus petite à la plus grande valeur.
Le rapport du nombre de dents du planétaire extérieur 3 à celui du planétaire intérieur 4 peut avantageusement être choisi de façon que les deux gammes de nomb.es de tours se fassent suite exactement ou qu'il y ait un petit recouvrement.
Le dispositif d'embrayage 8 est constitué sous la forme d'un manchon relié à l'arbre central 6 de façon à pouvoir coulisser sur lui dans le sens axial, mais à en être solidaire en rotation, ce manchon portant une couronne annulaire dentée 9. Le manchon d'embrayage 8 peut être amené en prise ferme avec le grnd planétaire 3 ou avec le petit planétaire intérieur 4 par un levier 10 s'engageant par un doigt ou galet 11 dans la gorge 12, en faisant ainsi passer l'arbre récepteur central sur l'une ou sur l'autre gamme de réglage. Ces deux gammes de réglage sont sélectées en amenant le levier 10 dans l'une des positions I ou II.
Etant donné qu'avec un sens de rotation constant de l'arbre central 1, le sens de rotation de l'arbre 6 changer-ait lors du passage de la gamme de réglage I à la gamme de réglage II l'invention prévoit un dispositif de commutation impératif en dépendance de la position du levier 10, ce dispositif faisant toujours passer le moteur électrique de commande du mécanisme dans son sens désolation dès que le levier 10 est amené de la gamme de nombres de tours I à la gamme II ou vice versa. Au cas où cette inversion impérative du sens de rotation ne serait pas désirable ou nécessaire, un commutateur à va-et-vient pourrait mettre le dispositif de commutation électrique hors d'action.
L'arbre de manoeuvre 42 traverse la 'boite de commutation 50 et le levier 10 est fixé sur cet arbre. L'arbre de manoeuvre 42 transmet le
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mouvement de manoeuvre du levier 10 au dispositif d'embrayage 8. Une poignée 43 est posée sur- le levier 10 et doit être retirée lors du réglage pour permettre d'amener le levier 10 dans la position désirée. De la poignée 43, la tige à ressort 51 exerce une pression sur un doigt de contact 44 du bottier de contact 45. Un boîtier 45 est monté dans la boite de manoeuvre 50 pour chaque relais 46.
Les bornes pour les fils d'arrivée et de départ sont montées sur le 'boîtier de contact 45. Les'contacts qui sont ouverts ou fermés par un deigt de contact 44 sont montés dans l'intérieur du boîtier 45. Le doigt de contact 45, qui effectue la fermeture et l'ouverture des contacts, est enfoncé par la tige à ressort 43 disposée sur le levier 10 et ferme ainsi le circuit.
Les relais 46 reçoivent le courant par l'interrupteur à va-et-vient 47 depuis la belle de commutation 50 par le boîtier de contact 45, qui est fermé dans chaque cas. Le circuit est fermé sur le moteur par le relais I ou II.
Pendant la commutation de la gamme de rotation I à la gamme de rotation II, le moteur est privé de courant et se trouve à l'arrêt, car les deux relais sont hors circuit.. La commutation se fait donc à. l'état de repos, ce qui est également nécessaire ou désirable.
Un interrupteur bipolaire 48 est prévu pour la mise en circuit @@ l'ensemble de l'installation. Un fusible 49 est également monté pour le cas de surcharge.
Afin d'assurer la rotation dans le sens désiré dans les deux gemmes de vitesses, un interrupteur à va-et-vient est monté entre la @@îte de commuta%ion et les relais (voir figure Il)0
On montre dans les quatre positions de l'interrupteur comment l'interrupteur à va-et-vient peui être couplé.
La figure 12 montre la position de l'interrupteur pour la prise de courait les deux gammes dans le même sens de rotation (sens des aiguilles d'une montre) avec inversion des pales du moteur.
La figure 13 montre la position de l'interrupteur pour la prise de courant dans chaque gamme avec des sens de rotation différents (sens des aiguilles d'une montre et sens inverse) avec le même sens de rotation du moteur.
La figure 14 montre la position de l'interrupteur pour la prise de courant dans les deux gammes dans le même sens de rotation (sens inverse aux aiguilles d'une montre) lors de l'inversion des pales du moteur.
