FR2614961A1 - Transmission dissipative a gammes multiples et rapport variable en continu - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UNE TRANSMISSION DISSIPATIVE A GAMMES MULTIPLES DE VITESSES ET RAPPORT VARIABLE EN CONTINU. ELLE COMPORTE UN ENGRENAGE PLANETAIRE 10 AYANT UNE ROUE DENTEE D'ENTREE 20, UNE ROUE DENTEE DE SORTIE 30 ET DEUX COURONNES DENTEES 60, 62 POUVANT TOURNER DE FACON INDEPENDANTE, UN PREMIER FREIN HYDROVISQUEUX 16 RELIE A L'UNE DE CES COURONNES, UN SECOND FREIN HYDROVISQUEUX 18 RELIE A L'AUTRE DES COURONNES, ET UN CIRCUIT COMPRENANT DES UNITES DE MANOEUVRE DES FREINS ET CONCU POUR CHOISIR LEQUEL DES FREINS PEUT ETRE MIS EN OEUVRE ET POUR REGLER LE DEGRE DE GLISSEMENT DE CE FREIN AFIN DE COUVRIR TOUTES LES COMBINAISONS DE VITESSES D'ENTREE ET DE SORTIE AVEC UN GLISSEMENT MINIMAL DU FREIN HYDROVISQUEUX POUR OBTENIR UN RENDEMENT MAXIMAL DE LA TRANSMISSION. DOMAINE D'APPLICATION : TRANSMISSIONS ENTRE LE MOTEUR PRINCIPAL ET LE COMPRESSEUR DE PRESSURISATION D'UNE CABINE D'AVION, ETC.
Description
L'invention concerne une transmission dissipa-
tive à gammes multiples et rapport variable en continu, pouvant être mise en oeuvre pour établir un rapport de vitesse variable en continu sur une gamme donnée entre une source d'énergie tournante et une charge tournante. La
transmission à rapport variable en continu-est particuliè-
rement utile à utiliser dans des systèmes o le poids et la dimension et un coût minimal sont importants, tels que la commande d'un compresseur de pressurisation d'une cabine d'avion o, dans l'intérêt du rendement de cycle, on souhaite faire travailler un compresseur à une vitesse qui est indépendante d'une vitesse d'entrée de la transmission, laquelle vitesse d'entrée provient d'une machine motrice
telle qu'un moteur de propulsion d'un aéronef.
On connaît de nombreux types différents de transmissions à rapport variable destinées à établir un rapport de vitesse variable entre une source d'énergie tournante et une charge tournante. Dans un système d'entraînement à vitesse constante, on souhaite entraîner une charge telle qu'une génératrice à une vitesse constante à partir d'une machine motrice à vitesse variable, telle qu'un moteur de propulsion d'un aéronef. La transmission peut comprendre un engrenage planétaire, auquel sont associés des freins et des embrayages hydrovisqueux pouvant être commandés sélectivement pour établir une vitesse de sortie constante pour une vitesse d'entrée variable, avec un glissement minimal des embrayages hydrovisqueux pour minimiser la dissipation d'énergie dans ces embrayages hydrovisqueux. Une autre commande connue à vitesse constante possède une transmission à rapport variable comprenant un engrenage planétaire et un frein hydrovisqueux qui lui est associé pour établir une vitesse constante en sortie de la
transmission, avec des vitesses d'entrée qui varient.
La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 713 879, déposée le 18 Mars 1985, décrit l'utilisation de deux embrayages hydrovisqueux en association avec un
engrenage planétaire pour une commande de démarreur-
génératrice à gammes multiples.
Une transmission à engrenage planétaire, comportant deux freins associés à des roues dentées différentes de cette transmission, permettant une rotation en sortie dans un sens avant ou en sens inverse,. est
décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 886 -
816. Une transmission utilisant un embrayage hydrovisqueux est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 4 488 626, et un train de transmission comprenant un embrayage visqueux est décrit dans le brevet
des Etats-Unis d'Amérique n 4 562 897.
