FR3100591A3 - Transmission à impulsions à modification de rapport par déformation - Google Patents

Abstract

L'invention est une transmission mécanique à impulsion transformant un mouvement de rotation d'une manivelle à une bielle transmettant son mouvement d'oscillation à une autre manivelle reliée à un arbre de sortie, la longueur de la bielle étant variable élastiquement en fonction du couple résistant. De telles transmissions peuvent être associées en série ou en parallèle. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Transmission à impulsions à modification de rapport par déformation

L’invention est une transmission mécanique à impulsions dont le rapport de transmission varie par la déformation maîtrisée de l'un de ses éléments.

Problème technique

De nombreux ingénieurs ont conçu des transmissions dites à impulsions qui permettent de transformer le mouvement de rotation d’un moteur en un mouvement de va-et-vient puis ce mouvement de va-et-vient en un mouvement rotatif, après avoir fait varier l’amplitude du mouvement de va-et-vient pour obtenir une variation du rapport de transmission.

L'objectif est de doter une telle transmission d’un rapport de transmission variable automatiquement en fonction du couple résistant et/ou de la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée.

La présente invention a aussi pour objectif de diminuer voire de supprimer les acyclismes des transmissions à impulsions.

On connait la demande PCT-FR-2019-000030 de Franck Guigan [FR] déposée le 6 Mars 2019, qui propose d'utiliser un moyen mécanique permettant au maneton d'une manivelle de se rapprocher de son axe de rotation sous l’effet d’une force créée par le couple auquel est soumise la transmission, et/ou de s’en éloigner par sa vitesse et/ou par un rappel élastique, ce qui a pour effet de faire varier l'amplitude du mouvement de va et vient d'une bielle entraînée par ce maneton et commandant par une roue libre la rotation d'un arbre de sortie toujours dans le même sens.

On connait aussi les documents cités par cette demande, ceux cités dans son rapport de recherche ainsi que ceux cités dans le rapport de recherche de la demande de brevet FR1870485 de Franck Guigan [FR] déposée le 24 avril 2018.

L’invention sera bien comprise, et d’autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 3 qui représentent toutes des dispositifs selon l'invention.

est une vue en perspective d'une transmission selon l'invention, comportant un arbre d'entrée 2 qui entraîne une manivelle, laquelle transmet un mouvement d'oscillation à une bielle déformable 20, cette oscillation étant transmise par une liaison mécanique 31 à un élément rotatif oscillant dit secteur 71 par une manivelle 61. La roue libre 80 ne transmet que l'une des deux phases de cette oscillation à l'arbre sortant 3 qui tourne donc toujours dans le même sens.

est une vue en perspective d'un dispositif plus complexe dans lequel l'arbre moteur 1 entraîne deux arbres d'entrée 2 et 2b, chacun de ces deux arbres entraînant à tour de rôle le secteur 71 dans un sens de rotation et dans l'autre.

est une vue en perspective d'un dispositif plus complexe dans lequel l'arbre moteur 1 entraîne 4 arbres d'entrée 2, 2b, 2c et 2d, chacune de ces paires d'arbres entraînant à tour de rôle le secteur 71 dans le même sens de rotation.

est une vue en perspective d'un vélo muni d'une transmission selon la présente invention.

La présente invention est une transmission mécanique comportant un arbre d’entrée (2), un arbre de sortie (3), ces deux arbres étant reliés mécaniquement par un sous-ensemble dit transmission élémentaire comprenant lui-même :
- un maneton entraîné en rotation par ledit arbre d’entrée
- un lien mécanique dit bielle (20), entrainé en un mouvement de va-et-vient par ledit maneton,
- un dispositif mécanique dit secteur (71) entraîné en une rotation oscillante par ladite bielle par l’intermédiaire d’un moyen mécanique permettant de transformer un mouvement de va et vient en un mouvement de rotation, dit moyen d’entraînement alternatif (61),
- un moyen d’embrayage unidirectionnel (80) dit roue libre entraîné en rotation par ledit secteur et entraînant à son tour la rotation dudit arbre de sortie dans un sens de rotation seulement,
- et un bâti (100) relié à un point fixe,
caractérisé en ce que ladite bielle, et/ou ledit moyen d'entraînement alternatif, et/ou ledit secteur et/ou la liaison mécanique entre deux quelconques de ces trois éléments, peut subir une déformation modifiant d'au moins cinq pour cent l'amplitude du mouvement de rotation oscillante dudit secteur pour le même mouvement de rotation dudit maneton.

