FR2733813A1 - Systeme de transmission a variation continue a haut rendement pour un moteur, en particulier de vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Système de transmission à variation continue pour un moteur, comprenant entre un arbre d'entrée (E) et un arbre de sortie (S): un train d'engrenage planétaire (T) et deux liaisons d'entraînement (L1, L2) respectivement à rapport de vitesse constante et à variation de vitesse continue. Le porte-satellites (28) du train d'engrenage (T) est lié en rotation avec la première liaison d'entraînement (L1), sa couronne (26) est solidaire en rotation de l'arbre (S) et son pignon solaire (22) est solidaire en rotation de la seconde liaison d'entraînement (L2). La seconde liaison peut être liée en rotation à l'arbre (S) par un embrayage (E2), alors que la première liaison peut être rendue inopérante par un embrayage (E1).
Description
SYSTèME DE TRANSMISSION A VARIATION CONTINUE A HAUT
RENDEMENT POUR UN MOITEUR, EN PARTICULIER DE VEHICULE
AUTOMOBILE
La présente invention concerne un système de transmission à variation continue à haut rendement pour un moteur de véhicule automobile.
RENDEMENT POUR UN MOITEUR, EN PARTICULIER DE VEHICULE
AUTOMOBILE
La présente invention concerne un système de transmission à variation continue à haut rendement pour un moteur de véhicule automobile.
D'une manière générale, un moteur à combustion interne qui équipe un véhicule automobile est destiné à fournir un couple, c'est-à-dire une certaine force d'entraînement en rotation de l'arbre de sortie du moteur. Ce couple est fonction de la charge du moteur, charge qui est commandée à partir de la pédale des gaz, et le produit du couple multiplié par la vitesse de rotation du moteur donne la puissance fournie.
Ce couple et cette vitesse de rotation doivent être transformés pour être transmis aux roues motrices du véhicule, en s'adaptant aux souhaits du conducteur et aux conditions de la route. Pour cela, deux organes sont nécessaires, à savoir un embrayage et un changement du rapport de démultiplication de la vitesse.
D'une manière générale, le rapport de démultiplication va permettre d'obtenir des vitesses d'accélération du véhicule plus élevées ou des vitesses de rotation du moteur plus lentes dans le cas d'une conduite économique. I1 y a donc nécessité de disposer d'un système qui puisse fournir différents rapports de démultiplication entre la vitesse de rotation du moteur et celle des roues du véhicule, c'est la fonction de la boîte de vitesses.
La boîte de vitesses peut être à commande manuelle ou entièrement automatique mais avec, dans les deux cas, un nombre de rapports limité.
La transmission automatique arrive aujourd'hui à maturité, notamment avec une gestion électronique, mais le rendement des meilleures réalisations atteint une valeur de l'ordre de 90 %, soit environ 6 % de moins que celui d'une boîte à commande manuelle. Cependant, peu de progrès restent encore réalisables dans le domaine des transmissions automatiques, ces progrès étant toujours limités par le choix restreint du nombre de rapports.
Cette limitation implique la recherche constante d'un compromis entre les courbes caractéristiques du moteur et la sélection d'un rapport parmi les trois, quatre ou cinq disponibles. En outre, une transmission automatique à cinq rapports possède un encombrement en longueur qui est incompatible avec les véhicules équipés d'un moteur transversal, si bien que l'on est concrètement obligé de limiter le nombre de rapports à quatre avec une telle disposition.
Par contre, une autre alternative est d'utiliser un système de variation du rapport des vitesses qui ne soit pas limité à quelques valeurs bien définies mais qui procure une infinité de rapports, c'est la transmission dite à variation continue dans laquelle il n'y a plus un passage entre deux valeurs de démultiplication distinctes mais une variation progressive pour aller d'une valeur à une autre en passant par toutes les valeurs intermédiaires.
Pratiquement, la seule réalisation de ce type de transmission à variation continue qui connaît un développement industriel est le système de la courroie à section trapézoïdale enroulée sur deux poulies menante et menée à écartement variable de leurs joues. Lorsque les joues sont écartées, la courroie est sur un petit rayon et elle est entraînée à faible vitesse. En rapprochant les joues au moyen d'un système de commande, la courroie monte progressivement sur un grand rayon et la démultiplication diminue.
Un système de transmission à variation continue permet de choisir à chaque instant la meilleure valeur pour le régime du moteur, ce qui entraîne un meilleur rendement de l'ensemble moto-propulseur, avec deux principaux avantages
- une réduction de la pollution par suite d'une diminution de la quantité de carburant consommé, d'une optimisation des réglages du moteur pour certains régimes et d'un abaissement du régime moteur aux vitesses élevées, et
- des performances améliorées par l'obtention d'un couple plus élevé sur les roues motrices qui donnera la meilleure accélération ou la vitesse la plus élevée.
- une réduction de la pollution par suite d'une diminution de la quantité de carburant consommé, d'une optimisation des réglages du moteur pour certains régimes et d'un abaissement du régime moteur aux vitesses élevées, et
- des performances améliorées par l'obtention d'un couple plus élevé sur les roues motrices qui donnera la meilleure accélération ou la vitesse la plus élevée.
Sur les réalisations existantes, la chaîne cinématique est la suivante. Une première poulie est liée en rotation à l'arbre moteur, une deuxième poulie est liée aux roues motrices et la courroie montée entre ces deux poulies transmet la totalité de la puissance du moteur.
Cependant, ce type de transmission à variation continue présente notamment plusieurs inconvénients.