La figure 15 montre la position de l'interrupteur pour la prise de courant dans chaque gamme avec des sens de rotation différents (sens inverse aux aiguilles d'une montre et sens des aiguilles d'une montre) avec le même sens de rotation du moteur.
Le mécanisme de changement de vitesse à disques de friction à vitesse variable en continu, décrit comme second exemple avec deux gammes de vitesses, est analogue à celui précédemment décrit.
Ce mécanisme est conçu principalement en vue de son utilisation comme boite de vitesses de véhicule et peut donc être décrit comme tel.
L'arbre récepteur du moteur est par suite en même temps l'arbre de commande 6 de la boîte de vitesses. Cet arbre de commande 6 est supporté dans la boite 23 au moyen de paliers à billes 24. Le tambour 57 est claveté sur l'arbre de commande 60
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L'arbre récepteur 1 est supporté par un palier à billes 21 dans l'arbre de commande 6 ou dans le tambour 57 placé dans la boîte 7 au moyen de paliers à billes 19. Les axes 33, autour desquels tournent les four- chettes pivotantes 31, sont montés fixement dans le tambour 57, La four- chette pivotante 31 est constituée de façon que les disques de friction coniques 25 puissent tourner entre les extrémités de cette fourchette avec l'arbre extérieur 2.
Les extrémités des fourchettes présentent des pa- liers à billes 32, dans lesquels sont supportés les arbres extérieurs 2 munis des disques de frictn coniques 25, disposés en rangée.
L'arbre extérieur 2 est constitué sous forme d'arbre profilé, comme la figure 7 le montre à plus grande échelle. Les trous des dis- ques de friction coniques 25 ont le même profil que l'arbre extérieur 2 et ont un grand jeu à leur siège sur l'arbre ou sont façonnés de façon con- vexe en cet endroit (voir figure 6), de façon qu'ils puissent prendre certaines inclinaisons par rapport au plan vertical et à l'arbre. L'évi- dement de ces disques évite qu'ils se coincent sur l'arbre au cours de leur déplacement axial.
Au moins deux arbres porte-satellites,trois dans le cas repré- senté, munis de disques de friction coniques 25, s'engagent dans la périphérie des disques à friction marginales 30. Les disques de friction montés sur l'arbre extérieur 2 sont ici réalisés sous forme de disques coniques des deux c8tés et sont ainsi appelés disques de friction coniques 25.
L'autre extrémités des fourchettes pivotantes 31 porte des contre poids 71 qui compensent les forces centrifuges développées par les disques de friction coniques 25 et produisent encore une force en excès qui pousse les disques de friction coniques 25 d'autant plus fortement contre l'arbre récepteur 1 du mécanisme que le nombre de tours du moteur augmente davantage.
Les disques de friction coniques 25 s'engagent dans les disques à friction marginale 30 montés sur l'arbre récepteur central 1. Les disques de friction sont munis sur leur périphérie d'un bord de frottement étroit conique et sont constitués sous forme de disques à friction marginale 30, comme le montre la figure 6. Les disques à friction marginale 30 sont disposés comme les disques de friction coniques 25 de façon à pouvoir coulisser axialement avec facilité sur l'arbre 1.
Le plateau de serrage 26 est monté fixement dans le sens axial sur l'arbre récepteur 1. Les tiges 70 sont montées fixement dans ce plateau 26 et servent à transmettre le mouvement de rotation des disques à pression marginale 30. Le plateau de serrage 27, mobile tant dans le sens axial que dans le sens de la rotation, entraîne par les tiges 70 le plateau de serrage 26 avec les disques à friction marginale 30, qui ont dans le plateau de serrage 27 un jeu tel que ces disques peuvent glisser en vaet-vient sur les tiges 70. Le manchon coopérant 72 est relié fixement au plateau de serrage 27 ou est en une seule pièce avec lui.
