FR2912794A1

FR2912794A1 - Continuous speed variator, has rollers whose curvature radius is less than that of gears, and body whose rotation allows displacement of contact points on gears such that radius of one gear decreases while radius of other gear increases

Info

Publication number: FR2912794A1
Application number: FR0701175A
Authority: FR
Inventors: Claude Terracol
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2008-08-22

Abstract

The variator has driving and driven side gears (11, 11`) with concave active surfaces, and rollers (12, 12`) with convex active surfaces. A rotating body (14) caries the rollers, and is controlled in rotation around an axis perpendicular to rotation axes of the side gears. The rotation of the body allows displacement of contact points on the side gears such that an active radius of the driving side gear decreases while radius of the driven gear increases. The active surfaces are spherical in shape. A curvature radius of the rollers is less than that of the side gears.

Description

VARIATEUR CONTINU A ROULEMENT 5CONTINUOUS DRIVE WITH BEARING 5

Domaine technique de l'invention. Le présent brevet est relatif aux dispositifs permettant d'entraîner en 10 rotation un arbre mené à partir d'un arbre menant, en introduisant entre les vitesses de rotation de ces deux arbres un rapport qu'on peut faire varier de façon continue, sur une plage donnée. II concerne la famille particulière de dispositifs dans lesquels les pièces en présence ont entre elles des mouvements relatifs de roulement. 15 Etat de la technique. Les variateurs à roulement se présentent généralement sous la forme de deux pièces en rotation respectivement liées à l'arbre menant et à l'arbre mené, désignées ci-après planétaires. Ces pièces présentent des 20 surfaces actives de roulement placées en vis-à-vis. Entre ces surfaces de roulement, et co-opérant avec elles, se trouvent un ou plusieurs galets désignés ci-après satellites, organisés pour transmettre le mouvement d'un planétaire à l'autre par roulement, et dont on peut faire varier la position afin de modifier à volonté et de façon continue le rapport de transmission. 25 Le dispositif le plus anciennement connu est le variateur à disques, dans lequel les planétaires sont des disques plans à axes décalés, et le satellite un galet pouvant se déplacer selon une ligne passant par les axes des planétaires, de telle sorte que lorsque le rayon actif du disque menant augmente, celui du disque mené diminue, et inversement. 30 Notons qu'on désigne par rayon actif d'un organe en rotation (planétaire ou satellite) la distance du point de contact à l'axe de cet organe. Le défaut de ce variateur se situe dans son incapacité à transmettre des couples importants. En effet, le glissement entre planétaires et satellite 35 n'étant pas admis, son efficacité est proportionnelle au produit de la force de contact par le coefficient de frottement des matériaux en présence. Ce dernier étant forcément limité, il faut donc faire appel à une force très élevée, ce qui pose le problème de la contrainte de matage apparaissant au niveau des points de contact. 40 Rappelons à ce sujet que cette contrainte varie sensiblement en raison inverse du rayon réduit, qui se calcule en fonction des rayons de courbure R1 et R2 des surfaces en contact. Pour deux surfaces convexes, le rayon réduit Rr se calcule par : 1/Rr = 1/R1 + 1/R2 (1) 45 Quand on a une surface concave et une surface convexe, la formule devient : 1/Rr = 1/R1 û 1/R2 (2) (R1 étant relatif à la surface convexe) Cette deuxième formule devient particulièrement intéressante si R1 et R2 sont assez proches. Rr peut alors devenir très grand, diminuant ainsi 50 fortement les contraintes de matage. Technical Field of the Invention The present patent relates to devices for rotating a shaft driven from a driving shaft, introducing between the speeds of rotation of these two shafts a ratio which can be varied continuously, on a given range. It relates to the particular family of devices in which the parts involved have relative movement relative to each other. State of the art. The rolling variators are generally in the form of two rotating parts respectively related to the driving shaft and the driven shaft, hereinafter planetary. These parts have active bearing surfaces placed opposite each other. Between these rolling surfaces, and co-operating with them, are one or more rollers designated hereinafter satellites, organized to transmit the movement of a sun gear to the other in rotation, and whose position can be varied to to modify at will and in a continuous way the report of transmission. The oldest known device is the disk drive, in which the planetary gears are plane discs with offset axes, and the satellite a roller which can move along a line passing through the axes of the planetary members, so that when the radius Active driving disk increases, that of the driven disk decreases, and vice versa. Let us denote by active radius of a rotating member (planetary or satellite) the distance from the point of contact to the axis of this member. The defect of this drive is in its inability to transmit significant torque. Indeed, the slip between planetary and satellite 35 is not admitted, its effectiveness is proportional to the product of the contact force by the coefficient of friction of the materials in the presence. The latter being necessarily limited, it is therefore necessary to use a very high force, which poses the problem of the matting stress occurring at the contact points. It should be remembered that this stress varies substantially in inverse proportion to the reduced radius, which is calculated as a function of the radii of curvature R1 and R2 of the surfaces in contact. For two convex surfaces, the reduced radius Rr is calculated by: 1 / Rr = 1 / R1 + 1 / R2 (1) 45 When we have a concave surface and a convex surface, the formula becomes: 1 / Rr = 1 / R1 û 1 / R2 (2) (R1 being relative to the convex surface) This second formula becomes particularly interesting if R1 and R2 are quite close. Rr can then become very large, thus greatly reducing the matting stresses.

