FR2581433A1 - Dispositif de boite de vitesses a collier de billes - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE BOITE DE VITESSE, DONT LE PRINCIPE REPOSE SUR LA CONSTITUTION ET L'UTILISATION D'UN ENGRENAGE A RAPPORT VARIABLE, CET ENGRENAGE ETANT REALISE PAR DEUX PIECES CONIQUES 1 ET 2 ADAPTEES ENTRE LESQUELLES PASSE UN COLLIER DE BILLES. AFIN DE PERMETTRE LA TRANSMISSION DE PUISSANCE SANS GLISSEMENT, LA SURFACE DES PIECES CONIQUES EST CREUSEE DE CAVITES SEMISPHERIQUES DANS LESQUELLES LES BILLES DU COLLIER PRENNENT PLACE COMME LE MONTRE LA FIGURE. LES CAVITES SONT REPARTIES SUR DES CERCLES OU RANGEES VERS LESQUELLES LES BILLES DU COLLIER SONT GUIDEES. LORSQUE L'ON DESIRE MODIFIER LE RAPPORT DE VITESSE ENTRE LES DEUX CONES LE SYSTEME DE GUIDE FAIT PASSER LE COLLIER D'UNE RANGEE DE CAVITES A CELLE QUI LUI EST ADJACENTE. LE DECLENCHEMENT DE CE CHANGEMENT DE RANGEE EST SYNCHRONISE DE FACON QUE LA PREMIERE BILLE DANS LA NOUVELLE RANGEE SOIT POSITIONNEE DANS UNE CAVITE QUI ARRIVE EN FACE D'UNE AUTRE CAVITE DE LA RANGEE CORRESPONDANTE. CETTE SYNCHRONISATION EST FAITE A PARTIR DU SIGNAL ELECTRIQUE FOURNI PAR DES DETECTEURS ELECTRO-OPTIQUES (PHOTO-DIODES) QUI NE PEUVENT RECEVOIR DE LA LUMIERE ISSUE DES DIODES ELECTROLUMINESCENTES QUE LORSQUE LES CAVITES DES DEUXCONES VONT SE TROUVER FACE A FACE A L'INSTANT ADEQUAT.

Description

DESCRIPTION
La présente invention concerne une botte de vitesse pour véhicules automobiles, dont le principe est de reconstituer un engrenage pour passage d'un collier de billes entre deux pièces coniques adaptées.

Le "changement de vitesse", c'est-à-dire le changement du rapport entre les vitesses de rotation des deux pièces coniques se fait par déplacement latéral du collier à l'aide d'un guide.

Ce principe permet de réaliser dans un volume restreint un grand nombre (par exemple 8) de positions possibles du collier donc un grand nombre de "rapport de vitesses" différents et ainsi d'obtenir avec une "boite" ayant le rendement des boites à engrenages les avantages d'une botte automatique à variation continue : utilisation du moteur dans sa plage de vitesse optimale et possibilité de changement de vitesse sans débrayage de la puissance.

Les bottes de vitesses développées actuellement utilisent principalement des jeux d'engrenages classiques ou des courroies trapézoïdales.

Les pièces mécaniques essentielles de l'invention sont donc 2 pièces coniques dont les axes de rotation sont parallèles. Les cônes (1) et (2) sont montées tête bêche comme le montre la figure 1/4. Ils ne sont pas forcément identiques; Leurs surfaces sont proches mais ne se touchent pas.

Les surfaces sont creusées de petites cavités semi-sphériques (3) dans lesquelles peuvent prendre place des billes (4) d'acier qui s'enfoncent presque jusqu'en leur milieu (jusqu'à environ les 4/10 de leur hauteur comme montré figure 2/4).

Sur chaque cône, les cavités sont régulièrement réparties par rangées sur des cercles perpendiculaires aux axes de rotation d'un cône à l'autre,deux rangées (7) de cavités se font face et l'intervalle entre 2 cavités de rangées correspondantes (c'est-àdire face à face) est le même.

