FR2609499A1 - Motorised propulsion unit with continuous speed variation - Google Patents
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- F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
Abstract
Description
a présente invention se rapporte à un groupe moto-propulseur à variation continue de vitesse. The present invention relates to a power unit with continuous speed variation.
On sait que tout moteur thermique soumis à des efforts variables doit être associé à un dispositif de démultiplication permettant de maintenir son régime dans une plage d'utilisation optimale. Ainsi, les groupes moto-propulseurs classiques comprennent un embrayage et une boite de vitesses à plusieurs rapports à commande manuelle ou automatique, qui remplit cette fonction de démultiplication. It is known that any heat engine subjected to variable forces must be associated with a reduction device making it possible to maintain its speed in an optimal range of use. Thus, conventional powertrains include a clutch and a multi-speed gearbox with manual or automatic control, which fulfills this reduction function.
Un premier inconvénient de ce type de transmission réside dans les fréquentes ruptures d'effort que subit le moteur lors des changements de rapport. A first drawback of this type of transmission lies in the frequent breaks in force that the engine undergoes during gear changes.
ce phénomène s appliquant aussi bien aux boites à commande manuelle qu'aux boites à commande automatique. De plus. une telle solution entraine une perte de rendement. L adjonction de coupleurs ou convertisseurs hydrocinétiques n' a pas permis de résoudre ces problêmes de façon réellement satisfaisante.this phenomenon applies to manual control boxes as well as automatic control boxes. Furthermore. such a solution leads to a loss of yield. The addition of hydrokinetic couplers or converters has not made it possible to solve these problems in a really satisfactory manner.
Dans un variateur de vitesse connu, un mécanisme différentiel comportant deux organes d'entrée et un organe de sortie est mis en oeuvre, chacun des organes d'entrée étant relié à une source de puissance et l'organe de sortie à un organe récepteur. In a known variable speed drive, a differential mechanism comprising two input members and an output member is implemented, each of the input members being connected to a power source and the output member to a receiving member.
Ce brevet décrit deux modes de réalisation comportant application pour l'un d'un mécanisme différentiel à train planétaire et, pour l'autre, d'un mécanisme différentiel à pignons coniques. Dans chacun de ces modes de réalisation d'un variateur de vitesse, un premier organe d'entrée, c'est-à-dire un planétaire du mécanisme différentiel, est relié à une source de puissance principale, un deuxième organe d'entrée, c'est-à-dire le porte-satellites, étant relié à la source de puissance auxiliaire destinée à faire varier le rapport entre les vitesses de l'organe de sortie du mécanisme différentiel et de la source de puissance principale,
La source de puissance auxiliaire n'a à fournir que peu de puissance et pour éviter qu'elle ne fonctionne en récepteur, elle est reliée au portesatellites par l'intermédiaire d'un dispositif empêchant la rotation en sens inverse de la source de puissance auxiliaire.This patent describes two embodiments comprising application for one of a differential mechanism with planetary gear and, for the other, of a differential mechanism with bevel gears. In each of these embodiments of a variable speed drive, a first input member, that is to say a planet wheel of the differential mechanism, is connected to a main power source, a second input member, that is to say the planet carrier, being connected to the auxiliary power source intended to vary the ratio between the speeds of the output member of the differential mechanism and of the main power source,
The auxiliary power source only has to provide little power and to avoid it working as a receiver, it is connected to the satellite carriers by means of a device preventing the reverse rotation of the auxiliary power source. .
Cependant, il apparait qu'avec un tel variateur de vitesse. le rendement obtenu, c'est-à-dire le rapport entre la puissance disponible à l'organe de sortie du différentiel et la puissance fournie par la source de puissance principale, n'est pas satisfaisant
On connait également un agencement dans lequel une transmission à courroies et poulies de diamètre variable, permet de réaliser une variation continue de la vitesse de l'arbre de sortie de l'ensemble moto-propulseur. Toutefois, cet agencement ne permet pas de supporter des couples importants. ce qui en limite les applications à des groupes de faible puissance.However, it appears that with such a variable speed drive. the efficiency obtained, i.e. the ratio between the power available to the differential output device and the power supplied by the main power source, is not satisfactory
An arrangement is also known in which a transmission with belts and pulleys of variable diameter, makes it possible to carry out a continuous variation of the speed of the output shaft of the motor-propulsion unit. However, this arrangement does not support significant torques. which limits their applications to low power groups.
Enfin, des recherches ont été effectuées sur des dispositifs variateurs à friction et pression de contact mais les résultats obtenus ont été dans l'en- semble décevants, notamment en ce qui concerne la tenue et la fiabilité de ces dispositifs. Finally, research was carried out on friction and contact pressure variator devices, but the results obtained were generally disappointing, in particular with regard to the behavior and reliability of these devices.
L'invention a donc pour but de réaliser un groupe moto-propulseur à variation continue de vitessequi permette de remédier à ces divers inconvénients et qui permette en particulier d'obtenir des rendements de transmission de puissance importants. The object of the invention is therefore to produce a motor-propulsion unit with continuous speed variation which makes it possible to remedy these various drawbacks and which in particular makes it possible to obtain significant power transmission efficiencies.
