FR3024515A1 - Variateur de couple a disques - Google Patents

Abstract

Le variateur de couple à disques est un mécanisme permettant la transmission du mouvement de rotation d'un disque (A; 1) à un second disque (A; 2) par l'intermédiaire d'un axe perpendiculaire (A; 3) comportant un ou plusieurs pignons (A et B; 4) reliés à une ou plusieurs couronnes (A; 5) portées par le premier disque (A; 1) et un (A; 6) ou plusieurs pignons (B; 6 et 6') reliés à une (A; 7) ou plusieurs couronnes (B; 7 et 7') portées par le second disque (A; 2). La liaison entre un pignon (A; 4) relié à une couronne du premier disque (A; 1) et un pignon (A; 6, B; 6 ou 6') reliés à une couronne du second disque (A; 2) est établie en solidarisant l'axe de rotation du pignon relié à une couronne du premier disque (A; 5) à l'axe de rotation du pignon relié une couronne du second disque (A et B; 7 ou 7') à l'aide une fourchette (A; 10) ou en solidarisant un pignon relié à une couronne portée par le premier disque et un pignon relié à une couronne portée par le second disque à un axe commun par le déplacement de deux bagues. Le mécanisme permet de réaliser un volant d'inertie récupérant l'énergie cinétique d'un véhicule au freinage (C). Il permet de réaliser une boîte de vitesses à disques, récupérant l'énergie cinétique d'un véhicule au freinage par l'utilisation du frein moteur si le second disque fait office de volant d'inertie (D).

Description

I Les dispositifs de récupération de l'énergie cinétique d'un véhicule au freinage se multiplient, la récupération mécanique par un volant d'inertie est développé en compétition automobile. Un véhicule équipé d'un moteur thermique nécessite un volant d'inertie pour régulariser la vitesse de rotation de son moteur, il comporte une boite de vitesse du fait des limites de vitesses de rotation d'un moteur thermique. Une boite de vitesse est généralement constituée d'un alignement de pignons placés sur deux axes parallèles, c'est un équipement lourd et d'une mécanique complexe. Le variateur de couple à disques permet de réaliser un volant d'inertie récupérant d'énergie cinétique d'un véhicule au freinage et par l'utilisation du frein moteur (Fig. 4). Plusieurs variateurs de couple associés à plusieurs disques permettent de réaliser une boite de vitesse à disques. Les variateurs de couple permettent de développer un nombre de rapports égal au nombre de couronnes portées par une face d'un premier disque multiplié par le nombre de couronnes portées par la face opposée d'un second disque (Fig. 5A). Si le dispositif comporte plus de deux disques (Fig. 5B et 6) le nombre de rapports pouvant être développés est le nombre de liaisons établies entre le premier et le second disque multiplié par le nombre de liaisons établies entre le second et le troisième disque et ainsi de suite. Si le premier disque a un poids important, il récupère l'énergie cinétique du véhicule si le conducteur freine en utilisant le frein moteur, l'énergie cinétique mise en réserve est restituée au redémarrage du véhicule ou à la reprise. Le variateur de couple à disques est un dispositif assurant la transmission du mouvement de rotation d'un disque (Fig.1A; dl) portant sur une de ses face une ou plusieurs couronnes (cl) reliées à un ou plusieurs pignons (pl) à un second disque (d2) portant sur la face opposée au premier disque une ou plusieurs couronnes (c2) reliées à un ou plusieurs pignons (p2) par l'établissement d'une liaison mécanique réversible (I) entre un pignon reliés à une couronne portée par le premier disque (pl) et un pignon relié à une couronne portée par le second disque (p2).

La liaison mécanique réversible entre le pignon lié à la couronne portée par le premier disque et le pignon lié à la couronne portée par le second disque peut être obtenue en liant mécaniquement l'axe de rotation du pignon lié à la couronne du premier disque (Fig. I B; al) à l'axe de rotation du pignon lié à la couronne du second disque (a2), ce qui peut être obtenu par le déplacement d'une bague mobile (b) assurant par son déplacement la liaison des deux axes (al et a2), la liaison peut être la liaison de deux profils s'imbriquant l'un dans l'autre (Fig. 1B) ou la liaison entre un disque de friction porté par un des axes et un disque de friction porté par la bague. La liaison peut être obtenue par le déplacement de l'axe mobile de l'un ou de l'autre des pignons (Fig. 1C) mettant en contact la terminaison de l'un des axes (al) avec la terminaison de l'autre axe (a2) par deux reliefs s'imbriquant l'un dans l'autre ou par la mise en contact de deux disques de friction. L'axe mobile reste solidaire du pignon qu'il porte dans le sens de la rotation par la présence d'un ou plusieurs reliefs présents sur l'axe (Fig. 3; ra) s'insérant dans une ou plusieurs rainures traversant le pignon (rp). La liaison peut être obtenue si les deux pignons sont portés par le même axe (Fig. 1C; a) en solidarisant par le déplacement d'une première bague (b) le pignon relié à la couronne du premier disque (p) à l'axe commun (a) et par le déplacement d'une seconde bague le pignon relié à la couronne du second disque à l'axe commun aux deux pignons. Le déplacement des éléments mobiles peut être obtenu de l'extérieur du mécanisme par le déplacement de fourchettes (Fig. 2; f) liée aux éléments mobiles, par des câbles ou par transmission hydraulique.