Le manchon coopérant 72 vient en prise, par les griffes 55 et les surfaces hélicoïdales 73, avec les griffes 53 et les surfaces hélicoïdales 54 du manchon 52, qui est claveté sur l'arbre récepteur 1. Un ressort de compression 29 est inséré entre le manchon 52 et le manchon coopérant 72 ; ce ressort pousse constamment le plateau de serrage fou 27 avec les disques à friction marginale 30 contre le plateau de serrage 26. La pression exercée par le plateau de serrage fou 27 sur les disques à friction marginale 30 doit avoir une valeur telle que la pression de contact nécessaire entre les disques à friction marginale 30 soit assurée pour les puissances à transmettre dans chaque cas.
La pression né-
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cessai?- . @@ur les diverses puissances de transmission est produite par une co@oin@ison de la force du ressort et de l'action des griffes. Le ressort de compression 29 agit ici indépendamment de la puissance à transmettre dans chaque cas par le mécanisme et du nombre de tours de chaque cas sur le plateau de serrage 27 mobile en direction axiale. De ce fait avec une faible charge ou en marche à vide la mécanisme, il est également exercé une certaine pression de serrage, ce qui empêche le patinage du mécanisme.
Pour régler automatiquement la pression de contact, en fonction du couple de rotation à transmettre,le plateau de serrage 27 est en conséquence solidarisé avec le manchon coopérant 72 et est monté de façon à pouvoir coulisser dans @@ sens axialo Dès qu'un couple de rotation est exercé sur l'arbre central 1, les surfaces hélicoïdales 54 sont poussées contre les surfaces hélicoïdales 73 du manchon coopérant 72. La rotation relative des manchons produit une composante de force s'exerçant dans le sens axial et poussant le plateau de serrage mobile 27 contre les disques à friction marginale 30.
Le couple de rotation à transmettre dans chaque cas est d'autant plus grand que la pression de serrage exercée sur les disques de friction est paiement plus grande, de sorte que la pression de contact entre les disques de friction se règle automatiquement suivant la. charge
Un pignon 41 est monté sur l'arbre extérieur 2, sur le coté ré- @ oÙ le mécanisme de commande est disposé. Ce pignon 41 est con- av@@ @@@ en prise avec le pignon 69 monté sur l'axe 33 de la fourchette pi@c@ente et ce pignon 69 tourne fou au moyen d'un roulement à billes @@ sur cet axe 33. Un pignon 5 est solidarisé avec le pignon 69 et est constamment en prise avec leplanétaire intérieur 4 et le planétaire exrérieur 3.
Le planétaire intérieur 4 est supporté au moyen du roulement @illes 67 sur une cornière 66 fixée à la boite 7. Le planétaire exté- l@eur 3 tourne au moyen du roulement à billes 68, également sur une cormière 65, qui est fixée à la boite 7.
Un frein à enroulement de fil 13, ne laissant tourner le planétaire 2 que dans un seul sens, est monté sur la périphérie extérieure de ce planétaire entre ce dernier et le carter 20.
Lorsque le tambour 57 est tourné en sens contraire aux aiguilles d'une montre, les pignons 5 et 69 tournent dans le sens des aiguilles d'une montre sur l'axe 33 de la fourchette pivotante et font ainsi tourner le pignon 41 sur l'arbre extérieur 2 puis, par suite, cet arbre 2 avec les disques de friction coniques 25 en sens contraire aux aiguilles d'une montre.
Au cours de cette rotation, le point d'attaque I des disques de friction coniques 25, qui est placé entre l'arbre central et l'arbre extérieur, exécute, un mouvement de recul par rapport au tambour 57 en rotation; La vitesse absolue du point d'attaque I se compose de la vitesse de rotation de l'arbre extérieur 2 et de la vitesse de recul de sens contraire du point d'attaque sur les disques de friction coniques 25 tournant à la manière de satellites, cette dernière vitesse croissant comme indiqué ci-dessus avec le rayon variable x des disques de friction. Dans le cas de très faibles valeurs de x, la vitesse de rotation l'emporte sur les disques à friction marginale 30 et, par suite, l'arbre est entraîné dans le même sens avec le tambour 57.