Notons que les rayons de courbure apparaissent sur des coupes par des plans passant par le point de contact et perpendiculaires à la surface de contact au voisinage de ce point. Il existe une infinité de ces plans, les plus significatifs étant : - Le plan P1 passant par les axes des planétaires et des satellites. - Le plan P2 perpendiculaire à P1. Le principe du variateur à disques a été sensiblement amélioré par des dispositifs dans lesquels les planétaires sont coaxiaux et de forme toroïdale à profil concave, les satellites étant des galets à profil convexe pivotant autour d'axes orthogonaux à celui des planétaires, de façon à maintenir le contact en faisant varier en sens inverse les rayons actifs des planétaires amont et aval. On peut toutefois faire à ces variateurs le reproche suivant : si la formule (2) s'applique bien dans le plan P1, elle ne s'applique pas dans le plan P2 où on met en présence deux profils convexes, ce qui fait retomber dans la formule (1), beaucoup moins favorable. On ne tire donc pas le maximum de bénéfice de la formule (2). Note that the radii of curvature appear on sections by planes passing through the point of contact and perpendicular to the contact surface in the vicinity of this point. There are an infinity of these plans, the most significant being: - The plane P1 passing through the axes of planetary and satellite. - The plane P2 perpendicular to P1. The principle of the disk drive has been substantially improved by devices in which the sun wheels are coaxial and toroidal shape concave profile, the satellites being convex profile rollers pivoting about axes orthogonal to that of the planetaries, so as to maintain the contact by varying in opposite directions the active beams of the upstream and downstream planetary. We can however make these drives the following criticism: if the formula (2) applies well in the plane P1, it does not apply in the plane P2 where it brings into play two convex profiles, which falls back into formula (1), much less favorable. So we do not get the maximum benefit from formula (2).

Objet de l'invention.Object of the invention

La présente invention vise à exploiter la formule (2) dans toutes les orientations. (Plans P1 et P2 ainsi que les plans intermédiaires). On est ainsi conduit en première analyse à rechercher des surfaces sphériques, ou proches de surfaces sphériques. La zone de contact autour du point théorique se présente alors sensiblement comme un cercle dont on peut maîtriser la dimension, ce qui permet de maîtriser la pression de contact, donc la contrainte de matage. On est cependant limité dans l'exploitation de la formule (2) par un problème de rendement mécanique : si R1 et R2 sont trop proches, la dimension de la zone de contact peut devenir excessive, ce qui accentue les pertes par frottement dans cette zone. En effet, il n'y a roulement pur qu'au point central de la zone de contact. Plus on s'écarte de ce point, plus on fait apparaître une composante de glissement génératrice de pertes. Les rayons R1 et R2 doivent donc être calculés pour fournir une surface de contact compatible avec une contrainte de matage acceptable, mais sans excès, sous peine de rnauvais rendement. Le variateur selon l'invention utilise la formule (2) en réalisant les planétaires sous la forme de cloches à surfaces concaves, et les satellites sous la forme de galets à surfaces convexes, lesdites surfaces étant sphériques ou sensiblement sphériques, présentant des courbures raisonnablement proches, et ceci dans toutes les conditions de fonctionnement. The present invention aims to exploit formula (2) in all orientations. (Plans P1 and P2 as well as the intermediate plans). We are thus led in the first analysis to look for spherical surfaces, or close to spherical surfaces. The contact zone around the theoretical point is then substantially like a circle whose size can be controlled, which makes it possible to control the contact pressure, thus the matting stress. However, it is limited in the exploitation of the formula (2) by a problem of mechanical efficiency: if R1 and R2 are too close, the dimension of the contact zone can become excessive, which accentuates the friction losses in this zone . Indeed, there is pure rolling only at the central point of the contact zone. The further one deviates from this point, the more one brings out a sliding component generating losses. The radii R1 and R2 must therefore be calculated to provide a contact surface compatible with an acceptable matting stress, but not excessively, under penalty of poor performance. The variator according to the invention uses the formula (2) by producing the planetary bodies in the form of bells with concave surfaces, and the satellites in the form of rollers with convex surfaces, said surfaces being spherical or substantially spherical, presenting reasonably close curvatures. , and this under all operating conditions.

