FR3106382A3 - Transmission automatique - Google Patents

Abstract

L'invention est une transmission mécanique étagée dont le rapport varie en fonction du couple transmis ou de la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée ou de l’arbre de sortie ou d’une combinaison de ces paramètres. Elle sélectionne automatiquement le rapport de transmission le plus approprié et ne produit aucun acyclisme. De telles transmissions peuvent aussi entrer dans la fabrication de transmissions robotisées à double embrayage et transférer des puissances importantes, tout en restant très simples à fabriquer et peu coûteuses. Fig. 1

Description

Transmission automatique

L’invention est une transmission mécanique dont le rapport de transmission varie automatiquement en fonction du couple auquel elle est soumise ou de la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée ou de l’arbre de sortie.

Problème technique

De nombreux ingénieurs ont conçu des transmissions automatiques dont le rapport change automatiquement soit en fonction du couple transmis soit en fonction de la vitesse de leur arbre d’entrée ou de sortie. Aucune ne donne vraiment satisfaction et toutes sont plus coûteuses à fabriquer que les boites manuelles.

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 12 qui représentent toutes des dispositifs ou partie de dispositifs selon l'invention.

est une vue en perspective d’une transmission à trois transmissions élémentaires selon l’invention, dont le rapport change en fonction de la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée 2. Elle a donc trois vitesses correspondant à trois rapports de transmissions différents. L’arbre d’entrée 2 fait tourner trois pignons dentés dit d’entrée de diamètres différents dont on ne voit que le plus grand 203. Il entraîne en rotation les pignons d’entrée par trois bras d’entraînement 403a 403b et 403c dont une extrémité pivote autour d’un axe proche de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée 2 et dont l’autre coopère avec une butée 503 ou 503b solidaire du pignon d’entrée 203. Chaque pignon d’entrée entraîné en rotation par l’arbre d’entrée 2 peut entraîner à son tour en rotation par engrenage un pignon denté dit de sortie entraînant l’arbre de sortie 3 par une roue libre. On voit la roue libre 603 par laquelle le pignon de sortie 303 fait tourner l’arbre de sortie. La force centrifuge qui s’applique aux arbres tend à les éloigner de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée 2, mais un rappel élastique 803 tend au contraire à rapprocher les extrémités de ces arbres de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée 2. La tension de ce rappel élastique est réglable par le curseur 804.

est une vue en perspective d’une transmission similaire, vue du même côté mais sous une perspective différente. Les pignons dentés d’entrée ne sont pas montrés pour que l’on voie les trois ensembles de bras d’entraînement. Ces bras d’entraînement sont synchronisés et toutes leurs extrémités sont à la même distance de l’axe de l’arbre d’entrée 2.

est une vue en perspective sous un autre angle de la même transmission cette fois munie de tous ses pignons d’entrée.

est une vue en perspective d’un mécanisme de synchronisation des bras d’entraînement 401a, 401b et 401c. Chacun de ces trois bras d’entraînement est solidaire des bras d’entraînement homologues associés aux deux autres pignons d’entrée.

est une vue en perspective d’une transmission perfectionnée dont l’une des transmissions élémentaires à rapport de transmission variable, comprenant une manivelle 101 reliée par une bielle 106 à un levier moteur 105 qui est souple. Cette première transmission à trois transmissions élémentaires est associée en parallèle avec une autre transmission comportant aussi trois transmissions élémentaires de rapports différents, dits rapports impairs pour les différencier des rapports dits pairs de la première transmission. Il y a donc six vitesses dont une à rapport de transmission variable. Chacune transmet son mouvement à un disque d’embrayage, 801 pour les rapports impairs et 802 pour les rapports pairs. Un disque d’embrayage mobile 800 coopère alternativement avec l’un et avec l’autre pour bénéficier des avantages d’une transmission robotisée à double embrayage.

est une vue en perspective d’une transmission dont les transmissions élémentaires sont embrayées en fonction du couple transmis. A l’opposé des transmissions des figures 1 à 3 et 5, le réglage rappel élastique 803 tend à éloigner les extrémités des arbres de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée 2, et la tension de ce rappel élastique est réglable par le curseur 804. On peut distinguer un ressort hélicoïdal 806 qui permet à la partie d’un pignon denté comportant les dents peut de se décaler angulairement de la partie centrale de ce pignon entrainant la roue libre sous la force d’un couple transféré par le pignon, afin de réduire le choc imposé à la roue libre lorsque ce pignon commence à être entraîné.