Un premier inconvénient réside dans un médiocre rendement, surtout aux grandes vitesses, car la courroie métallique reçoit et transmet la totalité de la puissance du moteur, son rendement propre s'applique donc sur toute la puissance du moteur, d'où des pertes importantes. D'autre part, pour les rapports de démultiplication faibles, la courroie se trouve sur le grand rayon de la poulie menante et la force centrifuge appliquée sur la courroie devient très importante à grande vitesse. Pour compenser cette force centrifuge et garder une capacité de transmission du couple, il faut augmenter la pression de serrage, ce qui n'améliore pas le rendement. Les contraintes sur la courroie dans ce cas sont très importantes, ce qui réduit sa durée de vie.
Un second inconvénient réside dans le fait que, sur le rapport le plus court, le couple appliqué sur la poulie menée est multiplié par le rapport de démultiplication de la courroie qui est de l'ordre de 2,5, ce qui nécessite une pression de serrage importante et ne facilite pas l'adaptation sur des véhicules plus puissants avec des couples élevés.
I1 est cependant connu des systèmes de transmission à variation continue qui essayent notamment de pallier les inconvénients précités, comme celui décrit dans le document EP-A-0 423 932.
Selon ce document, le système de transmission à variation continue comprend un arbre d'entrée accouplé à l'arbre de sortie du moteur, un arbre de sortie accouplé à un différentiel d'entraînement des roues motrices du véhicule et, intercalé entre les deux arbres d'entrée et de sortie - un train d'engrenage planétaire, - une première liaison d'entraînement à rapport de vitesse constante et qui est constituée d'une chaîne enroulée sur un pignon menant et sur un pignon mené, et - une seconde liaison d'entraînement à variation de vitesse continue et qui est constituée d'une courroie enroulée sur une poulie menante solidaire en rotation de l'arbre d'entrée et sur une poulie menée solidaire en rotation d'un arbre intermédiaire.
Un tel système de transmission permet de réaliser une grande démultiplication qui peut aller jusqu'à l'obtention de la marche arrière mais, pour des rapports de démultiplication élevés, le couple transmis par les deux liaisons d'entraînement devient très élevé.
Ce système de transmission présente également 1' inconvénient de ne pas résoudre le problème du rendement aux vitesses élevées. Dans ce cas et comme pour une transmission classique, la courroie se trouve sur le grand rayon de la poulie motrice et la poulie réceptrice tourne à très grande vitesse, la courroie transmettant la totalité de la puissance du moteur.
Enfin, dans le cas d'un véhicule à roues avant motrices avec le moteur disposé transversalement, ce système de transmission présente un inconvénient majeur.
En effet, la longueur hors-tout du système doit respecter une contrainte impérative de longueur, cette longueur est généralement comprise entre 350 et 400 mm. Concrètement, un tel système de transmission ne permet pas de respecter cette contrainte, si bien que l'industrialisation de ce système est difficilement envisageable.
Le but de l'invention est de concevoir un système de transmission à variation continue à haut rendement qui soit notamment capable de transmettre un couple élevé sans induire des contraintes excessives dans les différentes liaisons d'entraînement, d'avoir un très bon rendement surtout sur les rapports de démultiplication les plus faibles et avec des vitesses élevées de rotation du moteur, et de respecter la contrainte de longueur précitée imposée par les constructeurs, tout en procurant d'autres avantages.
A cet effet, l'invention propose un système de transmission à variation continue à haut rendement du type précité qui est caractérisé en ce que le portesatellites du train d'engrenage planétaire est lié en rotation à la première liaison d'entraînement à rapport de vitesse constante, en ce que la couronne du train d'engrenage planétaire est solidaire en rotation de l'arbre de sortie de la transmission alors que le pignon solaire du train d'engrenage planétaire est solidaire en rotation de la poulie menée, ou inversement, en ce que la poulie menée peut être liée en rotation à l'arbre de sortie de la transmission par un premier embrayage, et en ce que la première liaison d'entraînement peut être rendue inopérante au moyen d'un second embrayage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le rapport de démultiplication de la première liaison d'entraînement est sensiblement égal au rapport de démultiplication le plus faible de la seconde liaison d'entraînement.
Selon un des modes de réalisation envisagés, plus particulièrement adapté pour un véhicule à roues avant motrices avec le moteur disposé transversalement, la couronne du train planétaire est solidaire en rotation de l'arbre de sortie de la transmission, on trouve successivement sur l'arbre d'entrée - la première liaison d'entraînement et la poulie menante, et en partant du côté opposé au moteur, on trouve successivement sur les arbres intermédiaire et de sortie, la poulie menée, le train d'engrenage planétaire, le premier embrayage, la première liaison d'entraînement et des engrenages complémentaires assurant la liaison avec le système d'entraînement du véhicule.
En outre, toujours selon ce mode de réalisation, la première liaison d'entraînement est solidaire en rotation du porte-satellites et peut être accouplée à l'arbre d'entrée par le second embrayage monté entre les première et seconde liaisons, en ce que l'arbre intermédiaire et l'arbre de sortie de la transmission sont sensiblement axialement alignés l'un avec l'autre d'une part, et liés l'un à l'autre par le train planétaire d'autre part, et l'arbre de sortie du moteur et l'arbre d'entrée de la transmission sont sensiblement axialement alignés l'un avec l'autre.
