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REVENDICATIONS
1. Convertisseur de couple mécanique comprenant un élément moteur rotatif, un élément récepteur rotatif et un élément de transmission entre les deux éléments rotatifs, caractérisé par le fait que les deux éléments rotatifs sont des roues dentées montées respectivement sur un arbre moteur et sur un arbre récepteur et que l'élément de transmission est une chaîne continue dont la longueur d'un maillon sur deux ou de tous les maillons est varialbe sous l'effet de la charge appliquée à la roue de réception et des moyens élastiques agissant sur la longueur des maillons.
2. Convertisseur de couple selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque maillon de ladite chaîne est constitué de deux bras articulés à une de leurs extrémités, et tendant à se rapprocher sous l'effet d'une force élastique, et que les extrémités libres de chacun des bras sont articulées respectivement à l'extrémité libre d'un des bras du maillon suivant respectivement à l'extrémité libre d'un des bras du maillon précédent, et que l'axe d'articulation entre les bras de deux maillons consécutifs est l'élément d'engrènement d'un maillon avec l'une ou l'autre des roues dentées.
3. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque maillon est composé de deux ressorts à lame assemblés à une de leurs extrémités par soudage, vissage ou rivetage, que chaque lame se présente sous la forme de deux arcs de courbe dont les courbures sont de signe contraire, que les deux lames sont réunies de sorte qu'elles divergent à partir du point de leur assemblage, et que l'extrémité libre de chacune des lames est assemblée respectivement avec l'extrémité libre de la lame du maillon suivant respectivement du précédent.
4. Convertisseur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les maillons sont renforcés à proximité des points d'assemblage par des ressorts à lames supplémentaires.
5. Convertisseur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les deux roues dentées ont les mêmes dimensions et le même nombre de dents.
La présente invention concerne un convertisseur de couple mécanique comprenant un élément moteur rotatif, un élément récepteur rotatif et un élément de transmission entre les deux éléments rotatifs.
Parmi les applications les plus connues d'un convertisseur de couple est l'utilisation pour l'industrie automobile, notamment comme un des éléments essentiels de la boîte de vitesses automatique. Les plus connus des convertisseurs de couple sont les convertisseurs hydrauliques, ainsi que les convertisseurs à courroie qui agissent comme élément de transmission entre deux roues tronconiques.
Ce dernier convertisseur travaillant par friction a le désavantage, lors de transmission de couples élevés, de présenter des pertes importantes dues au glissement qui intervient entre la courroie et les roues.
La présente invention permet la réalisation d'un convertisseur de couple mécanique s'adaptant automatiquement à la demande de couple et dans lequel les pertes sont très faibles.
Le convertisseur selon l'invention est caractérisé par le fait que les deux éléments rotatifs sont des roues dentées montées respectivement sur un arbre moteur et sur un arbre récepteur et que l'élément de transmission est une chaîne continue dont la longueur d'un maillon sur deux ou de tous les maillons est variable sous l'effet de la charge appliquée à la roue de réception et des moyens élastiques agissant sur la longueur des maillons.
Ce convertisseur se distingue des convertisseurs connus par sa simplicité car les éléments utilisés sont: deux roues dentées et une chaîne-dont les maillons ou certains maillons sont extensibles. Le seul élément de ce convertisseur qui est nouveau et sur lequel se fonde l'invention est la chaîne à maillons extensibles.
Selon une variante un maillon est constitué par deux bras articulés à une de leurs extrémités et munis de moyens élastiques tels que des ressorts hélicoïdaux ou autre tendant à les rapprocher. Les extrémités libres des bras sont articulées respectivement à l'extrémité libre d'un bras du maillon précédent respectivement du maillon suivant.
Selon une autre variante le maillon est formé par deux lamesressorts courbées assemblées à une de leurs extrémités par soudage, vissage ou rivetage. Les lames à ressorts sont pliées de façon à former deux arcs de courbe de courbures opposées (comme le monôme du troisiéme degré).
Le fonctionnement du convertisseur sera expliqué à titre d'exemple et à l'aide du dessin annexé avant de décrire deux variantes de maillon de chaîne.
Les figures I et 2 sont deux représentations schématiques du convertisseur montrant respectivement le convertisseur travaillant sans et avec charge.