est une vue en perspective d’une autre transmission selon l’invention dont les transmissions élémentaires sont également connectées en fonction du couple transmis. Les bras d’entraînement sont ici à l’intérieur des pignons d’entrée, et on voit les butées 501a et 501 b de la première vitesse, qui entraînent le pignon d’entrée 201.

est une vue en perspective de la même transmission vue sous un autre angle, mas ici démunie de ses pignons primaires pour que l’on puisse voir le détail des bras 401a 402a et 403a qui peuvent pivoter autour d’un ase légèrement éloigné de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée 2

est une vue de face du mécanisme d’entraînement du pignon d’entrée 201 de la première vitesse. A gauche, les bras 401a et 401b entraînent en rotation les butées 501a et 501b seulement, mais à droite, le couple résistant ayant diminué, les positions des bras ont pu changer, et leur extrémité entraîne alors aussi les butées 502a et 502b du pignon d’entrée 202 de la seconde vitesse qui n’est pas visible.

est une vue de face du mécanisme d’entraînement du pignon d’entrée 202 de la seconde vitesse. A gauche, les bras 402a et 402b entraînent les butées 502a et 502b seulement, mais à droite, le couple résistant ayant diminué, les positions des bras ont pu changer, et leur extrémité entraîne alors aussi les butées 503a et 503b du pignon d’entrée 203 de la troisième vitesse qui n’est pas visible.

est une vue de face du mécanisme d’entraînement du pignon d’entrée 203 de la troisième et dernière vitesse. Les bras 403a et 403b entraînent les butées 503a et 503b.

est un vue en perspective du mécanisme d’entraînement du pignon d’entrée 202 de la seconde vitesse.

La présente invention est une transmission mécanique dite transmission étagée comportant une pluralité de moyens de transfert du mouvement d’un arbre d’entrée (2) à un arbre de sortie (3), dits transmissions élémentaires, au moins deux transmissions élémentaires ayant chacune un rapport de transmission différent, caractérisée en ce que l’une au moins desdites transmissions élémentaires comporte un moyen d’embrayage unidirectionnel dit roue libre de telle sorte que ledit arbre de sortie (3) est entraîné par celle desdites transmissions élémentaires qui lui transmet la plus grande vitesse de rotation, et que l’une au moins desdites transmissions élémentaires comporte un moyen d’embrayage dit limiteur, débrayant la transmission élémentaire considérée lorsque une condition dite de débrayage de ladite transmission élémentaire considérée est remplie, cette condition de débrayage pouvant être que le couple auquel ladite transmission élémentaire est soumise est inférieur à une valeur prédéterminée, ou que la vitesse de rotation à laquelle elle est soumise est inférieure ou supérieure à une valeur prédéterminée, et en ce que le limiteur d’une desdites transmissions élémentaires comporte un moyen dit moyen de neutralisation d’embrayage empêchant une transmission élémentaire d’être embrayée dès lors que ladite transmission étagée n’est pas soumise à ladite condition de débrayage de ladite transmission élémentaire considérée.

Description détaillée de l’invention

Le principe de la présente invention consiste à relier un arbre d’entrée 2 à un arbre de sortie 3 par au moins deux transmissions élémentaires différentes, et à utiliser un limiteur de couple ou de vitesse dit limiteur pour déterminer quelle est la transmission élémentaire qui transmet le mouvement de l’arbre d’entrée 2 à l’arbre de sortie 3.

Le limiteur a pour effet que l’arbre d’entrée 2 n’entraîne en mouvement que la transmission élémentaire la plus adaptée, et l’embrayage unidirectionnel dit roue libre empêche celle des deux transmissions qui va le moins vite de transmettre son mouvement à l’arbre de sortie 3.

Pour simplifier l’exposé on dira ci-après qu’une transmission élémentaire est connectée ou embrayée dans le cas où elle entraîne son arbre de sortie 3 selon son rapport de transmission, et qu’elle est déconnectée ou débrayée dans le cas inverse.