Un variateur de couple simple établit une liaison réversible entre une couronne portée par un premier disque et une couronne d'un diamètre supérieur ou inférieur portée par un second disque. La figue 2A montre un variateur simple présentant un axe mobile. Le même variateur est présenté avec plusieurs plans de coupe sur la figure 3. La couronne du premier disque (cl) forme un engrenage avec premier pignon du variateur de couple (pl), la couronne du second disque (c2) forme un engrenage avec le second pignon du variateur (p2), la liaison est établie en solidarisant l'axe de rotation du pignon relié à la couronne du premier disque (al) à l'axe de rotation du pignon relié à la couronne du second disque (a2) par le déplacement d'un des deux axes (al). Le déplacement de l'axe (al) met en contact deux surfaces de contact (scl et sc2) situées à l'extrémité des axes (al et a2). Les surfaces de contact peuvent être des disques de friction ou deux surfaces s'imbriquant l'une dans l'autre. L'axe mobile (al) reste solidaire de son pignon (pl) dans le sens de la rotation grâce à un ou plusieurs reliefs (Fig. 3; ra) de l'axe s'insérant dans une ou plusieurs rainures traversant le pignon (rp). Le couple obtenu par le variateur de couple dépend du diamètre des deux couronnes et du diamètre des deux pignons.

Le variateur de couple double (Fig. 2B) établit une liaison réversible entre une couronne située sur un premier disque (cl) avec soit avec une couronne de diamètre inférieur (c2) soit une couronne de diamètre supérieur (c3) située sur le second disque. Si l'établissement de la liaison est obtenu par le déplacement d'un axe, l'axe (a) du pignon lié à la couronne du premier disque (pl) est mobile et se termine à une extrémité par une surface de contact (scl) opposée à une surface de contact (sc2) situé à l'extrémité de l'axe du pignon (p2) relié la couronne de diamètre inférieur (c2). Il se termine à l'autre extrémité par une surface de contact (scl') opposée à une surface de contact (sc3) situé à l'extrémité de l'axe du pignon (p3) relié à la couronne de diamètre supérieur (c3) du second disque. L'axe du pignon (a) peut être déplacé par l'actionnement d'une fourchette (f). Une traction sur la fourchette (1) établit une liaison entre la couronne du premier disque (cl) et la couronne de fort diamètre du second disque (c3). Une poussée sur la fourchette (2) établit la liaison entre la couronne du premier disque (cl) et la couronne de faible diamètre du second disque (c2). Les deux deux axes peuvent également être solidarisés par le déplacement de deux bagues si les trois pignons sont portés par le même axe comme le montre la figure 2C. Un variateur de couple peut être multiple (Fig. 2C). Il comporte plus de trois pignon portés par le même axe (a), un ou plusieurs pignons sont reliés à des couronnes portées par le premier disque (pl et p4), un ou plusieurs pignons sont reliés à des couronnes portées par le second disque (p2 et p3). Les pignons peuvent être solidarisés à l'axe (a) par des bagues (b) actionnées par des fourchettes (f) et établir plus de deux couples différents en liant à l'axe (a) un pignon relié à une couronne portée par le premier disque (pl ou p4) et un pignon porté par le second disque (p2 ou p3). Le variateur de couple inverseur inverse le sens de rotation du second disque qui 30 aura le même sens de rotation que le premier (Fig. 2D), l'axe (al) du pignon relié à la couronne dentée du premier disque (pl) a une terminaison constituée d'un pignon (p2) relié à un pignon (p3) porté par un axe discontinu (a2) se terminant par le pignon relié à la couronne du second disque (p4). L'établissement de la liaison est obtenue en solidarisant les deux segments de l'axe discontinu (a2), il peut également être obtenu si le second axe (a2) est continu si un quelconque des quatre pignons (pl, p2, p3 ou p4) peut être solidarisé et désolidarisé de son axe, ce qui peut être obtenu par le déplacement d'une bague (Fig. 1D). Le variateur inverseur peut constituer le mécanisme de marche arrière d'une boîte de vitesse à disques. Le variateur de couple à disques permet de réaliser un volant d'inertie faisant fonction de volant moteur accumulant l'énergie cinétique d'un véhicule au freinage et la restituant au redémarrage, le dispositif est présenté sur la figure 4. Il est placé entre le moteur et la boîte de vitesse. Il comporte un premier disque ou disque moteur (dm) fixé à un arbre menant au moteur du véhicule (am). Un second disque (v) fait office de volant d'inertie et de volant moteur. Le troisième disque ou disque cycle (dc) est fixé à un arbre menant à la boîte de vitesse du véhicule (ac). Le disque moteur (dm) est relié au volant (v) par un variateur de couple simple (v1) faisant office d'embrayage et de réducteur de couple. Le volant (v) est relié au disque cycle (dc) par un variateur de couple double (v2).