La figure 3 est une vue en plan d'un maillon selon une premiére variante.
La figure 4 est une vue de dessous du maillon de la figure 3.
La figure 5 est une vue schématique d'un maillon formé par les lames à ressort.
Avant de décrire le convertisseur de couple de l'invention on choisira des conditions facilitant la compréhension du fonctionnement. On partira également de l'hypothèse que dans une transmission si la puissance de la roue motrice est égale à la puissance obtenue à la roue réceptrice (en réalité aux pertes de transmission près qui peuvent dans certaines conditions être minimisées), alors une réduction de la vitesse équivaut à une augmentation du couple.
Pour expliquer le fonctionnement on considère deux roues dentées 1, 2 (fig. 1. 2) identiques, chacune ayant trente-six dents et la distance des centres étant égale à la moitié de leur circonférence. On relie les deux roues 1, 2 par une chaîne 3, par exemple similaire à une chaîne de vélo mais conçue de sorte que la distance entre les maillons 4 puisse varier par exemple de un à trois (une telle chaîne sera décrite ultérieurement). Considérons que cette chaîne a vingt-quatre éléments (maillons), chaque élément 4 ayant la forme d'un V. A l'état de repos la chaîne engrène avec une dent sur trois (fig. 1). Ainsi il y a six maillons 4 sur chacune des demi-périphéries de deux roues 1, 2, six maillons reliant par le haut les deux roues et six les reliant par le bas.
Si aucune charge n'est appliquée à la roue 2 les deux roues 1, 2 tourneront à la même vitesse et la chaîne 3 sera à la condition représentée. En appliquant une charge à la roue 2, la roue l tournant toujours à la même vitesse, dans le sens F, la roue 2 a tendance à freiner, ce qui a pour effet que d'abord les maillons reliant par le haut les deux roues vont s'écarter et par la rotation de la roue 1 les maillons engrenant avec sa demi-périphérie seront également des maillons écartés de sorte que, par exemple, une dent sur six engrène avec un maillon écarté 4a (fig. 2).
Ainsi nous aurons la disposition de la figure 2, c'est-à-dire que les maillons de la partie de la chaîne allant de l'extrémité inférieure A de la demi-périphérie de la roue 1 jusqu'à l'extrémité supérieure B de la demi-périphérie de la roue 2 sont des maillons écartés 4a et il y en aura six, en prenant comme hypothèse que la charge appliquée sur la roue 2 aurait pour effet de tendre les maillons jusqu'au double de leur longueur. De même l'autre partie de la chaîne 3 qui n'est pas soumise à l'effort de la charge aura des maillons contractés 4b et il y en aura dix-huit dont neuf vont engrener avec une dent sur deux de la demi-périphérie de la roue 2. Ainsi lorsque la roue 1 fait un tour complet elle attire six maillons écartés 4a qui font tourner la roue 2 de 120 degrés uniquement puisque la demi-circonférence de la roue 2 engrène avec neuf maillons.
En se basant sur l'hypothèse de départ, qu'à puissance égale la réduction de la vitesse équivaut à l'augmentation du couple, on peut déduire que la diminution de la vitesse de la roue 2 à 1/3 de sa vitesse équivaut à un couple trois fois supérieur.
Bien entendu ici on fait abstraction de pertes pour l'écartement des maillons 4a. qui sont au fait des pertes dans des moyens élastiques (ressorts) qui tendent à contracter les maillons 4 et qui sont minimes.
Il est évident qu'aussi bien le nombre de dents, les dimensions des roues et celles de la chaîne peuvent varier pour être adaptés à
I'utilisation voulue. Les rapports possibles entre les couples des deux roues dépendent, bien sûr, du dimensionnement aussi bien des roues dentées que de la chaine sans oublier les moyens élastiques permettant le changement de la distance entre les maillons, car ces maillons ne doivent pas être sollicités au-delà de certaines limites liées à leurs propres caractéristiques.
Les hypothèses faites au début ne sont aucunement limitatives et ont été faites pour faciliter la compréhension du fonctionnement.
Ainsi suivant la charge à entraîner par la roue 2 les maillons 4a vont s'écarter plus ou moins que la valeur indiquée et dans un calcul précis il faudra bien entendu tenir également compte des pertes de transmission.