Un système de guide fait passer entre les 2 cônes un "collier" (X) de billes d'acier de sorte que les billes soient, entre les 2 cônes dans les cavités d'une rangée et que donc elles réalisent à la manière d'un engrenage une liaison mécanique entre ceux-ci (voir figure 2j4).

Le collier de billes permet à 2 rangées de cavités face à face de tourner avec la même vitesse tangentielle ; les rangées adjacentes ne tournent donc pas à la même vitesse, ce qui fait que les cavités se retrouvent périodiquement en face (ou cn phase) puis décalées (ou en opposition de phase).

Pour changer de "vitesse"; il faut, par le guide, décaler le collier de billes d'une rangée, la première bille décalée devant être mise dans un trou en phase avec celui de la rangée d'en face
Il faut donc un système de détection des instants de phases de 2 rangées adjacentes à celle utilisée (la rangée de gauche qui perm par exemple, de "monter la vitesse" et celle de droite qui permet de "la descendre").

Sur la surface de chaque cône, les cavités sont positionnées selo les règles suivantes
- les intervalles entre cavités d'une même rangée sont iden
tiques entre eux et identiques à ceux de la rangée corres
pondante de l'autre cône,
- l'écartement entre 2 rangées est le même que celui existan
entre les 2 rangées correspondantes de l'autre cône,
- d'une rangée de cavités à celle d'à côté,
l'augmentation du rayon d'un cône est égale à la diminutio
du rayon des'autre cône au niveau de la rangée correspond
Dans le cas d'une transmission nécessitant un embrayage et un dif férentiel cette solution de botte de vitesse permet de réaliser u bloc de transmission complet de volume réduit.

En effet, la pièce conique côté moteur pourra comporter, à l'intérieur, un embrayage (9) par exemple multi-disques dans l'huile) l'autre pièce conique pourra recevoir, à l'intérieur, un différen tiel de sortie (10), comme représenté à la figure 3/4. Ce différe à convertisseur hydraulique interne de façon à limiter l'écart de vitesse de rotation des roues. Pour cette fonction les 2 pignons sortie du différentiel comporte des ail lettes (11) se faisant fac l'ensemble tourne dans un bain d'huile.

Le collier (4 ) est constitué d'un cable d'acier (de diamètre env ron 1 à 2 mm) sur lequel sont enfilées un nombre de billes d'acie au moins égal au nombre de cavités de la plus grande rangée, ces billes pouvant glisser librement le long du cable. Le cable est fermé, par exemple, à l'aide d'une épissure soudée ; sa longueur suffisante pour que le collier puisse tourner librement dans chac des rangées de cavités.

Le guide du collier remplit 3 fonctions
- maintenir et guider l'ensemble du collier pour la partie
qui n'est pas dans des trous de cônes.

- placer les billes dans les trous de l'un des 2 cônes
avant la zone de contact avec l'autre cône (fonction
de placage vertical).

- lors des changements de vitesse faire passer le collier
d'une rangée à l'autre à partir d'une bille determinée.

La première fonction est réalisée soit par 2 poulies qui maintiennent le collier tendu et le guide, soit à l'aide d'un tuyau(l2) en téflon au travers duquel passe le collier,
La deuxième fonction est faite par une plaque (8) qui, poussée par un ressort, appuie les billes vers les cavités de l'un des 2 cônes. Cette plaque couvre sur toute la longueur du cône, la partie de la surface située près de la ligne de face à face des cônes (17).

La troisième fonction est réalisée par un guide latéral (6) placé devant le guide de placage vertical et capable de se déplacer rapidement d'une rangée à l'autre en entrainant les billes du collier qui sont à l'intérieur de ce guide.

La figure l/4 montre le parcours du collier en fonctionnement normal, c'est-à-dire, entre 2 changements de "vitesse" et la figure 4/4 montre ce collier déformé par le déplacement du guide latéral à l'instant précis ou un changement de "vitesse" a été déclenché. La bille (13) qui, à cet instant, est la plus proche du guide de placage vertical ( 8 ) sera la première a être plaquée par ce guide dans une cavité de la nouvelle rangée.