On ne connaît pas, dans l'art antérieur, une transmission dissipative à gammes multiples et rapport variable en continu, utilisant un engrenage planétaire ayant au moins quatre roues dentées associées en rotation, deux des roues dentées définissant des éléments d'entrée et de sortie, respectivement, et les deux autres roues-dentées pouvant tourner de façon indépendante et étant associées chacune à l'un de deux freins hydrovisqueux, des moyens permettant de sélectionner lequel des freins peut être commandé et étant destinés à régler leur glissement pour établir une réaction de couple au sol et obtenir le rapport de vitesse souhaité avec un minimum d'énergie dissipée par
le glissement du frein hydrovisqueux.
Un objet principal de l'invention est de proposer une transmission dissipative perfectionnée à gammes multiples et rapport variable en continu, qui est d'une construction relativement bon marché et de poids et de dimensions minimaux, et qui établit des rapports de vitesse variables sur une gamme donnée entre une source d'énergie tournante et une charge tournante, avec un
rendement maximal.
A cet effet, la transmission à rapport variable en continu comporte un engrenage ayant au moins quatre roues dentées associées en rotation, comprenant une roue dentée d'entrée, une roue dentée de sortie et deux roues dentées pouvant tourner de façon indépendante; un premier frein hydrovisqueux relié à l'une desdites roues dentées pouvant tourner; un second frein hydrovisqueux relié à l'autre desdites roues dentées pouvant tourner; et des moyens destinés à choisir lequel des freins peut être mis en fonctionnement et régler le degré de glissement du frein en fonctionnement. Plus particulièrement, l'engrenage est un engrenage planétaire et deux unités de manoeuvre des
freins sont associées chacune à l'un des freins hydrovis-
queux et, en réponse à un signal provenant d'un circuit de commande, desserrent ou serrent un frein et règlent la
force du serrage et le glissement résultant du frein.
Un objet de l'invention est de proposer une transmission dissipative à gammes multiples et rapport variable en continu, comportant un engrenage planétaire avec au moins quatre -éléments dont deux définissent un élément d'entrée et un élément de sortie et dont les -deux autres définissent des éléments de base, qui peuvent être manoeuvrés un à la fois pour établir un couple de réaction par l'intermédiaire d'un frein hydrovisqueux dissipatif
associé à l'élément.
Un autre objet de l'invention est de proposer une transmission à rapport variable en continu, du type indiqué dans le paragraphe précédent, comportant des moyens destinés à régler le glissement de chacun des freins hydrovisqueux sur une petite gamme de vitesses pour établir une réaction de couple de base sur une série de gammes de vitesses d'entrée ou de sortie, séquentielles ou se chevauchant. Avec une telle structure, la gamme de vitesses sur laquelle chaque frein doit glisser est réduite et, étant donné que l'énergie dissipative est directement proportionnelle à la vitesse de glissement, on obtient des
rendements plus élevés.
Un autre objet de l'invention est de proposer une transmission -à rapport variable en continu telle qu'indiquée dans le paragraphe précédent, qui peut être utilisée dans la commande du compresseur de pressurisation d'une cabine d'aéronef ou d'avion, o, dans l'intérêt du rendement du cycle, on souhaite faire travailler le compresseur à une vitesse qui est indépendante de la vitesse d'entrée telle que dérivée d'un moteur principal
d'un aéronef ou avion.
Un autre objet de l'.invention est de proposer une transmission dissipative à gammes multiples et rapport variable en continu, comprenant un arbre de sortie pouvant être relié à une charge; un engrenage planétaire ayant au moins quatre éléments de travail distincts comprenant un élément d'entrée relié à l'arbre d'entrée et un élément de sortie relié à l'arbre de sortie, et deux éléments tournants accouplés en rotation auxdits éléments d'entrée et de sortie; deux-freins hydrovisqueux associés chacun à l'un des éléments tournants, et des moyens destinés à commander le serrage alterné de chacun des freins et la force de serrage qui est appliquée à ces freins pour régler
le degré de glissement d'un frein.