Le variateur de couple reliant le disque moteur au volant (v1) établit une liaison entre une couronne dentée du disque moteur (cm) et une couronne dentée de plus grande taille sur la face opposée du volant (cvl). La transmission du moteur au volant se fait avec une réduction du couple, cette réduction peut être encore amplifiée si le pignon relié à la couronne (cm) du disque moteur (dm) est de plus grand diamètre que le pignon relié à la couronne du volant (cvl). Relié au moteur, le volant (y) tourne à une vitesse inférieure à la vitesse de rotation du disque moteur (dm) ce qui lui permet d'avoir un poids supérieur à celui d'un volant moteur sans entraver par son inertie la montée en régime du moteur et l'accélération du véhicule. Le variateur (v1) est actionné par une fourchette (M. L'actionnement de la commande d'accélération du véhicule déclenche une traction sur la fourchette et relie l'arbre moteur (am) au volant (Fig. 4B). Un dynamomètre (Fig. 4B; X) mesure en permanence la vitesse de rotation du volant et informe l'ordinateur de bord du véhicule qui maintient la liaison entre de disque moteur (dm) et le volant (v) embrayée si la vitesse de rotation du volant est très supérieure aux vitesses de rotation usuelles du moteur (1), ce qui peut se produire après un freinage prolongé avec utilisation du frein moteur. La reprise du véhicule se fait alors par restitution de l'énergie cinétique accumulée dans le volant au freinage. La liaison entre le disque moteur (dm) et le volant (y) n'est rétablie que lorsque la vitesse du volant est compatible avec les vitesses de rotations usuelles du moteur. Parallèlement l'ordinateur maintient le moteur au ralenti (2) en s'opposant à l'augmentation du débit en carburant sous l'effet de la commande d'accélération du véhicule.

L'accélération du véhicule par restitution de l'énergie cinétique accumulée au freinage s'accompagne d'un ralentissement du volant, quand la vitesse de rotation du volant et compatible avec les vitesses de rotation du moteur l'ordinateur rétablit la progressivité de l'alimentation en carburant sous l'effet de la commande d'accélération, ce qui augmente la vitesse de rotation de moteur, il rétablit ensuite la liaison entre le disque moteur (dm) et le volant (v) par le variateur (v1) quand la vitesse des deux éléments est synchronisée. Le variateur (v1) est également embrayé sous l'effet de la commande d'embrayage du véhicule et en l'absence d'action sur la commande d'accélération du véhicule (Fig. 4A). Le variateur de couple double (v2) assure la liaison entre le volant (v) et le disque 20 cycle (dc). Il est sous le contrôle de la commande d'accélération du véhicule, de la commande de frein et de la commande d'embrayage. L'actionnement de la commande d'accélération (Fig. 4B) provoque une traction sur la fourchette (f2) et établit une liaison entre la couronne de fort diamètre (cv2) du volant ( y) et la couronne du disque cycle (cc). 25 L'actionnement de la commande de frein (Fig. 4C) provoque une poussée sur la fourchette (f2) et établit une liaison entre la couronne de faible diamètre du volant (cv3) et la couronne du disque cycle (cc). En l'absence d'action sur la commande d'accélération ou sur la commande de frein et par l'actionnement de la commande d'embrayage du véhicule, la liaison entre le volant 30 (v) et le disque cycle (dc) est embrayée (Fig. 4A).

