FR2570786A1 - Automatic speed variator with dynamometric reflexes - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

The object of the invention is to automate or program the speed variations which are generally obtained by a reducer, multiplier or gearbox. In the device the pinion 11 drives the gears 7 and 9 which due to their twinning with 6 and 8 drive the pinion 10. If the rotor 3 is immobilised, the pinion 11 transmits the whole of its nominal speed transformed by the twinned pinions to the pinion 10. If under the influence of the motor 21 the rotor 3 withdraws in one direction or the other, the gears 6 and 8 lose their bearing points thus leading to a loss of their driving function. At a certain speed of 21 their effect becomes nil. If, exceeding the nil point the speed of 21 is increased, the movement of 10 becomes negative, the angular movements of 21 can be programmed or receive information from the dynamometer 41 and the variator is sensitive. The invention applies to all machines, plant, vehicles which use variable speeds.

Description

La connection entre un moteur et une machine se fait généralement par transmission à courroie, train d'engrenages, chaîne, etc ... à rapport fixe ou par boite de vitesses à rapports étagés nécessitant un déplacement latéral d'engrenages laissant au conducteur de la machine un choix qui est souvent limité. The connection between an engine and a machine is generally done by belt transmission, gear train, chain, etc. ... with a fixed gear ratio or by gearbox with staggered ratios requiring a lateral displacement of gears, leaving the driver of the gearbox machine a choice that is often limited.

L'invention proposée a pour objectif la variation continue à réflexe dynamométrique (sensitive ou progr mmée positive ou négative) de la vitesse angulaire relative de deux arbres coaxiaux (1) et (2) par permutation progressive des fonctions menantes et menées entre deux engrenages, de rapport quelconque ayant même module. The objective of the proposed invention is to continuously vary the relative angular velocity of two coaxial shafts (1) and (2) by dynamic changeover of the driving and driven functions between two gears. any report having the same module.

Une inversion-du montage permet de rendre le système multiplicateur ou réducteur. La permutation est obtenue grâce à un rotor (3) dont l'axe principal coincide avec l'axe des deux arbres (1 et 2). Le rotor (3) porte un ou plusieurs arbres secondaires (4 et 5), par exemple, qui solidarisent respectivement deux engrenages (6 et 7) puis (8 et 9), de manière à ce qu'ils engrennent avec les engrenages calés d'une part, sur l'arbre moteur (10) et d'autre part sur l'arbre récepteur (11). An inversion-of the assembly makes it possible to make the system multiplier or reducer. The permutation is obtained thanks to a rotor (3) whose main axis coincides with the axis of the two shafts (1 and 2). The rotor (3) carries one or more secondary shafts (4 and 5), for example, which respectively secure two gears (6 and 7) and (8 and 9), so that they mesh with the gears set d on the one hand, on the motor shaft (10) and on the other hand on the receiving shaft (11).

Les arbres secondaires (4 et 5) tournant librement sur le rotor (3), leurs axes respectifs évoluent autour de l'axe principal suivant le lieu géométrique des points situés à une distance égale à la somme des rayons primitifs des engrenages formant les trains (6 et 10) puis (7 et 11). Les axes de ces ensembles, arbres et engrenages secondaires tournant sur eux-mêmes, se déplacent suivant un cylindre dont l'axe se confond avec l'axe principal, formant ainsi des satellites des engrenages (10 et 11) situés sur les arbres moteur (1) et récep- teur (2). Un roulement (18) enveloppant le rotor (3) s'encastre dans un carter cylindrique fixe (12), puis une flasque (13) portant roulement (14) ferme un flanc du rotor (3).Une flasque (15) portant roulement..(16) et roue tangente (17) solidaire de la flasque (15) ferme le deuxième flanc du rotor (3). Les mouvements du rotor et des satellites sont ainsi guidés et maintenus par trois roulements : (14 - 16) et (18) laissant toute liberté au rotor (3) pour tourner entre les deux arbres (1 et 2). Le carter cylindrique comporte deux bossages (19) qui permettent l'incorporation dans le carter (12), d'une vis sans fin (20) munie de ses roulements dont l'axe est situé dans un plan perpendiculaire à I'axe principal (1 et 2) (ou axe d'origine), ce plan doit également passer par le milieu de la roue tangente (17). The secondary shafts (4 and 5) rotating freely on the rotor (3), their respective axes evolve around the main axis according to the locus of the points situated at a distance equal to the sum of the primitive rays of the gears forming the trains ( 6 and 10) then (7 and 11). The axes of these assemblies, shafts and secondary gears rotating on themselves, move in a cylinder whose axis merges with the main axis, thus forming satellites of the gears (10 and 11) located on the motor shafts ( 1) and receiver (2). A bearing (18) enveloping the rotor (3) fits in a fixed cylindrical casing (12), then a flange (13) bearing (14) closes a flank of the rotor (3) .A flange (15) bearing bearing .. (16) and tangent wheel (17) integral with the flange (15) closes the second flank of the rotor (3). The movements of the rotor and the satellites are thus guided and held by three bearings: (14 - 16) and (18) leaving the rotor (3) free to rotate between the two shafts (1 and 2). The cylindrical casing has two bosses (19) which allow incorporation into the housing (12), an endless screw (20) provided with its bearings whose axis is located in a plane perpendicular to the main axis ( 1 and 2) (or axis of origin), this plane must also pass through the middle of the tangent wheel (17).