Description détaillée de l’invention

Comme cela est exposé dans le document précité PCT-FR-2019-000030,
- la transmission peut comporter un moyen mécanique permettant au maneton de s’éloigner ou se rapprocher de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée sous l’effet d’une force créée par le couple auquel est soumise la transmission et/ou par la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée et/ou d’un rappel élastique et/ou par un moyen motorisé qui peut être piloté par ordinateur ;
- le maneton peut être éloigné élastiquement de l'axe de rotation de l'arbre d'entrée, mais conçu de telle sorte qu'il se rapproche de cet axe sous l'effet du couple auquel est soumise la transmission, et à l'inverse, la liaison mécanique entre le maneton et l'arbre d'entrée peut avoir un centre de gravité placé de telle sorte que son rayon de giration augmente avec la vitesse de rotation ; le maneton est alors avantageusement rappelé élastiquement vers l'axe de rotation de l'arbre d'entrée ;
- dans le cas où la déformation possible de la liaison mécanique entre l'arbre d'entrée et le maneton est suffisante pour que le rayon de giration du maneton puisse devenir nul, la transmission passe dans une configuration débrayée ; cela peut être obtenu aussi bien dans le cas où est insuffisant pour cela, que dans celui où le couple résistant est faible par comparaison avec celui fourni par le moteur, ce qui peut être le cas par exemple lorsque le moteur tourne au ralenti.

La présente invention consiste à utiliser d'autres moyens permettant de modifier le rapport de transmission que celle qui vient d'être exposée, en déformant un ou plusieurs autres de ses constituants que sont la bielle, le moyen d'entraînement alternatif, le secteur et la liaison mécanique entre l’un quelconque de ces quatre éléments. L'un de ces éléments, la bielle est préféré, parce que ce n'est pas un élément tournant et qu'il est donc plus facile d'en modifier par une commande les règles de déformation.

L’homme de l’art peut choisir comme moyen d’entraînement alternatif 61 tout moyen connu permettant de transformer un mouvement de va et vient en un mouvement de rotation comme par exemple
- l’enroulement d’un câble sur une roue,
- la coopération entre d’une part un pignon denté ou une portion de pignon denté et d’autre part une chaîne d’entrainement ou une crémaillère,
- un moyen de friction,
- ou encore tout moyen comportant des éléments poussants ou tirants, des cames, des crans, des dents d’engrenages, des aimants ou électro-aimants.

Dans le cas où, par construction, le moyen d’entrainement alternatif comporte une crémaillère, il est avantageux que cette dernière puisse changer de position angulaire par rapport à l’arbre de sortie, et qu’elle puisse donc pivoter autour de l’axe de rotation de l’arbre de sortie sans que cela nuise à son fonctionnement.

De nombreuses transmissions connues comportent un certain niveau de déformation qui peut être provoquée par leur élasticité ou même par le jeu dû à l'usure. Cette déformation a pour conséquence que l'angle de giration de l'arbre de sortie diminue ponctuellement lors de la déformation. Cela ne conduit pas à une modification durable du rapport de transmission.

L'usure comme la déformation élastique involontaire d'une transmission à impulsions - une transmission transformant le mouvement de rotation en un mouvement de va-et-vient puis ce mouvement de va-et-vient en un mouvement rotatif - peuvent en théorie provoquer une légère variation de l’amplitude du mouvement de va-et-vient, et donc une variation légère et involontaire du rapport de transmission, mais ce n'est pas de cela qu'il s'agit ici puisque l'on se donne les moyens de faire varier de façon significative le rapport de transmission, d'au moins cinq pour cent.

Le mouvement de va et vient de la bielle peut être entraîné par un moteur 1 qui peut tourner dans le sens dit moteur ou alternativement dans le sens moteur et dans le sens inverse, d'un angle quelconque. l'arbre d'entrée peut donc aussi bien tourner en permanence dans le même sens qu'osciller dans un mouvement de va et vient.