Description sommaire des dessins. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement des dessins annexés donnés à titre d'exemples non lirnitatifs, et dans lesquels : - La figure 1 représente un variateur à disques selon l'art antérieur. - La figure 2 représente un variateur à planétaires toroïdaux, selon l'art antérieur. -La figure 3 représente le mode de réalisation le plus simple de l'invention, dans lequel les surfaces planétaires appartiennent à une même sphère S de centre O, les satellites étant deux galets solidaires disposés sous la forme d'un diabolo, la variation étant obtenue par une rotation du support du diabolo autour d'un axe passant par O et perpendiculaire au plan de la figure. - La figure 4 est une variante clans laquelle le diabolo est remplacé par deux galets distincts qui se répartissent la transmission, la variation étant obtenue par rotations symétriques des supports respectifs de ces galets. - La figure 5 est une vue schématique pouvant découler d'une des figures précédentes, et présentant une distorsion des surfaces actives des planétaires, en vue d'améliorer le rendement, ainsi que l'endurance. Ces figures sont des coupes longitudinales passant par l'axe principal du mouvement. Elles ont aussi en commun d'être symétriques ou approximativement symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation des planétaires. Ce dernier point n'est pas une condition impérative, et on pourrait, sans sortir du cadre de l'invention, ne pas le respecter si on y trouvait avantage, par exemple : - Avoir des planétaires ou des satellites de dimensions différentes. - Ne pas avoir des axes de planétaires alignés, mais décalés linéairement ou angulairement l'un par rapport à l'autre. Brief description of the drawings. Other advantages and features of the invention will emerge more clearly from the accompanying drawings given by way of non-limiting examples, and in which: FIG. 1 represents a disk drive according to the prior art. - Figure 2 shows a toroidal planetary variator, according to the prior art. FIG. 3 represents the simplest embodiment of the invention, in which the planetary surfaces belong to the same sphere S of center O, the satellites being two integral rollers arranged in the form of a diabolo, the variation being obtained by a rotation of the diabolo support around an axis passing through O and perpendicular to the plane of the figure. FIG. 4 is a variant in which the diabolo is replaced by two separate rollers which distribute the transmission, the variation being obtained by symmetrical rotations of the respective supports of these rollers. - Figure 5 is a schematic view that can flow from one of the previous figures, and having a distortion of the active surfaces of the planetary, to improve the performance, as well as endurance. These figures are longitudinal sections passing through the main axis of the movement. They also have in common to be symmetrical or approximately symmetrical with respect to a plane perpendicular to the axis of rotation of the planetaries. This last point is not an imperative condition, and one could, without departing from the scope of the invention, not respect it if it found an advantage, for example: - Have planetary or satellites of different sizes. - Do not have planetary axes aligned, but shifted linearly or angularly relative to each other.

Description détaillée de l'invention. Detailed description of the invention.

La figure 1 représente schématiquement un variateur à disques selon un principe très anciennement connu. Les disques 1 et 1' sont montés respectivement sur l'axe menant 2 et l'axe mené 2', avec lesquels ils sont solidarisés en rotation. Entre les faces actives des disques est placé un galet 3 dont l'axe de rotation est perpendiculaire à celui des disques, et dont la fonction est de transmettre le mouvement de 1 à 1'. Les disques sont plaqués contre le galet par les forces F, F', obtenues par tout moyen approprié non représenté. Le galet 3 peut être déplacé en translation le long de son axe, ce qui a pour effet de faire varier en sens inverse les rayons actifs r et r' sur les disques 1, 1'. Le rapport de transmission étant égal au quotient r / r', on voit que ce rapport peut varier dans une plage très large, qui peut même si nécessaire partir de zéro. Concernant les rayons de courbure en présence dans les zones de contact, ils sont : En ce qui concerne les disques, infinis, ce qui conduit à avoir des rayons réduits qui ne sont autres que les rayons du galet. En ce qui concerne le galet, on peut prévoir, dans le plan P1 (plan de la figure), un rayon R1 assez important, afin de dilater la zone de contact dans le sens radial des disques, mais on est limité dans cette voie par le fait que les rayons actifs des disques varieraient alors fortement le long de la zone, introduisant ainsi des frottements importants. Dans le plan P2 (perpendiculaire à P1), le rayon de courbure n'est autre que le rayon du galet qui pour des raisons d'encombrement, ne peut pas être fortement augmenté. La zone de contact est donc obligatoirement très étroite dans le sens circonférentiel, ce qui limite beaucoup les forces de contact F, F' possibles, donc le couple pouvant être transmis. Figure 1 schematically shows a disk drive according to a very old known principle. The disks 1 and 1 'are respectively mounted on the driving axis 2 and the driven axis 2', with which they are secured in rotation. Between the active faces of the discs is placed a roller 3 whose axis of rotation is perpendicular to that of the discs, and whose function is to transmit the movement of 1 to 1 '. The discs are pressed against the roller by the forces F, F 'obtained by any appropriate means not shown. The roller 3 can be moved in translation along its axis, which has the effect of varying in the opposite direction the active r and r r 'on the disks 1, 1'. The ratio of transmission being equal to the quotient r / r ', we see that this ratio can vary in a very wide range, which can even if necessary from scratch. Concerning the radii of curvature in the presence of the contact zones, they are: As far as the discs are concerned, infinite, which leads to having reduced radii which are none other than the spokes of the roller. With regard to the roller, it can be provided, in the plane P1 (plane of the figure), a rather large radius R1, in order to expand the contact zone in the radial direction of the discs, but it is limited in this way by the fact that the active rays of the discs then vary strongly along the zone, thus introducing significant friction. In the plane P2 (perpendicular to P1), the radius of curvature is none other than the radius of the roller which for reasons of space, can not be greatly increased. The contact zone is necessarily very narrow in the circumferential direction, which greatly limits the contact forces F, F 'possible, so the torque can be transmitted.

