FR2502720A1 - Small gearbox with variable diameter V=pulleys - has cooling fan blades integral with primary pulley - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un double variateur de vitesse, c'est-à-dire un variateur du type comprenant deux poulies à gorge trapézoidale variable, à entraxe fixe et liées en rotation par une courroie trapézoidale. The present invention relates to a double speed variator, that is to say a variator of the type comprising two pulleys with variable trapezoidal groove, with fixed center distance and linked in rotation by a trapezoidal belt.
Les flexions alternées de la courroie et des microglissements par rapport aux joues des poulies, dus aux fortes variations instantanées du couple moteur engendrent un échauffement de la courroie d'autant plus élevé qu'elle est courte. The alternating flexions of the belt and of the micro-slippages with respect to the cheeks of the pulleys, due to the strong instantaneous variations of the engine torque generate a heating of the belt all the higher as it is short.
Ces échauffements nuisent à la bonne tenue de la courroie et ont jusqu'alors interdit l'utilisation de ce type de variateur sous un carter recouvrant l'ensemble de la courroie et des deux poulies, et avec un entraxe réduit tel que de l'ordre de 100 mm. Or, l'intérêt d'un tel variateur sous carter et avec un entraxe faible et donc sous un volume réduit, est évident dans de nombreuses applications, tel que, notamment, comme variateur de vitesse de cyclomoteur.Le but recherché par la présente invention est justement de permettre une telle application,
A cet effet, dans le variateur double qu'elle concerne et qui est du type précité, au moins l'une des joues de la poulie primaire porte des ailettes axiales qui engendrent un flux d'air de refroidissement tandis que le carter > d'une part, porte une virole cylindrique qui entoure les ailettes axiales de la joue précitée de manière à constituer une volute et, d'autre part1 présente des orifices d'entrée et de sortie aptes à permettre la formation et l'orientation désirées de ce flux d'air.These overheating adversely affect the good performance of the belt and have hitherto prohibited the use of this type of variator under a casing covering the whole of the belt and the two pulleys, and with a reduced center distance such that about 100 mm. However, the advantage of such a variator in a housing and with a small spacing and therefore in a reduced volume, is evident in many applications, such as, in particular, as a speed variator for mopeds. The aim sought by the present invention is precisely to allow such an application,
To this end, in the double variator which it concerns and which is of the aforementioned type, at least one of the cheeks of the primary pulley carries axial fins which generate a flow of cooling air while the casing> d ' on the one hand, carries a cylindrical shell which surrounds the axial fins of the abovementioned cheek so as to constitute a volute and, on the other hand1 has inlet and outlet orifices capable of allowing the desired formation and orientation of this flow of air.
Le flux d'air ainsi créé a pour effet de refroidir non seulement l'enceinte du variateur mais aussi les joues des deux poulies et la courroie. The air flow thus created has the effect of cooling not only the enclosure of the variator but also the cheeks of the two pulleys and the belt.
Il faut noter, en outre, que les ailettes axiales font aussi office d'ailettes de refroidissement. It should also be noted that the axial fins also act as cooling fins.
Ces dispositions permettent donc de réduire considérablement l'entraxe et, par conséquent, l'encombrement de ce variateur tout en limitant l'échauffement de sa courroie trapézoïdale à une valeur tout-a-fait acceptable. These provisions therefore make it possible to considerably reduce the distance between centers and, consequently, the size of this variator while limiting the heating of its V-belt to a completely acceptable value.
De préférence, les orifices d'entrée d'air sont ména gés dans la partie du carter qui recouvre la joue munie d'ailettes axiales de la poulie primaire tandis que les orifices de sortie sont mangés dans une partie du carter qui recouvre la poulie secondaire et qui est la plus éloignée de la poulie primaire. Preferably, the air inlet orifices are formed in the part of the casing which covers the cheek provided with axial fins of the primary pulley while the outlet orifices are eaten in a part of the casing which covers the secondary pulley and which is furthest from the primary pulley.