A cet effet, 1 invention a pour objet un groupe moto-propulseur à variation continue de vite se, comprenant un mécanisme différentiel comportant au moins deux organes d'entrée coaxiaux et un organe de sortie destiné à être relié à un organe récepteur. au moins deux sources de puissance dont les organes de sortie sont reliés chacun à un organe d'entrée respectif, une des sources de puissance appelée source de puissance principale, fournissant la puissance motrice à l'organe de sortie du mécanisme différentiel,l'au- tre,ou chacune des autres sources de puissance, appelée source de puissance auxiliaire étant destiné à faire varier le rapport entre les vitesses de l'organe de sortie du mécanisme différentiel et de la source de puissance principale, des moyens étant prévus pour faire varier respectivement la vitesse de rotation de 1 organe de sortie du ou de chaque source de puissance auxiliaire, caractérisé en ce que la, ou chaque source de puissance auxiliaire. est reliée au mécanisme différentiel par l'intermédiaire d'une transmission à roue et vis sans fin irréversible , le mécanisme différentiel étant un train épicycloidal composé, formé d'au moins un premier et un deuxième train épicycloidaux simples disposés en série. To this end, 1 invention relates to a continuously variable speed propulsion unit, comprising a differential mechanism comprising at least two coaxial input members and an output member intended to be connected to a receiving member. at least two power sources, the output members of which are each connected to a respective input member, one of the power sources called the main power source, providing the driving power to the output member of the differential mechanism, the au - be, or each of the other power sources, called an auxiliary power source being intended to vary the ratio between the speeds of the output member of the differential mechanism and the main power source, means being provided for varying respectively the speed of rotation of 1 output member of the or each auxiliary power source, characterized in that the, or each auxiliary power source. is connected to the differential mechanism by means of an irreversible worm and wheel transmission, the differential mechanism being a compound planetary train, formed of at least a first and a second simple planetary train arranged in series.
Suivant d'autres caractéristiques:
- Le porte-satellites du premier train épicycloidal est solidaire de la couronne du deuxième train épicycloidal et la couronne du premier train est solidaire du planétaire du deuxième train,
- le mécanisme différentiel est un train épicycloidal composé, formé d'au moins deux trains épicycloidaux simples disposés en série, le portesatellites d'un train simple étant solidaire du planétaire du train simple suivant et les couronnes de ces trains successifs étant solidaires l'une de l'autre. According to other characteristics:
- The planet carrier of the first planetary gear train is secured to the crown of the second planetary gear train and the crown of the first train is secured to the sun gear of the second train,
the differential mechanism is a compound epicyclic train, formed of at least two simple epicyclic trains arranged in series, the satellite gates of a single train being integral with the planetary of the following single train and the crowns of these successive trains being integral with one the other.
- le mécanisme différentiel est formé de deux. trains épicycloidaux simples le planétaire d'un premier train simple étant relié à la source de puissance auxiliaire et le porte-satellites de ce premier train simple étant relié à la source de puissance principale, l'organe de sortie de ce mécanisme dif férentiel comprenant le porte-satellites du deuxième train épicycloidal simple. - the differential mechanism is made up of two. simple epicyclic trains the planetary of a first simple train being connected to the auxiliary power source and the planet carrier of this first simple train being connected to the main power source, the output member of this differential mechanism comprising the planet carrier of the second simple planetary train.
- le mécanisme différentiel est formé d'au moins trois trains épicycloidaux simples disposés en série, le porte-satellites d'un premier train simple situé à une extrémité du mécanisme différentiel étant relié à une première source de puissance auxiliaire, le planétaire de ce premier train étant relié à une deuxième source de puissance auxiliaire, les couronnes étant reliées à la source de puissance principale et l'organe de sortie de ce mécanisme différentiel comprenant le porte-satellites d'un dernier train épicycloidal simple situé à l'extrémité du mécanisme opposé au premier train. - the differential mechanism is formed by at least three simple planetary gear trains arranged in series, the planet carrier of a first simple train located at one end of the differential mechanism being connected to a first auxiliary power source, the planet gear of this first train being connected to a second auxiliary power source, the crowns being connected to the main power source and the output member of this differential mechanism comprising the planet carrier of a last simple epicyclic train located at the end of the mechanism opposite the first train.
- les moyens prévus pour faire varier la vitesse de rotation de 1 organe de sortie de la source de puissance auxiliaire comprennent un dispositif commun de commande de l'ensemble des sources de puissance associées au mécanisme différentiel. - The means provided for varying the speed of rotation of 1 output member of the auxiliary power source comprises a common device for controlling all of the power sources associated with the differential mechanism.
- le dispositif commun de commande des deux sources de puissance comprend une pièce reliée à un organe d actionnement unique délimitant deux cames de profils différents déterminant respectivement chacune la commande d'alimentation de l'une des sources de puissance. - the common device for controlling the two power sources comprises a part connected to a single actuating member delimiting two cams of different profiles each determining respectively the power supply control of one of the power sources.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemple, et fait en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation d'un groupe moto-propulseur suivant l'invention
- la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un second mode de réalisation d'un groupe moto-propulseur suivant l'invention ;
- la figue 3 est une vue schématique en coupe d'un troisième mode de réalisation d'un groupe moto-propulseur suivant l'invention
- la figure 4 est une vue en perspective d'un dispositif à cames pouvant être utilisé pour commander un groupe tel qu'illustré sur l'une des figures 1 à 3 ::
Le groupe moto-propulseur illustré sur la figure 1 comprend deux sources de puissance 1,2 constituées par exemple par deux moteurs à combustion interne. Chaque moteur comporte respectivement un arbre de sortie 3,4, Ces deux moteurs sont associés à un mécanisme différentiel 5. L'arbre de sortie 3 du moteur 1 entraine par l'intermédiaire d'un renvoi d'angle 6 un premier arbre d'entrée 7 d'un porte-satellites 8.The invention will be better understood on reading the following description of various embodiments given solely by way of example, and with reference to the accompanying drawings, in which
- Figure 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of a powertrain according to the invention
- Figure 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of a powertrain according to the invention;
- Fig 3 is a schematic sectional view of a third embodiment of a powertrain according to the invention
- Figure 4 is a perspective view of a cam device which can be used to control a group as illustrated in one of Figures 1 to 3:
The powertrain illustrated in FIG. 1 comprises two power sources 1,2 constituted for example by two internal combustion engines. Each motor has an output shaft 3, 4 respectively. These two motors are associated with a differential mechanism 5. The output shaft 3 of the motor 1 drives, via a bevel gear 6, a first shaft of input 7 of a planet carrier 8.