La figure 2 représente schématiquement un variateur de l'art antérieur à planétaires toroïdaux 4, 4', montés et solidaires en rotation avec les axes menant et mené 5, 5'. Entre les planétaires est placé un galet satellite 6 monté sur un support 7 sur lequel il tourillonne librement. Cette configuration permet de disposer avantageusement un second galet (non représenté), disposé symétriquement au galet 6 par rapport à l'axe des planétaires. Comme avec les disques, les forces de contact planétaires ù satellite sont créées par les forces F, F' appliquées axialement sur les planétaires par tout moyen approprié non représenté. Le support 7 peut tourner autour de l'axe 8, dont le centre est sensiblement confondu avec celui de la circonférence génératrice du profil actif des planétaires. Les rayons actifs r et r' sur planétaires varient en sens inverse l'un de l'autre, ce qui permet d'obtenir une plage de variation assez large, moins toutefois qu'avec les disques, car les très petits rapports ne sont pas accessibles. Concernant les rayons de courbure, on peut voir que la formule (2) vue plus haut s'applique très bien dans le plan P1 (rayons de courbure en présence pouvant être très proches), ce qui permet un grand étirement de la zone de contact dans le plan P1. Un avantage important sur les disques est que les rayons actifs sur les planétaires et sur le satellite varient dans le même sens le long de la zone, ce qui limite les frottements. On reste quand même assez loin du roulement pur, qui nécessiterait que les surfaces actives puissent être assimilées à celles d'un couple conique. Les choses sont beaucoup moins favorables dans le plan P2, où les surfaces en présence sont toutes les deux convexes, ce qui conduit à se trouver dans le cas de la formule (1) qui donne un rayon réduit beaucoup plus faible. La zone de contact est donc là aussi très réduite dans le sens circonférentiel, ce qui limite encore les forces applicables. L'avantage de cette géométrie n'est donc pas décisif. Figure 2 schematically shows a variator of the prior art toroidal planetary 4, 4 ', mounted and integral in rotation with the axes leading and driven 5, 5'. Between the planetaries is placed a satellite roller 6 mounted on a support 7 on which it rotates freely. This configuration advantageously has a second roller (not shown), disposed symmetrically to the roller 6 relative to the axis of the planetary. As with the disks, the planet-to-planet contact forces are created by the forces F, F 'applied axially on the planetaries by any appropriate means not shown. The support 7 can rotate about the axis 8, whose center is substantially coincident with that of the circumference generating the active profile of the planetary. The active rays r and r 'on planetary vary in opposite directions of one another, which allows to obtain a fairly wide range of variation, less however with the discs, because the very small ratios are not accessible. Regarding the radii of curvature, it can be seen that the formula (2) seen above applies very well in the plane P1 (radii of curvature in the presence can be very close), which allows a large stretch of the contact zone in the plane P1. A major advantage on the discs is that the active beams on the planetary and on the satellite vary in the same direction along the area, which limits the friction. We still remain quite far from the pure bearing, which would require that the active surfaces can be likened to those of a conical couple. Things are much less favorable in the plane P2, where the surfaces in the presence are both convex, which leads to being in the case of the formula (1) which gives a much smaller reduced radius. The contact zone is therefore also very small in the circumferential direction, which further limits the applicable forces. The advantage of this geometry is not decisive.

La figure 3 fait apparaître le variateur selon l'invention, avec les planétaires 11, 11' respectivement engagés sur les arbres menant 15 et mené 15', avec lesquels ils sont solidaires en rotation, mais non en translation, afin de pouvoir appliquer sur les planétaires des forces F, F' qui les sollicitent vers le centre. A l'intérieur de la sphère S commune aux planétaires, se trouvent les galets 12, 12' réunis par l'axe 13 avec lequel ils forment un ensemble monobloc, ou diabolo. Les galets comportent des surfaces de contact sphériques centrées en I, l', donc de rayon de courbure légèrement inférieur à celui des planétaires. La condition d'obtention d'un rayon réduit important est donc bien remplie, et ceci dans toutes les orientations. FIG. 3 shows the variator according to the invention, with the planetaries 11, 11 'respectively engaged on the driving and driven shafts 15', with which they are integral in rotation, but not in translation, in order to be able to apply to the planetary forces F, F 'which solicit them towards the center. Inside the sphere S common to the planetary, are the rollers 12, 12 'joined by the axis 13 with which they form a monobloc assembly, or diabolo. The rollers comprise spherical contact surfaces centered at I, I, therefore of slightly smaller radius of curvature than the planetary ones. The condition for obtaining a large reduced radius is therefore well met, and this in all orientations.