Cette vis (20) qui est en prise avec la roue tangente (17) est animée par un petit moteur assisté (21) à vitesse variable, (électrique, pneumatique, hydraulique ou thermique), en fonction du travail à accomplir. Deux flasques circulaires (22 et 23) assurent le logement des roulements des arbres (1 et 2)
et ferment le carter fixe (12) par vissage ou autres moyens - Voir FIG 1 et 2
Voir FIG 3 L'arbre récepteur (2) peut entraîner l'arbre (35) d'un dynamomètre angulaire. L'arbre (36) peut correspondre à l'arbre d'entraînement
d'un outil, d'une machine, d'un véhicule, d'une hélice etc ... Le fonctionnement
de ces éléments est expliqué par l'analyse présenté en page 3.This screw (20) which is engaged with the tangent wheel (17) is driven by a small motor assisted (21) variable speed (electric, pneumatic, hydraulic or thermal), depending on the work to be done. Two circular flanges (22 and 23) ensure the housing of the bearings of the shafts (1 and 2)
and close the fixed housing (12) by screwing or other means - See FIG 1 and 2
See FIG 3 The receiver shaft (2) can drive the shaft (35) of an angular dynamometer. The shaft (36) can correspond to the drive shaft
a tool, a machine, a vehicle, a propeller, etc. The operation
of these elements is explained by the analysis presented on page 3.

Le dynamomètre schématique décrit ci-après a pour ambition de montrer
la prise d'informations et leur transmission hors du mouvement angulaire. Il se compose d'une couronne (24) dont la coupe radiale dessine une cornière à l'intérieur de cette cornière, une couronne (25) peut avoir un mouvement angulaire.The schematic dynamometer described below aims to show
the taking of information and their transmission out of the angular movement. It consists of a crown (24) whose radial section draws an angle inside this angle, a ring (25) can have an angular movement.

Ces couronnes (24 et 25) sont reliées chacune à un moyeu bloqué l'un sur l'arbre (36), L'autre sur l'arbre (35). Une couronne (26) boulonnée contre la cornière (24) vient former une cavité circulaire (27) de section carrée dans laquelle on peut mettre un arrêt bloqué sur (24) puis prévoir une autre butée (28) adhérente à (25). On obtient une cavité circulaire dont la longueur peut varier en fonction des déplacements angulaires relatifs des couronnes (27) et (25) ; entre les butées de cette cavité circulaire, un ressort hélicoidal de compression (29) se déforme en fonction des sollicitations qu'il reçoit et se met en équilibre entre la force qui alimente (25) et la réaction de (24). These rings (24 and 25) are each connected to a hub blocked one on the shaft (36), the other on the shaft (35). A ring (26) bolted against the angle (24) forms a circular cavity (27) of square section in which one can set a stop on (24) and then provide another stop (28) adhering to (25). A circular cavity is obtained whose length may vary as a function of the relative angular displacements of the rings (27) and (25); between the stops of this circular cavity, a helicoidal compression spring (29) deforms according to the stresses it receives and is balanced between the force that feeds (25) and the reaction of (24).