De cette manière, on est assuré que le flux d'air de refroidissement traverse bien toute l'enceinte délimitée par le carter. In this way, it is ensured that the flow of cooling air passes through the entire enclosure delimited by the casing.
Suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, la joue munie d'ailettes axiales de la poulie primaire est celle qui est axialement mobile, ctest-à-dire qui est en forme de cloche cylindrique, dont la partie ieylindrique supporte les ailettes axiales et dont la cavité sert de logement aux organes de commande de ses déplacements axiaux. According to a preferred embodiment of the invention, the cheek provided with axial fins of the primary pulley is that which is axially movable, that is to say which is in the form of a cylindrical bell, the cylindrical part of which supports the fins. axial and whose cavity serves as a housing for the members controlling its axial movements.
Avantageusement, pour améliorer la conduction thermique et, par conséquent, la dissipation des calories, cette joue axialement mobile de la poulie primaire est en une seule pièce métallique réalisée par moulage, injection ou similaire, par exemple en alliage d'aluminium. Advantageously, to improve the thermal conduction and, consequently, the dissipation of calories, this axially movable cheek of the primary pulley is in a single metal part produced by molding, injection or the like, for example of aluminum alloy.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la joue axialement fixe de la poulie primaire est munie d'ailettes radiales qui engendrent des turbulences favorisant son refroidissement ainsi que celui de l'autre joue et de la courroie. According to another characteristic of the invention, the axially fixed cheek of the primary pulley is provided with radial fins which generate turbulence favoring its cooling as well as that of the other cheek and of the belt.
Suivant une forme d'exécution simple de l'invention, cette joue axialement fixe de la poulie primaire est en tôle emboutie. According to a simple embodiment of the invention, this axially fixed cheek of the primary pulley is made of stamped sheet metal.
Pour améliorer la flexibilité de la courroie et en conséquence diminuer son échauffement interne, de même que pour améliorer la conduction thermique entre la courroie et les joues des poulies et, partant, ses conditions de refroidissement, la courroie est du type cranté à flancs nus. To improve the flexibility of the belt and consequently reduce its internal heating, as well as to improve the thermal conduction between the belt and the cheeks of the pulleys and, consequently, its cooling conditions, the belt is of the notched type with bare sides.
De toute façon, l'invention sera bien comprise a' l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé dont l'unique figure représente, vue en plan par dessus avec coupe axiale, une forme d'exécution de ce variateur de vitesse dans le cas de son application à la transmission d'un cyclomoteur. In any case, the invention will be clearly understood with the aid of the description which follows with reference to the appended schematic drawing, the sole figure of which represents, in plan view from above with axial section, an embodiment of this variator. speed in the case of its application to the transmission of a moped.
L'ensemble du moteur 2 d'un cyclomoteur auquel est appliqué le variateur de vitesse selon l'invention, est représenté très schématiquement sur le dessin. On peut toute fois distinguer facilement son cylindre à ailettes 3, son carter 4, l'axe du pédalier 5 et la chaîne 6 engrenant avec le pignon de la roue arrière. The assembly of the motor 2 of a moped to which the variable speed drive according to the invention is applied, is shown very schematically in the drawing. One can however easily distinguish its cylinder with fins 3, its casing 4, the axis of the bottom bracket 5 and the chain 6 meshing with the pinion of the rear wheel.
Le variateur de vitesse 7 selon l'invention est disposé sur le flanc droit du carter 4 du moteur 2 et il est lui-même enfermé dans une enceinte 8 au moyen d'un carter auxiliaire 9 qui le recouvre entièrement. The variable speed drive 7 according to the invention is arranged on the right flank of the casing 4 of the motor 2 and it is itself enclosed in an enclosure 8 by means of an auxiliary casing 9 which completely covers it.
Ce variateur de vitesse est du type comprenant deux poulies à gorge variable, à savoir une poulie primaire Il et une poulie secondaire 12 liées en rotation au moyen d'une courroie trapézoSdale 13. This variable speed drive is of the type comprising two pulleys with variable grooves, namely a primary pulley II and a secondary pulley 12 linked in rotation by means of a V-belt 13.