Lorsqu’un limiteur associé à une transmission élémentaire déconnecte cette transmission élémentaire, les conditions provoquant la déconnexion cessent parce que le couple subi par cette transmission élémentaire devient nul, ou bien parce que la vitesse devient supérieure ou inférieure au seuil prévu pour entraîner la déconnexion, selon le cas. Il faut éviter que le limiteur considéré se reconnecte instantanément pour cette seule raison.

La troisième vitesse se déconnecte à partir d’un certain couple transmis, et c’est alors le pignon de la seconde vitesse qui prend le relais. Dans ce cas, il ne faut pas que la troisième vitesse puisse se remettre en service, car elle se déconnecterait immédiatement puisque le couple est insuffisant pour qu’elle reste en service. La solution est que la troisième vitesse ne puisse pas se reconnecter dès lors que la seconde vitesse est connectée et que la position du bras entraînant la rotation du pignon d’entrée 202 empêche toute coopération entre le bras 403 et le pignon 203. Cette règle est appliquée aux transmissions apparaissant sur toutes les figures.

Une méthode particulièrement avantageuse est que, plusieurs transmissions élémentaires comportent un limiteur, et que le limiteur d’une des transmissions élémentaires est lié mécaniquement au limiteur d’une autre transmission élémentaire de telle sorte que lorsque ce limiteur lie mécaniquement l’arbre d’entrée 2 à l’arbre de sortie 3, cela empêche simultanément le limiteur de l’autre transmission élémentaire de lier mécaniquement l’arbre d’entrée 2 à l’arbre de sortie 3. Une telle liaison mécanique entre deux limiteurs est asymétrique, seule la déconnexion de l’un des deux limiteurs ayant cet effet sur l’autre.

Plus généralement, il est avantageux qu’un limiteur comporte un moyen dit moyen de neutralisation d’embrayage empêchant une transmission élémentaire d’être embrayée, dans le cas où la transmission étagée n’est pas soumise à la condition de débrayage de la transmission élémentaire considérée.

Lorsque le couple transmis ou la vitesse de rotation, selon le cas, est proche de la condition de débrayage d’une transmission élémentaire, la transmission étagée pourrait mettre en service et hors service une transmission élémentaire à un rythme d’alternance rapide, ce qui n’est pas souhaitable parce que cela provoquerait des à-coups dans la transmission et une usure prématurée. Pour éviter cela, il est souhaitable que la condition de débrayage d’une transmission élémentaire soit différente d’une condition dite condition d’embrayage qui est celle provoquant l’embrayage de la transmission élémentaire considérée, cette condition d’embrayage pouvant être que le couple auquel la transmission élémentaire considérée est soumise est supérieur à une valeur prédéterminée, ou que la vitesse de rotation à laquelle elle est soumise est supérieure ou inférieure à une valeur prédéterminée.

Une façon avantageuse d’obtenir ce résultat est qu’un limiteur ou l’ensemble desdits limiteurs comporte un moyen de rappel vers au moins une position d’équilibre associée à une transmission élémentaire, ce moyen de rappel favorisant le maintien de l’embrayage de la transmission élémentaire considérée même sensiblement au-delà de ses conditions d’embrayage et de débrayage.

On voit sur les figures 9 à 11 que les extrémités des bras d’entraînement et les butées avec lesquelles ils coopèrent pour entraîner les pignons d’entrée ont une forme provoquant cet équilibre. La figure 12 permet de distinguer une excroissance cylindrique 4020 à l’extrémité du bras 402b qui vient se loger dans une encoche cylindrique 5020 dans la butée 502b afin de créer une position d’équilibre de la seconde vitesse même lorsque la condition de débrayage est atteinte et légèrement dépassée. L’homme de l’art peut utiliser de nombreux autres moyens pour obtenir un résultat similaire, par exemple en donnant aux bras des positions d’équilibre intermédiaire par l’utilisation de rappels élastiques ou de crantages.