Ceci ne donnant qu'une plage limitée d'informations, il est possible d'intercaler entre (24 et 25) d'autres couronnes en série de façon à obtenir une plage d'informations beaucoup plus longue.This giving only a limited range of information, it is possible to insert between (24 and 25) other crowns in series so as to obtain a much longer range of information.

II est également possible de remplacer le ressort (29), soit par une matière compressible, soit par une suite de soufflets élastiques gonflables avec un gaz non oxydant. La pression de cette suite de soufflets pourrait etre calculée suivant une progression arithmétique, ceci amènerait une information plus souple au niveau du moteur (21). It is also possible to replace the spring (29), either by a compressible material, or by a series of inflatable elastic bellows with a non-oxidizing gas. The pressure of this series of bellows could be calculated according to an arithmetic progression, this would bring more flexible information to the motor (21).

> Les informations du dynamomètre sont dissociées du mouvement angulaire au moyen d'un coulisseau (30) dont une partie polygonale (31) peut coulisser librement dans une cavité adéquate située dans l'axe de l'arbre (36) de sortie du dynamomètre. Dans la partie centrale du coulisseau (30) est taillée une rampe hélicoldale (32) de sens opposé au sens de rotation général. > The dynamometer information is dissociated from the angular movement by means of a slider (30), a polygonal portion (31) can slide freely in a suitable cavity located in the axis of the output shaft (36) of the dynamometer. In the central part of the slider (30) is cut a helicoidal ramp (32) in the opposite direction to the general direction of rotation.

L'autre extrémité du coulisseau se termine par un noyau magnétique (33) (voir strontium ferrite ou samarium cobalt). Ces deux parties (32 et 33) peuvent circuler librement dans l'arbre d'entrée (35), cet arbre ayant reçu l'usinage qui convient à la rampe (32) et au jeu du noyau magnétique (33). Un bobinage (solénoïde) (34) enveloppant avec un entre-fer suffisant, l'arbre (35) est fixé au carter (22) ou tout autre support stable de façon à ce qu'il soit dans le champ magnétique du noyau (33). En fonction des variations angulaires du dynamomètre, le coulisseau sollicité par la rampe hélicoidale va se déplacer dans un sens ou dans l'autre, accentuant ou diminuant la pénétration du noyau (33) dans le solénoide (34) modifiant ainsi l'induction du solénoide. The other end of the slider ends with a magnetic core (33) (see strontium ferrite or samarium cobalt). These two parts (32 and 33) can freely circulate in the input shaft (35), this shaft having received machining suitable for the ramp (32) and the play of the magnetic core (33). A coil (solenoid) (34) enveloping with a sufficient gap, the shaft (35) is fixed to the housing (22) or other stable support so that it is in the magnetic field of the core (33). ). Depending on the angular variations of the dynamometer, the slide urged by the helical ramp will move in one direction or the other, accentuating or decreasing the penetration of the core (33) into the solenoid (34) thus modifying the induction of the solenoid .

Ces informations sont reçues et Interprétées par un processeur électronique (42) qui asservit le moteur (21). This information is received and interpreted by an electronic processor (42) which slaves the motor (21).

Dans certains cas, le moteur (21) peut être asservi par une commande directe ou une commande programmée (42 >
Analyse de:- mouvements déclenchés par le rotor (3) et ses satellites à partir d'une animation, en sens positif, de l'arbre (1) à la fréquence minute n = 300. i = rapport d'engrenage. n = fréquence minute. z = nombre de dents des engrenages. Pour (7-9-10), z = 15. Pour (11-6-8), z = 22. Pour vis roue tangente, i = 4,75.Le sens de marche positif est symbolisé par +, le sens de marche négatif est symbolisé par

Figure img00030001
In some cases, the motor (21) can be controlled by a direct command or a programmed command (42>
Analysis of: - movements triggered by the rotor (3) and its satellites from an animation, in positive direction, of the shaft (1) at the minute frequency n = 300. i = gear ratio. n = minute frequency. z = number of teeth of the gears. For (7-9-10), z = 15. For (11-6-8), z = 22. For screw tangent wheel, i = 4,75. The positive direction of travel is symbolized by +, the direction of negative march is symbolized by
Figure img00030001