Le fonctionnement connu de ce variateur de vitesse est le suivant : au démarrage, l'arbre moteur 14, c'est-àdire celui sur lequel est calée la poulie primaire il tourne lentement et les masselottes centrifuges associées à cette poulie primaire 11 ne sont pas encore soumises à une force centrifuge suffisante pour provoquer leur déplacement radial vers l'extérieur, de telle sorte que la joue axialement mobile lia de la poulie 11 est dans sa position la plus éloignée de la joue axialement fixe llb et que, par conséquent, la courroie 13 est dans sa position la plus enfoncée dans la gorge de la poulie 11, comme illustré sur le dessin. The known operation of this variable speed drive is as follows: at start-up, the motor shaft 14, that is to say the one on which the primary pulley is fixed, it rotates slowly and the centrifugal weights associated with this primary pulley 11 are not still subjected to a centrifugal force sufficient to cause their radial displacement towards the outside, so that the axially movable cheek 11a of the pulley 11 is in its position farthest from the axially fixed cheek 11b and that, consequently, the belt 13 is in its most depressed position in the groove of the pulley 11, as illustrated in the drawing.
A l'inverse, le ressort 15 associé à la poulie secondaire 12 tend à maintenir sa joue axialement mobile l2a dans sa position la plus rapprochée de la joue axialement fixe 12b. On obtient ainsi le rapport de transmission le plus démultiplié. Lorsque la vitesse de rotation de l'arbre moteur 14 augmente, les masselottes associées à la joue axialement mobile lia de la poulie il sur lesquelles agit la force centrifuge, tendent à rapprocher la joue axialement mobile lia de la joue axialement fixe îlb provoquant en quelque sorte la montée de la courroie trapézoïdale 13 dans la gorge de cette poulie 11. Conversely, the spring 15 associated with the secondary pulley 12 tends to maintain its axially movable cheek 12a in its position closest to the axially fixed cheek 12b. The most multiplied transmission ratio is thus obtained. When the speed of rotation of the motor shaft 14 increases, the weights associated with the axially movable cheek 11a of the pulley 11 on which the centrifugal force acts, tend to bring the axially movable cheek 11a of the axially fixed cheek 11b causing in some way so the rise of the V-belt 13 in the groove of this pulley 11.
A l'inverse, et compte tenu de la longeur constante de la courroie 13, celle-ci pénètre plus profondément dans la gorge de la poulie secondaire 12. Il en résulte évidemment une diminution de la démultiplication de la transmission et, par conséquent, une augmentation du rapport de la transmission. Conversely, and taking into account the constant length of the belt 13, the latter penetrates deeper into the groove of the secondary pulley 12. This obviously results in a reduction in the reduction of the transmission and, consequently, a increased transmission ratio.
Comme il a été indiqué précédemment, les flexions alternées et répétées de la courroie 13, ainsi que ses microglissements par rapport aux joues des poulies il et 12, dus aux fortes variations instantanées du couple moteur, engendrent un échauffement qui nuit a' sa longévité . As indicated above, the alternating and repeated flexions of the belt 13, as well as its microglips with respect to the cheeks of the pulleys 11 and 12, due to the large instantaneous variations in the engine torque, generate heating which is detrimental to its longevity.
Lorsque ce variateur de vitesse peut occuper un encombrement important, on peut obtenir le refroidissement de la courroie et des poulies, de manière tout-à-fait naturelle. Il n'en est malheureusement pas de même lorsque l'entraxe entre l'arbre moteur 14 et l'arbre mené 16 sur lequel est calée la poulie secondaire 12, doit être faible et lorsque, en outre, l'ensemble des deux poulies il et 12 et de la courroie 13 doit être protégé par un carter de protection, comme c'est le cas lorsqu'un tel variateur de vitesse est appliqué a' la transmission d'un cyclomoteur. When this variable speed drive can occupy a large footprint, it is possible to obtain the cooling of the belt and the pulleys, in a completely natural manner. Unfortunately, this is not the case when the distance between the drive shaft 14 and the driven shaft 16 on which the secondary pulley 12 is wedged must be small and when, in addition, the assembly of the two pulleys it and 12 and the belt 13 must be protected by a protective casing, as is the case when such a variable speed drive is applied to the transmission of a moped.