Modification des caractéristiques mécaniques de la bielle

Dans un mode préféré de mise en œuvre de la présente invention, on fait varier, par exemple élastiquement, la longueur de la bielle pour obtenir une modification du rapport de transmission et une stabilisation de ce même rapport au court d’un cycle. En effet, le raccourcissement de la bielle en fin de course limite l’amplitude de l’oscillation du moyen d’entraînement alternatif 61 et donc l’angle de rotation de l’arbre de sortie 3.

Ce raccourcissement de la bielle est d’autant plus important que le couple résistant augmente, et une transmission selon l’invention a ainsi une première configuration dans laquelle elle est à variation continue en fonction du couple résistant.

Une transmission selon l'invention peut être munie d'un moyen de faire varier les caractéristiques mécaniques de la bielle, comme par exemple sa longueur au repos et/ou son élasticité, et/ou sa longueur minimale et/ou sa longueur maximale. De telles modifications peuvent être obtenues aussi bien à l'arrêt qu'en temps réel, sur la commande d'un utilisateur ou sur celle d'un ordinateur.

En rendant possible une déformation de la bielle telle que le mouvement du maneton n'entraîne pas celui du moyen d’entraînement alternatif, la transmission peut être débrayée.. Au contraire, en diminuant la possibilité de sa déformation, par exemple en augmentant la résistance élastique à sa modification de longueur, on peut embrayer progressivement la transmission, sans frottement et donc avec un excellent rendement.

Une transmission selon l’invention dispose ainsi d’une seconde configuration dans laquelle elle peut être débrayée.

Dans de nombreux cas d’usage, il est avantageux de permettre à l’utilisateur ou à un ordinateur de commander une modification en temps réel des caractéristiques mécaniques de la bielle, afin de s’adapter à une variation de puissance du moteur. Une automobile peut ainsi avoir un comportement plus sportif ou plus économiques, et un vélo peut s’adapter au poids du cycliste ainsi qu’à l’effort qu’il souhaite fournir.

Pour éviter que le couple transmis soit trop démultiplié, il peut être envisagé de limiter la variation possible de la longueur de la bielle. Il est ainsi possible d’empêcher tout débrayage de la transmission.

Modification des caractéristiques mécaniques du moyen d’entraînement alternatif et/ou du secteur

La déformation, par exemple élastique, de la liaison mécanique entre la bielle et la roue libre peut, aussi être obtenue par de nombreux moyens comme par exemple une possibilité de déformation angulaire élastique du moyen d’entraînement alternatif et/ou du secteur et/ou de la liaison entre ces deux éléments.

Le rapport entre le mouvement de la bielle et celui de l'arbre de sortie peut lui aussi être modifié par un moyen mécanique. Lorsque le secteur 71 est entraîné en rotation directement par la bielle, parce que le moyen d’entraînement alternatif 61 est une manivelle comme représenté sur les figures 1 à 3, la variation de la longueur de cette manivelle permet d'obtenir une telle variation du rapport de transmission. Elle peut être obtenue manuellement ou par un moyen motorisé, aussi bien à l'arrêt qu'en temps réel, sur la commande d'un utilisateur ou sur celle d'un ordinateur.

Dans le cas où la déformation possible des éléments reliant la bielle à la roue libre est suffisante pour que le mouvement de la bielle n'entraîne pas celui du secteur, la transmission passe en configuration débrayée.

Il peut être avantageux que le moyen d’entraînement alternatif 61 soit une manivelle dont le rayon est inférieur au rayon de giration maximal du maneton, car cela a pour conséquence que le secteur ne peut pas avoir de mouvement autre qu'alternatif.

Cependant, dans un mode de réalisation particulier, le moyen d’entraînement alternatif 61 est une manivelle dont le rayon peut être égal au rayon de giration maximal du maneton. Dans ce cas, à partir d’une certaine vitesse, et à condition que la bielle reste en permanence dans sa configuration de longueur maximale, le secteur 71 cesse d’avoir un mouvement alternatif pour tourner à la même vitesse que l’arbre d’entrée. La transmission dispose ainsi d’une troisième configuration de fonctionnement dans laquelle elle est en prise directe, en supplément de la configuration à variation continue et des configurations à variation continue et débrayées décrites plus haut.

Combinaison de plusieurs déformations

La combinaison de la variation possible du rayon de giration du maneton, et/ou d’une variation possible de la longueur de la bielle, et/ou d’une variation possible du rayon de giration du maneton et/ou une modification des caractéristiques mécaniques du secteur, permet aussi d’obtenir de façons différentes le passage d'une configuration à une autre.