<tb> Entrée <SEP> Vis <SEP> de <SEP> contrôle <SEP> Ensemble <SEP> du <SEP> rotor <SEP> Sortie
<tb> n <SEP> = <SEP> 300 <SEP> i <SEP> = <SEP> 4,75 <SEP> ler <SEP> train <SEP> (7-11-9)
<tb> <SEP> i=1,46
<tb> <SEP> 2 <SEP> train <SEP> (6-10-8)
<tb> <SEP> i=1,46
<tb> <SEP> Hors <SEP> circuit <SEP> Les <SEP> deux <SEP> rapports
<tb> <SEP> s'annulent <SEP> n <SEP> = <SEP> 300 <SEP> n <SEP> = <SEP> 0
<tb> <SEP> n <SEP> = <SEP> 0 <SEP> n <SEP> = <SEP> 300 <SEP> x(1,46)
<tb> <SEP> + <SEP> ~ <SEP> <SEP> +
<tb> <SEP> n <SEP> = <SEP> 639
<tb> <SEP> n <SEP> de <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 3035 <SEP> n <SEP> = <SEP> de <SEP> 639 <SEP> à <SEP> 0
<tb> <SEP> + <SEP> . <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> 639 <SEP> å <SEP> <SEP> 0
<tb> <SEP> n <SEP> au <SEP> dessus <SEP> sous <SEP> dépendance <SEP> du
<tb> <SEP> de <SEP> 3035 <SEP> moteur <SEP> (21) <SEP> perd <SEP> sa
<tb> <SEP> + <SEP> + <SEP> - <SEP> fonction <SEP> menante <SEP> <SEP> - <SEP>
<tb> <SEP> Menée <SEP> par
<tb> <SEP> (21)
<tb> <SEP> de <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 1420 <SEP> de <SEP> 639 <SEP> à <SEP> 0
<tb> <SEP> + <SEP> ~ <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> 639 <SEP> à <SEP> 0
<tb> <SEP> n <SEP> supérieur <SEP> - <SEP> sous <SEP> dépendance <SEP> de <SEP> menée <SEP> par
<tb> <SEP> à <SEP> 1420 <SEP> (21) <SEP> le <SEP> rotor <SEP> perd <SEP> sa <SEP> (21)
<tb> <SEP> + <SEP> ~ <SEP> - <SEP> fonction <SEP> menante
<tb>
Remarques : la vis (20) judicieusement pilotée peut amener une décélération automatique ou programmée. Le premier train peut ne pas être l'homologue du deuxième.<tb> Input <SEP><SEP><SEP><SEP><SEP> Set <SEP> Set <SEP><SEP> Set
<tb> n <SEP> = <SEP> 300 <SEP> i <SEP> = <SEP> 4.75 <SEP> 1 <SEP> train <SEP> (7-11-9)
<tb><SEP> i = 1.46
<tb><SEP> 2 <SEP> train <SEP> (6-10-8)
<tb><SEP> i = 1.46
<tb><SEP> Off <SEP> Circuit <SEP> The <SEP> Two <SEP> Reports
<tb><SEP> cancel <SEP> n <SEP> = <SEP> 300 <SEP> n <SEP> = <SEP> 0
###
<tb><SEP> + <SEP> ~ <SEP><SEP> +
<tb><SEP> n <SEP> = <SEP> 639
<tb><SEP> n <SEP> from <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 3035 <SEP> n <SEP> = <SEP> from <SEP> 639 <SEP> to <SEP> 0
<tb><SEP> + <SEP>. <SEP> + <SEP> +
<tb><SEP> 639 <SEP> å <SEP><SEP> 0
<tb><SEP> n <SEP> to <SEP> above <SEP> under <SEP> dependency <SEP> of
<tb><SEP> of <SEP> 3035 <SEP> engine <SEP> (21) <SEP> loses <SEP> sa
<tb><SEP> + <SEP> + <SEP> - <SEP> function <SEP> leading <SEP><SEP> - <SEP>
<tb><SEP> Led <SEP> by
<tb><SEP> (21)
<tb><SEP> of <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 1420 <SEP> of <SEP> 639 <SEP> to <SEP> 0
<tb><SEP> + <SEP> ~ <SEP> + <SEP> +
<tb><SEP> 639 <SEP> to <SEP> 0
<tb><SEP> n <SEP> higher <SEP> - <SEP> under <SEP> dependency <SEP> of <SEP> conducted <SEP> by
<tb><SEP> to <SEP> 1420 <SEP> (21) <SEP> the <SEP> rotor <SEP> loses <SEP> its <SEP> (21)
<tb><SEP> + <SEP> ~ <SEP> - <SEP> leading <SEP> function
<Tb>
Notes: The screw (20) judiciously controlled can bring about an automatic or programmed deceleration. The first train may not be the counterpart of the second.