Un autre objet de l'invention est de proposer une transmission dissipative à gammes multiples et rapport variable en continu, en combinaison avec un moteur appliquant une commande d'entrée à la transmission et avec un compresseur entraîné par la transmission, comprenant un engrenage à plusieurs -roues dentées associées en rotation, qui comprennent une roue dentée d'entrée accouplée de façon active au moteur, une roue dentée de sortie accouplée de façon active au compresseur et des troisième et quatrième roues dentées, un premier frein hydrovisqueux relié à la troisième roue dentée et un deuxième frein hydrovisqueux
relié à la quatrième roue dentée.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique de 'la transmission dissipative à gammes multiples et rapport variable en continu selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique de la transmission à rapport variable; la figure 3 est une vue schématique du circuit de commande des freins hydrovisqueux; la figure 4 est une abaque des vitesses; et la figure 5 est une coupe verticale partielle
de la transmission à rapport variable.
La transmission dissipative à gammes multiples et rapport variable en continu est représentée sur le diagramme de la figure 1, sur la vue schématique de la
figure 2 et sur la vue structurelle de la figure 5.
La transmission à rapport variable comporte un engrenage indiqué globalement en 10, qui, comme montré en particulier sur les figures 2 et 5, est un engrenage planétaire. La transmission possède une entrée indiquée par une flèche 12 et une sortie indiquée par une flèche 14, et le rapport de vitesse entre l'entrée et la sortie est déterminé par l'intervention de l'engrenage planétaire 10
telle que commandée par deux freins hydrovisqueux 16 et 18.
Sur la vue schématique de la figure 2, il est montré que l'engrenage planétaire comporte une roue satellite composée indiquée globalement en 20 et comprenant
des satellites 22 et 24 pouvant tourner sur un porte-
satellite tournant 26. Le porte-satellite 26 supporte au moins trois des roues satellites composées 20, à égale distance les unes des autres autour d'une roue planétaire
30 qui est en prise avec le satellite 24.
Un arbre d'entrée- 32 est relié au porte-
satellites 26 pour la commande d'entrée indiquée par la flèche 12, dérivée d'une machine motrice telle que le moteur principal 34 de propulsion d'un aéronef. Le
satellite 22 définit un élément d'entrée pour la transmis-
sion. La roue planétaire 30 est fixée à un arbre de sottie (figure 5), ou est réalisée d'une seule pièce avec lui afin de constituer la sortie indiquée par la flèche 14 pour entraîner une charge tournante telle qu'un compresseur 42 de pressurisation d'une cabine d'avion. Comme montré sur la figure 5, un bâti 44 comporte un palier 46 dans lequel sont
montés en rotation l'arbre d'entrée 32 et le porte-
satellite 26. Un palier 48 supporte également en rotation le portesatellite dans le bâti, et le porte-satellite comporte deux paliers 50 et 52 dans lesquels tourne la roue
satellite composée 20.
L'engrenage planétaire comporte également deux roues dentées pouvant tourner de façon indépendante, sous la forme de deux couronnes dentées annulaires 60 et 62 à denture interne, qui engrènent avec les satellites 22 et 24, respectivement. Les couronnes dentées 60 et 62 sont
associées respectivement aux freins hydrovisqueux 16 et 18.
Des disques de freins annulaires 64 et 66 sont montés au moyen de cannelures sur la périphérie extérieure des couronnes dentées respectives 60 et 62 et des plaques de freins intercalées 68 et 70 sont immobilisées sur une
partie fixe 72 du bâti par des cannelures.
Des orifices et canaux convenables (non représentés) permettent à de l'huile de s'écouler entre les éléments 64, 66, 68 et 70 des freins hydrovisqueux, d'une
manière connue dans la technique.