Il ne faut pas que la position d’un bras d’entraînement, lorsqu’il assure la mise en service d’un pignon d’entrée, ne permette pas au bras d’entraînement de la transmission élémentaire adjacente (celle des deux ayant un rapport de transmission le plus proche, inférieure ou supérieure) d’atteindre la position permettant la mise en service de cette transmission élémentaire adjacente. En particulier, il est particulièrement important de veiller à ce qu’une transmission élémentaire peut être embrayée lorsque la transmission élémentaire adjacente inférieure l’est aussi. On entend ci-avant et ci-après par transmission élémentaire adjacente inférieure une transmission élémentaire dont le rapport de transmission est à la fois inférieur à celui de la transmission élémentaire considérée, et le plus proche de celui de la transmission élémentaire considérée parmi toutes les transmissions élémentaires.

Dans le cas où le couple transmis par l’arbre d’entrée est irrégulier (pédalier de vélo, manivelle, moteur à combustion interne, etc.), il peut être avantageux de limiter les possibilités de variation d’effet d’un limiteur au cours d’un cycle de rotation de l’arbre d’entrée. Une méthode préférée pour cela est le changement d’état d’embrayage à débrayage ou de débrayage à embrayage de la transmission élémentaire à laquelle il est associé soit ralenti par un moyen d’amortissement.

Il est possible de réaliser des versions simplifiées de transmissions selon la présente invention. Par exemple, les fonctions d’embrayage unidirectionnel dit roue libre et de moyen d’embrayage dit limiteur peuvent être obtenues par deux pignons dentés dont les dentures sont asymétriques pour obtenir l’effet d’embrayage unidirectionnel. et par une déformation élastique d’une partie quelconque du de la transmission élémentaire considérée pour obtenir l’effet de moyen d’embrayage dit limiteur. Ces deux pignons dentés ne coopèrent pas dans une des deux directions possibles de leurs rotations respectives, et en jouant sur la souplesse de déformation des pignons dentés, on peut favoriser la connexion d’une transmission élémentaire pour une plage de couple ou de vitesse de rotation. Cette version n’est pas représentée.

Pour limiter le choc subi par une roue libre lors de la connexion de la transmission élémentaire à laquelle elle est associée, il est avantageux qu’un élément quelconque d’une transmission élémentaire ait une possibilité de déformation élastique. La figure 6 permet de voir un ressort hélicoïdal 806, assurant la liaison mécanique entre la denture et la roue libre du pignon secondaire 303 qui assure cette fonction.

La présente invention permet de réaliser des transmissions automatiques n’utilisant aucun dispositif électromécanique ou informatique, mais elle peut aussi être mise en œuvre en utilisant des limiteurs mettant en œuvre un ou plusieurs actionneurs commandés par un ordinateur. Il est également possible de réaliser une transmission manuelle en actionnant manuellement chacun des limiteurs ou l’ensemble des limiteurs lorsqu’ils sont reliés mécaniquement.

On peut bien sûr assembler un plus grand nombre de transmissions élémentaires que deux, ces transmissions élémentaires peuvent être de natures différentes, se connectant et se déconnectant en fonction de paramètres différentes comme le couple ou la vitesse, comme une combinaison des deux ou encore manuellement ou sur commande d’un ordinateur.

Une transmission élémentaire peut comporter plusieurs limiteurs de caractéristiques différentes assemblés en série. Les possibilités sont donc très nombreuses. Cela permet d’embrayer une transmission élémentaire en fonction d’une combinaison de paramètres de vitesse de rotation et de couple transmis.

Les grands avantages de la présente invention sont que le changement de rapport de transmission peut être entièrement automatisé en fonction du couple transmis et/ou de la vitesse d’un arbre d’entrée ou de sortie, et qu’il n’est pas nécessaire de munir une telle transmission de synchros ou même d’embrayage comme on le verra plus loin.

Un limiteur de couple ou de vitesse peut être muni d’un moyen dit de réglage de sensibilité permettant de faire varier la valeur du couple ou de la vitesse entraînant la connexion d’une transmission élémentaire. Ce moyen peut modifier aussi bien un seul limiteur ou être commun à plusieurs limiteurs comme cela est représenté aux figures 1 à 3 et 6.