L'angle de denture de la roue tangente (17) a une grande importance. Son action sur la vis (20) peut-être positive, favorisant ainsi sa rotation et diminuant l'effort du moteur (21) si on recherche seulement la plage positive de ia variation. The tooth angle of the tangent wheel (17) is of great importance. Its action on the screw (20) can be positive, thus promoting its rotation and decreasing the force of the motor (21) if we search only the positive range of ia variation.

Suivant la FIG 4, le rotor (3) peut être utilisé suivant un montage différent. According to FIG 4, the rotor (3) can be used in a different arrangement.

Un arbre indépendant (38) est rendu solidaire d'une fourche par ses deux extrémités. Sur cet arbre support peut tourner librement un arbre tubulaire (39) sur lequel sont calés la roue tangente (17) et l'engrenage (10) d'une part. D'autre part le rotor (3) muni de ses roulements est engagé sur cet arbre (39), il peut ainsi tourner indépendamment de 11 arbre (39). Sur un troisième arbre (40) faisant corps avec un pignon denté à chaîne, ou tout autre mode d'entraînement, est calé l'engrenage (11). Cet ensemble "pignon, arbre (40) et engrenage (11) " muni de ses roulements est engagé sur l'arbre (39) ; son mouvement angulaire est donc indépendant de (39). La vis (20) et son moteur (21) ont le même râle que dans la FIG.1. An independent shaft (38) is secured to a fork at both ends. On this support shaft can rotate freely a tubular shaft (39) on which are wedged the tangent wheel (17) and the gear (10) on the one hand. On the other hand the rotor (3) with its bearings is engaged on this shaft (39), it can rotate independently of 11 shaft (39). On a third shaft (40) integral with a chain sprocket, or any other drive mode, is locked the gear (11). This assembly "pinion, shaft (40) and gear (11)" with its bearings is engaged on the shaft (39); its angular movement is therefore independent of (39). The screw (20) and its motor (21) have the same rattle as in FIG.

Les roulements (symbolisés par des billes) ainsi que le carter devront être adaptés à l'usage qui sera fait de ce montage. Ils ne sont là que pour préciser l'emplacemeant des différents organes de cet assemblage. Le mouvement ainsi décrit peut être inséré dans le moyeu d'une roue de motocycle. Le rotor (3) par le prolongement de bras ou de rayons peut être relié à une jante et recevoir un pneu ou un organe de transmission. The bearings (symbolized by balls) and the housing must be adapted to the use that will be made of this assembly. They are there only to specify the location of the various organs of this assembly. The movement thus described can be inserted into the hub of a motorcycle wheel. The rotor (3) by the extension of arms or spokes can be connected to a rim and receive a tire or a transmission member.

Il est à noter que lé sens du mouvement angulaire du rotor est inversé par rapport au mouvement du pignon (40). Ce système donne naissance à un mouvement angulaire très particulier. En effet, au repos, le -rotor (3)*est absolument indépendant, il peut tourner librement à droite ou à gauche, mais il reprend sa depen- dance dès que l'un ou l'autre, ou que les deux moteurs entrent en action. Avec une régulation électronique, celà pourrait conduire à un véhicule à quatre roues motrices et directrices sans différentiel. It should be noted that the direction of the angular movement of the rotor is reversed with respect to the movement of the pinion (40). This system gives rise to a very particular angular movement. In fact, at rest, the rotor (3) * is absolutely independent, it can turn freely to the right or to the left, but it resumes its dependence as soon as one or the other, or both engines enter in action. With electronic regulation, this could lead to a four-wheel drive and steering vehicle without differential.