La commande du serrage du frein hydrovisqueux 16 est réalisée par une unité de manoeuvre de frein ayant
trois pistons d'actionnement de frein, espacés circonféren-
tiellement, l'un des pistons d'actionnement de frein étant identifié en 80 sur les figures 3 et 5. Similairement, pour
le frein hydrovisqueux 18, il y a trois pistons d'actionne-
ment de frein espacés de façon. égale, l'un des pistons d'actionnement de frein étant identifié en 82 sur les figures 3 et 5. Comme montré sur la figure 5, ces pistons d'actionnement de frein sont montés dans des chambres définies à l'intérieur du bâti 10 et présentent des orifices respectifs 84 et 86 par lesquels une pression de commande peut être appliquée à l'un ou l'autre des pistons d'actionnement pour provoquer le serrage d'un frein face à la résistance opposée par des plaques 88 fixées à la partie de bâti 72, la valeur de la pression déterminant le degré
de glissement entre les éléments du frein.
La figure 3 montre un circuit de commande de la manoeuvre des freins, la forme de réalisation décrite étant
un circuit hydraulique.
Une pompe 90 fait circuler de l'huile d'un réservoir 92 à travers un filtre 94 et un refroidisseur 96 vers une servo-vanne 98. Le circuit comprend une soupape de décharge 100 et une partie de l'écoulement est distribuée aux freins pour leur refroidissement et pour réaliser une
commande hydrovisqueuse comme indiqué en 102. La servo-
vanne peut être commandée électriquement pour établir une pression de commande souhaitée fournie à une vanne 104 de
transfert. Cette dernière peut être commandée électrique-
ment de façon à prendre deux positions différentes et à déterminer si l'écoulement sous pression de commande s'effectue par une conduite 106 menant à l'unité de manoeuvre de frein comportant les pistons 80 d'actionnement de frein, ou par une conduite 108 menant à l'unité de manoeuvre de frein comportant les pistons 82 d'actionnement
de frein.
Un abaque de vitesse illustrant le fonctionne-
ment est montré sur la figure 4. Avec la transmission à rapport variable, utilisée pour la commande du compresseur de pressurisation d'une cabine d'avion, les éléments de l'engrenage planétaire sont dimensionnés de façon à convenir aux valeurs de vitesses d'entrée et de sortie demandées. Dans la bague de vitesse, une ligne de vitesse nulle est indiquée en 110. La commande de sortie vers le compresseur 42 est indiquée par une ligne verticale 112 et la gamme souhaitée de vitesses de travail du compresseur est comprise entre des points A et B sur la ligne 112. Une gamme de vitesses d'entrée pour le moteur 34, destinée à faire travailler le compresseur, est comprise entre les
points C et D sur une ligne verticale 114 de vitesse.
Lorsque l'un ou l'autre des freins hydrovis-
queux 16 et 18 est totalement immobilisé, la vitesse de la couronne associée est nulle et cette immobilisation est indiquée en un point H sur la ligne 110 pour la couronne 60 et en un point F sur la ligne 110 pour la couronne 62. La vitesse maximale de glissement pour le frein hydrovisqueux 16 et donc la vitesse maximale pour la courronne 60 sont indiquées en un point G sur une ligne verticale 116 de vitesse et la vitesse maximale de glissement pour lefrein hydrovisqueux 18 et donc la vitesse maximale pour la couronne 62 sont indiquées en un point E sur une ligne verticale 118 de vitesse. On voit, sur la bague de vitesses, que. si la vitesse souhaitée de sortie est au
point A et la vitesse d'entrée est au point D, un fonction-
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nement est alors possible par une immobilisation complète du frein hydrovisqueux 18 et de la couronne 62 afin que cette dernière ne tourne pas et soit a la vitesse nulle comme indiqué au point F. Dans ce mode opératoire, le frein hydrovisqueux 16 n'est pas serré et la couronne 60 peut tourner librement. Si la vitesse d'entrée continue comme indiqué au point B et que l'on souhaite faire travailler le compresseur à une vitesse indiquée au point D, on voit alors que ce mode opératoire peut être obtenu par une immobilisation- complète du frein hydrovisqueux 16 et donc par une vitesse nulle de la couronne 60 comme indiqué au point H. Dans ce mode opératoire, le frein hydrovisqueux 18
est desserré et la couronne 62 peut tourner librement.