L'arbre de sortie 4 du moteur 2 porte une vis irréversible 9 qui coopére avec un pignon 10 pour entrainer un deuxième arbre 11 solidaire d'un planétaire 12. cet arbre 11 s'étendant coaxialement à l'intérieur de l'arbre tubulaire 7 du porte-satellites 8. Le pla-nétaire 12 est en prise avec des pignons satellites 13 portés par le porte-satellites 8. Ces satellites 13 étant en prise avec une couronne 14 complétant le premier train épicycloidal. The output shaft 4 of the motor 2 carries an irreversible screw 9 which cooperates with a pinion 10 to drive a second shaft 11 secured to a sun gear 12. this shaft 11 extending coaxially inside the tubular shaft 7 of the planet carrier 8. The planetary 12 is engaged with planet gears 13 carried by the planet carrier 8. These satellites 13 being engaged with a crown 14 completing the first planetary gear.
La couronne 14 du premier train épicycloidal simple est relié au planétaire 15 d'un deuxième train planétaire. Ce planétaire 15 est en prise avec des pignons satellites 16 portés par un porte-satellites
17 solidaire d'un arbre de sortie 18 du mécanisme différentiel. Les pignons satellites 16 engrainent également avec une couronne dentée 19 solidaire du portesatellites 8 du premier train épicycloidal simple. Le moteur 1 relié au porte-satellites du premier train épicycloidal simple constitue la source de puissance principale du groupe moto-propulseur, tandis que le moteur 2 forme la source de puissance auxiliaire de ce groupe en étant destiné à faire varier le rapport entre les vitesses des organes de sortie du mécanisme différentiel et de la source de puissance principale.The crown 14 of the first simple planetary gear is connected to the sun gear 15 of a second planetary gear. This sun gear 15 is engaged with satellite pinions 16 carried by a planet carrier
17 secured to an output shaft 18 of the differential mechanism. The planet gears 16 also generate with a toothed crown 19 secured to the satellite gates 8 of the first simple epicyclic train. The engine 1 connected to the planet carrier of the first simple planetary gear train constitutes the main power source of the powertrain, while the engine 2 forms the auxiliary power source of this group by being intended to vary the ratio between the speeds output devices of the differential mechanism and the main power source.
L'arbre de sortie 4 de ce moteur auxiliaire, ayant tendance à étre entrainé par le moteur de puissance 1 par l'intermédiaire du porte-satellite 8 et du planétaire 12, est relié au planétaire 12 au moyen d'une vis irréversible 9 qui permet de canaliser la puissance fournie par le moteur de puissance vers l'arbre de sortie 18 formant organe de sortie unique du mécanisme différentiel.The output shaft 4 of this auxiliary motor, tending to be driven by the power motor 1 via the planet carrier 8 and the sun gear 12, is connected to the sun gear 12 by means of an irreversible screw 9 which used to channel the power supplied by the power motor to the output shaft 18 forming a single output member of the differential mechanism.
La puissance du moteur auxiliaire 2 doit pour le moins lui permettre de vaincre les frottements et éventuellement d'assurer le démarrage du moteur de puissance 1, en particulier si ce dernier est un moteur thermique. Ce moteur auxiliaire peut également être prévu pour entrainer un ou plusieurs organes indépendants du groupe moto-propulseur lui-meme. The power of the auxiliary motor 2 must at least allow it to overcome friction and possibly ensure the starting of the power motor 1, in particular if the latter is a heat engine. This auxiliary engine can also be provided to drive one or more bodies that are independent of the powertrain itself.
Les équations qui établissent les relations entre les différentes vitesses de rotation de l'arbre tubulaire 7, l'arbre 11 et l'arbre de sortie 18 permettent de considérer le mécanisme différentiel 5 pris dans son ensemble comme équivalent à un train planétaire simple dont la raison est fonction des raisons R1 et R2 des trains épicycloidaux simples constituant cet ensemble. La relation s'écrit R = R1 + R1 R2. The equations which establish the relationships between the different speeds of rotation of the tubular shaft 7, the shaft 11 and the output shaft 18 make it possible to consider the differential mechanism 5 taken as a whole as equivalent to a simple planetary gear whose reason is a function of the reasons R1 and R2 of the simple planetary trains constituting this set. The relation is written R = R1 + R1 R2.
Ainsi avec deux trains planétaires simples de raison R1 = R2 = 2 on a un ensemble de raison équivalente à R = 2 + 2 x 2 = 6, avec R1 = R2 t 3 on obtient R = 12. On constate donc qu'avec des trains planétaires simples de raison acceptable pour leur réalisation pratique, nous obtenons un mécanisme différentiel dont la raison est importante et facilement réalisable en pratique. Thus with two simple planetary trains of reason R1 = R2 = 2 we have a set of reason equivalent to R = 2 + 2 x 2 = 6, with R1 = R2 t 3 we obtain R = 12. We thus observe that with simple planetary trains of acceptable reason for their practical realization, we obtain a differential mechanism whose reason is important and easily achievable in practice.