Au démarrage le volant est déconnecté du moteur du fait de l'actionnement de la commande d'embrayage. Quand le conducteur relâche l'embrayage et actionne la commande d'accélération la liaison entre le moteur et la partie cycle se fait du disque moteur (dm) au volant (v) par le variateur v1 et de la couronne de fort diamètre du volant (cv2) au disque cycle (dc) par le variateur v2. La vitesse de rotation du volant augmente sous l'effet du moteur. Quand le conducteur actionne la commande d'embrayage pour effectuer un changement de vitesse, il libère la liaison entre le disque moteur (dm) et le volant (v) par le variateur v1 et la liaison entre le volant (v) et le disque cycle (dc) par le variateur 10 v2, le volant tourne librement et conserve sa vitesse de rotation. Il relâche la commande d'accélération pour effectuer le changement de vitesse, ce qui provoque une baisse de régime du moteur, le passage à un rapport supérieur provoque une diminution de la vitesse de rotation du disque cycle (dc). La vitesse de rotation du volant (v) est alors supérieure à la vitesse du disque moteur (dm) et du 15 disque cycle (dc) et lorsque le conducteur relâche l'embrayage et actionne à nouveau la commande d'accélération le volant communique son inertie à la fois au moteur et participe à la montée en régime et à la partie cycle ou il participe à l'accélération du véhicule. Si le conducteur actionne la commande de frein, le relâchement de la commande 20 d'accélération libère la liaison entre le disque moteur et le volant par le variateur v1. La liaison par le variateur v2 entre le volant (y) et le disque cycle (dc) passe de la couronne de fort diamètre du volant (cv2) à la couronne de faible diamètre (cv3) ce qui provoque un transfert de l'énergie cinétique du véhicule au volant dont la vitesse de rotation augmente. Si le conducteur accélère à nouveau la liaison entre le volant (y) et 25 le disque cycle (dc) par le variateur v2 se fait à nouveau par la couronne de fort diamètre (cv2), le volant restitue l'énergie cinétique accumulée au freinage à la partie cycle ce qui s'accompagne d'une décélération du volant qui se synchronise avec le disque moteur (dm) et le disque cycle (dc). En cas de freinage puissant avec utilisation du frein moteur (rétrogradage plus 30 rapide que la décélération du véhicule) à chaque rétrogradage le disque cycle tourne à une vitesse supérieure, le relâchement de la commande d'embrayage provoque à chaque rétrogradage une accélération du volant qui pourra atteindre des vitesses de rotation importantes. A la reprise l'ordinateur retarde le rétablissement de la liaison entre le disque moteur (dm) et le volant (v) par le variateur v1, il retarde l'augmentation du débit de carburant sous l'effet de la commande d'accélération, l'accélération se fait d'abord par la restitution de l'énergie cinétique accumulée par le volant au freinage. L'ordinateur de bord du véhicule ne rétablit le fonctionnement normal que lorsque le volant a suffisamment décéléré. Si le volant (v) a une vitesse de rotation très élevée, il pourra être nécessaire de passer 10 à des rapports de transmission plus forts. Un signal sonore pourra indiquer au conducteur la nécessité de passer à un rapport supérieur. Un signal sonore continu imitant le bruit du moteur mais d'un timbre différent et remplaçant le bruit du moteur quand le véhicule fonctionne grâce à l'inertie du volant pourrait indiquer au conducteur la nécessité de passer à un rapport supérieur tout en lui indiquant qu'il réalise des 15 économies en carburant en accélérant grâce à l'énergie cinétique accumulée au freinage. Pour un véhicule automatique l'ensemble des éléments décrits seront gérés mécaniquement ou grâce à l'ordinateur de bord du véhicule. Pour un véhicule équipé d'un système "stop and start" il pourra y avoir une coupure 20 complète de l'alimentation en carburant du moteur au freinage et lorsque l'accélération se fait par l'action du volant d'inertie. Le variateur de couple à disques permet de réaliser une boîte de vitesses à disques ayant comme le volant d'inertie la propriété de récupérer l'énergie cinétique du véhicule au freinage (Fig. 5, 6, 7 et 8), la récupération de l'énergie cinétique se fait par 25 l'utilisation du frein moteur. l'énergie cinétique récupérée au freinage est restituée à la reprise ou au redémarrage du véhicule. L'énergie cinétique du véhicule est transmise au freinage à un ou plusieurs disques (v) de la boîte de vitesse par l'utilisation volontaire du frein moteur s'il s'agit d'une boite manuelle, par l'égrenage des vitesses du véhicule sous le contrôle des commandes 30 électronique du véhicule s'il s'agit d'une boite automatique. Elle comporte en plus des éléments du volant récupérateur d'énergie cinétique au freinage (Fig. 4) un embrayage (E2) entre le dernier disque de la boîte appelé disque cycle (dc) et l'arbre reliant la boîte à la partie cycle (ac). Elle comporte plusieurs variateurs de couple permettant d'établir plusieurs couples de transmission et le mécanisme permettant d'établir manuellement pour une boîte manuelle ou automatiquement pour une boîte automatique plusieurs couples de transmission.