Entre les vitesses de sortie A et B pour le compresseur, il est possible de choisir lequel des freins hydrovisqueux sera mis en oeuvre en se basant sur la
vitesse d'entrée et le réglage de son degré de glissement.
A titre d'autre exemple, si la vitesse d'entrée est au point C et que la vitesse souhaitée de sortie est telle qu'indiquée par le point A, on voit qu'une ligne droite entre les points A et C coupe la ligne 118 de vitesse entre les points E et F et que, par conséquent, un fonctionnement dans ces conditions exigé un degré prédéterminé de
glissement du frein hydrovisqueux 18.
Il ressort de façon évidente de ce qui précède que la transmission à rapport variable en continu met en oeuvre un système d'engrenage planétaire ayant un élément d'entrée et un élément de sortie, et deux éléments ou plus d'immobilisation, comme défini par les couronnes 60 et 62 travaillant une à la fois pour établir un couple réactif par l'intermédiaire d'un frein hydrovisqueux dissipatif associé. Ces freins, ou éléments d'immobilisation, peuvent "glisser" sur une petite gamme de vitesses pour établir une réaction par couple d'immobilisation sur une série de gammes de vitesses d'entrée ou de sortie successives ou se chevauchant. En utilisant des freins hydrovisqueux multiples au lieu d'un seul frein, on réduit la gamme des vitesses sur laquelle chaque frein doit glisser et, étant
donné que l'énergie dissipative est directement proportion-
nelle à la vitesse du glissement, la plus faible dissipa- tion d'énergie a pour résultat l'obtention de rendements plus élevés. Les deux freins hydrovisqueux couvrent la totalité des combinaisons possibles des vitesses d'entrée et de sortie dans leurs gammes respectives indiquées par des vitesses d'entrée comprises entre les points C et D et des vitesses de sortie comprises entre les points A et B. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la transmission décrite et
représentée sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (15)
1. Transmission dissipative.à gammes multiples et r:apport variable en continu, caractérisée en ce qu'elle comporte un engrenage (10) comportant au moins quatre roues dentées associées en rotation, qui comprennent une roue dentée d'entrée (20); une roue dentée (30) de sortie et deux roues dentées (60, 62) pouvant tourner de façon indépendante, un premier frein hydrovisqueux (18) relié à
l'une des roues pouvant tourner, un second frein hydrovis-
queux (18) relié à l'autre desdites roues pouvant tourner, et des moyens (104) destinés à choisir lequel des freins peut être mis.en oeuvre et à régler le degré de glissement
de ce frein.
2. Transmission dissipative à gammes multiples et rapport variable en continu, caractérisée en ce qu'elle comprend un arbre de sortie (40) pouvant être relié à une charge (42), un engrenage planétaire (10) ayant au moins quatre éléments de travail distincts qui comprennent un élément d'entrée (20) relié à un arbre d'entrée (32), un élément de sortie (30) relié à l'arbre de sortie et deux éléments tournants (60, 62) accouplés de façon à pouvoir tourner avec lesdits éléments d'entrée et de sortie, deux freins hydrovisqueux (16, 18) associés chacun à l'un des éléments pouvant tourner, et des moyens (104) destinés à commander le serrage, en alternance, de chacun des freins et la force de freinage qui leur est appliquée pour régler
le degré de glissement d'un frein.
3. Transmission selon la revendication 2, caractérisée en ce quel'engrenage planétaire comporte une roue planétaire (30), une roue satellite composée (20) et
deux couronnes dentées (60, 62).
4. Transmission selon la revendication 3, caractérisée en ce que la roue satellite composée constitue l'élément d'entrée, la roue planétaire constitue l'élément de sortie et les couronnes dentées constituent les deux
éléments pouvant tourner.