Si, en faisant pivoter la fourchette 31, le rayon efficace variable x des disques de friction coniques 25 tournant à la manière de satellites est augmenté, la vitesse diminue toujours davantage suivant ce qui a été expliqué ci-dessus sur la périphérie des disques à friction marginale 30 , jusqu'à ce qu'elle prenne,
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pour une valeur déterminée de X, la valeur 0 (Xo = position de marche à vide ou rayon de friction de marche à vide)o Les disques à friction marginale 30 s'arrêtent donc dans ce cas, malgré que le tambour 57 tourne à une vitesse déterminée., Mais, si le rayon efficace x des disques de friction est augmenté par une nouvelle manoeuvre des fourchettes pivotantes 31,
les disques à friction marginale tournent toujours plus vite en sens contraire à celui précédemment décrit, donc dans le sens des aiguilles d'une montre.
Ces conditions sont particulièrement claires lorsqu'on pose l'équation de transmission du mécanisme :
EMI9.1
U== 1 - x . 3 r2 R#r1#r4 étant donné que r3#r2 = K R#r1#r4 et que K est représenté par des valeurs bien connues, on peut écrire l'équation
U= 1 - x .
K
U = le rapport de transmission entre le moteur et l'arbre récepteur x = le rayon variable de friction des disques de friction coniques 25
R = le rayon fixe de friction des disques à friction marginale 30 r3 = le rayon du planétaire extérieur 3 r1 = le rayon du pignon 41 monté sur l'arbre extérieur 2 votante r2 = le rayon du pignon 69 monté sur l'axe 33 de la fourchette pi- votante. r4 = le rayon du pignon 5 monté sur l'axe 33 de la fourchette pi-
Il ressort clairement de l'équation que lorsque le second membre du côté droit de l'équation est plus petit que 1, l'arbre 1 tourne dans le même sens que le volant 57 et lorsque ce membre est plus grand que 1, l'arbre 1 tourne en sens contraire au volant 57, tandis que l'arbre 1 est à l'arrêt lorsque ce membre est égal à 1.
En outre, l'équation montre clairement la fonction linéaire (voir figure 26) entre le rapport de transmission du mécanisme et le rayon efficace variable x sur les disques de friction coniques 25, car les autres facteurs du coté droit de l'équation sont constants.
Mais lorsque l'équation est posée pour le planétaire intérieur 4, elle s'énonce; U = 1 + #r5 # r2 R #r1 #r4 étant donné qu'ici également
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5#r2
EMI10.1
R , r-1 r4 1 et que K, est constitué par des valeurs bien connues, on peut écrire ici également 1'* équation :
EMI10.2
U m 1 x a KZ r5 = Rayon du planétaire intérieur 4.
Dans le diagramme ':figure 26),on peut aussi voir clairement comment les vitesses variables se comportent par rapport à la vitesse du moteur. Dans la partie inférieure du diagramme de mouvement,on a illustré l'équation Û = 1-x.K.
Le milieu du diagramme montre 1''accouplement direct du mécanisme avec l'arbre du moteur. Cette bande est aussi large que l'arbre extérieur est épaiso Lors du passage du planétaire extérieur 3 au planétaire intérieur 4, 1 accouplement direct est séparé et le mécanisme augmente de nou- -eau le nombre de tours.
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Augmentation ne peut se faire que jusqu'au rapport de transmisiic- .'a:x:imumo La partie supérieure du diagramme de mouvement montre cela par 17 6(rjazior. iâ = z- x o Kl
Dans le diagramme de mouvement de la figure 26, la partie inférieure représente la gamme I par l'équation de vitesse
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1j'g;gV mo t=xoK L'explication de l'équation de vitesse est analogue à celle de 1' ;;c.,j':.tic:n du rapport de transm58s-ï.o!'J Le résultat de la vitesse variable V.eut avoir un indice positif ou négatif ou être égal à 0.
Dans la gamme I, la vitesse de recul tombe à la vitesse Vo et augmente ensuite jusqu'à
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la vitesse V - De la vitesse V - T' la vitesse passe à la vitesse mot, provoquée Woexà mot' @ar l'accouplement direct, ce que l'on peut voir également dans le diagram- rue de mouvement Ce passage est provoqué par le plus petit rayon de fric- tion ou l'arbre extérieur.
Le passage ou saut de vitesse est d'autant plus petit que le diamètre de l'arbre extérieur est plus petit
Dans la gamme II jusqu'à la vitesse Vmin II, il se produit égale- ment un saut de vitesse. Le passage de la gamme II sépare l'accouplement direct.