Chacune de ces déformations peut être obtenue soit en fonction de la vitesse de rotation, soit du couple auquel est soumise la transmission, soit par un moyen motorisé qui peut être piloté par ordinateur, de telle sorte que l'on peut automatiser à la fois le passage dans une configuration à une autre (embrayée, variation continue ou prise directe, débrayée) et la modification automatique de la variation du rapport de transmission en fonction du couple auquel est soumise la transmission ou de la vitesse de rotation de l'un de ses éléments.

Plusieurs sous ensembles unitaires de transmission

Dans une version évoluée, la transmission selon l’invention comprend au moins deux transmissions élémentaires entraînant avantageusement l’arbre de sortie successivement au cours d’un cycle pour lisser l’évolution du rapport de couple au cours du cycle.

Une transmission selon l’invention peut comporter plusieurs manetons de deux transmissions élémentaires qui sont disposés symétriquement par rapport à l’axe de l’arbre d’entrée, comme représenté à la figure 2.

Volant d’inertie en aval

Une transmission selon l’invention est avantageusement munie d’un volant d’inertie situé en aval pour réguler voire supprimer les acyclismes sans perte d’efficacité.

Variante simplifiée de l’embrayage unidirectionnel

Pour simplifier la conception d’une transmission selon l’invention, l’embrayage unidirectionnel dit roue libre 80 peut avantageusement être constitué par le fait que la crémaillère ne coopère avec la roue finale que pendant l’un de ses mouvements d’aller ou de retour, et en est écartée pendant l’autre partie du cycle.

Arbres d’entrée et de sortie alignés

L’axe de rotation de l’arbre d’entrée et celui de l’arbre de sortie peuvent avantageusement être confondus comme illustré par les figures 2 et 3. Cela permet de limiter l’encombrement et de simplifier la conception, mais présente aussi d’autres avantages comme celui de permettre facilement la configuration de prise directe décrite ci-après.

Seconde configuration de prise directe, l’embrayage entre l’arbre d’entrée et l’arbre de sortie

Les arbres d’entrée et de sortie peuvent être embrayés directement l’un sur l’autre, ce qui constitue une configuration supplémentaire dans laquelle elle est aussi en prise directe

Cela peut être obtenu par exemple par un embrayage centrifuge se déclenchant à partir d’une certaine vitesse de l’arbre d’entrée ou de l’arbre de sortie. Un second moyen d’embrayage, qui peut lui aussi être centrifuge, peut débrayer simultanément la transmission élémentaire de l’arbre d’entrée pour éviter les vibrations et améliorer le rendement.

Troisième configuration de prise directe : la rotation limitée du bâti

Dans la configuration dans laquelle l’arbre d’entrée et l’arbre de sortie sont alignés et ont le même sens de rotation, supportés par un même bâti 100, un mode de mise en œuvre préféré consiste à permettre la rotation de ce bâti dans le seul sens moteur, c'est-à-dire à le lier mécaniquement en rotation à un point fixe par une roue libre l’empêchant de tourner dans le sens inverse du sens moteur, car dans cette configuration :
- lorsque le couple résistant est suffisamment faible pour qu’il n’y ait aucune déformation élastique de la transmission et que l’arbre d’entrée et l’arbre de sortie tournent à la même vitesse, le bâti tourne aussi à cette vitesse commune à l’arbre d’entrée et à l’arbre de sortie, et la transmission est en prise directe, ne produisant aucune vibration ni aucun frottement,
- mais lorsque le couple résistant augmente, la transmission se déforme élastiquement selon l’invention pour permettre à l’arbre de sortie de tourner moins vite que l’arbre d’entrée, ce qui arrête la rotation du bâti et met automatiquement le ou les sous-ensemble(s) unitaire(s) de transmission en service.
Ceci est obtenu lorsque la démultiplication de la transmission, lorsqu’elle est en configuration à variation continue, est inférieure à 1.

Il est évidemment possible d’empêcher par un moyen complémentaire toute rotation du bâti. Le ou les sous-ensemble(s) unitaire(s) de transmission sont alors en service en permanence et permettent à l’arbre de sortie de tourner plus vite ou moins vite que l’arbre d’entrée, selon la valeur du couple résistant.

