Dispositif de changement de vitesse continu. La présente invention a pour objet un dispositif de changement de vitesse continu. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il com prend deux différentiels dont les axes de sa tellites sont respectivement solidaires des arbres menant et mené et dont les planétaires agissant de part et d'autre des satellites sont solidaires deux à deux d'un différentiel à l'autre, les planétaires de l'un au moins des différentiels présentant, avec les satellites correspondants, des rapports de denture iné gaux.
On sait que, pour transmettre de l'énergie en réalisant une démultiplication de la vi tesse et une multiplication inverse du couple transmis, il est indispensable de créer, en dehors de l'alignement de l'arbre moteur, un appui fixe ou mobile capable de recevoir une réaction fonction de l'augmentation du cou ple: dans le cas d'un appui mobile, la réaction exercée sur ledit appui produit une certaine perte de travail. Si ce travail perdu n'était pas récupéré, il y aurait une perte d'énergie correspondante; il ne pourrait y avoir multi plication du couple, mais seulement démulti plication de la vitesse.
Pour qu'il y ait démultiplication, il faut que le planétaire destiné à servir d'organe moteur exerce une action supérieure à celle exercée par le planétaire point d'appui et que cette prépondérance d'action soit elle- même supérieure aux résistances provenant des frottements intérieurs du dispositif (en grenages, etc.).
Cette prépondérance sera obtenue soit par l'intervention d'un effort extérieur agissant sur l'un des planétaires, soit par une diffé renciation dans la transmission des efforts sur les deux planétaires.
Il est d'autre part indispensable que la récupération du travail se fasse avec démul tiplication de la vitesse.
Plusieurs formes d'exécution du dispositif selon l'invention sont décrites ci-dessous, à titre d'exemples, en référence au dessin annexé, dans lequel: Les fig. 1 et 2 sont des schémas destinés à justifier les principes utilisés; la fig. 3 représente une première forme d'exécution dont la démultiplication est ré glable à volonté;
les fig. 4 et 5 représentent deux formes d'exécution dont la démultiplication est ré glée automatiquement par la résistance elle- même; la fig. 6 montre, partiellement, une forme d'exécution à fonctionnement automatique, et la fig. 7 représente une forme d'exécution dont la démultiplication, réglée automatique ment par la résistance, est en outre modi fiable à volonté suivant les besoins.
La fig. 1 est un schéma justificatif re présentant l'accouplement de deux différen tiels parfaitement symétriques, mais ne possé dant aucun dispositif démultiplicateur.
Les axes porte-satellites sont respective ment solidaires des arbres moteur et résistant 1 et 2. Les planétaires 3 et 4 sont calés sur un arbre intermédiaire 5, tandis que les pla nétaires 6 et 7, solidaires entre eux, sont fous sur ledit arbre.
II est évident que, dans un tel dispositif, les efforts se transmettent également sur les deux planétaires 4 et 7 du différentiel relié à l'arbre mené 2 sans prépondérance d'action de l'un sur l'autre.
Si même on créait une prépondérance par une intervention extérieure (accélération, par exemple, de l'un des groupes de planétaires), l'absence de tout organe démultiplicateur empêcherait toute modification de vitesse de l'arbre mené 2 par rapport à l'arbre menant 1. L'augmentation de vitesse de l'un des plané taires serait compensée par suite de l'action du premier différentiel par une perte corres pondante de l'autre planétaire (point d'appui) et la moyenne des vitesses desdits planétaires resterait la même.
Un tel système se comportera donc dans tous les cas comme un bloc transmettant in tégralement couples et vitesses en prise di recte, sans permettre aucune démultiplication.
La fig. 2 est toujours un schéma justifi catif différant -du précédent par, l'addition d'un organe démultiplicateur constitué par la double denture des satellites menants 8.
Dans ce dispositif, donné à titre d'exem ple, la transmission des efforts par chacun des deux groupes de planétaires est identi que à celle de la fig. 1 (les planétaires 3 et 6 reçoivent toujours deux efforts égaux du fait que l'axe des satellites agissant sur le centre .de rotation des satellites menants est astreint à se déplacer dans un même plan).
Par suite, les planétaires 4 et 7, recevant toujours .deux efforts égaux, n'auront aucune prépondérance l'un sur l'autre. Il y aura donc normalement un entraînement en prise directe comme dans le cas de la fig. 1. Pareil résul tat sera atteint avec tous autres rapports de pignons créant .sur les satellites de l'arbre mené deux couples égaux.
Mais si, par une intervention extérieure, on crée en faveur du planétaire voulu 7 une prépondérance d'action (à condition qu'elle soit supérieure aux efforts de résistances in térieures du dispositif), cette prépondérance permettra -à l'axe 2 .des satellites menés de ralentir son mouvement. En effet, l'autre pla nétaire 4 servant de point d'appui ralentira son mouvement sous l'influence de l'effort de résistance de l'arbre mené 2. La perte de tra vail en résultant, transmise au planétaire 3, sera restituée au planétaire 6 et, par suite, à 7 grâce aux satellites de l'arbre menant 1. Tout le travail perdu sera donc récupéré sur le planétaire moteur 7.