L'axe 13 tourillonne dans un corps rotatif 14 pouvant tourner dans les deux sens autour de l'axe O. C'est la commande en rotation de ce corps 14 qui fournit la variation du rapport de transmission : Dans le cas de la figure, les axes XX' des planétaires et YY' des satellites sont parallèles. Les points de contact M, M' correspondent à des 50 rayons actifs sur planétaires égaux. Le rapport de transmission est égal à 1. En effet, les rayons actifs sur satellites. sont aussi égaux, et n'entraînent donc aucune variation. Si le corps 14 tourne dans le sens horaire, les points de contact se déplacent sur les planétaires, par exemple jusqu'aux positions P, P'. Le dispositif est alors démultiplicateur dans un rapport correspondant aux rayons actifs des points P, P'. Si le corps 14 tourne dans le sens anti-horaire, on passe aux points de contact N, N'. Le dispositif devient alors multiplicateur. Le potentiel de ce dispositif en termes de plage de variation est infini. On peut notamment rapprocher le point P de l'axe XX' jusqu'à obtenir un rapport de transmission voisin de zéro. On peut même, en amenant P au-delà de XX', obtenir une inversion du mouvement (mais seulement avec des rapports de transmission faibles, le point P' ne pouvant pas remonter trop loin). The axis 13 is journalled in a rotating body 14 rotatable in both directions about the axis O. It is the rotational control of this body 14 which provides the variation of the transmission ratio: In the case of the figure, the axes XX 'planetary and YY' satellites are parallel. The contact points M, M 'correspond to active radii on equal planets. The ratio of transmission is equal to 1. Indeed, the active rays on satellites. are also equal, and therefore do not cause any variation. If the body 14 rotates clockwise, the contact points move on the planetaries, for example to the positions P, P '. The device is then gearing down in a ratio corresponding to the active rays of the points P, P '. If the body 14 rotates counter-clockwise, it passes to the contact points N, N '. The device then becomes a multiplier. The potential of this device in terms of range of variation is infinite. In particular, the point P can be brought closer to the axis XX 'until a transmission ratio close to zero is obtained. One can even, by causing P beyond XX ', to obtain a reversal of the movement (but only with weak transmission ratios, the point P' can not go back too far).

Il est intéressant d'analyser les efforts au niveau des points de contact, notamment pour des cas éloignés comme N et N'. Si on considère que les planétaires reçoivent des forces axiales F, F' égales, on voit que ces deux points donnent lieu à des schémas statiques très différents, qui appellent les remarques suivantes : - En N, la réaction normale G au point de contact, ainsi que sa composante radiale H sont sensiblement plus élevées que F. - En N', la composante norrnale G' est du même ordre que F'. Quant à H', elle est négligeable. - Les composantes normales G et G' sont dirigées vers O. Elles ne créent donc aucun couple sur le corps 14, ce qui est favorable pour le pilotage du dispositif. Par contre, H et H' créent des réactions radiales sur les planétaires ainsi que sur le corps 14, qui doivent être dimensionnés et soutenus pour les supporter. It is interesting to analyze the efforts at the points of contact, especially for distant cases like N and N '. If we consider that the planetaries receive axial forces F, F 'equal, we see that these two points give rise to very different static diagrams, which call the following remarks: - In N, the normal reaction G at the point of contact, and its radial component H are substantially higher than F. In N ', the normal component G' is of the same order as F '. As for H ', it is negligible. - The normal components G and G 'are directed towards O. They do not create any torque on the body 14, which is favorable for controlling the device. On the other hand, H and H 'create radial reactions on the planetaries as well as on the body 14, which must be sized and supported to support them.

Par contre, les valeurs de ces composantes G, G' sont très inégales, ce qui ne correspond pas au besoin. En effet, l'équilibre du diabolo veut que les efforts tangentiels en N et N' soient les mêmes. Comme il faut respecter la condition de non glissement, il serait logique que les composantes G, G' soient aussi égales. Il est donc souhaitable que les forces F, F' puissent être modulées en fonction de la position angulaire du corps 14, pour compenser la distorsion introduite par les diagrammes d'efforts. Un autre motif important pour cette modulation est la valeur du couple à transmettre. Si ce couple est variable, F et F' doivent en toute logique lui être proportionnelles, afin d'éviter toute fatigue ou déperdition inutile quand ce couple n'est pas à son maximum. Un troisième motif est que, pour un couple donné, l'effort tangentiel sur un planétaire est inversement proportionnel au rayon actif. Sur le planétaire 11, par exernple, il est donc beaucoup plus important en P qu'en N. Il est donc logique que la force de contact varie dans les mêmes proportions. Ces différents impératifs militent en faveur d'un pilotage hydraulique des forces F, F', le plus capable d'optimiser en temps réel leurs valeurs. Il n'est toutefois pas inenvisageable, dans les cas où les problèmes de rendement et d'usure ne sont pas prépondérants, de créer ces forces par de simples dispositifs .élastiques (ressorts ou rondelles élastiques). Dans les deux cas, les forces F, F' sont appliquées sur les faces 17, 17' des planétaires. Si le pilotage est hydraulique, ces forces sont créées par des vérins (non représentés). Si le pilotage est simplement élastique, les ressorts ou empilages de rondelles sont placés entre les faces 17, 17' des planétaires, et les faces 18, 18' des arbres menant et mené. Un autre avantage intéressant du pilotage hydraulique est de pouvoir fournir une fonction embrayage / débrayage : le point de contact P étant amené sur l'axe X, X', il y a débrayage si on annule la pression hydraulique, donc la force F. L'embrayage est obtenu en remettant la pression et en démarrant la rotation du corps 14 dans le sens voulu, selon qu'on veut embrayer sur une marche avant ou une marche arrière. On peut ainsi passer de la vitesse zéro à une vitesse finie sans aucune phase de friction. Notons toutefois que lorsque le rayon actif du planétaire menant 11 est très faible, l'effort tangentiel pourrait devenir prohibitif. Il existe donc une fraction de la plage de variation dite des faibles rapports , dans laquelle il est nécessaire de brider le couple pour maintenir l'effort tangentiel à l'intérieur de sa valeur maximum admissible. On the other hand, the values of these components G, G 'are very unequal, which does not correspond to the need. Indeed, the balance of the diabolo wants that the tangential efforts in N and N 'are the same. Since it is necessary to respect the condition of non-slip, it would be logical that the components G, G 'are also equal. It is therefore desirable that the forces F, F 'can be modulated according to the angular position of the body 14, to compensate for the distortion introduced by the force diagrams. Another important reason for this modulation is the value of the torque to be transmitted. If this torque is variable, F and F 'must logically be proportional, to avoid unnecessary fatigue or loss when the couple is not at its maximum. A third reason is that, for a given torque, the tangential force on a sun gear is inversely proportional to the active radius. On the planet 11, for example, it is much more important in P than N. It is therefore logical that the contact force varies in the same proportions. These different requirements militate in favor of hydraulic steering forces F, F ', the most capable of optimizing their values in real time. It is however not inconceivable, in cases where the problems of efficiency and wear are not preponderant, to create these forces by simple elastic devices (springs or spring washers). In both cases, the forces F, F 'are applied on the faces 17, 17' of the planetary gears. If the control is hydraulic, these forces are created by cylinders (not shown). If the piloting is simply elastic, the springs or stack of washers are placed between the faces 17, 17 'of the planetaries, and the faces 18, 18' of the driving and driven shafts. Another interesting advantage of the hydraulic control is to be able to provide a clutch / disengagement function: the point of contact P being brought to the X axis, X ', there is disengagement if the hydraulic pressure is canceled, so the force F. L clutch is obtained by restoring the pressure and starting the rotation of the body 14 in the desired direction, according to whether to engage in a forward or reverse. It is thus possible to go from zero speed to a finite speed without any friction phase. Note, however, that when the active beam of the sun gear 11 is very low, the tangential effort could become prohibitive. There is therefore a fraction of the range of variation called low ratios, in which it is necessary to clamp the torque to maintain the tangential force within its maximum allowable value.