L'exemple de la chaîne en zigzag a été choisie car il correspond aux maillons de chaînes que l'on va décrire maintenant.
Le maillon représenté aux figures 3 et 4 est composé de deux bras 5 et 6 articulés par une de leurs extrémités autour d'un axe 7. Le bras 6 est composé de deux joues extérieures 8 et 9 et le bras 5 par deux joues intérieures 10, 11. L'une des extrémités des joues intérieures 10, 11 et des joues extérieures 8, 9 sont assemblées par un axe 7 qui peut être par exemple un rivet muni à l'intérieur d'une douille 7a pour assurer l'espacement entre les deux joues intérieures 10, 11. Les extrémités libres des joues extérieures 8, 9 sont également assemblées par un axe 12 semblable à l'axe 7 et cet axe 12 viendra s'articuler sur les joues intérieures du maillon suivant.
Enfin les joues intérieures 10, 1 1 sont également assemblées à leurs extrémités libres par un axe 13 semblable à l'axe 12 et sur cet axe 13 viendront s'articuler les joues extérieures du maillon adjacent. L'axe 7 comprend une projection 7b autour de laquelle est monté un ressort hélicoïdal 14 dont l'une des extrémités 14a s'étend parallèlement à la joue 8 et vient s'appuyer dans la gorge d'une rondelle 15 se trouvant à l'extrémité d'un rivet 16 traversant les deux joues 8, 9. De la même manière la seconde extrémité 14b du ressort vient s'appuyer dans la gorge d'une rondelle 17 se trouvant à l'extrémité d'un rivet 18 traversant les deux joues 10. 11. Ce ressort a tendance à rapprocher les extrémités libres des deux bras 5 et 6.
Bien entendu selon la force demandée et les dimensions du maillon le ressort pourrait être enroulé autour de la douille 7a afin d'éviter la projection 7b de l'axe 7. Les axes 12 et 13 assurent l'engrènement entre la chaîne comportant ces maillons et l'une ou l'autre des roues dentées.
A la figure 5 on a représenté un autre maillon formé directement par deux lames à ressort 19, 20 courbées de sorte à présenter chacune deux arcs de courbe de courbures opposées. Les deux lames
19, 20 sont assemblées à une de leurs extrémités 21 par rivetage, soudage ou vissage. Les extrémités libres des deux lames 19, 20 sont assemblées de manière analogue aux extrémités libres de maillons adjacents. Pour augmenter la résistance des lames 19, 20 on leur a fixé par rivetage ou soudage des lames-ressorts 1 9a à 19f et 20a à 20f respectivement à l'intérieur des deux arcs de courbe constituant chacune des lames 19, 20.
Pour permettre l'engrènement entre une chaîne composée de tels maillons et les dents des roues dentées, on a muni les extrémités de maillons assemblées aux extrémités des maillons adjacents, des lames 21, 22 à l'extrémité desquelles sont fixées des pièces cylindriques 23, 24 s'étendant au-delà de la largeur des lames-ressorts 19, 20 et qui s'engagent entre deux dents lors de l'engrènement. Les sommets 21 des maillons peuvent être orientés soit vers l'intérieur du convertisseur c'est-à-dire les axes des roues dentées, ainsi l'encombrement est limité, soit vers l'extérieur.
Bien entendu les deux maillons décrits ne sont que deux exemples de réalisation. On pourrait imaginer également une chaîne comme la chaîne d'un vélo dont un maillon sur deux est extensible; par exemple, les joues du maillon extensible pourraient être des ressorts.
Afin de limiter les pertes par friction les points d'engrènement des différents maillons seront munis de roulement ou tout autre moyen permettant de limiter les pertes.
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CLAIMS
1. Mechanical torque converter comprising a rotary motor element, a rotary receiving element and a transmission element between the two rotary elements, characterized in that the two rotary elements are toothed wheels mounted respectively on a motor shaft and on a shaft receiver and that the transmission element is a continuous chain, the length of one link out of two or of all the links is varied under the effect of the load applied to the receiving wheel and elastic means acting on the length of the links.