Sur la figure 2 est représenté un autre mode de réalisation du groupe moto-propulseur de 1' inven- tion dans lequel les deux moteurs 1. 2 sont associés à un mécanisme différentiel 5 formé de deux trains épicycloidaux simples disposés en série. L'arbre de sortie du moteur 2 porte une vis irréversible 9 qui co opére avec un pignon 30 fixé à une extrémité d'un premier arbre d'entrée 31 solidaire d'un premier planétaire 32 à son extrémité opposé. In FIG. 2 is shown another embodiment of the powertrain of the invention in which the two motors 1, 2 are associated with a differential mechanism 5 formed of two simple epicyclic trains arranged in series. The output shaft of the motor 2 carries an irreversible screw 9 which cooperates with a pinion 30 fixed to one end of a first input shaft 31 secured to a first sun gear 32 at its opposite end.
L'arbre de sortie 3 du moteur 1 entrainé par l'intermédiaire de deux pignons 33, un deuxième arbre d'entrée 34 solidaire d'un porte-satellites 35 dont les satellites 36 d'axes parallèles à celui de ce dernier sont en prises d'une part avec le planétaire 32 et d'autre part, avec une couronne 37 montée mobile à rotation, coaxiale au planétaire 32 et au porte-satellites 35, l'arbre 31 du premier planétaire s'étendant coaxialement à l'intérieur de l'arbre 34 tubulaire du porte-satellites 35. Ce porte-satellites 35 se prolonge par un arbre 38 portant un second planétaire 39.Un deuxième jeu de satellites 40 portés par un second porte-satellites 41 d'axe parallèle à ceux de ces derniers, est en prise avec le second planétaire 39 et avec une couronne 37b formée par un prolongement axial de la couronne 37a. Cette couronne 37b étant elle-meme coaxiale au planétaire 39 et au porte-satellites 41. The output shaft 3 of the motor 1 driven by means of two pinions 33, a second input shaft 34 secured to a planet carrier 35 whose satellites 36 with axes parallel to that of the latter are engaged on the one hand with the sun gear 32 and on the other hand, with a ring 37 mounted movable in rotation, coaxial with the sun gear 32 and the planet carrier 35, the shaft 31 of the first sun gear extending coaxially inside the tubular shaft 34 of the planet carrier 35. This planet carrier 35 is extended by a shaft 38 carrying a second sun gear 39. A second set of satellites 40 carried by a second planet carrier 41 with an axis parallel to those of these latter, is engaged with the second sun gear 39 and with a ring 37b formed by an axial extension of the ring 37a. This ring 37b itself being coaxial with the sun gear 39 and the planet carrier 41.
L'arbre de sortie 42 de ce mécanisme est porté par le deuxième porte-satellites 41. The output shaft 42 of this mechanism is carried by the second planet carrier 41.
Les vitesses de fonctionnement de ce dernier mode de réalisation de groupe moto-propulseur sont données par la relation existant entre les vitesses des différents organes d un train épicycloidal double, à savoir
n3 R1 2tr2 R1) + R + n1 r2 = avec
R1 = r1 + r1 r2 relation dans laquelle r1 est le rapport du nombre de dents de la première couronne 37a au nombre de dents du premier planétaire 32, r2 est le rapport du nombre de dents de la seconde couronne 37b au nombre de dents du second planétaire 39, n1 est la vitesse de rotation du planétaire 32 , n2 est celle du second planétaire 39 et n3 est celle de l'arbre de sortie 42.The operating speeds of this latter embodiment of the powertrain are given by the relationship existing between the speeds of the various members of a double planetary gear, namely
n3 R1 2tr2 R1) + R + n1 r2 = with
R1 = r1 + r1 r2 relation in which r1 is the ratio of the number of teeth of the first ring 37a to the number of teeth of the first sun gear 32, r2 is the ratio of the number of teeth of the second ring 37b to the number of teeth of the second planetary 39, n1 is the speed of rotation of the sun gear 32, n2 is that of the second sun gear 39 and n3 is that of the output shaft 42.
Si la vitesse n1 est fixée par exemple à 3300 trs/mn et les différents rapports a r 1 = 4,5 et r2 3, la vitesse n3 de l'arbre de sortie 42 est donnée en fonction de n2 par le tableau suivant n2 O 471,42 2000 3300 4500 (trs/mn) n3 - 550 0 1783,33 3300 4700 (trs/mn)
La vitesse n 1 peut également prendre toute autre valeur, en particulier elle peut prendre des valeurs discrètes correspondant à un fonctionne ment par paliers du moteur 1, comme l'illustre plus en détail la Fig.4.If the speed n1 is fixed for example at 3300 rpm and the different ratios ar 1 = 4.5 and r2 3, the speed n3 of the output shaft 42 is given as a function of n2 by the following table n2 O 471 , 42 2000 3300 4500 (rpm) n3 - 550 0 1783.33 3300 4700 (rpm)
The speed n 1 can also take any other value, in particular it can take discrete values corresponding to a stepwise operation of the motor 1, as illustrated in more detail in Fig.4.