La figure 4 rappelle la figure 3 en ce qui concerne la forme des planétaires et celle des arcs de contact des galets satellites. Elle s'en différencie par le fait que les galets 32, 32' sont indépendants l'un de l'autre, et montés sur des supports 37, 37' articulés tous les deux autour du centre O, et organisés pour pivoter autour de ce centre de façon symétrique par rapport à l'axe XX', grâce à une cinématique appropriée (non représentée). Ainsi, en position médiane (rapport de transmission égal à 1), les deux galets ont pour axe de rotation UU'. En multiplication maximum, le galet 32 a pour axe WW et le galet 32' W'(galets représentés en traits discontinus faisant apparaître un jeu minimum e). En démultiplication maximum, on a l'inverse. Par rapport au précédent, ce principe présente l'avantage de répartir le couple à transmettre sur deux galets au lieu d'un. Il présente par contre certains inconvénients : - Les axes de rotation des planétaires et des satellites sont proches de la perpendicularité au lieu d'être proches du parallélisme. II en résulte des frottements plus intenses vers la périphérie des zones de contact, d'où un affaiblissement possible du rendement et une source d'échauffement. - Le schéma ne permet pas de réaliser des rapports de transmission très faibles, ni la fonction embrayage sans friction, ni la fonction marche arrière. - L'ensemble des supports 37, 37' est à la fois plus complexe et moins rigide. Notons qu'une autre réalisation possible consisterait à ne conserver de ce schéma qu'un seul galet. On perdrait l'avantage de la répartition du couple, mais on ferait disparaître le deuxième et le troisième inconvénients précités. Par contre, on conserverait le premier inconvénient de perpendicularité, ce qui constitue un bilan a priori peu favorable. Notons aussi que le système devient inverseur de sens de rotation, ce qui n'est a priori ni un avantage ni un inconvénient. Figure 4 recalls Figure 3 with respect to the shape of the planetary and that of the contact arcs of the satellite rollers. It differs in that the rollers 32, 32 'are independent of one another, and mounted on supports 37, 37' articulated both around the center O, and organized to pivot around this center symmetrically with respect to the axis XX ', thanks to a suitable kinematics (not shown). Thus, in the median position (transmission ratio equal to 1), the two rollers have the axis of rotation UU '. In maximum multiplication, the roller 32 has the axis WW and the roller 32 'W' (rollers shown in broken lines showing a minimum clearance e). In maximum gearing, we have the opposite. Compared to the previous, this principle has the advantage of distributing the torque to be transmitted on two rollers instead of one. However, it has certain disadvantages: - The axes of rotation of the planetary and the satellites are close to the perpendicularity instead of being close to the parallelism. This results in more intense friction towards the periphery of the contact zones, resulting in a possible loss of efficiency and a source of heating. - The diagram does not allow for very low transmission ratios, neither the frictionless clutch function nor the reverse function. - The set of supports 37, 37 'is both more complex and less rigid. Note that another possible realization would be to keep only one pebble in this diagram. One would lose the advantage of the distribution of the couple, but one would make disappear the second and the third aforementioned drawbacks. On the other hand, one would keep the first drawback of perpendicularity, which constitutes an a priori unfavorable balance sheet. Note also that the system becomes inverter of direction of rotation, which is a priori neither an advantage nor a disadvantage.