Pour diminuer les acyclismes et la fatigue des arbres d’entrée et de sortie, on peut laisser le bâti osciller élastiquement autour de sa position moyenne pendant un cycle.

On peut aussi intégrer le principe de la présente invention pour créer un train épicycloïdal. On peut par exemple considérer que le bâti est le porte-planètes d’un train épicycloïdal dont l’arbre d’entrée est le soleil ou la couronne et les manetons les planètes transférant leur mouvement à un soleil ou une couronne qui sont l’arbre de sortie. Le mouvement d’entrée peut dans ce cas être donné au bâti, tandis que l’arbre d’entrée est fixe. Ceci ouvre un grand nombre d’autres possibilités que celles déjà décrites, comme par exemple l’addition de deux énergies par deux moteurs différents, l’un entrainant la rotation de l’arbre d’entrée et l’autre celle du bâti.

L’homme de l’art peut mettre en œuvre des moyens mécaniques connus pour modifier l’architecture du dispositif en fonction du sens de rotation, de telle sorte que la transmission fonctionne aussi bien en marche avant qu’en marche arrière.

D’une façon plus générale, on peut limiter la rotation du bâti dans un seul sens de rotation par rapport soit à un point fixe supportant la transmission, soit à l’arbre d’entrée, soit à l’arbre de sortie.

Assemblage en série ou en parallèle

Plusieurs transmissions mécaniques selon la présente invention peuvent être assemblées en série ou en parallèle.

Boite de vitesses étagée

Un assemblage en parallèle particulièrement avantageux permet de réaliser une boite de vitesses automatique étagée à plusieurs rapports. Les arbres d’entrée de transmissions selon l’invention sont solidaires entre eux, et leurs arbres de sortie entraînent un arbre de sortie dit global par l’intermédiaire d’engrenages dit engrenages de sortie ayant des rapports de transmission différents, et de roues libres, de telle sorte que l’arbre de sortie global est entraîné par la transmission lui transmettant la plus grande vitesse de rotation. Lorsque le couple auquel est soumise une des transmissions excède la valeur pour laquelle cette transmission passe en configuration débrayée, l’arbre de sortie global est entraîné par la transmission lui transmettant une vitesse de rotation moins élevée.

Dans une version perfectionnée, une des transmissions constituant la boite de vitesses, peut être bloquée en configuration débrayée, par exemple par un moyen électromagnétique. Un tel blocage peut être provoqué automatiquement – par exemple sur commande d’un ordinateur – lorsque la transmission qui procure un rapport de transmission immédiatement inférieur est en configuration de prise directe.

Il est particulièrement avantageux que les deux conditions provoquant l’une la configuration débrayée d’une des transmissions et l’autre sa configuration de prise directe soient proches l’une de l’autre. La configuration à variation continue n’est donc que brièvement en service, et ne sert qu’à remplacer le synchro d’une boite de vitesses classique de l’art antérieur. L’avantage par rapport à un synchro classique de boite de vitesses est que la transmission selon l’invention remplaçant un tel synchro ne provoque pas de friction et améliore sensiblement le rendement et la robustesse de la boite de vitesses.

Transmission réciproque

Dans une version perfectionnée, la transmission peut être rendue réciproque, ce qui lui permet par exemple de disposer d’un frein moteur, ou de faire démarrer un moteur à explosion. Pour cela, un moyen de transmission mécanique supplémentaire transfère le mouvement de rotation de l’arbre de sortie en un mouvement de rotation de l’arbre d’entrée. De tels moyens sont connus comme les systèmes d'engrenages, les systèmes pignon-crémaillère, les systèmes à cames ou les systèmes bielle-manivelle. Ce moyen de transmission mécanique supplémentaire ne doit pas pouvoir se substituer à la transmission de mouvement par la transmission élémentaire et il doit être muni d’une roue libre permettant à la transmission élémentaire de faire tourner l’arbre de sortie à une vitesse supérieure à celle qui serait obtenue par lui.

Stockage d’énergie - freinage

L’une des applications de la transmission selon l’invention est le stockage d’énergie. L’arbre de sortie fait dans ce cas tourner un dispositif de stockage d’énergie. Le dispositif de stockage d’énergie peut être un volant d’inertie ou un dispositif de stockage d’électricité relié à un générateur d’électricité, ou encore un volant d’inertie dont l’énergie peut être récupérée ensuite par un générateur d’électricité.