D'une manière générale, le système de transmission à variation continue à haut rendement selon l'invention présente de nombreux avantages, parmi lesquels
- une augmentation du couple transmissible,
- une augmentation de la vitesse de rotation maximum admissible,
- une amélioration du rendement de la transmission, notamment dans les rapports de démultiplication les plus faibles,
- un accroissement de la durée de vie, et
- une amélioration au niveau des bruits et vibrations.
- une augmentation du couple transmissible,
- une augmentation de la vitesse de rotation maximum admissible,
- une amélioration du rendement de la transmission, notamment dans les rapports de démultiplication les plus faibles,
- un accroissement de la durée de vie, et
- une amélioration au niveau des bruits et vibrations.
En outre, le nombre des éléments constitutifs du système de transmission selon l'invention n'est pas globalement augmenté par rapport à celui des solutions classiques, et on fait appel à des éléments connus similaires à ceux qui sont montés sur les boîtes automatiques.
D'autres avantages, caractéristiques et détails ressortiront de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique d'un système de transmission à variation continue à haut rendement selon un premier mode de réalisation de l'invention pour un véhicule à roues avant motrices,
- la figure 2 est une vue schématique d'un second mode de réalisation de l'invention dérivé du premier mode de réalisation mais pour un véhicule à roues arrière motrices, et
- les figures 3 et 4 sont des vues schématiques de deux autres modes de réalisation de l'invention pour un véhicule à roues arrière motrices.
- la figure 1 est une vue schématique d'un système de transmission à variation continue à haut rendement selon un premier mode de réalisation de l'invention pour un véhicule à roues avant motrices,
- la figure 2 est une vue schématique d'un second mode de réalisation de l'invention dérivé du premier mode de réalisation mais pour un véhicule à roues arrière motrices, et
- les figures 3 et 4 sont des vues schématiques de deux autres modes de réalisation de l'invention pour un véhicule à roues arrière motrices.
Le système de transmission à variation continue à haut rendement selon le premier mode de réalisation illustré à la figure 1, comprend un arbre d'entrée E accouplé en rotation à l'arbre de sortie 1 d'un ensemble de motorisation dénommé ci-après moteur M, un arbre de sortie S et, intercalé entre les deux arbres d'entrée E et de sortie S - un train d'engrenage planétaire T, - une première liaison d'entraînement L1 à rapport de vitesse constante et qui est constituée d'une chaîne silencieuse 10 enroulée sur un pignon menant 12 coaxial à l'arbre d'entrée E et solidaire en rotation de celui-ci par un embrayage El, et sur un pignon mené 14 coaxial à l'arbre de sortie S et solidaire d'un élément du train d'engrenage planétaire T qui sera défini plus loin, et - une deuxième liaison d'entraînement L2 à variation de vitesse continue et qui est constituée d'une courroie 15 enroulée sur une poulie menante A solidaire en rotation de l'arbre d'entrée E et une poulie menée B.
L'arbre de sortie 1 du moteur M est axialement aligné avec l'arbre d'entrée E avec interposition d'un dispositif de démarrage 5 débrayable et semblable à ceux utilisés dans les transmissions classiques, à savoir par exemple : un embrayage électromagnétique à poudre, un embrayage à disques ou un convertisseur de couple hydraulique. Ce dispositif de démarrage 5 n'est utilisé que pendant la phase de mise en route.
La poulie menée B de la seconde liaison d'entraînement L2 est solidaire d'un arbre intermédiaire 2 qui est axialement aligné avec l'arbre de sortie S. La courroie 15 enroulée sur les deux poulies A et B est de préférence métallique et à section trapézoïdale. Chaque poulie A et B comporte deux joues 9 à écartement variable et, à cet effet, un piston hydraulique (non représenté) règle le serrage de la courroie 15 sur les poulies A et
B, et réalise aussi l'asservissement en position des poulies A et B, ce qui donne le rapport de réduction.
B, et réalise aussi l'asservissement en position des poulies A et B, ce qui donne le rapport de réduction.
Dlune manière générale, le train d'engrenage planétaire T comprend un pignon solaire 22, des pignons satellites 24 qui engrènent le pignon solaire 22 d'une part et une couronne 26 d'autre part, et un portesatellites 28. Le porte-satellites 28 est solidaire en rotation du pignon mené 14 de la chaîne 10, la couronne 26 est solidaire en rotation de l'arbre de sortie S, et le pignon solaire 22 est monté sur un arbre intermédiaire 2 qui est solidaire en rotation de la poulie menée B.
La couronne 26 du train planétaire T est liée en rotation à l'arbre de sortie S et à l'arbre intermédiaire 2 par un embrayage E2.
Un frein F1 est prévu pour immobiliser le porte-satellites 28 qui est lié en rotation avec l'arbre de sortie S du système de transmission. Ce frein F1 est avantageusement constitué par une bande de serrage rapportée autour du porte-satellites 28.
Une pompe hydraulique P est intercalée entre l'arbre de sortie 1 du moteur M et le dispositif de démarrage 5. Cette pompe P est entraînée par le moteur M et elle est destinée à alimenter, entre autres, les pistons de commande des poulies A et B, ainsi que le frein F1 et les embrayages El et E2.
L'arbre de sortie S du système de transmission est relié par des engrenages complémentaires 30 à un différentiel D d'entraînement des roues motrices du véhicule qui, dans ce cas, sont les roues avant.