Selon l'importance relative de ces différents aspects, on pourra être amené à choisir un schéma où un autre. Depending on the relative importance of these different aspects, we may have to choose a scheme where another.

La figure 5 présente un exemple de modification de la géométrie de 5 certaines surfaces actives, notamment celles des planétaires, qui ne sont plus des sphères centrées en O. Un premier objectif de cette modification vise à remédier à l'ïnconvénient suivant du dispositif de départ : si les points de contact M, M' se déplacent sur les planétaires, conduisant à une bonne répartition de leur 10 usure, ils sont invariables sur les satellites. L'usure de ces derniers est donc concentrée sur une étroite bande de roulement entourant les points M, M'. On peut y remédier dans une certaine mesure en faisant en sorte que le rayon de courbure des planétaires soit différent du rayon 0M mesuré sur les satellites. Il en résulte les effets suivants : 15 - Lors de la rotation du corps 14, les planétaires s'écartent ou se rapprochent légèrement. Cet effet n'est pas recherché, mais n'est pas nuisible, notamment si on a le pilotage hydraulique des forces F, F'. Si on a des ressorts, on peut même l'utiliser judicieusement pour adapter leur compression et faire ainsi varier ces forces dans le sens souhaité. 20 - Les points de contact M, M' ne sont plus invariables sur les satellites, mais se déplacent légèrement autour de leur position centrale. La bande soumise à l'usure se trouve élargie d'autant, améliorant ainsi la tenue des satellites dans le temps. Dans cette réalisation, il faut bien noter que les rayons actifs sur satellites ne sont plus invariables, et interviennent 25 donc dans le rapport de transmission, modifiant la loi mathématique de pilotage qui existe entre ce rapport et la position angulaire du corps 14. Pour cette adaptation, les surfaces actives des planétaires peuvent ou non rester sphériques. Un deuxième objectif possible est une amélioration du rendement 30 recherchée à travers aune modulation de la dimension et de la forme des zones de contact. Quand les surfaces en contact sont sphériques, ces zones sont circulaires, et leur dimension ne dépend que des forces d'appui G, G'. En abandonnant la forme sphérique, donc en jouant sur le rayon de courbure de la ligne rnéridienne des planétaires, on peut faire évoluer le 35 rayon réduit en fonction de la position du point de contact, et de l'effort de pression qu'on y rencontre. En se plaçant dans l'hypothèse du couple maximal, on peut faire les constatations suivantes : Sur le planétaire menant, l'effort tangentiel, et donc l'effort de 40 pression G à appliquer sont inversement proportionnels aux rayons actifs. Si on considère le rayon actif en P comme le minimum de la zone de travail normale (hors zone des faibles rapports), la valeur maximale de la force de pression sera donc Gp. Si on passe à l'autre point extrême N, la force Gn à appliquer sera logiquement très inférieure. A égalité de rayon réduit, on 45 aurait donc en N une contrainte de matage également très inférieure, ce qui n'est pas un objectif en soi. Par contre, en diminuant le rayon réduit en N, on peut diminuer la dimension de la zone de contact en remontant la contrainte de matage au voisinage de sa valeur admissible. Les pertes par frottement étant très liées à la dimension de la zone de contact, on réalise 50 ainsi un gain sur ces pertes. FIG. 5 shows an example of modification of the geometry of certain active surfaces, in particular those of the sun wheels, which are no longer spheres centered at 0. A first objective of this modification is to remedy the following disadvantage of the starting device If the contact points M, M 'move on the planetaries, leading to a good distribution of their wear, they are invariable on the satellites. The wear of the latter is therefore concentrated on a narrow tread surrounding the points M, M '. This can be remedied to some extent by making the planetary radius of curvature different from the 0M radius measured on satellites. This results in the following effects: - When the body 14 is rotated, the planetaries move away or come closer slightly. This effect is not sought, but is not harmful, especially if one has the hydraulic control forces F, F '. If we have springs, we can even use it judiciously to adapt their compression and thus vary these forces in the desired direction. The points of contact M, M 'are no longer invariant on the satellites, but move slightly around their central position. The strip subjected to wear is enlarged all the way, thus improving the saturation of the satellites over time. In this embodiment, it should be noted that the active rays on satellites are no longer invariant, and therefore intervene 25 in the transmission ratio, modifying the mathematical piloting law that exists between this ratio and the angular position of the body 14. For this adaptation, the active surfaces of the planetary may or may not remain spherical. A second possible objective is to improve the desired efficiency through modulation of the size and shape of the contact areas. When the contacting surfaces are spherical, these areas are circular, and their size depends only on the bearing forces G, G '. By abandoning the spherical shape, thus by acting on the radius of curvature of the internal line of the planetaries, it is possible to modify the reduced radius as a function of the position of the point of contact, and of the pressure force that is applied thereto. meet. Assuming the maximum torque, we can make the following observations: On the sun gear, the tangential force, and therefore the force of 40 pressure G to be applied are inversely proportional to the active rays. If we consider the active radius at P as the minimum of the normal working area (outside the low gear zone), the maximum value of the pressure force will be Gp. If we go to the other extreme point N, the force Gn to be applied will be logically much lower. Equal reduced radius, so 45 would N also a mattressing stress also much lower, which is not an objective in itself. On the other hand, by decreasing the reduced radius in N, the dimension of the contact zone can be reduced by raising the matting stress in the vicinity of its admissible value. The friction losses being very much related to the size of the contact zone, a gain is thus made on these losses.