Une boite de vitesse comme celle qui vient d’être décrite est avantageusement complétée par une transmission supplémentaire selon l’invention, dont l’arbre d’entrée est son arbre de sortie, et dont l’arbre de sortie est un alternateur et/ou un dispositif de stockage d’énergie. Une commande permet d’augmenter le rapport de transmission de cette transmission supplémentaire pour constituer un moyen de freinage. L’alternateur, utilisé en moteur électrique, peut être utilisé pour doter la transmission d’une marche arrière électrique.

Dans une version particulièrement avantageuse permise par la présente invention, ce générateur peut être programmé pour être mis en service à partir d’une vitesse de rotation légèrement supérieure à celle à laquelle ledit générateur d’électricité a l’efficacité maximale. C’est à cette vitesse de rotation seulement que le générateur freine le volant d’inertie. On peut utiliser pour cela un embrayage mécanique ou magnétique ou encore l’électronique de puissance gérant le générateur d’électricité.

Ainsi, quelle que soit la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée, l’arbre de sortie est accéléré, et ce n’est que lorsqu’il a accumulé assez d’énergie pour atteindre la vitesse de rotation optimale du générateur d’énergie que cette énergie est transformée en électricité par ce générateur.

Dans le cas où une transmission selon l’invention est munie d’une configuration de prise directe comme celle décrite ci-avant, la vitesse à laquelle la transmission passe en configuration de prise directe est avantageusement celle à laquelle ledit générateur d’électricité a l’efficacité maximale.

Pour une éolienne, par exemple, La transmission peut donc être en prise directe lorsque le vent est suffisant, et le pas des pales permet dans ce cas d’ajuster la vitesse du générateur. L’entraînement par crémaillères n’est mis en service que lorsque la vitesse du vent ne permet pas de faire tourner le générateur à sa vitesse optimale. Le générateur ne fonctionne dans ce cas que par intermittence, mais toujours à la bonne vitesse.

Vélo

Une transmission selon l’invention est particulièrement adaptée à un vélo. L’arbre d’entrée est entraîné en rotation par le pédalier et entraîne une bielle dont la longueur varie sous l’effet d’une force créée par le couple résistant de l’arbre de sortie.

La figure 4 montre un exemple d’un tel vélo. Le moteur 1 est le pédalier qui entraîne une bielle qui est un lien élastique 20, lequel fait osciller un moyen d’entraînement alternatif 61 qui est une manivelle entraînant elle-même la roue arrière 3 par une roue libre 80. Un ressort de rappel 30 replace la bielle dans sa position de repos à la fin de la partie du cycle pendant laquelle le lien élastique tire la bielle.

Avantageusement, pour diminuer les dimensions des constituants représentés sur la figure 4, la roue libre n’entraîne pas directement la roue arrière mais le porte planète d’un train épicycloïdal situé dans le moyeu de la roue arrière. Les planètes coopèrent avec un soleil fixe par rapport au vélo et font tourner à plus grande vitesse que le porte planète lui-même une couronne solidaire de la roue. Un tel dispositif est connu et présent dans de nombreux modèles de vélos à boite de vitesse intégrée au moyeu. Il n’est pas nécessaire de munir ce dispositif de plusieurs vitesses, mais cela peut aussi être fait.

Plus généralement, une transmission selon l’invention est particulièrement adaptée lorsque son arbre d’entrée est entraîné par une manivelle actionné au pied ou à la main, parce que la poussée du pied ou de la main produisent des acyclismes qui peuvent être synchronisés avec le mouvement de va et vient de la bielle, et donc neutralisés.

L'avantage par rapport à la solution décrite dans la demande PCT-FR-2019-000030 précitée est que l'effort maximal peut être toujours produit lorsque la pédale ou la manivelle est perpendiculaire à la force produite par la jambe ou le bras de l’utilisateur, ce qui n'était pas le cas dans cette solution antérieure.

Moteur à pistons

Dans le cas où la transmission selon l’invention est associée à un moteur à piston(s), le mouvement de d’aller ou retour d’un piston provoque avantageusement un mouvement d’aller ou de retour de la bielle. L’un des avantages supplémentaires apportés par la présente invention est la possibilité de faire varier la course du piston et donc la cylindrée du moteur et son taux de compression, mais aussi de résoudre les problèmes liés aux acyclismes des moteurs à pistons.