Dans ce premier mode de réalisation, les éléments du système de transmission sont positionnés de la façon suivante - sur l'arbre d'entrée E et en partant du moteur M, on trouve successivement le pignon menant 12 de la chaîne 10, l'embrayage El et la poulie menante A, - le train d'engrenage planétaire T est intercalé entre l'arbre intermédiaire 2 qui porte la poulie menée B et l'arbre de sortie S qui porte le pignon mené 14, et - sur les arbres 2 et S, on trouve successivement en partant du côté opposé au moteur M la poulie menée B, le train d'engrenage planétaire T, l'embrayage E2, le pignon mené 14 et les engrenages complémentaires 30.
I1 va être maintenant décrit le fonctionnement du système de transmission à variation continue illustré à la figure 1.
Supposons au départ que l'arbre de sortie 1 du moteur M et l'arbre d'entrée E du système de transmission tournent à une vitesse de rotation de 1000 tours, par exemple.
Le système de transmission fonctionne suivant deux modes de fonctionnement dans lesquels le train planétaire T travaille soit en prise directe, soit en surmultiplication.
Le mode de fonctionnement en prise directe du train planétaire T correspond à des rapports courts qui sont globalement les équivalents de la première et de la deuxième d'une boîte de vitesses manuelle, le dispositif de démarrage 5 étant embrayé.
A cet effet
- l'embrayage El est ouvert, c'est-à-dire que le pignon menant 12 de la chaîne 10 n'est pas lié en rotation avec l'arbre d'entrée E, et
- l'embrayage E2 est fermé ou opérationnel, c'est-à-dire que la couronne 26 du train planétaire T est solidaire en rotation de l'arbre intermédiaire 2 et de la poulie menée B.
- l'embrayage El est ouvert, c'est-à-dire que le pignon menant 12 de la chaîne 10 n'est pas lié en rotation avec l'arbre d'entrée E, et
- l'embrayage E2 est fermé ou opérationnel, c'est-à-dire que la couronne 26 du train planétaire T est solidaire en rotation de l'arbre intermédiaire 2 et de la poulie menée B.
Dans ces conditions, la puissance du moteur M est transmise par une voie unique constituée par la seconde liaison d'entraînement L2, c'est-à-dire par la courroie métallique 15 enroulée sur les deux poulies A et
B, étant donné que la couronne 26 du train planétaire T est alors à la fois solidaire en rotation de la poulie menée B et de l'arbre de sortie S du système de transmission.
B, étant donné que la couronne 26 du train planétaire T est alors à la fois solidaire en rotation de la poulie menée B et de l'arbre de sortie S du système de transmission.
Concrètement, l'arbre primaire 1 tournant à une vitesse de rotation de 1000 tours, la poulie menante A solidaire en rotation de cet arbre d'entrée E tourne également à une vitesse de rotation de 1000 tours et, en considérant un rapport de réduction de 2 entre les deux poulies A et B, la poulie menée B a une vitesse de rotation de 500 tours. Ainsi, si le conducteur accélère, le diamètre des poulies A et B va être modifié, et la poulie menée B pourra alors tourner jusqu'à une vitesse de rotation de 2000 tours correspondant à son diamètre minimum, alors que la poulie menante tournera toujours à la même vitesse de rotation de 1000 tours mais avec un diamètre maximum. On utilise ainsi un rapport de 2 et non de 2,5 comme dans le cas des transmissions classiques, ce qui a pour avantage d'augmenter la capacité de transmission du couple.
La vitesse de rotation de la couronne 26 est ainsi directement transmise à l'arbre de sortie S du train planétaire T, et cette rotation est transmise aux roues du véhicule par les engrenages complémentaires 30 et le différentiel D. Le pignon 14 de la chaîne 10 tourne à une vitesse de rotation de 2000 tours, comme la poulie menée B, et entraîne en rotation le pignon 12. En choisissant un rapport de démultiplication pour la chaîne 10 qui est égal au rapport de démultiplication le plus faible de la courroie 15, c'est-à-dire dans notre exemple un rapport de 0,5, le pignon menant 12 de la chaîne 10 va être animé d'une vitesse de rotation synchrone avec celle de l'arbre d'entrée E, c'est-à-dire 1000 tours.
Dans ces conditions, le système de transmission peut basculer sur le deuxième mode de fonctionnement ou mode en surmultiplication avec
- l'embrayage El fermé, c'est-à-dire que le pignon menant 12 de la chaîne 10 est accouplé en rotation avec l'arbre d'entrée E qui tourne à 1000 tours, si bien que le pignon mené 14 de la chaîne 10 va tourner à 2000 tours, les vitesses des deux parties de l'embrayage El étant déjà synchronisées lors de la fermeture de celuici, puis
- l'embrayage E2 ouvert, c'est-à-dire que la poulie menée B n'est plus solidaire en rotation de la couronne 26 du train planétaire T.
- l'embrayage El fermé, c'est-à-dire que le pignon menant 12 de la chaîne 10 est accouplé en rotation avec l'arbre d'entrée E qui tourne à 1000 tours, si bien que le pignon mené 14 de la chaîne 10 va tourner à 2000 tours, les vitesses des deux parties de l'embrayage El étant déjà synchronisées lors de la fermeture de celuici, puis
- l'embrayage E2 ouvert, c'est-à-dire que la poulie menée B n'est plus solidaire en rotation de la couronne 26 du train planétaire T.
Le basculement sur le second mode de fonctionnement s'effectue sans variation de vitesse du moteur ni d'aucun autre élément et donc sans à-coups.
Dans le mode de fonctionnement en surmultiplication, le système de transmission travaille en division de puissance entre deux voies parallèles, à savoir : la courroie métallique 15 et la chaîne 10. Le système donne alors les rapports de démultiplication faibles qui correspondent à la troisième et à la quatrième d'une boîte de vitesses à quatre rapports.