2. Torque converter according to claim 1, characterized in that each link of said chain consists of two arms articulated at one of their ends, and tending to approach under the effect of an elastic force, and that the free ends of each of the arms are articulated respectively at the free end of one of the arms of the next link respectively at the free end of one of the arms of the preceding link, and that the axis of articulation between the arms of two consecutive links is the element of meshing a link with one or other of the toothed wheels.
3. Converter according to claim 1, characterized in that each link is composed of two leaf springs assembled at one of their ends by welding, screwing or riveting, that each leaf is in the form of two arcs of curve whose curvatures are of opposite sign, that the two blades are joined so that they diverge from the point of their assembly, and that the free end of each of the blades is assembled respectively with the free end of the blade of the next link respectively from the previous one.
4. Converter according to claim 3, characterized in that the links are reinforced near the assembly points by additional leaf springs.
5. Converter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the two toothed wheels have the same dimensions and the same number of teeth.
The present invention relates to a mechanical torque converter comprising a rotary motor element, a rotary receiving element and a transmission element between the two rotary elements.
Among the most well-known applications of a torque converter is the use for the automotive industry, in particular as one of the essential elements of the automatic gearbox. The best known of the torque converters are the hydraulic converters, as well as the belt converters which act as a transmission element between two tapered wheels.
This latter converter working by friction has the disadvantage, during transmission of high torques, of presenting significant losses due to the slip which occurs between the belt and the wheels.
The present invention allows the production of a mechanical torque converter which automatically adapts to the torque demand and in which the losses are very low.
The converter according to the invention is characterized in that the two rotary elements are toothed wheels mounted respectively on a motor shaft and on a receiving shaft and that the transmission element is a continuous chain, the length of a link on two or all of the links is variable under the effect of the load applied to the receiving wheel and elastic means acting on the length of the links.
This converter differs from known converters by its simplicity because the elements used are: two cogwheels and a chain - whose links or certain links are extendable. The only element of this converter which is new and on which the invention is based is the chain with extensible links.
According to a variant, a link is constituted by two arms articulated at one of their ends and provided with elastic means such as helical springs or the like tending to bring them together. The free ends of the arms are articulated respectively at the free end of an arm of the preceding link respectively of the following link.
According to another variant, the link is formed by two curved spring blades assembled at one of their ends by welding, screwing or riveting. The spring blades are folded so as to form two arcs of curves of opposite curvatures (like the third degree monomial).
The operation of the converter will be explained by way of example and using the attached drawing before describing two variants of chain link.
Figures I and 2 are two schematic representations of the converter respectively showing the converter working without and with load.
Figure 3 is a plan view of a link according to a first variant.
Figure 4 is a bottom view of the link in Figure 3.
Figure 5 is a schematic view of a link formed by the spring blades.
Before describing the torque converter of the invention, conditions will be chosen to facilitate understanding of the operation. We will also start from the assumption that in a transmission if the power of the drive wheel is equal to the power obtained at the receiving wheel (in reality, near the transmission losses which can under certain conditions be minimized), then a reduction in the speed is equivalent to an increase in torque.
To explain the operation, consider two identical toothed wheels 1, 2 (fig. 1.2), each having thirty-six teeth and the distance from the centers being equal to half their circumference. The two wheels 1, 2 are connected by a chain 3, for example similar to a bicycle chain but designed so that the distance between the links 4 can vary for example from one to three (such a chain will be described later). Let us consider that this chain has twenty-four elements (links), each element 4 having the shape of a V. In the state of rest the chain meshes with one tooth in three (fig. 1). Thus there are six links 4 on each of the half-peripheries of two wheels 1, 2, six links connecting the two wheels from above and six connecting them from below.
If no load is applied to wheel 2, the two wheels 1, 2 will rotate at the same speed and the chain 3 will be at the condition shown. By applying a load to the wheel 2, the wheel l always turning at the same speed, in the direction F, the wheel 2 tends to brake, which has the effect that first the links connecting the two wheels from above will move apart and by the rotation of the wheel 1 the links meshing with its half-periphery will also be apart links so that, for example, one tooth in six meshes with a separated link 4a (fig. 2).