Mais grâce à la double denture du satellite 8 relié à l'arbre menant 1, cette récupération se fera avec une diminu tion de la vitesse. Par suite, la moyenne des vitesses -des deux planétaires étant diminuée, la vitesse .de l'axe porte-satellite 2 sera ré, duite. On obtiendra une démultiplication.
Cette démultiplication de la vitesse sera, d'autre part, accompagnée d'une multiplica tion inverse du couple transmis. En effet, comme on l'a démontré, tout le travail perdu étant récupéré, il n'y a aucune perte de tra vail: le travail de l'arbre moteur est égal au travail de l'arbre résistant, et si on appelle P et P' les couples respectifs de l'arbre mo- teur et de l'arbre résistant, N et N' leurs vi tesses, on a:<I>P N = P' N'</I> = Constante. Couples et vitesses varient donc bien sur l'arbre mené en raison inverse l'un de l'autre.
En faisant varier l'action de la force extérieure (toujours d'un ordre très faible), on obtiendra toute la gamme des vitesses sur l'arbre mené et, par suite, celle des couples.
On a donc réalisé théoriquement un va riateur continu de vitesses et de couples. Les figures suivantes représentent .des formes d'exécution pratiques données à titre d'exemples.
La fig. 3 montre une forme d'exécution dans laquelle la démultiplication est réglable à. volonté (sans automaticité).
L'arbre moteur 11 entraîne les axes des satellites à double denture 12 en prise avec un planétaire 13 et un planétaire 14 dans des rapports de dentures inégaux. Le plané taire 1.3 est solidaire d'un axe 15 sur lequel est- calé un planétaire 16 d'un second diffé rentiel, tandis que le planétaire 14, fou sur l'arbre 15, est solidaire de l'autre planétaire 17 du second différentiel; les planétaires égaux 16 et 17 sont en prise avec des satel lites 18 dont les axes sont solidaires de l'ar bre conduit 19.
La prépondérance d'action d'un des pla nétaires 16, 17 est déterminée inductivement par un petit différentiel auxiliaire fonction nant .de la manière suivante: Les axes des satellites 12 sont solidaires d'une denture 20 en prise avec une denture analogue solidaire des axes des satellites 21 du différentiel auxiliaire dont un planétaire 22 porte une denture en prise avec une den ture 23 portée par le bloc des planétaires 14 et 17, tandis que l'autre planétaire 24 du différentiel auxiliaire peut être freiné par un dispositif quelconque, par exemple par un dispositif à friction 25 agissant sur une poulie 26 et commandé à distance par une tringlerie convenable;
cette action de frei nage est d'un ordre extrêmement faible, n'ayant à vaincre que les résistances inté rieures du dispositif. Le freinage de la poulie 2.6 du planétaire 24 détermine un effort correspondant sur le deuxième planétaire 22 et, par suite, sur le bloc 14, 17 auquel il est relié. Cet effort supplémentaire, déterminant la prépondé rance d'action recherchée, provoque la varia tion .de la .démultiplication suivant le pro cessus précédemment .décrit.
La fig. 4 est une forme .d'exécution dans laquelle la prépondérance d'action est obte nue, non par une action extérieure, mais par une différenciation des efforts transmis de l'arbre moteur aux deux planétaires du diffé rentiel qui entraîne l'arbre conduit, cette dif férenciation étant provoquée par une di6sy- métrie des organes transmettant lesdits efforts.
Dans le dispositif de cette fig. 4, l'arbre moteur 31 entraîne les axes des satellites 32 en prise avec deux planétaires 33 et 34 de même diamètre; le planétaire 33 est solidaire d'un. axe 35, analogue à l'axe 15 de la fig. 3, et sur lequel est calé un planétaire 36 d'un second différentiel, tandis que le planétaire 34, fou sur l'arbre 35, est solidaire de l'autre planétaire 37 du second différentiel; les pla nétaires 36 et 37, de diamètres différents, sont en prise avec des satellites à double den ture 38 dont les axes sont solidaires de l'arbre conduit 39, de sorte que les rapports des dentures du second différentiel sont inégaux.
La fig. 5 montre un autre dispositif avec deux différentiels dissymétriques, c'est-à-dire à rapports de dentures inégaux, les organes analogues à ceux de la fig. 4 étant indiqués par les mêmes chiffres de référence; les satel lites à double denture de deux diamètres dif férents du premier différentiel ont été indi qués en 40.
La transmission des efforts des satellites menants aux satellites menés doit être telle qu'elle crée sur ces derniers, et par rapport à leur axe, deux couples opposés et inégaux: cela est réalisé par la dissymétrie appropriée des divers éléments (planétaires, d'une part, satellites menés, d'autre part).