La figure 4 montre un mécanisme de synchronisation de bras d’entraînement 401b et 401c. L’homme de l’art peut utiliser un tel mécanisme pour déplacer non pas trois bras supportant chacun un support d’un lien élastique 804 comme représenté à la figure 6, mais un nombre plus grand de tels support de telle sorte qu’ils forment ensemble une trajectoire restant sensiblement circulaire pour toutes les positions des bras d’entrainement (version non représentée). La tension du lien élastique 804 peut alors facilement être modifiée en temps réel par l’utilisateur, soit avec une commande par câble soit par l’utilisation de moyens électriques qui peuvent être commandés par ordinateur. Dans le cas d’une automobile par exemple, la tension de ce lien élastique peut être modifiée par la pression sur la pédale d’accélérateur.

Un tel moyen de réglage peut aussi permettre de déconnecter une transmission élémentaire, ce qui donne ainsi une fonction de débrayage à la transmission. Il est à noter que cet embrayage se produit sans friction, donc sans pratiquement aucune perte d’énergieou usure ou poussière.

Un tel moyen de réglage peut aussi permettre de sélectionner manuellement ou par ordinateur la connexion ou la déconnexion d’une transmission élémentaire, et donc de changer sur commande le rapport de transmission.

Ce perfectionnement est en supplément utile parce qu’il permet de doter la transmission d’une marche arrière, laquelle peut ainsi être débrayée lorsque la transmission fonctionne en marche avant. Symétriquement, la ou les transmissions élémentaires correspondant à la marche avant peuvent être débrayées lorsque la transmission élémentaire correspondant à la marche arrière est mise en service.

Lorsqu’elle est entraînée par un moteur thermique tournant toujours dans le même sens, une transmission élémentaire assurant la marche arrière diffère d’une transmission élémentaire assurant la marche avant par la nature de ses engrenages qui doivent entraîner un changement de direction par rapport à celui d’une transmission élémentaire assurant la marche avant, mais lorsque l’arbre d’entrée 2 est entraîné en rotation par un moteur électrique qu’il est facile de faire tourner dans un sens ou dans l’autre, une transmission élémentaire assurant la marche arrière ne diffère d’une transmission élémentaire assurant la marche avant que par le sens de rotation autorisée de son embrayage unidirectionnel.

Avantageusement, toutes les transmissions élémentaires comportent un limiteur de couple ou de vitesse de rotation, mais ce n’est pas indispensable car l’une d’entre elles, par exemple la première vitesse, peut ne pas en comporter et être en prise directe permanente. L’avantage de munir la première vitesse d’un limiteur de couple ou de vitesse de rotation est de pouvoir utiliser cette transmission élémentaire comme embrayage.

Une solution très simple est que le limiteur de couple comporte un bras d’entraînement qui relie directement ou indirectement l’arbre d’entrée à l’arbre de sortie de ladite transmission élémentaire à laquelle il appartient lorsque le couple auquel est soumise la transmission élémentaire considérée excède une valeur déterminée ou est inférieur à une valeur déterminée. Cette méthode est connue parce qu’elle est utilisée pour certains limiteurs de couple à rupture. La liaison permanente de ce bras d’entraînement peut se situer à l’une ou l’autre de ses deux extrémités, celle la plus prochede son axe de rotation ou l’autre.

En jouant sur la position du centre de gravité de ce bras d’entraînement, on peut aussi mettre en service et hors service une transmission élémentaire en fonction de la vitesse de rotation de son arbre d’entrée ou de son arbre de sortie. C’est ainsi que fonctionne la transmission des figures 1 à 3.

Lors d’une surcharge mécanique, un bras d’entraînement fléchit et son extrémité mobile cesse de coopérer avec son moyen de liaison mécanique avec l’arbre d’entrée 2 ou avec l’arbre de sortie 3, selon le cas. Le pignon d’entrée n’est dans ce cas plus accouplé à l’arbre d’entrée 2, tandis que le ré-accouplement est automatique. On peut utiliser des bras rigides et articulés ou des bras flexibles, ou même des bras qui sont à la fois articulés et flexibles. Ils peuvent munis ou non de crochets comme représenté sur les figures 1 à 3 et 5.