La diminution du rayon réduit, s'obtient ici en augmentant le rayon de courbure du planétaire quand on va de P à N, selon la loi qui colle le mieux au besoin. Sur le planétaire mené, le problème se présente de façon exactement inverse : l'équilibre du satellite conduit à avoir des efforts identiques en P et en P', ainsi qu'en N et en N'. Quand on va des petits rayons actifs vers les grands, il faut donc diminuer le rayon de courbure au lieu de l'augmenter. Sur la figure, les surfaces sphériques initiales ont été représentées en traits interrompus, afin de visualiser plus clairement les distorsions de courbure introduites. Notons que cette adaptation conduit également à l'objectif cité plus haut, à savoir l'amélioration de la répartition de l'usure sur les satellites. The reduction of the reduced radius, is obtained here by increasing the radius of curvature of the sun gear when one goes from P to N, according to the law which sticks the best if necessary. On the led planet, the problem is exactly the opposite: the equilibrium of the satellite leads to have identical efforts in P and P ', as well as in N and N'. When we go from small active rays to large ones, we must reduce the radius of curvature instead of increasing it. In the figure, the initial spherical surfaces have been shown in broken lines, in order to visualize more clearly the introduced curvature distortions. Note that this adaptation also leads to the objective mentioned above, namely the improvement of the distribution of wear on satellites.

Notons aussi que la surface d'un planétaire ainsi réalisé peut s'assimiler, au voisinage du point de contact, à un élément de surface torique. La zone de contact n'est donc plus circulaire, mais sensiblement elliptique, le grand axe de l'ellipse correspondant au plan de coupe dans lequel le rayon réduit est le plus grand. Note also that the surface of a sun gear thus produced can be assimilated, in the vicinity of the point of contact, to a toric surface element. The contact zone is no longer circular, but substantially elliptical, the major axis of the ellipse corresponding to the section plane in which the reduced radius is the largest.

Or, une analyse fine des phénomènes de glissement peut montrer que cette forme elliptique agit sur lesdits phénomènes, qui conditionnent étroitement le rendement du variateur. On a donc intérêt à tenir compte de cet aspect dans la définition de la courbe méridienne des planétaires. Les effets précités peuvent également être recherchés par une distorsion de la courbure des satellites, mais on peut en escompter une moindre efficacité, le déplacement du point de contact sur la courbe méridienne d'un satellite étant trop faible pour un effet important. 9 Now, a fine analysis of the sliding phenomena can show that this elliptical shape acts on the said phenomena, which closely condition the efficiency of the variator. It is therefore worth taking into account this aspect in the definition of the meridian curve of the planetary. The aforementioned effects can also be sought by a distortion of the curvature of the satellites, but it can be expected a less effective, the displacement of the contact point on the meridian curve of a satellite being too weak for a significant effect. 9

Claims

Claims.

1 - Pure rolling continuous variator, comprising: - a driving sun gear (11) and a driving sun gear (11 ') arranged facing each other and having concave active surfaces, - at least one satellite unit (12, 12') ) in the form of a roller having a convex active surface, and carried by at least one body (14) rotatable about an axis perpendicular to the axes of rotation of the planetaries, this rotation to move the contact points on the planetary, so that the active radius of one decreases when that of the other increases, characterized in that all the active surfaces are of spherical shape or close to a spherical shape, and that the radii of curvature appearing on the satellites are inferior to those appearing on the planetary, but of a neighboring order of magnitude.

2 - Drive according to claim 1, characterized in that the 20 contact forces between planetary and satellite are created by elastic elements urging the planet to the center of the drive.

3 - Variator according to claim 1, characterized in that the contact forces between planetary and satellite are created by hydraulic cylinders 25, the pressure of the hydraulic fluid being used to modulate said contact forces closer to the needs so that they are always sufficient to eliminate the risk of slipping, without an excessive safety margin, and whatever the operating conditions. 30

4 - Variator according to claim 1, characterized in that the satellite member consists of two rollers (12, 12 ') each of which is in contact with one of the planetaries, said rollers being connected by an axis (13) with which they form a monobloc assembly freely journalling in the control body (14).

5 - Drive according to claim 1, characterized in that a satellite member (32) SE? consists of a single roller whose active surface is in contact with the two planetaries. 40

6 - Variator according to claim 1, characterized in that it comprises two satellite rollers (32), (32 ') whose active surfaces are in contact with the two planetaries, and journalling on two coaxial pillaging bodies (37), (37 ') controlled in opposite directions so that the axes of the two rollers are constantly symmetrical with respect to the axis of rotation of the planetaries, as well as the planetary / satellite contact points.

7 - Variator according to claim 1, characterized in that the 50 active surfaces of the planetary register on a single sphere.

8 - variator according to claim 1, characterized in that the active surfaces of the sun gear do not fit on a single sphere, to obtain a displacement of the rolling line on the active surface of the rollers.

9 - Drive according to claim 8, characterized in that the curvature of certain active surfaces is variable so as to give the contact areas optimized dimensions and shapes according to the different positions of the contact points, in order to obtain a improvement of the mechanical efficiency, while respecting the permissible hardening stress.15