Ce mode de fonctionnement en surmultiplication favorise le rendement, étant donné que la courroie 15 travaille avec des couples et des vitesses faibles, c'est-à-dire qu'elle ne transmet plus que 8 % environ de la puissance du moteur sur le rapport de démultiplication le plus bas. Autrement dit, le rendement propre de la courroie 15 s'applique sur une petite partie de la puissance du moteur M.
Le train planétaire T est utilisé comme un différentiel travaillant en soustraction. En effet, la vitesse de la couronne 26 du train planétaire T est liée à la différence des vitesses entre les entrées correspondant respectivement à la vitesse du portesatellites 28 et du pignon solaire 22.
Pour réduire le rapport de démultiplication de la transmission, donc accélérer la vitesse de rotation de la couronne 26 du train planétaire T, il faut baisser la vitesse de rotation du pignon solaire 22. Le rapport de démultiplication le plus faible est obtenu avec la plus petite vitesse du pignon solaire 22, c'est-à-dire avec la démultiplication de la courroie 15 la plus grande. Sur ce rapport, la poulie menée B tourne deux fois moins vite que la poulie menante A, au lieu de 2,5 fois plus vite pour une transmission classique, soit une vitesse comparativement 5 fois moins grande. Les forces centrifuges qui en découlent et appliquées sur la poulie menée B sont 25 fois plus faibles et deviennent négligeables.
Lorsque le système de transmission est au point mort, le dispositif de démarrage 5 est débrayé. En outre, les deux embrayages El et E2, et le frein F1 sont ouverts, ce qui permet à la transmission de tourner librement avec possibilité d'un remorquage du véhicule par exemple.
D'une manière générale, le train planétaire T de l'arbre intermédiaire 2 a une double fonction. En plus du fonctionnement en mode surmultiplication, il est utilisé pour l'inversion du sens de rotation de l'arbre de sortie S du système de transmission. Pour cela, les deux embrayages El et E2 sont ouverts et le frein F1 est serré. I1 en résulte que le porte-satellites 28 est immobilisé. La couronne 26 du train planétaire T tourne alors en sens inverse par rapport au pignon solaire 22, ce qui permet de réaliser la marche arrière en inversant le sens de rotation de l'arbre de sortie S du système de transmission.
Pour obtenir la bonne démultiplication de marche arrière, on ajuste la démultiplication de la courroie 15. Sachant que le train planétaire T donne une réduction d'environ 2, il faut alors régler le rapport de la courroie 15 suivant une valeur de l'ordre de 1 pour obtenir le rapport final désiré. Ce réglage se fait en embrayant pendant un court instant le dispositif de démarrage 5, la rotation des deux poulies A et B permet à la courroie 15 de se déplacer suivant les rayons de ces poulies.
Le second mode de réalisation tel qu'illustré à la figure 2 est une variante de celui de la figure 1 mais s'applique à un véhicule propulsé, c'est-à-dire à roues arrière motrices. Le système de transmission selon ce second mode de réalisation reprend globalement les éléments du précédent système de transmission mais avec une disposition différente pour certains éléments.
En particulier
- l'arbre de sortie 1 du moteur est décalée par rapport à l'arbre d'entrée E du système de transmission et est accouplé à celui-ci par un engrenage complémentaire 35,
- les positions de la poulie menante A et du pignon menant 12 de la chaîne 10 sont inversées,
- l'arbre de sortie S du système de transmission est axialement aligné avec l'arbre de sortie 1 du moteur M et est accouplé à un arbre intermédiaire 3 par un engrenage complémentaire 40,
- l'arbre intermédiaire 3 est solidaire en rotation de la couronne 26 du train d'engrenage planétaire T et est axialement aligné avec l'arbre intermédiaire 2 qui est accouplé en rotation avec le pignon solaire 22 et la poulie menée B, alors que le porte-satellites 28 est toujours solidaire en rotation du pignon mené 14 de la chaîne 10, le pignon mené 14 étant coaxial à l'arbre intermédiaire 3, et
- l'embrayage El est monté du côté du pignon mené 14 de la chaîne 10 et non plus du côté du pignon menant 12, c'est-à-dire que l'embrayage El est monté entre le pignon mené 14 et le porte-satellites 28.
- l'arbre de sortie 1 du moteur est décalée par rapport à l'arbre d'entrée E du système de transmission et est accouplé à celui-ci par un engrenage complémentaire 35,
- les positions de la poulie menante A et du pignon menant 12 de la chaîne 10 sont inversées,
- l'arbre de sortie S du système de transmission est axialement aligné avec l'arbre de sortie 1 du moteur M et est accouplé à un arbre intermédiaire 3 par un engrenage complémentaire 40,
- l'arbre intermédiaire 3 est solidaire en rotation de la couronne 26 du train d'engrenage planétaire T et est axialement aligné avec l'arbre intermédiaire 2 qui est accouplé en rotation avec le pignon solaire 22 et la poulie menée B, alors que le porte-satellites 28 est toujours solidaire en rotation du pignon mené 14 de la chaîne 10, le pignon mené 14 étant coaxial à l'arbre intermédiaire 3, et
- l'embrayage El est monté du côté du pignon mené 14 de la chaîne 10 et non plus du côté du pignon menant 12, c'est-à-dire que l'embrayage El est monté entre le pignon mené 14 et le porte-satellites 28.
Les fonctionnements en prise directe, en surmultiplication et en marche arrière de ce second mode de réalisation sont semblables à ceux du premier mode de réalisation.