Comme le montre la figure 5 la boite de vitesse à disque est séparée de l'arbre moteur (am) par un variateur de couple simple (v1) qui assure la fonction d'embrayage tout en réduisant le couple de transmission du moteur vers le ou les disques assurant la fonction de volant d'inertie (y). Ces disques pourront avoir un poids élevé sans entraver par leur inertie l'accélération du véhicule sous l'effet du moteur. Le variateur (v1) relie le premier disque ou disque moteur (dm) au second disque qui fait office de volant d'inertie (y). Les variateurs de couple (vc) relient plusieurs couronne dentée portées par le volant (y) à plusieurs couronnes dentées portées par le disque cycle (Fig. 5A), dans l'exemple le volant (v) porte quatre couronn65et le disque cycle (dc) deux couronnes, la boîte développe huit rapports. Quatre variateurs de couple doubles (vc) sont placés en étoile autour de l'axe commun de rotation des disques, deux sont représentés (vc1 et vc2). Sur la figure 5B la boîte comporte quatre disques, le disque moteur (dm), le disque faisant office de volant (y), un troisième disque (d3) et le disque cycle (dc). Les variateurs de couples (vc1, 2 ...) relient le volant (v) au troisième disque (d3) et le 20 troisième disque (d3) au disque cycle (dc). Les variateurs de couple reliant les couronnes portées par le volant (y) aux couronnes portées par le troisième disque (d3) relient des couronnes ayant des différence de diamètre importantes, ils entraînent des variations de couple importantes. Les variateurs de couple reliant le troisième disque (d3) au disque cycle (dc) relient des couronnes de diamètres importants et proches. Ils 25 entraîneront une faible variation de couple. Si la transmission du troisième disque (d3) au disque cycle (dc) se fait d'une couronne plus grande à une couronne plus petite il y aura augmentation du couple généré par les variateurs reliant le volant (y) et le troisième disque (d3), inversement si la couronne portée par le disque cycle est plus grande il y aura diminution du couple. Les couronnes doivent avoir un écartement 30 minimum pour permettre d'intercaler le mécanisme de mise en continuité des axes des variateurs de couple. Il est néanmoins possible de diminuer la variation de couple générée par la différence de diamètre des couronnes en jouant sur la différence de diamètre des pignon comme le montre la figure 6.

Le volant (v) oppose au troisième disque (d3) un profil de cône inversé. Le diamètre des pignons des variateurs de couple (vc1 et vc2) est décroissant du centre vers la périphérie, l'effet sur le couple de la différence de diamètre des couronnes est amplifié. Sur le disque cycle (dc) l'écartement des couronnes de la face plate du disque est décroissant du centre vers la périphérie. Les variateurs de couple ont des pignons de diamètre croissant du centre vers la périphérie, l'effet de la différence de couple résultant de la différence de diamètre des couronnes est atténué. Ceci permet de limiter le diamètre des disques et d'effectuer un étalonnage plus facile des vitesses.

Les vitesses principales sont déterminée par la liaison entre le volant (y) et le troisième disque (d3) soit quatre vitesses principales (1, 2, 3 et 4). La liaison entre le troisième disque (d3) et le disque cycle (dc) induit de faibles variations de couple avec deux niveaux de faible diminution (-- et -) et deux niveaux de faible augmentation (+ et ++). Les vitesses générées seront: 1--, 1-, 1+, 1++, 2--, 2-, 2+, 2++ ...

Comme pour le volant d'inertie le variateur simple (v1) assurant la liaison entre le disque moteur (dm) et le volant (v) joue le rôle d'embrayage. l'actionnement de la commande de frein et de la commande d'embrayage coupe la liaison, l'actionnement de la commande d'accélération établit la liaison. Un dynamomètre (X) mesure en permanence la vitesse de rotation du volant (y), la liaison entre le disque moteur (dm) et le volant n'est rétablie à la reprise que lorsque le volant aura décéléré et aura une vitesse de rotation compatible avec les vitesses de rotations usuelleSdu moteur, de même, l'augmentation de l'alimentation en carburant sous l'effet de l'actionnement de la commande d'accélération ne sera rétablie que lorsque le disque (v) aura suffisamment décéléré.

Un second embrayage (E2) actionné par la commande d'embrayage du véhicule permet les changements de rapport. Pour un véhicule à boîte manuelle l'utilisation du frein moteur (série de rétrogradages à un rythme plus rapide que la décélération du véhicule) se traduit par une accélération du disque faisant fonction de volant (v) qui pourra tourner à très grande vitesse.

Un signal sonore pourra comme pour le volant avertir le conducteur de la nécessité de passer à un rapport supérieur si la boîte de vitesse est manuelle. Pour une véhicule équipé d'une boîte automatique le rétrogradage et les changements de vitesse seront gérés par l'ordinateur de bord du véhicule.