Il est évident que dans ce double jeu de satellites, le rapport du premier train peut ne pas être l'homologue du second donnant ainsi priorité à l'un ou à L'autre des moteurs (entrée 1 ou régulation 21). De toute façon, I'axe des satellites reste à une distance de l'axe principal, égale à la somme des rayons primitifs respectifs des engrenages formants les deux trains de satellites. Il est sans doute plus normal que leur module reste commun.  It is obvious that in this double set of satellites, the ratio of the first train may not be the counterpart of the second thus giving priority to one or the other of the engines (input 1 or regulation 21). In any case, the axis of the satellites remains at a distance from the principal axis, equal to the sum of the respective primitive rays of the gears forming the two trains of satellites. It is probably more normal that their module remains common.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1) Dispositif pour faire varier d'une façon continue et automatique la vitesse relative de deux arbres coaxiaux (1 et 2) munis de leurs pignons (10) et (1) caractérisés en ce qu'ils sont réunis par un rotor (3) porteur d'arbres rotatifs secondaires (4 et 5) solidarisant d'une part les engrenages (6 et 7) puis (8 et 9) tournant en satellites jumelés autour de l'engrenage (11) relié à l'arbre moteur (1) et l'engrenage (10) relié à l'arbre récepteur (2) formant ainsi une liaison différentielle entre (1 et 2). 1) Device for continuously and automatically varying the relative speed of two coaxial shafts (1 and 2) provided with their pinions (10) and (1) characterized in that they are joined by a rotor (3) carrier of secondary rotating shafts (4 and 5) solidarisant on the one hand the gears (6 and 7) and then (8 and 9) rotating in twin satellites around the gear (11) connected to the drive shaft (1) and the gear (10) connected to the receiver shaft (2) thereby forming a differential connection between (1 and 2). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rotor (3) fermé par deux flasques (15 et 13) porteuses d'un roulement assurent la suspension du rotor (3) sur les arbres (1 et 2). 2) Device according to claim 1 characterized in that the rotor (3) closed by two flanges (15 and 13) carrying a bearing ensure the suspension of the rotor (3) on the shafts (1 and 2). 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'une roue tangente (17) assujettie à la flasque (15) est entraînée par une vis sans fin (20) animée par un moteur (21) assisté à vitesse variable déclenchant progressivement la permutation des fonctions menantes de (6 et 8) avec la fonction menée de l'engrenage récepteur (10). 3) Device according to claim 2 characterized in that a tangent wheel (17) secured to the flange (15) is driven by a worm (20) driven by a motor (21) assisted variable speed gradually triggering the permutation driving functions of (6 and 8) with the driven function of the receiving gear (10). 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé -en ce que par son arbre (35) un dynamomètre angulaire (41) est interposé entre l'arbre (2) et l'arbre (?6) pour indiquer l'écart entre le couple résistant que reçoit l'arbre (36) et le couple moteur que reçoit l'arbre (35). 4) Device according to claim 3 characterized in that by its shaft (35) an angular dynamometer (41) is interposed between the shaft (2) and the shaft (? 6) to indicate the difference between the resistant torque received by the shaft (36) and the motor torque that the shaft (35) receives. 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'un coulisseau (30) transmet les informations du dynamomètre (41) par l'intermédiaire d'un bobinage (34) à un processeur électronique (42) asservissant le moteur (21). 5) Device according to claim 4 characterized in that a slider (30) transmits the information of the dynamometer (41) via a coil (34) to an electronic processor (42) slaving the motor (21). 6) Dispositif selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce que le rotor (3) est l'organe de roulement et d'entraî- nement d'une roue le dit dispositif étant inséré dans le moyeu de la dite roue.  6) Device according to the preceding claims taken as a whole, characterized in that the rotor (3) is the rolling member and driving a wheel said device being inserted into the hub of said wheel.
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