A cet effet, la Fig.4 représente un dispositif à cames permettant de commander les deux moteurs 1, 2. il comprend une pièce 51 articulée autour d'un axe fixe 52 et sur laquelle est accroché un unique levier de commande 53 agissant dans le sens de la flèche F. La pièce 51 est de préférence à peu prés symétrique par rapport à l'axe de rotation 52 de manière à être à peu près équilibrée. Un ressort de rappel 54 relié à 'un bàti fixe 55 (partiellement illustré), sollicite la pièce 51 vers celui-ci. A l'extrémité supérieure de la pièce 51 sont formées deux cames 56. 57 de profils différents, sur chacune desquelles viennent respectivement en appui deux leviers 58a, 58b.Des ressorts de rappel correspondants 59a, 59b fixés au bàti 55 maintiennent les leviers 58, 58b contre les cames 56. 57 respectives. Les leviers 58a, 58b sont reliés chacun à une tringlerie usuelle de commande, représentée en traits mixtes, de l alimen- tation des moteurs respectifs 1 et 2. Les leviers 58a, 58b viennent en butée en début de course contre une saillie 60a et en fin de course contre une saillie 60b, ces saillies s' étendant toutes deux transversalement aux cames 56 et 57. La came 56 est associée à la source de puissance auxiliaire et a un profil en paliers, comportant un petit palier de départ 56a et des parties en arc de cercle ou paliers 56ç, 56g de rayons différents, centrées sur l'axe 52 raccordées par des rampes 56q, 56g. La came 57 associée au moteur 1 formant la source de puissance principale a par contre un profil régulier continu au-delà de son petit palier de départ 57â qui est au même niveau que celui du petit palier 56a, son extrémité 57b pouvant se situer à un niveau égal ou supérieur à celui du palier 56e
Lorsque l'opérateur pousse le levier de commande 53 dans le sens de la flèche F, la pièce 51 est entraînée dans le sens correspondant de sorte que les cames 56, 57 glissent contre les leviers qui sont maintenus contre ces dernières par les ressorts de rappel 59g. 59b, les leviers épousent donc le profil offert par les cames qui provoquent ainsi un déplacement angulaire plus ou moins important des leviers 58a, 58b. Chaque levier agit en fonction de son déplacement angulaire sur la commande d'alimentation du moteur correspondant.Bien entendu, plus l'opérateur pousse sur le levier de commande 53, plus les leviers 5Bg, 58b subissent des déplacements angulaires importants de la part des cames 56, 57 et plus grande est la quantité de gaz admis dans chaque moteur dans le cas ou il s'agit de moteurs à combustion interne.To this end, Fig.4 shows a cam device for controlling the two motors 1, 2. it comprises a part 51 articulated around a fixed axis 52 and on which is hung a single control lever 53 acting in the direction of arrow F. The part 51 is preferably approximately symmetrical with respect to the axis of rotation 52 so as to be more or less balanced. A return spring 54 connected to a fixed frame 55 (partially illustrated) urges the part 51 towards it. At the upper end of the part 51 are formed two cams 56. 57 of different profiles, on each of which bear two levers 58a, 58b respectively. Corresponding return springs 59a, 59b fixed to the frame 55 hold the levers 58, 58b against the cams 56. 57 respective. The levers 58a, 58b are each connected to a conventional control linkage, shown in phantom, for the supply of the respective motors 1 and 2. The levers 58a, 58b come into abutment at the start of the race against a projection 60a and in limit switch against a projection 60b, these protrusions both extending transversely to the cams 56 and 57. The cam 56 is associated with the auxiliary power source and has a stepped profile, comprising a small starting bearing 56a and parts in an arc or bearings 56c, 56g of different radii, centered on the axis 52 connected by ramps 56q, 56g. The cam 57 associated with the motor 1 forming the main power source, on the other hand, has a regular regular profile beyond its small starting stage 57â which is at the same level as that of the small stage 56a, its end 57b possibly being at a level equal to or higher than that of the 56th level
When the operator pushes the control lever 53 in the direction of arrow F, the part 51 is driven in the corresponding direction so that the cams 56, 57 slide against the levers which are held against the latter by the return springs 59g. 59b, the levers therefore conform to the profile offered by the cams which thus cause more or less significant angular displacement of the levers 58a, 58b. Each lever acts as a function of its angular displacement on the power supply control of the corresponding motor. Of course, the more the operator pushes on the control lever 53, the more the levers 5Bg, 58b undergo significant angular displacements on the part of the cams. 56, 57 and greater is the quantity of gas admitted into each engine in the case of internal combustion engines.
Le mode de réalisation du groupe moto-propulseur illustré sur la Fig. 3 comprend un mécanisme différentiel 5 formé de trois trains épicycloidaux simples disposés en série. The embodiment of the powertrain illustrated in FIG. 3 comprises a differential mechanism 5 formed by three simple planetary gear trains arranged in series.
Ce mécanisme différentiel comprend de manière analogue au mode de réalisation de la Fig. 2, trois trains épicyloidaux coaxiaux et disposés en série de telle façon que leurs couronnes soient coaxiales et que deux couronnes successives soient solidaires l'une de l'autre pour former ainsi un ensemble de couronne 143. This differential mechanism similarly comprises the embodiment of FIG. 2, three epicyloidal trains coaxial and arranged in series such that their crowns are coaxial and that two successive crowns are integral with one another to thus form a set of crowns 143.
Les satellites 144 d'un premier train simple situé à une extrémité du mécanisme différentiel sont portés par un porte-satellites 145 et engrènent avec l'ensemble de couronne 143 et un planétaire 146 de ce premier train, les axes de ces satellites 144 étant parallèles à celui de l'ensemble de couronne. The satellites 144 of a first single train located at one end of the differential mechanism are carried by a planet carrier 145 and mesh with the ring assembly 143 and a sun gear 146 of this first train, the axes of these satellites 144 being parallel to that of the crown assembly.