La figure 7 et la figure 8 montrent une vue plus détaillées d'une boîte de vitesses à disque permettant de développer 9 rapports et une marche arrière. Comme le montre la figure 7 la boîte est constituée de trois disques, la figure 7B et les suivantes montrent le second disque faisant office de volant (v) et le troisième disque ou disque cycle (dc). Le volant (v) porte deux couronnes dentées de faible diamètre (a, b) et deux couronnes dentées de fort diamètre (c, d), il est relié au disque cycle (dc) par six variateurs de couple placés en étoile autour de l'axe de rotation des deux disques (Fig. 7C). Le disque cycle est relié par le second embrayage (E2) à la partie cycle du véhicule (ac). Le disque cycle (dc) porte trois couronnes dentées (A, B et B'), deux couronnes dentées (A et B) sont d'un diamètre intermédiaire entre le diamètre des couronnes dentées de petit diamètre (a et b) et le diamètre des couronnes dentées de fort diamètre (c et d) du disque volant (v), quatre variateur de couple doubles (vc1, vc2, vc3 et vc4) établissent la liaison entre les quatre couronnes dentée du disque volant (a, b, c et d)) et deux couronnes dentées du disque cycle (A et B). Une couronne dentée externe (B') est plus proche du disque volant (v) et permet de réaliser une vitesse intermédiaire, elle est reliée par un pignon conique de petite taille à un variateur de couple simple (vc5), un pignon conique de plus grande taille relié le variateur (vc5) à la couronne dentée (d) du disque volant (y). La différence de diamètre des deux pignons annule l'effet de la différence de diamètre des deux couronnes (B' et d) et permet de réaliser une vitesse intermédiaire. Un variateur de couple inverseur (vc6) dont le mécanisme est présenté sur la figure 2D relie le disque b du volant (v) et le disque B du disque cycle (dc) et constitue le mécanisme de marche arrière. La figure 8 (B et C) montre une vue des deux disques (y et dc) et de leurs couronnes, la figure 8E reprend les rapports de diamètre des couronnes pour chacune des neuf vitesses et pour la marche arrière, la figure 8D reprend les diamètres des couronnes et les vitesses correspondant aux liaisons établies par les demi-variateurs de couple représentés par des doubles flèches. Les vitesses 1 à 4 sont constituées de liaisons entre les deux couronne de disque cycle (A et B) et les deux couronnes de plus petit diamètre du disque volant (a et b), les premières vitesses pourraient permettre de récupérer l'énergie cinétique du véhicule jusqu'à son quasi-arrêt si elle développent des couples très faibles, elles pourraient être ignorées au redémarrage du véhicule. Les vitesses 5 à 8 des liaisons entre les deux couronnes du disque cycle (A et B) et les deux couronne de fort diamètre du volant (c et d). La vitesse intermédiaire (4') équivaut à la transmission entre deux couronnes de même taille, le mécanisme et grossi en encadré. Un encadré montre le mécanisme de la marche arrière (AR). Un dispositif comportant un variateur de couple double permet de réaliser un volant moteur récupérant l'énergie cinétique d'un véhicule au freinage et lors de l'utilisation du frein moteur. Plusieurs variateurs de couple associant les faces opposées de plusieurs disques comportant plusieurs couronnes dentées permettent de réaliser une boîte de vitesse particulièrement compacte et d'un mécanisme simple pouvant comme un volant récupérer l'énergie cinétique d'un véhicule par l'utilisation du frein moteur si le ou les disques les plus proches de l'arbre moteur ont un poids suffisant pour jouer la fonction de volant d'inertie. Une boite de vitesse à disques pourrait développer un nombre de couples de transmission important avec un encombrement faible (Fig. 5B et 6). Le dispositif dépourvu de disque à inertie (Fig. 9) serait intéressant pour assurer la transmission de certains véhicules. Placé entre un moteur et une hélice d'avion ou de bateau ou un rotor d'hélicoptère (Fig. 9B) il présenterait outre l'avantage de son caractère léger et compact en particulier du fait de sa faible longueur, l'avantage de ne pas nécessiter de système d'embrayage, (les surfaces de contact des variateurs de couples seraient des disques de friction faisant office d'embrayage).

Plusieurs solutions sont proposées pour réaliser des variateurs de couple (simples, doubles, multiples et inverseurs) la liaison entre les pignons des variateurs de couple peut se faire par plusieurs modes (déplacement de bagues, surfaces de contact, disques de friction ...). Le dispositif permettrait de réaliser une boite de vitesse adaptée à un véhicule 25 léger comme une bicyclette (Fig.

9C), il pourrait comprendre trois disques et développer 16 rapports. Un premier disque fixé à l'axe du pédalier serait relié par un variateur de couple multiple (Fig.