Thus we will have the arrangement of Figure 2, that is to say that the links of the part of the chain going from the lower end A of the half-periphery of the wheel 1 to the upper end B of the half-periphery of the wheel 2 are spaced apart links 4a and there will be six, assuming that the load applied to the wheel 2 would have the effect of stretching the links to twice their length. Similarly the other part of the chain 3 which is not subjected to the load force will have contracted links 4b and there will be eighteen of which nine will mesh with one tooth in two of the half-periphery of the wheel 2. Thus when the wheel 1 makes a full turn it attracts six separated links 4a which make the wheel 2 rotate by 120 degrees only since the half-circumference of the wheel 2 meshes with nine links.
Based on the initial hypothesis, that at equal power the reduction in speed is equivalent to the increase in torque, we can deduce that the reduction in the speed of the wheel 2 to 1/3 of its speed is equivalent to a couple three times higher.
Of course here we ignore losses for the spacing of the links 4a. which are aware of losses in elastic means (springs) which tend to contract the links 4 and which are minimal.
It is obvious that both the number of teeth, the dimensions of the wheels and those of the chain can vary to be adapted to
The intended use. The possible relationships between the couples of the two wheels depend, of course, on the dimensioning of both the gear wheels and the chain, without forgetting the elastic means allowing the distance between the links to be changed, since these links must not be stressed. beyond certain limits linked to their own characteristics.
The assumptions made at the beginning are in no way limiting and have been made to facilitate understanding of the operation.
Thus depending on the load to be driven by the wheel 2 the links 4a will deviate more or less than the value indicated and in a precise calculation it will of course also take into account transmission losses.
The example of the zigzag chain was chosen because it corresponds to the chain links which we will now describe.
The link shown in Figures 3 and 4 is composed of two arms 5 and 6 articulated by one of their ends around an axis 7. The arm 6 is composed of two outer cheeks 8 and 9 and the arm 5 by two inner cheeks 10 , 11. One of the ends of the inner cheeks 10, 11 and the outer cheeks 8, 9 are assembled by a pin 7 which may for example be a rivet provided inside a sleeve 7a to ensure the spacing between the two inner cheeks 10, 11. The free ends of the outer cheeks 8, 9 are also assembled by an axis 12 similar to the axis 7 and this axis 12 will be articulated on the inner cheeks of the next link.
Finally the inner cheeks 10, 1 1 are also assembled at their free ends by an axis 13 similar to the axis 12 and on this axis 13 will come to articulate the outer cheeks of the adjacent link. The axis 7 comprises a projection 7b around which is mounted a helical spring 14, one of the ends 14a of which extends parallel to the cheek 8 and comes to bear in the groove of a washer 15 located at the end of a rivet 16 passing through the two cheeks 8, 9. In the same way the second end 14b of the spring comes to rest in the groove of a washer 17 located at the end of a rivet 18 passing through the two cheeks 10. 11. This spring tends to bring the free ends of the two arms 5 and 6 together.
Of course, depending on the force required and the dimensions of the link, the spring could be wound around the sleeve 7a in order to avoid the projection 7b of the axis 7. The axes 12 and 13 ensure the engagement between the chain comprising these links and either of the gears.
In Figure 5 there is shown another link formed directly by two spring blades 19, 20 curved so as to each have two arcs of curve of opposite curvatures. The two blades
19, 20 are assembled at one of their ends 21 by riveting, welding or screwing. The free ends of the two blades 19, 20 are assembled in a similar manner to the free ends of adjacent links. To increase the resistance of the blades 19, 20, they were fixed by riveting or welding the leaf springs 1 9a to 19f and 20a to 20f respectively inside the two arcs of curve constituting each of the blades 19, 20.
To allow the engagement between a chain composed of such links and the teeth of the toothed wheels, the ends of links assembled at the ends of the adjacent links are provided with blades 21, 22 at the end of which cylindrical parts 23 are fixed, 24 extending beyond the width of the leaf springs 19, 20 and which engage between two teeth during engagement. The vertices 21 of the links can be oriented either towards the inside of the converter, that is to say the axes of the toothed wheels, thus the space requirement is limited, or towards the outside.
Of course the two links described are only two exemplary embodiments. One could also imagine a chain like the chain of a bicycle of which one link in two is extendable; for example, the cheeks of the extendable link could be springs.
In order to limit friction losses, the points of engagement of the various links will be provided with bearings or any other means making it possible to limit losses.