En effet, dans ce cas, la longueur de la courroie 13 est trop courte et la ventilation naturelle trop faible pour l'obtention d'un refroidissement convenable et, par conséquent, d'une durée de vie acceptable de la courroie 13. In fact, in this case, the length of the belt 13 is too short and the natural ventilation too weak to obtain suitable cooling and, consequently, an acceptable lifetime of the belt 13.
Dans le variateur de vitesse selon l'invention, tel qu'illustré sur le dessin, la joue axialement mobile 1ta de la poulie 11, c'est-à-dire celle qui est en forme de cloche cylindrique pour loger les organes tels que galet 17 faisant office de masselotte centrifuge, porte, sur sa face cylindrique, des ailettes axiales 18 qui confèrent à cette joue un rdle de turbine de ventilateur et le carter 9 porte une virole cylindrique 9a qui entoure les ailettes axiales 18 de la joue lla et par conséquent joue le rôle de volute du meme ventilateur.En lèchant les jouets lla et lîb de la poulie il ainsi que les ailettes 18, ce flux d'air procure à la poulie 11 un refroidissement suffisant pour maintenir sa température à une valeur acceptable par la courroie trapézoidale 13. Il faut noter qu'en plus de leur rôle de générateur du flux d'air de refroidissement, les ailettes 18 font également office d'ailettes de refroidissement en facilitant l'évacuation des calories accumulées dans la masse de la joue mobile lia. In the variable speed drive according to the invention, as illustrated in the drawing, the axially movable cheek 1ta of the pulley 11, that is to say that which is in the form of a cylindrical bell to accommodate the members such as roller 17 acting as a centrifugal flyweight, carries, on its cylindrical face, axial fins 18 which give this cheek a rdle of a fan turbine and the casing 9 carries a cylindrical ferrule 9a which surrounds the axial fins 18 of the cheek and there Consequently plays the role of a volute of the same fan. By licking the toys lla and lîb of the pulley it as well as the fins 18, this air flow provides the pulley 11 with sufficient cooling to maintain its temperature at an acceptable value by the trapezoidal belt 13. It should be noted that in addition to their role of generator of the cooling air flow, the fins 18 also act as cooling fins by facilitating the evacuation of the calories accumulated in the mass of the jo eu mobile lia.
C'est d'ailleurs pour améliorer les conditions dans lesquelles les ailettes 18 font office d'ailettes de refroidissement qu'elles ont été prévues sur la joue axialement mobile lia de la poulie primaire 11 puisque cette joue est obligatoirement en forme de cloche pour loger les organes de commande de ses déplacements axiaux et que, par conséquent, c'est elle qui permet, sans modification de l'encombrement de la poulie primaire 11, de prévoir la plus grande longueur pour les ailettes 18. It is moreover to improve the conditions in which the fins 18 act as cooling fins that they have been provided on the axially movable cheek 11a of the primary pulley 11 since this cheek is necessarily bell-shaped to accommodate the control members for its axial displacements and that, consequently, it is this which allows, without modifying the size of the primary pulley 11, to provide the greatest length for the fins 18.
Pour permettre la formation et l'orientation du flux d'air engendré par les ailettes 18 de la joue mobile lia, la partie du carter 9 qui recouvre cette joue lia présente des orifices d'entrée d'air 22, de telle sorte que ce flux d'air a bien tendance à lècher non seulement la joue mobile lia, mais également la joue fixe 11b de la poulie il. To allow the formation and orientation of the air flow generated by the fins 18 of the movable cheek 11a, the part of the casing 9 which covers this cheek 11a has air inlet orifices 22, so that this air flow tends to lick not only the movable cheek 11a, but also the fixed cheek 11b of the pulley il.