En prise directe, l'embrayage El est ouvert, c'est-à-dire que le pignon mené 14 de la chaîne 10 n'est pas lié en rotation avec l'arbre intermédiaire 3 et l'arbre de sortie S, alors que l'embrayage E2 est fermé pour que la couronne 26 du train planétaire T soit solidaire en rotation de l'arbre intermédiaire 2 et de la poulie menée B.
La puissance du moteur M est transmise par une voie unique, c'est-à-dire par la courroie métallique 15, étant donné que la couronne 26 est à la fois solidaire en rotation de la poulie menée B et de l'arbre intermédiaire 3 lui-même accouplé en rotation à l'arbre de sortie S par l'engrenage 40.
Lorsque le système de transmission bascule sur le mode en surmultiplication, l'embrayage El est fermé, c'est-à-dire que le pignon mené 14 de la chaîne 10 est accouplé en rotation avec l'arbre intermédiaire 3, les vitesses des deux parties de l'embrayage El étant déjà synchronisées lors de la fermeture de celui-ci, puis l'embrayage E2 est ouvert, c'est-à-dire que la poulie menée B n'est plus solidaire en rotation de la couronne 26 du train planétaire T.
Dans ce mode de fonctionnement en surmultiplication, le système de transmission travaille en division de puissance entre deux voies parallèles, à savoir : la courroie métallique 15 et la chaîne 10, le train planétaire T étant utilisé comme un différentiel travaillant en soustraction, c'est-à-dire que la vitesse de la couronne 26 est liée à la différence des vitesses entre les entrées correspondant respectivement à la vitesse du porte-satellites 28 et du pignon solaire 22.
Pour la marche arrière, les deux embrayages El et E2 sont ouverts et le frein F1 est serré. Le portesatellites 28 est alors immobilisé, et la couronne 26 du train planétaire T tourne en sens inverse par rapport au pignon solaire 22, c'est-à-dire que le sens de rotation de l'arbre de sortie S du système de transmission est inverse.
Dans le troisième mode de réalisation illustré à la figure 3, le système de transmission reprend globalement les mêmes éléments que les systèmes de transmission précédents mais avec des dispositions différentes de certains des éléments et avec une marche arrière différente, le véhicule étant un véhicule à roues arrière motrices comme dans le cas de la figure 2.
L'arbre de sortie 1 du moteur M est décalé par rapport à l'arbre d'entrée E du système de transmission.
Les arbres 1 et E sont accouplés en rotation par l'intermédiaire d'un engrenage complémentaire 45. En partant du moteur M, on trouve successivement sur l'arbre d'entrée E la poulie menante A, l'embrayage El et le pignon menant 12 de la chaîne 10, l'embrayage El étant destiné à accoupler en rotation le pignon menant 12 de la chaîne 10 à l'arbre d'entrée E, comme dans le premier mode de réalisation.
Le pignon solaire 22 du train planétaire T est solidaire d'un arbre intermédiaire 3 coaxial à l'arbre intermédiaire 2. Le porte-satellites 28 du train planétaire T est toujours solidaire en rotation du pignon mené 14 de la chaîne 10 qui est coaxial à l'arbre intermédiaire 3. Mais, suivant une disposition inverse de celle des deux modes de réalisation précédents, la couronne 26 du train planétaire T est solidaire en rotation de la poulie menée B et le pignon solaire 22 du train planétaire T est solidaire en rotation de l'arbre de sortie S par l'intermédiaire d'un engrenage complémentaire 50 pour que l'arbre de sortie S soit sensiblement axialement aligné avec l'arbre de sortie 1 du moteur M.
L'embrayage E2 permet d'accoupler en rotation la couronne 26 du train planétaire T avec l'arbre intermédiaire 3 autour duquel sont montés la poulie menée B et le pignon mené 14 de la chaîne 10 avec interposition du train planétaire T.
Pour la marche arrière, une deuxième chaîne silencieuse 10' est montée entre l'arbre de sortie 1 du moteur M et l'arbre intermédiaire 3. Le pignon menant 12' de la chaîne 10' est solidaire en rotation de l'arbre de sortie 1 du moteur M, alors que le pignon mené 14' est accouplé en rotation à l'arbre intermédiaire 3 par un embrayage E5.
Selon le fonctionnement en prise directe, l'embrayage El est ouvert pour désaccoupler la chaîne 10 et l'arbre d'entrée E, l'embrayage E2 est fermé pour accoupler en rotation la couronne 26 du train planétaire T avec l'arbre de sortie S par l'arbre intermédiaire et l'engrenage complémentaire 50, et l'embrayage E5 est ouvert pour désaccoupler la seconde chaîne 10' de l'arbre intermédiaire 3.
En mode surmultiplication, l'embrayage El est fermé puis l'embrayage E2 est ouvert, alors que l'embrayage E5 reste ouvert.
En mode marche arrière, seul l'embrayage E5 est fermé pour inverser le sens de rotation de l'arbre de sortie S de la transmission, le mouvement en marche arrière étant transmis directement à l'arbre intermédiaire 3 par la seconde chaîne 10' qui est accouplée en rotation avec l'arbre intermédiaire 3.
Avec ce mode de réalisation, le rapport de démultiplication de la seconde liaison d'entraînement L2 est réduit par rapport au mode de réalisation précédent, tout en donnant une ouverture totale identique des rapports de vitesse de la transmission. Pratiquement, ce rapport peut être réduit à une valeur de l'ordre de 1,5, ce qui favorise la transmission du couple.