2C) fonctionnant par le déplacement de bagues à un second disque fixé par un roulement à l'axe du pédalier. La face opposée du second disque serait reliée par un second variateur multiple à la couronne fixée elle aussi à 30 l'axe du pédalier par un roulement. La couronne tournerait dans le même sens que le pédalier mais à une vitesse différente. Une liaison fixe pourrait être établie entre la couronne et la roue arrière (courroie, cardan ...) du fait du nombre important de rapports de transmission établi par le mécanisme. Les disques de friction pourraient être réservés à des véhicules plus lourds et seraient particulièrement intéressants pour un volant ou une boîte à récupération d'énergie cinétique au freinage en permettant une synchronisation progressive des disques à la fois au freinage et à la reprise. La description du volant et de la boîte à accumulation d'inertie comporte un embrayage empêchant la transmission du volant au moteur si le volant tourne à grande vitesse. Un simple cliquet pourrait sur un système plus rudimentaire ne permettre que la transmission du mouvement du moteur vers le volant.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1) Le variateur de couple à disques est un mécanisme caractérisé en ce qu'il assure la transmission du mouvement de rotation d'un disque porté par un premier axe et portant sur une de ses faces une ou plusieurs couronnes liées mécaniquement à un ou plusieurs pignons à un second disque porté par un second axe et portant sur la face opposée une ou plusieurs couronnes liées mécaniquement à un ou plusieurs pignons par l'établissement d'une liaison réversible entre un pignon lié à une couronne du premier disque et un pignon lié à une couronne du second disque (Fig. 1A), la liaison réversible est obtenue par la mise en continuité de l'axe portant le pignon lié à la couronne du premier disque et de l'axe portant le pignon lié à la couronne du second disque par le déplacement d'une bague (Fig. 1B) ou par le déplacement de l'un des deux axes portant les pignons (Fig. 1C), en solidarisant à un axe commun un pignon lié à une couronne du premier disque et un pignon lié à une couronne du second disque par le déplacement de bagues (Fig. 1D), la liaison réversible résulte de la mise en contact de deux surface complémentaires s'imbriquant l'une dans l'autre ou de la mise en contact de deux disques de friction.
2. 2) Variateur de couple selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il assure la transmission du mouvement du premier disque au second disque par l'établissement d'une liaison réversible entre une couronne portée par le premier disque et une 20 couronne de diamètre supérieur ou inférieur portée par le second disque (Fig. 2A).
3. 3) Variateur de couple selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il assure la transmission du mouvement du premier disque au second disque par l'établissement d'une liaison réversible entre une couronne portée par le premier disque soit avec une couronne de diamètre supérieur, soit avec une couronne de diamètre inférieur portée 25 par le second disque par la mise en continuité de l'axe portant le pignon lié à la couronne du premier disque soit avec l'axe du pignon lié à la couronne de diamètre supérieur soit avec l'axe du pignon lié à la couronne de diamètre inférieur du second disque (Fig. 2B).
4. 4) Variateur de couple selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il assure la 30 transmission du mouvement du premier disque au second disque par l'établissement de plus de deux liaisons entre les deux disques en solidarisant à un axe commun aux pignons un pignon lié à une couronne portée par le premier disque et un pignon lié àune couronne portée par le second disque (Fig. 2C).
5. 5) Variateur de couple selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il inverse le mouvement de rotation du second disque par la présence d'un premier axe comportant un pignon lié à une couronne du premier disque et un pignon lié à un pignon porté par un second axe, le second axe porte le pignon lié au pignon du premier axe et un pignon lié à une couronne du second disque, la liaison mécanique réversible est obtenue par le fait que l'un des quatre pignons peut être solidarisé et désolidarisé de son axe par le déplacement d'une bague ou par le fait que l'un ou l'autre des deux axes est discontinu, le déplacement de l'une des deux portions de l'axe discontinu assure la mise en continuité de l'axe (Fig. 2D).