L'augmentation de vitesse commence dans la gamme II avec Vmin II min et le véhicule (mécanisme) peut atteindre la vitesse maximum V max II# L'équation pour la gamme II s'énonce :
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V==T mot + x a El et est représentée à la partie supérieure du diagrammeo
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Ce qui est décrit ci-dessus s"applïque également pour les équa- tions des nombres de tours n = nmot - nK I
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n = nmot + rr 0 X
Dans les équations et dans le diagramme, les symboles ont la sig- nification suivante :
Vmot = Vitesse du moteur
V = Vitesse = 0 o min I= plus petite vitesse gamme I
Vmin II plus petite vitesse gamme II
Vmax II= plus grande vitesse gamme II
Vrück = -vitesse de recul ou marche arrière V . = plus petit rayon de friction min
XO = rayon de marche à vide
Xmax = plus grand rayon de friction n = nombre de tours de l'arbre récepteur nmot =nombre de tours de l'arbre du moteur nk I = nombre de tours gamme I nk II = nombre de tours gamme II
Les axes des fourchettes pivotantes sont supportés dans le pla- teau 64 en U fixé au tambour 57 et les fourchettes 31 pivotent autour des axes 33. Un bras de manoeuvre 34 est monté sur les fourchettes pivotan- tes 31 et porte les coulisseaux 63 qui glissent dans le plateau à coulis- ses courbes 64 en U.
Afin que toutes les fourchettes 31 exécutent des mou- vements pivotants d'égale grandeur, elles sont reliées au plateau 64. Ce dernier est constitué par deux disques solidarisés par une entretoise.
Les coulisses destinées à recevoir les coulisseaux 63 sont pratiquées dans l'un des disques, tandis que l'autre présente les coulisses profilées (figure 23) servant à la commande du mécanisme. Les coulisses courbes sont établies de façon que lorsque le rayon minimum x de friction est atteint sur les disques de friction coniques 25, les galets montés sur les pattes de guidage 59 prennent leur position radiale la plus extérieure. Les doigts 74 munis les galets, qui sont reliés aux pattes de guidage, glis- sent dans les coulisses.
Afin que le plateau 64 en U puisse transmettre aux autres par- ties du mécanisme de commande les forces agissant sur lui des pattes de guidage 59, autant que possible sans grande perte par friction, le pla- teau 64 en U est supporté dans des paliers à rouleaux 62 disposés dans le plateau 56 en U. Ce plateau présente des rainures qui y sont creusées sui - vant des rayons et il forme avec le plateau annulaire 58, prévu pour les pattes de guidage 59, une boîte dans laquelle les pattes de guidage 59 glis- sent. Le segment de frein 60 est monté à l'extrémité extérieure de la patte de guidage 59 et peut être poussé par la force centrifuge contre la face interne du planétaire extérieur 3.
Dès que les doigts munis des ga- lets 74 de la patte de guidage 59 prennent la position extérieure extrême et que de ce fait le segment de frein 60 vient en prise avec la face in- terne du planétaire extérieur 3, ce dernier est accouplé au tambour rota- tif 57 et entraîné en sens contraire au sens de serrage du frein à fil en- roulé 13, du fait qu'il se sépare de ce dernier.
En outre, un ergot 75 est fixé à la patte de guidage 59 et les ressorts de rappel ou compensateurs 61 sont accrochés à cet ergot, ces ressorts agissant en sens contraire à la force centrifuge des masselottes ou contrepoids 71 et aux segments de
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f@eins 60
La commande fonctionne de la façon suivante :
Lorsque les tambours 57 et avec eux les fourchettes pivotantes 31 tournent en sens contraire aux aiguilles d'une montre au nombre de tours de marche à vide, les disques de friction coniques 25 sont poussés par la traction des ressorts de rappel 61, en raison des faibles forces centrifuges en excès des contrepoids 71 dans la position extérieure extrême (rayon de friction maximum x).
Etant donné que le véhicule et avec lui les disques de friction antagonistes s'arrêtent, puis opposent à une rotation en arrière la résistance par friction au re s, le planétaire servant de roue d'appui après dégagement de la roue libre (frein à fil enroulé 13) tourne également en sens contraire aux aiguilles d'une montre.