Pour que ce même flux d'air ait également un effet de refroidissement sur la poulie secondaire 12, la partie du carter 9 qui entoure la poulie secondaire 12 et qui se trouve la plus éloignée de la pnulie primaire 11, présente un orifice de sortie 23 de manière à imposer au flux d'air de refroidissement un parcours le long duquel, après avoir léché les deux joues 11a et 11b de la poulie primaire 11, il lèche les deux joues 12a et 12b de la poulie secondaire 12, ainsi que la courroie 13 sur toute sa longueur. So that this same air flow also has a cooling effect on the secondary pulley 12, the part of the casing 9 which surrounds the secondary pulley 12 and which is the furthest from the primary pulley 11, has an outlet orifice 23 so as to impose on the cooling air flow a path along which, after having licked the two cheeks 11a and 11b of the primary pulley 11, it licks the two cheeks 12a and 12b of the secondary pulley 12, as well as the belt 13 over its entire length.
Comme le montre le dessin1 pour assurer une meilleure conduction de calories dans la masse de la joue axialement mobile lia de la poulie primaire 11, celle-ci est réalisée avec ses ailettes 18 en matériau moulé tel qu'en alliage d'aluminium. As shown in drawing1 to ensure better conduction of calories in the mass of the axially movable cheek 11a of the primary pulley 11, the latter is produced with its fins 18 made of molded material such as aluminum alloy.
Comme le montre également le dessin et suivant une disposition particulière avantageuse de l'invention, la joue axialement fixe îîb de la poulie primaire 11, présente des ailettes radiales 24 dont la présence a pour effet d'engendrer au niveau de la gorge de la puulie primaire 11 des turbulences qui favorisent non seulement le refroidissement de ses deux joues lia et llb, mais également celui de la courroie trapézoïdale 13. As also shown in the drawing and according to a particular advantageous arrangement of the invention, the axially fixed cheek îîb of the primary pulley 11, has radial fins 24 whose presence has the effect of generating at the throat of the puulia primary 11 turbulences which promote not only the cooling of its two cheeks 11a and 11b, but also that of the V-belt 13.
Suivant une autre caractéristique intéressante de l'invention la courroie 13 est une courroie crantée à flancs nus. La présence des crans et l'absence d'armature textile sur ses flancs a pour effet d'augmenter sa flexibilité et par conséquent de diminuer son échauffement interne. En outre, l'absence d'armature textile sur ses flancs augmente sa surface de contact avec les joues des deux poulies 11 et 12 et, par conséquent, d'une part, diminue ses risques de glissement par rapport aux joues des poulies et, d'autre part, améliore la conduction thermique entre la courroie et les joues des poulies. L'utilisation d'une telle courroie a donc l'avantage d'une double réduction des causes d'échauffement de la courroie. According to another advantageous characteristic of the invention, the belt 13 is a notched belt with bare sides. The presence of the notches and the absence of textile reinforcement on its sides has the effect of increasing its flexibility and consequently of reducing its internal heating. In addition, the absence of textile reinforcement on its sides increases its contact surface with the cheeks of the two pulleys 11 and 12 and, consequently, on the one hand, reduces its risk of slipping with respect to the cheeks of the pulleys and, on the other hand, improves the thermal conduction between the belt and the cheeks of the pulleys. The use of such a belt therefore has the advantage of a double reduction in the causes of heating of the belt.
Grâce à ces dispositions précédemment décrites, il est donc possible de réaliser avec un entraxe réduit, c'est-à-dire sous un encombrement très restreint et sous un capot de protection, un variateur de vitesse dont la longévité n'est pas susceptible d'être altérée par l'échauffement. Thanks to these arrangements described above, it is therefore possible to produce, with a reduced spacing, that is to say in a very small space and under a protective cover, a variable speed drive whose longevity is not likely to '' be altered by heating.
Comme il va de spi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce double variateur de vitesse qui a été décrite ci-dessus a titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. As it goes with spinnaker and as is clear from the above, the invention is not limited to the sole embodiment of this double variable speed drive which has been described above by way of nonlimiting example; on the contrary, it embraces all of its variant embodiments.
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