6. 6) Ensemble mécanique destiné à la récupération de l'énergie cinétique d'un véhicule au freinage constitué de variateurs de couple à disque situé entre le moteur et le dispositif de changement de vitesse d'un véhicule (Fig. 4) comportant: - un variateur de couple simple (v1) assurant la transmission du mouvement d'un axe 15 moteur (am) portant un disque moteur (dm) à un volant d'inertie (v) avec réduction du couple de transmission; - un variateur de couple double (v2) assurant la liaison entre le volant d'inertie (v) et l'axe menant au dispositif de changement de vitesse du véhicule (ac) et portant un disque cycle (dc) par l'établissement d'une liaison mécanique réversible entre la 20 couronne portée par le disque cycle (cc) soit avec une couronne de diamètre supérieur (cv2) soit avec une couronne de diamètre inférieur (cv3) portée par le volant; - un mécanisme de commande répondant à la commande d'accélération, à la commande de frein et à la commande d'embrayage du véhicule, en absence d'action sur la commande d'accélération et sur la commande de frein ou en cas d'actionnement 25 de la commande d'embrayage (Fig. 4A) la liaison entre le disque moteur (dm) et le volant (v) par le variateur de couple simple (v1) ainsi que la liaison entre le volant (v) et le disque cycle (dc) par le variateur de couple double (v2) sont interrompues, l'actionnement de la commande d'accélération (Fig. 4B) établit la liaison entre le disque moteur (dm) et le volant (y) et la liaison entre la couronne de diamètre supérieur du 30 volant (cv2) et la couronne porté par le disque cycle (cc), l'actionnement de la commande de frein interrompt la liaison entre le disque moteur (dm) et le volant (v) et établit une liaison entre la couronne de diamètre inférieur (cv3) du volant et la couronne portée par le disque cycle (cc);- un dispositif de contrôle assuré par l'ordinateur de bord du véhicule informé de la vitesse de rotation du volant par un dynamomètre (X) qui s'oppose à l'établissement de la liaison entre l'axe moteur et le volant (1) et à l'augmentation du débit de carburant et au rétablissement de l'alimentation en carburant si le véhicule dispose d'un mode "stop and start" (2) quand le conducteur actionne la commande d'accélération (Fig. 4B) si la vitesse de rotation du volant est importante, il ne rétablit la liaison entre l'axe moteur (am) et le volant (v) et une alimentation en carburant proportionnelle à la force exercée sur la commande d'accélération que lorsque la vitesse de rotation du volant est compatible avec les vitesses de rotations usuelles du moteur, il déclenche un égrenage automatique des vitesses du véhicule si le véhicule dispose d'une boîte de vitesses automatique dans le sens du rétrogradage si le conducteur actionne la commande de frein et inversement s'il actionne la commande d'accélération.
7. 7) Ensemble mécanique constituant le dispositif de changement de vitesses d'un véhicule composé de variateurs de couple à disques comportant plusieurs disques dont les faces opposées sont liées mécaniquement par un ou plusieurs variateurs de couple permettant l'établissement de plusieurs rapports de transmission et éventuellement d'un variateur de couple faisant fonction de mécanisme de marche arrière.
8. 8) Ensemble mécanique constituant un dispositif de changement de vitesses d'un 20 véhicule accumulant l'énergie cinétique au freinage composé de variateurs de couple à disque comportant (Fig. 5): - un ensemble de disques dont les faces opposées sont liées mécaniquement par un ou plusieurs variateurs de couple permettant l'établissement de plusieurs rapports de transmission et éventuellement d'un variateur de couple faisant fonction de mécanisme 25 de marche arrière, le disque le plus proche de l'axe du moteur (v) est d'un poids suffisant pour assurer la fonction de volant d'inertie, il est lié par un variateur de couple simple réducteur de couple (v1) à un disque moteur (dm) porté par l'axe moteur (am) du véhicule; - un mécanisme de commande répondant à la commande d'accélération, à la 30 commande de frein et à la commande d'embrayage du véhicule, en absence d'action sur la commande d'accélération et sur la commande de frein ou si le conducteur actionne la commande d'embrayage la liaison entre le disque moteur (dm) et le disque faisant office de volant (v) est interrompue et un embrayage (E2) interrompt la liaisonentre le dispositif de changement de vitesse et la partie cycle (ac), l'actionnement de la commande d'accélération établit la liaison entre le disque moteur (dm) et le disque faisant office de volant (v), l'actionnement de la commande de frein coupe la liaison entre le disque moteur (dm) et le disque faisant office de volant (y); - un dispositif de contrôle assuré par l'ordinateur de bord du véhicule informé de la vitesse de rotation du disque faisant office de volant (v) par un dynamomètre (X) s'opposant à l'établissement de la liaison entre l'axe moteur et le volant (1) et à l'augmentation du débit de carburant et au rétablissement de l'alimentation en carburant si le véhicule dispose d'un mode "stop and start" (2) quand le conducteur actionne la commande d'accélération si la vitesse de rotation du volant est importante, il ne rétablit la liaison entre l'axe moteur (am) et le disque faisant office de volant (v) et une alimentation en carburant proportionnelle à la force exercée sur la commande d'accélération que lorsque la vitesse de rotation du volant est compatible avec les vitesses de rotations usuelles du moteur, il déclenche un égrenage automatique des vitesses du véhicule si le véhicule dispose d'une boîte de vitesses automatique dans le sens du rétrogradage si le conducteur actionne la commande de frein et inversement s'il actionne la commande d'accélération.