Si, en accélérant le moteur, on augmente le nombre de tours de la commande, les forces centrifuges crois- ¯.antes agissant sur .Les contrepoids 71, repoussent les disques de friction coniques 25 toujours plus profondément entre les disques à friction marginale 30, de sorte que le rayon de friction x est progressivement di- inué à la valeur définie ci-dessus X .
o
De la position extérieure extrême (position de marche à vide) des lasques friction coniques 25 jusqu'à ce rayon de friction Xo, le nom- @ to@@s du planétaire extérieur 3 diminue toujours davantage malgré que le nombre de tours de la commande augmente, jusqu'à ce que ce planétaire tende à changer son sens de rotation lorsque le rayon de friction Xo est atteint. Toutefois, le planétaire extérieur 3 en est empêché par le sens d'arrêt entrant en action de ce fait de la roue libre (frein à fil en@@@@e 13), de -sorte qu'il se produit un appui, qui permet une action de commande sur l'arbre. Le véhicrle est accéléré et cela en commençant avec la transmission 1 :
o-o. Lorsque le nombre de tours de la commande est de nouveau augmenté, les disques de friction coniques 25 s'engagent toujours plus profondément entre les disques à friction marginale 30 et le véhicule est de nouveau accéléré,le rapport de transmission se rapprochant toujours davantage de la valeur 1 : 1.
La caractéristique désirée peut être obtenue en donnant une conformation précise à ces coulisses. Par la caractéristique pouvant être adaptée à chaque rapport désiré, on peut par exemple obtenir le résultat qu'il soit conjugué à toutes les puissances des rapports de transmission lonnant la plus faible consommation possible de carburanto
Si le rapport de transmission se rapproche de la valeur 1 : 1 jusqu'à environ 15 à 20%, les disques de friction coniques 25 parviennent dans une position à laquelle est conjuguée la plus petite valeur possible du rayon de friction x.
Les coulisseaux 63 des fourchettes pivotantes 31 font tourner le plateau à coulisses courbes 64 en U dans une mesure telle que les pattes de guidage 59, avec les doigts 74 et les galets, qui sont tirés par les forces centrifuges des segments de frein 60 vers l'extérieur parviennent dans les évidements ménagés au point le plus bas de sa voie de roulement courbe 77 sur le plateau à coulisses courbes 64 en U (figure 23)o
Lorsque les galets 74 dépassent les bords de ces évidements, la force centrifuge agissant sur les segments de frein 60 produit un couple de rotation supplémentaire par les galets 74 sur le plateau 64 en U.
Ce couple de rotation supplémentaire fait pivoter toutes les fourchettes 31 accouplées au plateau 64 en U et ensuite tous les disques de friction coniques 25 vers l'intérieur pour les amener au plus petit rayon de fric-
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tion possible. En même temps, les segments de frein 60 s'appliquent contre la surface interne du planétaire extérieur 3 et accouplement ce planétaire avec les pièces tournantes du mécanisme ou avec le volant 57. Toutes les pièces du mécanisme tournent ainsi comme un bloc.
Etant donné que la for- ce centrifuge agissant sur les segments de frein 60 est d'autant plus grande que le nombre de tours du moteur est plus élevé, l'accouplement du pla- nétaire extérieur 3 s'effectue aussi avec le volant (tambour) 57 d'autant plus fortement que le nombre de tours du moteur est plus élevé à l'instant où se produit l'embrayage.
Lorsque le nombre de tours diminue, les forces centrifuges diminuent également, de sorte que les forces des ressorts de rappel 61 les surpassent ; les galets 74 des pattes de guidage 59 sont ainsi pressés contre le bord intérieur courbe.des coulisses. ,.De ce fait, un couple de rotation agit de nouveau sur le plateau 64 en U, mais en sens contraire au précédent.
Si le véhicule roule en prise directe à un nombre de tours du moteur allant en diminuant jusqu'à ce que le nombre de tours baisse au-dessous de celui provoquant l'embrayage, les galets 74 sont sortis des évidements des coulisses du plateau 64 en U dans le sens tangentiel et en conséquence les pattes de guidage 59 tirent les segments de frein 60 en les dégageant de la surface interne du planétaire extérieur 13. Ensuite, la transmission impérative de force est interrompue entre les pièces tournant avec le volant (tambour) 57 et le planétaire extérieur 3, c'est-à-dire que la prise directe est débrayée.