Le porte-satellites 145 du premier train est relié au planétaire 147 du train voisin ou deuxième train par l'intermédiaire d'un arbre 148. Des satellites 149 du deuxième train, portés par un porte-satellites 150 et d'axes parallèles à celui de ce dernier, engrènent avec le planétaire 147, le porte-satellites 150 de ce deuxième train étant relié au planétaire 151 du troisième train, situé à l'extrémité du mécanisme opposée au premier, par l'intermédiaire d'un arbre 152
Le porte-satellites 153 du troisième train simple porte des satellites 154 d'axes perpendiculaires à l'axe de l'ensemble de couronne 143 qui engrènent avec une face du planétaire 151 et un rebord annulaire 155 qui s'étend radialement vers l'intérieur de l'ensemble de couronne 143 au niveau de l'extrémité correspondante de ce dernier.The planet carrier 145 of the first train is connected to the sun gear 147 of the neighboring train or second train via a shaft 148. Satellites 149 of the second train, carried by a planet carrier 150 and with axes parallel to that of the latter, mesh with the sun gear 147, the planet carrier 150 of this second train being connected to the sun gear 151 of the third train, located at the end of the mechanism opposite the first, by means of a shaft 152
The planet carrier 153 of the third single train carries satellites 154 of axes perpendicular to the axis of the ring assembly 143 which mesh with a face of the sun gear 151 and an annular flange 155 which extends radially inwards of the crown assembly 143 at the corresponding end of the latter.
Le moteur 1 entraine par l'intermédiaire d un renvoi d'angle 156 un premier arbre d'entrée 157 tubulaire, solidaire de l'ensemble de couronne 143, un premier moteur auxiliaire 2 entraine par 1' intermé- diaire d'une vis irreversible 2â un deuxième arbre d'entrée 158 tubulaire, solidaire du porte-satellites 145 du premier train, s'étendant coaxialement à l'in- térieur du premier arbre d'entrée 157 et un deuxième moteur auxiliaire 159 entraine par l'intermédiaire d'une deuxième vis irréversible 29, un troisième arbre d'entrée 160, solidaire du planétaire 146 du premier train, s'étendant coaxialement à l'intérieur du deuxième arbre d'entrée 158. The motor 1 drives by means of a bevel gear 156 a first tubular input shaft 157, integral with the crown assembly 143, a first auxiliary motor 2 drives by the intermediary of an irreversible screw 2â a second tubular input shaft 158, integral with the planet carrier 145 of the first train, extending coaxially inside the first input shaft 157 and a second auxiliary motor 159 driven by means of a second irreversible screw 29, a third input shaft 160, integral with the sun gear 146 of the first train, extending coaxially inside the second input shaft 158.
L'arbre de sortie 161 de ce mécanisme est porté par le porte-satellites 153 du troisième train,
Chaque moteur auxiliaire 2 et 159 est des tiné à faire varier le rapport entre les vitesses des organes de sortie de la source de puissance principale et du mécanisme différentiel. A cet effet, cha-cun de ces moteurs auxiliaires est relié à des moyens de commande (non représentés) de la vitesse de rotation de leur organe de sortie,
Les vitesses de fonctionnement de ce dernier mode de réalisation de groupe moto-propulseur sont données par la relation existant entre les vitesses des différents organes d'entrée d'un train épicyclol- dal formé de trois trains simples, à savoir
4 (1 + r3) - Nr3 R1 - n2 (r2 tR1}ln1 r2 =0
avec R1 = r1 + r1 r2 relation dans laquelle r1 est le rapport du nombre de de dents 'de l'ensemble de couronne 143 au niveau du premier train simple au nombre de dents du premier planétaire 146, r2 est le rapport du nombre de dents de l'ensemble de couronne 143 au niveau du deuxième train au nombre de dents du second planétaire 147, r3 est le rapport du nombre de dents de l'ensemble de couronne 143 au niveau de son rebord annulaire 155 au nombre de dents du troisième planétaire 151, n 1 est la vitesse de rotation du premier planétaire 146. n2 celle du second planétaire 147, n4 celle de l'arbre de sortie 161 et N celle de la couronne 143.The output shaft 161 of this mechanism is carried by the planet carrier 153 of the third train,
Each auxiliary motor 2 and 159 is designed to vary the ratio between the speeds of the output members of the main power source and the differential mechanism. To this end, each of these auxiliary motors is connected to control means (not shown) for the speed of rotation of their output member,
The operating speeds of this latter embodiment of the powertrain are given by the relation existing between the speeds of the various input members of a planetary train formed of three simple trains, namely
4 (1 + r3) - Nr3 R1 - n2 (r2 tR1} ln1 r2 = 0
with R1 = r1 + r1 r2 relation in which r1 is the ratio of the number of teeth 'of the crown assembly 143 at the level of the first single train to the number of teeth of the first planetary 146, r2 is the ratio of the number of teeth of the crown assembly 143 at the level of the second train to the number of teeth of the second sun gear 147, r3 is the ratio of the number of teeth of the crown assembly 143 at its annular edge 155 to the number of teeth of the third sun gear 151, n 1 is the speed of rotation of the first sun gear 146. n2 that of the second sun gear 147, n4 that of the output shaft 161 and N that of the crown 143.
Cet agencement qui ménage trois entrées permet de disposer de 'deux sources de puissance auxiliaires indépendantes, ce qui autorise un réglage plus fin du rapport des vitesses entre les organes de sorties de la source de puissance principale et du mécanisme différentiel vis à vis des modes de réalisation où le mécanisme différentiel ne comporte que deux organes d'entrée. This arrangement which spares three inputs makes it possible to have two independent auxiliary power sources, which allows a finer adjustment of the speed ratio between the output organs of the main power source and of the differential mechanism with respect to the modes of embodiment where the differential mechanism has only two input members.