Outillage tournant

La configuration de prise directe par roue libre exposée plus haut permet de réaliser des outillages tournants. L’arbre d’entrée 2 est entraîné en rotation par la main de l’homme ou par un moteur, et l’arbre de sortie 3 entraîne un outil tournant comme un tournevis par exemple.

Avantageusement, le bâti 100 s’appuie sur un élément externe par une roue libre, pour s’immobiliser lorsque le couple résistant excède celui fourni par l’arbre d’entrée. Il est alors démultiplié par la transmission. L’un des exemples d’application est la manivelle qui sert à dévisser l’écrou d’une roue de voiture. Le bâti peut être prévu pour s’appuyer sur une partie de la jante pour ne pas pouvoir tourner avec la manivelle, et la démultiplication s’obtient alors automatiquement lorsque c’est nécessaire.

L’appui du bâti sur un élément extérieur, dans un sens de rotation ou dans l’autre, peut provoquer le déplacement de crémaillères par rapport aux roues de sortie, et ainsi l’inversion du sens de rotation de l’arbre de sortie. Le moteur peut continuer à tourner dans le même sens. Une inversion de direction de la roue libre reliant le bâti à l’élément extérieur peut être provoquée mécaniquement par l’inversion du sens de rotation de l’arbre d’entrée, de telle sorte que le dispositif serve aussi bien en marche avant qu’en marche arrière.

Lanceur séparé

Une disposition particulière consiste à séparer une machine contenant un moyen de stockage d’énergie comme le volant d’inertie servant à emmagasiner l’énergie dans la machine considérée, d’une transmission selon l’invention qui est placée dans un élément séparé amovible dit lanceur.

Dans une version perfectionnée, la séparation de cette machine du lanceur entraîne l’embrayage du moyen de stockage d’énergie au moyen d’entraînement de la machine.

La machine est par exemple une toupie, un avion un bateau ou une voiture à inertie.

A la différence des jouets à inertie de l’art antérieur, dans lesquels la vitesse du volant d’inertie correspond exactement à la vitesse à laquelle on a entraîné le jouet avant de le laisser prendre sa vitesse, le volant d’inertie accélère chaque fois que l’on entraîne le jouet, ce qui permet de lui faire prendre une vitesse bien supérieure.

L’invention est ici aussi bien le lanceur que la machine motorisée par ce lanceur, comme une toupie, un avion, un bateau ou une voiture à inertie.

Machine

La présente invention est aussi une machine comme par exemple un moyen de transport muni d’une transmission comme l’une quelconque de celles décrites ci-avant, ou transmettant sa puissance à une telle transmission, ou mise en mouvement par une telle transmission.

Procédé

La présente invention est aussi un procédé de transmission de mouvement d'un arbre d’entrée 2 à un arbre de sortie 3 par l’utilisation d’une transmission mécanique selon l'invention/ Elle est aussi le procédé de modification du rapport de transmission entre un arbre d’entrée et un arbre de sortie avec une transmission selon l'invention.

Applications

Les principales applications sont les suivantes :
- les transmissions à variation continue à engrenages
- les transmissions à variation continue dont le rapport de transmission s’adapte automatiquement au couple résistant, ce qui concerne tous les véhicules et en particulier les bateaux dont le couple résistant dépend des vagues et courants rencontrés,
- les boites de vitesses étagées à changement de vitesse automatique en fonction du couple résistant et/ou du régime moteur,
- les embrayages centrifuges sans déperdition d’énergie,
- les synchro de boites de vitesses,
- les limiteurs de couple,
- le transfert de puissance à une pluralité de roues motrices par une pluralité de transmissions selon l’invention, en remplacement des différentiels,
- la combinaison de plusieurs sources d’énergie, chacune étant reliée à un même arbre de sortie par une transmission selon l’invention,
- les moteurs à pistons comportant une transmission selon l’invention en lieu et place du système bielle-vilebrequin,
- les moteurs électriques munis d’une transmission selon l’invention pour supporter tout couple supérieur à celui fourni par le moteur lors de son fonctionnement normal, par exemple celui qui est nécessaire au démarrage ou en cas de surcharge mécanique,
- la récupération d’énergie au freinage, par l’accouplement des roues à un moyen de stockage d’énergie, en faisant varier le rapport de transmission pour doser l’énergie stockée et donc l'importance du freinage,
- l’adaptation en temps réel du rapport de transmission des éoliennes et des hydroliennes à la vitesse optimale de leur générateur électrique
- le stockage d’énergie dans des volants d’inertie de jouets et d’autres machines
- la propulsion des vélos et autres véhicules ou machines mus par un pédalier ou des manivelles,
- les winches, crics et treuils dont le rapport de transmissions s‘adapte automatiquement au couple résistant,
- les outillages tournants.