L'instant du déplacement brusque du guide latéral doit être déterminé très précisément pour que la première bille déplacée soit plaquée dans une cavité qui se trouve en phase avec celles de la rangée correspondante de l'autre cône.

A chaque tour, un dispositif électro-optique permet de détecter les cavités dites en phase.

Comme le montre la figure 4/4, ce dispositif nécessite, à l'une des extrémités de chaque cône (par exemple l'extrémité gauche),un cylindre creux (14) dont la paroi est traversée d'autant de trous qu'il y a de cavités sur le cône. Ces trous sont répartis en rangées ou en cercles conrme les cavités du cône et dans chaque rangée chaque trou a le même calage angulaire qu'une cavité.

A l'intérieur de l'un des cylindres se trouve placée parallèlement à son axe de rotation, une barrette de diodes électroluminescentes (15) tandis qu'à l'intérieur de l'autre cylindre se trouve une barrette de détecteurs photo sensibles (16).

Ces détecteurs , autant que de rangées, sont éclairés par les diodes électroluminescentes et donc fournissent un signal électrique chaque fois que 2 trous des cylindres sont face à face. Le calage atigulaire des cylindres par rapport aux cônes est réglé de façon à tenir compte du décalage qui existe entre le guide latéral (6 ) et la ligne (17) de face à face des cônes.

Les instants possibles de déplacement du guide latéral vers l'une des rangées sont synchronisés par des impulsions électriques fournies par le détecteur photo sensible de cette rangée à l'aide d'un dispositif électromagnétique (18).

Ce type de botte de vitesse a le même champ d'application que les bottes à engrenage classiques : voitures, camions, motos, véhicules agricoles, militaires
Avec les options qui consistent à y intégrer l'embrayage et le différentiel de sortie avec convertisseur hydraulique, ce dispositif est particulièrement intéressant sur les voitures traction avant,

Claims (6)

1. à volonté.

   sition étant imposée par un système de guide (6) et pouvant varier

   variable, fonction de la position latérale du collier, cette po

   des cônes soit transmise à l'autre cône avec un rapport de vitesse

   sorte que la puissance de rotation donnée par un moteur 5) à l'un

   cavités (3) semi-sphéri ues creIisées à la surface de chaque cône, de

   billes qui passe entre elles, les billes prénant place dans des

   face à face et qui sont reliées mécaniquement par un collier (4) de

   principalement de deux pièces coniques ( 1 ) et ( 2 ) disposées

   REVENDICATIONS 1) Le dispositif selon l'invention est une boîte de vitesse formée

   DISPOSITIF DE BOITE DE VITESSES A COLLIER DE BILLES
2. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisée en ce que les

   cavités à la surface des cônes sont disposées régulièrement ré

   parties par rangées ( 7 ) sur des cercles perpendiculaires aux

   axes de rotation, les écartements entre cavités d'une rangée

   étant les mêmes que ceux. de la rangée qui lui fait face sur l'au

   tre cône.
3. 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que

   pendant la rotation chaque bille est plaquée dans une cavité de

   l'un des cônes, avant de rencontrer l'autre cône, par une plaque

   à ressort (8).
4. 4) Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce

   que le "changement de vitesse", c'est-à-dire le changement du

   rapport entre les vitesses de rotation des 2 cônes, est réalisé

   par le déplacement brusque latéral d'un guide (6) qui entraîne les

   billes à partir de l'une d'entre elles à changer de rangée de

   cavités.
5. 5) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisé en

   ce que le déplacement du guide latéral est synchronisé par la

   détection des instants de phases des cavités à l'aide d'un dis

   positif électronique.
6. 6) Dispositif selon l'ensemble des revendications précédentes

   caractérisé en option par la présence d'une part, d'un sys

   tème d'embrayage disposé à l'intérieur de l'un des cônes

   et d'autre part d'un différentiel de sortie, disposé à l'in

   térieur de l'autre cône