De plus. ces agencements à trains multiples
(y compris celui de la Fig.2) permettent d'obtenir des rapports de démultiplication ou de surmultiplication plus importants que ceux qui peuvent être atteints avec un mécanisme différentiel simple dans la mesure où la valeur de la raison de ce dernier est limitée par construction.Furthermore. these multi-train arrangements
(including the one in Fig. 2) make it possible to obtain higher gear or overdrive ratios than those which can be achieved with a simple differential mechanism insofar as the value of the latter's reason is limited by construction .
Il est bien entendu possible d'associer en série plus de trois trains épicycloidaux simples de façon analogue à celle décrite ci-dessus pour former un mécanisme différentiel sans augmenter pour cela le nombre d'émergences disponibles mais en augmentant par ailleurs les frottements. It is of course possible to combine in series more than three simple planetary gear trains in a similar manner to that described above to form a differential mechanism without thereby increasing the number of available emergencies but also increasing the friction.
En outre. un seul des deux moteurs auxiliaires peut être relié au mécanisme différentiel par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission irreversible moyennant une perte de puissance dans l'autre des moteurs auxiliaires. In addition. only one of the two auxiliary motors can be connected to the differential mechanism via an irreversible transmission device with a loss of power in the other of the auxiliary motors.
Il est entendu que le terme de mécanisme différentiel est pris dans son sens le plus large. En particulier, il désigne dans le cas présent tout mécanisme de transmission antre deux oryanes d'entrée distincts et un seul organe de sortie avec démultiplication ou surmultiplication suivant l'usage qui en est fait. It is understood that the term differential mechanism is taken in its broadest sense. In particular, in this case, it designates any transmission mechanism between two separate input oryans and a single output member with reduction or reduction according to the use made of it.
Dans les exemples choisis, les organes d'entrée du mécanisme différentiel sont entrainés dans le même sens. In the examples chosen, the input members of the differential mechanism are driven in the same direction.
Il est à noter également que tout mécanisme de transmission d'un groupe moto-propulseur selon l'invention comporte une phase de fonctionnement positive, nulle et négative comme le montrent les tableaux précédents. A cet effet, on désigne par point zéro. dans les exemples de réalisation décrits, le point de fonctionnement précis pour lequel les vitesses des moteurs sont telles que la vitesse de rotation de l'organe de sortie soit nulle. La vitesse de chaque moteur auxiliaire étant fixée, si le moteur de puissance est accéléré à partir de ce point zéro, l'arbre de sortie tournera dans le même sens que les organes d'entrée du mécanisme différentiel, au contraire s'il est décéléré, par rapport au point zéro, l'arbre de sortie tournera dans le sens contraire auxdits organes d entrée. It should also be noted that any transmission mechanism of a powertrain according to the invention comprises a positive, zero and negative operating phase as shown in the preceding tables. For this purpose, we denote by zero point. in the embodiments described, the precise operating point for which the speeds of the motors are such that the speed of rotation of the output member is zero. The speed of each auxiliary motor being fixed, if the power motor is accelerated from this zero point, the output shaft will rotate in the same direction as the input members of the differential mechanism, on the contrary if it is decelerated , with respect to the zero point, the output shaft will rotate in the opposite direction to said input members.
Ainsi, un premier avantage de ce groupe moto-propulseur réside en ce qu il permet de s affranchir d'une boite de vitesses à rapports étagés ainsi que de l'utilisation d'un embrayage lors des changements de rapport comme dans les transmissions à commande manuelle ou automatique. Thus, a first advantage of this powertrain is that it eliminates the need for a gearbox with stepped gears as well as the use of a clutch during gear changes as in control transmissions. manual or automatic.
De même, l'utilisation d'une marche arrière n'est plus indispensable puisque le mécanisme différentiel permet d obtenir des vitesses de sortie inversées. Adapté sur n'importe quel véhicule, le groupe moto-propulseur de l'invention permet d'obtenir une conduite plus souple. Similarly, the use of reverse gear is no longer essential since the differential mechanism makes it possible to obtain reverse output speeds. Adapted on any vehicle, the motor-propulsion unit of the invention makes it possible to obtain a more flexible driving.
De plus, du fait de l'existence d'au moins deux moteurs ne tournant pas toujours aux mêmes régimes, il est possible de disposer d'une réserve importante de couple et de puissance sur une large gamme de vitesses du véhicule en modifiant simplement les vitesses de rotation relatives d'au moins deux des moteurs prévus. In addition, due to the existence of at least two engines not always running at the same speeds, it is possible to have a large reserve of torque and power over a wide range of vehicle speeds by simply modifying the relative rotational speeds of at least two of the motors provided.
Suivant un autre avantage, les rendements de puissance obtenus par l'agencement du groupe moto-propulseur de l'invention sont supérieurs à ceux obtenus à l'aide des dispositifs de la technique antérieure, en particulier ces dispositifs dans lesquels un moteur auxiliaire entraine un organe entrée externe du mécanisme différentiel, en général le porte-satellites. According to another advantage, the power yields obtained by the arrangement of the powertrain of the invention are higher than those obtained using the devices of the prior art, in particular those devices in which an auxiliary motor drives a external input device of the differential mechanism, generally the planet carrier.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et peut notamment comporter des variantes. En particulier, le mécanisme différentiel peut être constitué par tout autre combinaison de trains épicycloidaux et/ou de différentiels non décrite ici. The invention is not limited to the embodiments described above and may in particular include variants. In particular, the differential mechanism can consist of any other combination of planetary gears and / or differentials not described here.