Claims (10)

1. Transmission mécanique comportant un arbre d’entrée (2), un arbre de sortie (3), ces deux arbres étant reliés mécaniquement par un sous-ensemble dit transmission élémentaire comprenant lui-même :
   - un maneton entraîné en rotation par ledit arbre d’entrée
   - un lien mécanique dit bielle (20), entrainé en un mouvement de va-et-vient par ledit maneton,
   - un dispositif mécanique dit secteur (71) entraîné en une rotation oscillante par ladite bielle par l’intermédiaire d’un moyen mécanique permettant de transformer un mouvement de va et vient en un mouvement de rotation, dit moyen d’entraînement alternatif (61),
   - un moyen d’embrayage unidirectionnel (80) dit roue libre entraîné en rotation par ledit secteur et entraînant à son tour la rotation dudit arbre de sortie dans un sens de rotation seulement,
   - et un bâti (100) relié à un point fixe,
   caractérisé en ce que ladite bielle, et/ou ledit moyen d'entraînement alternatif, et/ou ledit secteur et/ou la liaison mécanique entre deux quelconques de ces trois éléments, peut subir une déformation modifiant d'au moins cinq pour cent l'amplitude du mouvement de rotation oscillante dudit secteur pour le même mouvement de rotation dudit maneton.
2. Transmission mécanique selon la revendication 1 caractérisée en ce qu’elle comporte un moyen mécanique permettant audit maneton de se rapprocher de l’axe de rotation dudit arbre d’entrée sous l’effet d’une force créée par le couple auquel est soumise la transmission, et/ou de s’en éloigner par la vitesse de rotation dudit arbre d’entrée et/ou par un rappel élastique.
3. Transmission mécanique selon l’une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisée en ce que ledit arbre d’entrée et ledit arbre de sortie sont alignés
4. Transmission mécanique selon la revendication 3 caractérisée en ce qu’elle comporte un bâti (100) supportant ledit arbre d’entrée, ledit arbre de sortie et ladite transmission élémentaire, un moyen de rotation dudit bâti autour de l’axe de rotation dudit arbre d’entrée, et un moyen de limiter cette rotation dans un seul sens de rotation par rapport soit à un point fixe supportant la transmission, soit audit arbre d’entrée, soit audit arbre de sortie.
5. Transmission mécanique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la déformation d'un des éléments de ladite transmission élémentaire est suffisante pour que la transmission se débraye automatiquement lorsque le couple auquel est soumis la transmission excède une valeur prédéterminée.
6. Transmission mécanique constituée de plusieurs transmissions selon l’une quelconque des revendications précédentes, assemblées en série ou en parallèle.
7. Transmission mécanique selon la revendication 6 caractérisée en ce que plusieurs transmissions selon l’une quelconque des revendications précédentes sont assemblées en parallèle, leurs arbres de sortie respectifs étant reliés à un arbre de sortie dit global par l’intermédiaire de transmissions ayant des rapports de transmission différents, et de roues libres, de telle sorte que ledit arbre de sortie global est entraîné par la transmission lui transmettant la plus grande vitesse de rotation.
8. Machine munie d’une transmission selon l’une quelconque des revendications précédentes ou transmettant sa puissance par une telle transmission, ou mise en mouvement par une telle transmission.
9. Procédé de transmission de mouvement d'un arbre d’entrée (2) à un arbre de sortie (3) par l’utilisation d’une transmission mécanique selon l’une quelconque des revendications précédentes
10. Procédé de modification du rapport de transmission entre un arbre d’entrée (2) et un arbre de sortie (3) par l’utilisation d’une transmission mécanique selon l’une quelconque des revendications précédentes.