Le quatrième mode de réalisation illustré à la figure 4, est une variante de celui illustré à la figure 3, en particulier pour le démarrage et le fonctionnement en marche arrière.
Dans ce quatrième mode de réalisation, le dispositif de démarrage 5 est un convertisseur de couple avec deux arbres de sortie sl et s2. L'arbre sl constitue la prise directe sur l'arbre de sortie 1 du moteur M et comprend un dispositif d'amortissement des vibrations, et l'arbre s2 est lié en rotation à la turbine du convertisseur qui exerce la multiplication du couple moteur lors du démarrage. L'arbre de sortie sl est lié en rotation à l'arbre d'entrée E par un engrenage complémentaire 55, et le second arbre de sortie s2 est relié à l'arbre intermédiaire 3 par un engrenage complémentaire 60 et un dispositif d'embrayage constitué ici par une roue libre E6.
Un système à crabot 65 est monté entre l'arbre intermédiaire 3 et l'arbre de sortie S de la transmission, ce dernier étant sensiblement axialement aligné avec l'arbre de sortie 1 du moteur M.
Le système 65 comprend deux jeux d'engrenages 65a et 65b sélectivement accouplés avec l'arbre intermédiaire 3 au moyen d'un dispositif de commande 70, connu en soi, pour obtenir une transmission en marche avant ou arrière. Le jeu d'engrenage 65a comprend un pignon supplémentaire pour pouvoir inverser le sens de rotation de l'arbre de sortie S.
D'une manière générale, le convertisseur de couple qui forme le dispositif de démarrage 5 va donner deux étapes de fonctionnement, la première pour le démarrage seul et la seconde pour un fonctionnement normal en prise directe ou en surmultiplication, le convertisseur de couple étant shunté.
Pour le démarrage, les embrayages El et E2 sont ouverts et la roue libre E6 est embrayée, le couple de démarrage est alors directement appliqué à l'arbre de sortie S sans passer par l'arbre d'entrée E. Le couple important de démarrage fourni par le convertisseur de couple n'est donc pas transmis par la courroie 15 de la variation continue.
En fonctionnement en prise directe, l'embrayage El est ouvert pour désaccoupler le pignon de la chaîne 10 et l'arbre d'entrée E, l'embrayage E2 est fermé pour accoupler en rotation la couronne 26, ce qui va augmenter la vitesse de rotation de l'arbre 3, la roue libre E6 est donc automatiquement débrayée pour désaccoupler le dispositif de démarrage 5 de l'arbre intermédiaire 3.
En mode de fonctionnement en surmultiplication, seul l'embrayage El est fermé pour accoupler en rotation la chaîne 10 et l'arbre d'entrée E.
Pour la marche avant du véhicule, au démarrage, en fonctionnement en prise directe et en surmultiplication, le jeu d'engrenages 65b est commandé pour mettre en prise l'arbre intermédiaire 3 et l'arbre de sortie S.
En marche arrière, les embrayages El et E2 sont ouverts, la roue libre E6 est embrayée automatiquement, et le jeu d'engrenage 65a est commandé pour mettre en prise l'arbre intermédiaire 3 et l'arbre de sortie S pour inverser le sens de rotation de ce dernier, la transmission du mouvement ne passant pas par l'arbre d'entrée E du système de transmission.
D'une manière générale, la gestion du système de transmission selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, peut être faite par une commande électronique (non représentée) et qui a les fonctions suivantes
- piloter le dispositif de démarrage 5, en contrôlant le glissement de l'embrayage ou le serrage de prise directe dans le cas d'un convertisseur de couple avec blocage,
- piloter le rapport de la courroie 15 en commandant les deux pistons des poulies A et B, ce rapport étant constamment ajusté à partir des informations données par le régime moteur, la vitesse du véhicule et la demande du conducteur, de manière à utiliser le moteur au régime le plus propice qui donnera la moindre consommation,
- piloter la pression hydraulique de la pompe pour l'amener à la valeur juste nécessaire,
- piloter les deux embrayages El, E2 et le frein F1, et
- effectuer toutes les opérations de diagnostic et de fonctionnement en cas de défaillance d'un élément du système.
- piloter le dispositif de démarrage 5, en contrôlant le glissement de l'embrayage ou le serrage de prise directe dans le cas d'un convertisseur de couple avec blocage,
- piloter le rapport de la courroie 15 en commandant les deux pistons des poulies A et B, ce rapport étant constamment ajusté à partir des informations données par le régime moteur, la vitesse du véhicule et la demande du conducteur, de manière à utiliser le moteur au régime le plus propice qui donnera la moindre consommation,
- piloter la pression hydraulique de la pompe pour l'amener à la valeur juste nécessaire,
- piloter les deux embrayages El, E2 et le frein F1, et
- effectuer toutes les opérations de diagnostic et de fonctionnement en cas de défaillance d'un élément du système.
Dans les modes de réalisation précédemment décrits, les chaînes silencieuses 10 et 10' peuvent être remplacées par un jeu de pignons d'engrenages montés en cascade. L'application de l'invention à un moteur de véhicule automobile peut être étendue à toute motorisation nécessitant une variation des rapport de démultiplication.