Pour l'adaptation aux conditions de fonctionnement désirées, les masselottes centrifuges (contrepoids), ainsi que les ressorts de rappel 61 sont montés interchangeables et peuvent être remplacés par des contrepoids 71 plus forts ou plus faibles et respectivement par des ressorts plus,forts ou plus faibles. Les ressorts de rappel 61 peuvent aussi être réglés avec des tensions initiales de valeurs différentes.
En prenant des mesures de cet ordre, il est possible de régler la sensibilité et la gamme de fonctionnement du mécanisme de commande dans des limites déterminées.
La puissance de manoeuvre, exercée par les forces centrifuges et les ressorts de rappel 61, par l'intermédiaire des courbes des coulisses sur le plateau 64 commun en U, est transmise par le mouvement de rotation s'effectuant dans l'un ou l'autre sens du plateau 64, simultanément et uniformément au bras de manoeuvre 34, de tous les disques de friction coniques 25 utilisés dans le mécanisme.
Le mouvement de rotation du plateau 64 actionne le mécanisme de commande qui fait varier le rapport de transmission du mécanisme à disques de friction. Pour remplir ce rôle, le plateau 64 présente des fentes dans lesquelles glissent les coulisseaux 63 des bras pivotants 34.
En faisant tourner le plateau 64, les fourchettes pivotantes 31 sont basculées et ceci a pour conséquence que les arbres extérieurs 2 munis de disques de friction coniques 25 modifient leur distance par rapport à l'arbre central 1. Ce mouvement a pour effet que les disques de friction coniques 25 sont poussés plus ou moins profondément entre les divers disques à friction marginale 30. Ils travaillent de cette manière à chaque fois selon la profondeur d'enfoncement avec un rayon de friction de grandeur différente et par suite, également avec un rapport de transmission de grandeur différente.
La forme conique des disques de friction 25 montés sur l'arbre extérieur 2 a pour effet que les disques à friction marginale 30 doivent se placer à une distance différente les uns des au-
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tres qui est d'autant plus grande que les disques de friction coniques 25 s'enfon@@nt plus profondément. Par suite de la facile mobilité axiale des disques à friction marginale 30, ils peuvent toujours se régler à la distance qui correspond aux parties des disques de friction coniques se trouvant à chaque fois entre ces disques à friction marginale. La facile mobilité axiale des disques de friction coniques 25 montés sur l'arbre extérieur 2 a aussi pour effet que ces disques se règlent toujours à la distance nécessaire les uns des autres.
Lorsque le moteur tourne au ralenti, quand le véhicule est à l'arrêt, les disques de friction antagonistes tournent en dehors du rayon de marche au ralenti par suite de la faible action centrifuge des contrepoids Le planétaire extérieur 3 tourne alors dans le sens de rotation du moteur Si la roue d'appui (planétaire extérieur 3) est freinée en tirant le levier dans ce sens de rotation, l'arbre doit tourner en sens contraire à la rotation du moteur et le véhicule doit donc reculero Si le nombre de tours du moteur se trouve alors augmenté, la vitesse de marche arrière n'augmente en général pas car les forces centrifuges croissantes des masselottes poussent les disques de friction coniques plus profondément entre les disques à friction marginale et, de ce fait,
le véhicule s'arrête en présence de nombres de tours très élevés du moteur ou même le véhicule avance encore parce qu'en raison de fêlé-ration du nombre de tours, le rayon de marche à vide @ les disques de friction est atteint ou même réduit. Par consé- @ -or--- de la marche arrière, le véhicule recule d'autant plus vite que @e moteur fourne plus lentement
Au co rs de l'opération décrite ci-dessus, le planétaire intérieur 4 supporte sur le roulement à billes 68 et la cornière 66, tourne par 1- engrènement continuel du pignon 5.
Le planétaire extérieur 3 est freine par le frein 13 à fil enroulé ou est bloqué dans un sens en servant ainsi le pignon d'appui pour l'opération décrite ci-dessus.