Cette différence des couples moteurs dé termine un couple de rotation. sur le satellite mené, couple qui est fonction de l'effort mo teur, d'une part, et des rapports des divers éléments, d'autre part (rapports constants pour un dispositif déterminé). On peut donc affirmer que, pour un dispositif donné, le couple de rotation est fonction uniquement de l'effort moteur.
A ce couple de rotation tendant à faire tourner le satellite autour de son axe et à déterminer, par suite, une prépondérance d'un des planétaires sur l'autre, s'opposent les forces de résistance intérieure du dispositif provenant des frottements des divers organes (engrenages-roulements, etc.). Le dispositif sera en équilibre et tournera à une vitesse uniforme lorsque couple de rotation et résis tance s'équilibreront.
Si la résistance exercée sur l'arbre mené est très faible, l'effort moteur, très faible également, créera un couple de rotation sur le satellite, inférieur aux résistances intérieures et, par suite, il n'y aura pas de rotation du satellite mené. Ce sera la prise directe. Si l'effort de résistance de l'arbre mené vient à. augmenter, il déterminera à un moment donné un couple de rotation qui équilibrera les résistances intérieures. A partir de cette valeur de la résistance, toute augmentation se traduira par une démultiplication correspon dante, le couple moteur gardant constamment la même valeur.
En effet, la résistance aug mentant, le couple moteur tend à augmenter et, par suite, le couple de rotation devenant supérieur aux résistances intérieures du dis positif entraînera la rotation du satellite mené et, par suite, la démultiplication sui vant le processus décrit. Cette démultiplica tion entraînant une augmentation du couple, il arrivera un instant où il y aura équilibre de couple sur l'arbre résistant.
L'équilibre ainsi obtenu sera stable, car, si l'on suppose que l'arbre mené ralentisse davantage, il y aurait alors diminution du travail sur l'arbre mené, ce qui se traduirait par une diminution du travail sur l'arbre menant et, par suite, une diminution de l'ef fort moteur. Le couple de rotation, fonction dudit effort, diminuerait également et pren- drait une valeur inférieure aux résistances intérieures du dispositif. ce qui provoquerait un ralentissement du satellite autour de son axe et tendance par suite à une remultiplica- tion de l'arbre mené. L'équilibre est donc bien stable.
Dans le cas où la résistance intérieure n'atteindrait pas exactement la valeur voulue, par suite d'imperfections de construction ou de montage, il est possible de fournir à cette résistance l'appoint nécessaire par un dispo sitif réglable.
La fig. 6 montre un dispositif de ce genre susceptible de donner, par une légère friction réglable, la résistance intérieure convenable et, par suite, de régler la valeur du couple moteur qui en détermine le fonctionnement. Un galet 41, porté par le tambour 42 solidaire de l'arbre mené 39, agit sur le planétaire 37 et son action peut être réglée par une vis 43. On peut ainsi réaliser un réglage précis de la valeur des résistances intérieures, de ma nière à obtenir exactement la valeur du cou ple moteur que l'on veut employer.
La fig. 7 représente un dispositif qui comporte deux différentiels dissymétriques comme le dispositif de la fig. 5 et est donc réglé automatiquement par la résistance, mais dans lequel, en plus, on peut modifier le réglage à volonté suivant les besoins au moyen d'un différentiel auxiliaire analogue à celui de la fig. 3;
le tambour qui porte les axes des satellites 44 de ce différentiel auxi liaire est muni d'une denture qui engrène avec une denture 45 portée par le tambour des satellites 40, tandis qu'une denture 46, soli daire du planétaire 47, engrène avec une den ture 48 du bloc des planétaires<B>34-37;</B> l'autre planétaire 49 du différentiel auxiliaire est solidaire d'un tambour 50 qu'on peut freiner par un dispositif quelconque, par exemple par un dispositif à vis 51.
On obtient ainsi un dispositif automatique en fonction de la résistance et dont on peut régler la démultiplication à volonté d'une façon progressive et continue. On pourra éga lement, suivant besoin, rendre ce réglage au tomatique en fonction d'un autre élémer_t que la résistance (vitesse, intensité du courant, température d'échauffement, par exemple), par l'adjonction d'un système régulateur (ré gulateur à boules, électromagnétique, thermo stat, par exemple), ou par l'action combinée d'un organe de commande du moteur (accélé rateur, rhéostat, etc.) agissant en même temps sur le système de liaison.
Dans l'application à un véhicule, il peut être intéressant de freiner par le moteur et le différentiel auxiliaire de la fig. 7 permet d'obtenir ce résultat. Cependant, on pourrait utiliser pour le même but tout autre dispositif imposant à un bloc de planétaires un mouve ment déterminé par rapport à l'arbre menant ou mené.
L'entraînement d'un planétaire par les axes de satellites, qui permet le freinage par le moteur, permet également, par variation de la vitesse ou du sens de rotation, d'obtenir soit le point mort, soit la marche arrière, soit enfin une utilisation du dispositif comme multiplicateur ou démultiplicateur.
Les dispositifs représentés et décrits peu vent être appliqués à tous usages et, en par ticulier aux automobiles, aux appareils de levage, aux machines-outils, ete.