Claims (14)
1. Système de transmission à variation continue à haut rendement pour un moteur, en particulier de véhicule automobile, ce système de transmission comprenant un arbre d'entrée (E) accouplé à l'arbre de sortie (1) du moteur (M), un arbre de sortie (S) accouplé au système d'entraînement du véhicule et, intercalé entre les deux arbres d'entrée (E) et de sortie (S) - un train d'engrenage planétaire (T), - une première liaison d'entraînement (L1) à rapport de vitesse constante, et - une deuxième liaison d'entraînement (L2) à variation de vitesse continue et qui est constituée d'une courroie (15) enroulée sur une poulie menante (A) portée par l'arbre d'entrée (E) et solidaire en rotation de celui-ci et sur une poulie menée (B) portée par un arbre intermédiaire (2),
caractérisé en ce que le porte-satellites (28) du train d'engrenage planétaire (T) est lié en rotation avec la première liaison d'entraînement (L1), en ce que la couronne (26) du train d'engrenage planétaire (T) est solidaire en rotation de l'arbre de sortie (S) alors que le pignon solaire (22) du train d'engrenage planétaire (T) est solidaire en rotation de la poulie menée (B), ou inversement, en ce que la poulie menée (B) peut être liée en rotation à l'arbre de sortie (S) par un embrayage (E2) , et en ce que la première liaison d'entraînement (L1) peut être rendue inopérante au moyen d'un embrayage (El).
2. Système de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de démultiplication de la première liaison d'entraînement (L1) est sensiblement égal au rapport de démultiplication le plus faible de la seconde liaison d'entraînement (L2).
3. Système de transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, lorsque la couronne (26) du train planétaire (T) est solidaire en rotation de l'arbre de sortie (S), on trouve successivement sur l'arbre d'entrée (E) : la première liaison d'entraînement (L1) et la poulie menante (A), et en ce que, en partant du côté opposé au moteur (M), on trouve successivement sur les arbres intermédiaire (2) et de sortie (S), la poulie menée (B), le train d'engrenage planétaire (T), l'embrayage (E2), la première liaison d'entraînement (L1) et des engrenages complémentaires (30) assurant la liaison avec le système d'entraînement du véhicule.
4. Système de transmission selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première liaison d'entraînement (L1) est solidaire en rotation du portesatellites (28) et peut être accouplée à l'arbre d'entrée (E) par l'embrayage (El) monté entre les première et seconde liaisons, en ce que l'arbre intermédiaire (2) et l'arbre de sortie (S) sont sensiblement axialement alignés l'un avec l'autre d'une part, et liés l'un à l'autre par le train planétaire (T) d'autre part, et en ce que l'arbre de sortie (1) du moteur (M) et l'arbre d'entrée (E) de la transmission sont sensiblement axialement alignés l'un avec l'autre.
5. Système de transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, lorsque la couronne (26) du train planétaire (T) est solidaire en rotation de l'arbre de sortie (S), la première liaison d'entraînement (10) est solidaire en rotation de l'arbre d'entrée (E) et peut être accouplée en rotation au portesatellites (28) par l'embrayage (El), en ce que la couronne (26) du train planétaire est solidaire d'un arbre intermédiaire (3) sensiblement axialement aligné avec l'arbre intermédiaire (2) et liés l'un à l'autre par le train planétaire (T), et en ce que l'arbre de sortie (S) est sensiblement axialement aligné avec l'arbre de sortie (1) du moteur (M) et accouplé en rotation à l'arbre intermédiaire (3) par un engrenage complémentaire (40).
6. Système de transmission selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (1) du moteur (M) est décalé de l'arbre d'entrée (E) et accouplé en rotation à celui-ci par un engrenage complémentaire (35).
7. Système de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un frein (F1) est prévu pour immobiliser le portesatellites (28).
8. Système de transmission selon la revendication 7, caractérisé en ce que le frein (F1) est constitué par une bande de serrage rapportée autour du porte-satellites (28).
9. Système de transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, lorsque la couronne (26) du train planétaire (T) est solidaire en rotation de la poulie menée (B), l'arbre de sortie (1) du moteur (M) et l'arbre de sortie (S) de la transmission sont sensiblement axialement alignés l'un avec l'autre, en ce que le pignon solaire (22) du train planétaire (T) est solidaire d'un arbre intermédiaire (3) coaxial à l'arbre intermédiaire (2) et en ce que l'arbre de sortie (S) et l'arbre intermédiaire (3) sont liés l'un à l'autre par un dispositif à engrenage complémentaire (50, 65).
10. Système de transmission selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (1) du moteur (M) est accouplé en rotation à l'arbre intermédiaire (2) par une seconde liaison d'entraînement (10') à rapport de vitesse constante solidaire en rotation de l'arbre de sortie (1) du moteur (M) par un embrayage (E5).
11. Système de transmission selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de démarrage (5) est un convertisseur de couple à deux arbres de sortie (sl, s2), l'arbre de sortie (sl) constituant la prise directe sur l'arbre de sortie (1) du moteur (M) et l'arbre de sortie (s3) étant lié en rotation à la turbine du convertisseur, et en ce que l'arbre de sortie (sl) étant accouplé en rotation à l'arbre d'entrée (E) par l'engrenage complémentaire (55), alors que l'arbre de sortie (s2) est accouplé en rotation à l'arbre intermédiaire (3) par un engrenage complémentaire (60) et un dispositif d'embrayage (E6).
12. Système de transmission selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif d'embrayage (E6) est une roue libre.
13. Système de transmission selon la revendication 9, 11 ou 12, caractérisé en ce que le dispositif à engrenage complémentaire (65) comporte un dispositif à crabot (70) pour assurer une transmission en marche avant ou en marche arrière.
14. Système de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première liaison d'entraînement (L1) est constituée par une chaîne silencieuse (10).
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