5. Transmission selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de commande des freins comprennent un circuit ayant deux unités de manoeuvre des freins, et des moyens (104) destinés à commander en alternance l'intervention des unités de manoeuvre des freins.
6. Transmission dissipative à gammes multiples et rapport variable en continu, caractérisée en ce qu'elle comporte un engrenage planétaire (10) ayant au moins quatre éléments dentés distincts comprenant une roue dentée d'entrée (20), une roue dentée de sortie (30) et deux roues dentées (60, 62) pouvant tourner de façon indépendante, un premier frein hydrovisqueux (16) relié à l'une des roues dentées pouvant tourner, un second frein hydrovisqueux (18) relié à l'autre des roues dentées pouvant tourner, et-des moyens (104) destinés à choisir lequel des freins peut être
manoeuvré et à régler le degré du glissement de ce frein.
7. Transmission selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un arbre d'entrée (32) relié à la roue dentée d'entrée, un arbre de sortie (40) relié à la roue dentée de sortie, l'arbre d'entrée pouvant être relié à une machine motrice (34) et l'arbre de sortie
pouvant être relié à une charge (42).
8. Transmission selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'engrenage planétaire comporte une roue satellite composée (20) définissant la roue dentée d'entrée, une roue planétaire (30) définissant la roue dentée de sortie, et deux couronnes dentées (60, 62) en prise avec la roue satellite composée et définissant les
deux roues dentées pouvant tourner de façon indépendante.
9. Transmission selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de sélection du frein pouvant être manoeuvré comprennent un circuit ayant deux unités de manoeuvre de frein associées chacune à l'un des
freins hydrovisqueux.
10. Transmission selon la revendication 9,
caractérisée en ce que le circuit est un circuit hydrau-
lique et en ce qu'une unité de manoeuvre de frein comprend un ensemble hydraulique à piston (80, 82) et cylindre, une vanne de transfert (104) destinée à déterminer laquelle des unités de manoeuvre de frein doit travailler, et une servo-vanne (98) destinée à commander la pression appliquée a un frein hydrovisqueux par une unité de manoeuvre de
frein pour régler le glissement du frein hydrovisqueux.
11. Transmission dissipative à gammes multiples et rapport variable en continu, associée à un moteur (34) appliquant une force motrice à la transmission, et à un compresseur (42) mené par la transmission, caractérisée en ce qu'elle comporte un engrenage (10) comportant plusieurs roues dentées associées en rotation, qui comprennent une roue dentée d'entrée (20) accouplée de façon active au moteur, une roue dentée de sortie (30) accouplée de façon active au compresseur et des troisième et quatrième roues dentées (60, 62), un premier frein hydrovisqueux (16) relié à la troisième roue dentée et un second frein hydrovisqueux
(18) relié à la quatrième roue dentée.
12. Transmission selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (98, 100) destinés à commander de façon indépendante les freins hydrovisqueux.
13. Transmission selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'engrenage est un engrenage planétaire.
14. Transmission dissipative à gammes multiples et rapport variable en continu, caractérisée en ce qu'elle comporte un engrenage planétaire (10) ayant une.roue planétaire (30), une roue satellite composée (20) et deux couronnes dentées (60, 62), un arbre d'entrée (32) pouvant être relié à un moteur (34) et relié à ladite roue satellite composée, un arbre de sortie (40) accouplé de façon active à la roue planétaire et pouvant être relié à un compresseur (42), un premier frein hydrovisqueux (16) relié -à l'une des couronnes dentées, un second frein hydrovisqueux (18) relié à l'autre des couronnes dentées et des moyens (104) destinés à choisir lequel des freins hydrovisqueux doit travailler et à régler le degré de
glissement de ce frein.
15. Transmission selon la revendication 14, caractérisée en ce que les moyens de sélection comprennent un circuit hydraulique comportant deux unités de manoeuvre de frein, une vanne (104) de transfert destinée à choisir l'unité de manoeuvre de frein à relier à une source de pression (90, 92), et une servo-vanne (98) destinée à
établir la valeur de ladite pression.
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