Chaque moteur prévu dans le groupe motopropulseur, c est-å-dire d'une manière générale. Each engine provided in the powertrain, that is to say in general.
chaque organe d entraînement. peut être commandé séparément par un dispositif de commande respectif ou ensemble par un dispositif de commande unique dont un exemple est décrit en référence à la Fig.4. Dans ce cas, chaque organe d'entraînement serait associé à une came respective dont le profil serait approprié à l'utilisation particulière du groupe et aux performances requises.each drive member. can be controlled separately by a respective control device or together by a single control device, an example of which is described with reference to Fig. 4. In this case, each drive member would be associated with a respective cam, the profile of which would be suitable for the particular use of the group and for the performance required.
La configuration des cames 56, 57 du dispositif de commande 50 d'alimentation peut varier, modifiant ainsi la loi de la vitesse de rotation relative des deux moteurs et ainsi celle de l'arbre de sortie du mécanisme différentiel en fonction des usages auxquels se prete le matériel équipé d'un tel groupe moto-propulseur. The configuration of the cams 56, 57 of the supply control device 50 can vary, thus modifying the law of the relative speed of rotation of the two motors and thus that of the output shaft of the differential mechanism according to the uses for which it lends itself equipment fitted with such a powertrain.
Les différents moteurs mis en oeuvre peuvent être indifféremment de tout type connu. En particulier, le ou chaque moteur auxiliaire qui n'a que peu de puissance à fournir peut être sous la forme d'un moteur électrique. The different motors used can be of any known type. In particular, the or each auxiliary motor which has little power to supply may be in the form of an electric motor.
De nombreuses autres variantes sont bien entendu envisageables. C'est ainsi que, un dispositif de transmission irréversible peut être interposé entre chacun ,des moteurs et l'organe d'entrée correspondant du mécanisme différentiel. Le moteur 1 destiné à fournir la puissance peut être relié à l'organe d'entrée respectif du mécanisme différentiel par l'intermédiaire d'un organe de coupure tel que par exemple, un embrayage ou un convertisseur de couple. Many other variants are of course conceivable. Thus, an irreversible transmission device can be interposed between each of the motors and the corresponding input member of the differential mechanism. The motor 1 intended to supply the power can be connected to the respective input member of the differential mechanism by means of a cut-off member such as, for example, a clutch or a torque converter.
Dans le cas où le moteur 1 de puissance est un moteur thermique, le ou chaque moteur auxiliaire peut hêtre adapté pour servir de démarreur à ce moteur 1 de puissance, ce moteur auxiliaire peut alors être électrique. Selon une autre variante, le ou chaque moteur auxiliaire peut également faire office de source de puissance afin de pouvoir entraîner un organe, par exemple un compresseur en dehors de sa fonction première qui est de faire varier le rapport entre les vitesses des organes de sortie du moteur 1 et du mécanisme différentiel.Selon une dernière variante, le moteur ou chaque moteur auxiliaire peut être substitué par une dérivation issue du moteur 1 et dans ce cas, le groupe moto-propulseur ne comprendra qu'un seul moteur,
Le dispositif de commande peut lui-même être remplacé par tout autre dispositif de quelque nature que ce soit produisant le même type de résultat.In the case where the power motor 1 is a heat engine, the or each auxiliary motor may be adapted to serve as a starter for this power motor 1, this auxiliary motor may then be electric. According to another variant, the or each auxiliary motor can also act as a power source in order to be able to drive an organ, for example a compressor outside of its primary function which is to vary the ratio between the speeds of the output organs of the engine 1 and the differential mechanism. According to a last variant, the engine or each auxiliary engine can be replaced by a bypass from engine 1 and in this case, the powertrain will include only one engine,
The control device can itself be replaced by any other device of any kind whatsoever producing the same type of result.
Par exemple, le dispositif de commande représenté par la Fig.4 peut être remplacé par un dispositif électronique basé sur le programme d'utilisation du matériel de manière à avoir un ensemble très compact comprenant un microprocesseur ou analogue. For example, the control device shown in Fig.4 can be replaced by an electronic device based on the hardware usage program so as to have a very compact assembly comprising a microprocessor or the like.
permettant en outre si nécessaire une régulation de la vitesse de sortie,
Le groupe moto-propulseur selon l'invention peut également comporter un dispositif de commandes indépendantes. Chacune des commandes d'accélération étant actionnée indépendamment l'une de l'autre par le conducteur à l'aide d'une pédale et d'un levier par exemple.allowing, if necessary, regulation of the output speed,
The powertrain according to the invention may also include an independent control device. Each of the acceleration controls being actuated independently of one another by the driver using a pedal and a lever for example.
Il va sans dire que le groupe moto-propulseur de l'invention peut s'appliquer à de nombreux domaines dans l'industrie, en particulier à la traction des véhicules (voitures, camions, tracteurs etc...) ou pour l'actionnement de machines (machineoutils, laminoirs etc...) et en général à tout dispositif requérant unè force motrice. It goes without saying that the motor-propulsion unit of the invention can be applied to many fields in the industry, in particular to the traction of vehicles (cars, trucks, tractors, etc.) or for actuation of machines (machine tools, rolling mills etc ...) and in general to any device requiring a motive force.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DL | Decision of the director general to leave to make available licences of right | ||
| ST | Notification of lapse |