Le frein 13 à fil enroulé prévu pour le planétaire extérieur 3 est établi sois la forme d'un= roue libre à ressort dite à auto-blocage, qui est constituée par quelques spires d'un ressort qui entourent librement le planétaire extérieur 3, l'une des extrémités de ces spires étant assujettie à la boite 20, tandis que son autre extrémité est reliée à un levier d'actionnement et que ce dernier peut ainsi être mis sous tension de fa- -or que les diverses spires du ressort s'appliquent sous pression sur le planétaire extérieur 3 en l'immobilisant.
Le planétaire intérieur 4 est solidarisé avec une sorte d'embrayage à disqueso L'embrayage à disques est constitué sous forme de dispositif de freinage ou de dispositif d'immobilisation du planétaire intérieur 4 et est actionné en exerçant une pression sur la tige 15, du fait que le pla- teau de serrage 16 exerce une pression contre les garnitures de frein de embrayage à disques 14 et les presse contre la garniture de frein 17 solidarisée par une cornière 65 avec la boite 7. Le ressort de rappel 18 assure que le plateau de pression 16 est ramenée à sa position initiale lorsque l'embrayage est desserrée
Les pattes de guidage 59 sont courbées suivant un angle d'environ 45 à leurs extrémités intérieures.
Si la tige servant à l'actionnement de l'embrayage à disques 15 est poussée vers la droite contre l'action du ressort de rappel 18; le manchon 79 est également poussé vers la droite en dehors de la manoeuvre dU inversion décrite ci-dessus de l'embrayage à disques 14 par les doigts 78 dirigés vers 1?intérieur Le roulement à billes 80 est placé dans ce manchon 79 et le plateau conique 81 est supporté dans la bague intérieure de ce roulement Le déplacement vers la droite mentionné ci-dessus a pour effet que le plateau conique repousse les pattes de guidage vers 1'-'intérieur par leurs extrémités recourbées et dégage
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ainsi impérativement les segments de frein 60 du planétaire extérieur 3.
Ce planétaire devient ainsi libre, tandis que le planétaire intérieur 4 est solidarisé à la boite par l'embrayage à disques 14. On passe ainsi la gamme de vitesses II.
Le planétaire extérieur 3 est supporté sur la cornière 65 au moyen du roulement à billes 680 Lorsque l'embrayage à disques est serré, le frein 13 à fil enroulé est automatiquement desserré et le planétaire extérieur 3 tourne libremento
Si, par contre, le frein 13 à fil enroulé est serré, l'embrayage à disques prévu pour le planétaire intérieur 4 est impérativement désserré
Suivant que le planétaire 3 ou le planétaire 4 est immobilisé par la dispositif de freinage, les satellites 5 reliés aux arbres 2 porte-sa- tellites prennent appui soit sur le planétaire extérieur 3, soit sur le planétaire intérieur 4, ce qui règle le mécanisme sur deux gammes de vitesses de rotation différentes I ou II.
Lune des gammes de vitesses de rotation se situe alors au-dessous du nombre de tours de l'arbre de commande 1 et l'autre au-dessus de ce nombre de tours (figure 26).
Comme disques de friction montés sur l'arbre extérieur 2, on a prévu des disques de friction coniques 25 dans l'exemple de réalisation représenté au dessin, tandis que les disques à friction marginale 30 sont constitués sous forme de disques présentant un bord de friction. Mais, on peut aussi bien constituer les disques de friction coniques 25 montés sur l'arbre 2 sous forme de disques présentant un bord de frottement et les disques à friction marginale 30 montés sur l'arbre central 1 sous forme de disques de friction coniques.
REVENDICATIONS.
1/ Boîte de vitesses à disques de friction, à vitesse variable en continu dans deux gammes,caractérisée en ce que le mécanisme de changement de vitesse à disques de friction est constitué par un mécanisme de pignons planétaires comprenant un planétaire extérieur, un planétaire intérieur et au moins une roue porte-satellites, la ou les roues porte-satellites étant reliées solidairement en rotation à l'arbre ou aux arbres extérieurs du mécanisme de changement de vitesse à disques de friction au moyen d'un ou deux pignons.