Un bras d’entraînement peut être muni d’un rappel élastique lui conférant plusieurs positions intermédiaires de repos privilégiées, ou de crantages. D’une façon plus générale, un limiteur peut être muni d’un rappel élastique ne permettant sa mise en service ou hors service que dans une plage limitée de couple transmis ou de vitesse selon le cas. Ainsi, on évite que deux transmissions élémentaires voisines soient sélectionnées alternativement en passant trop fréquemment de l’une à l’autre lorsque leur limiteur de couple ou de vitesse de rotation est proche de la vitesse à laquelle il se met en service.

La liaison entre un bras d’entraînement et le pignon dont il assure l’entraînement peut être mécanique ou magnétique. D’une façon générale, tous les types de limiteurs de couple ou de vitesse connus peuvent être utilisés.

Une des transmissions élémentaires peut ne pas être dotée de roue libre, par exemple celle correspondant à la dernière vitesse dont le pignon secondaire est toujours celui qui tourne le plus vite lorsque la transmission élémentaire correspondante est connectée. De même, une des transmissions élémentaires peut ne pas être munie d’un limiteur, comme par exemple la première vitesse qui peut rester connectée en permanence.

Dans une version perfectionnée représentée à la figure 5, une au moins desdites transmissions élémentaires (ici la première vitesse) a un rapport de transmission qui varie en fonction du couple auquel elle est soumise ou de sa vitesse de rotation. Il existe de nombreuses façons de réaliser de telles transmissions, dont celles décrites dans les PCT-FR-2019-000030 et FR1870485 précitées.

Il est également possible de réaliser avec l’invention des boites de vitesses à double embrayage comme celle représentée à la figure 5. Une telle transmission comporte deux ensembles de transmissions élémentaires correspondant à des rapports de transmission dit pairs et impairs comme cela est largement connu. Chacune de ces transmissions élémentaires transmet son mouvement à un disque d’embrayage, respectivement 801 et 802. Ces disques d’embrayage coopèrent alternativement avec l’arbre de sortie 3 de l’ensemble par un troisième disque d’embrayage 800. L’avantage est d’éviter les chocs lors de la mise en service d’une roue libre, puisque celle-ci est mise en service avant d’assurer la transmission du couple à l’arbre de sortie 3. Cette disposition est donc particulièrement adaptée aux transmissions de puissance.

Une autre méthode, plus simple, permettant d’éviter les chocs lors de la mise en service d’une roue libre peut consister à munir un élément quelconque d’une transmission élémentaire 806 d’une possibilité de déformation élastique. La partie d’un pignon denté comportant les dents peut par exemple se décaler angulairement de la partie centrale de ce pignon sous la force d’un couple transféré par le pignon comme représenté à la figure 6. Lorsqu’une transmission élémentaire ne transfère pas le couple, le pignon considéré est ainsi en configuration de repos, et il ne passe que progressivement en position de travail lorsque la transmission élémentaire considérée est connectée. Un tel pignon denté élastique peut aussi bien être un pignon d’entrée qu’un pignon de sortie.

Dispositions et combinaisons particulières

Une transmission selon l’invention peut aussi être associée en série avec tout autre type de boite de vitesses manuelle ou automatique.

Une transmission élémentaire peut être un train d’engrenage simple à deux pignons comme ceux représentés dans les figures, mais ce peut aussi être un train épicycloïdal dont les entrées et les sorties sont deux des trois composants que sont le soleil, la couronne et le porte-satellite.

Deux transmissions selon l’invention ou d’autres natures peuvent être associées en parallèle, partageant le même arbre de sortie et ayant des arbres d’entrée entraînés en rotation par des moyens différents, comme par exemple un pédalier et un moteur dans le cas des vélos électriques. Les transmissions selon l’invention peuvent aussi être assemblées en parallèle pour entraîner deux roues d’un même essieu sans avoir besoin de différentiel.

Un assemblage en série de transmissions étagées selon l’invention permet de disposer d’un nombre rapport de transmission qui est la multiplication des nombres de transmissions élémentaires de chacune des transmissions étagées.

L’arbre d’entrée 2 et l’arbre de sortie 3 de la transmission étagée peuvent être alignés. Il suffit pour cela de prévoir un renvoi par engrenages de l’arbre de sortie 3 vers l’axe de l’arbre d’entrée 2, mais lorsque deux transmissions élémentaires sont associées en série, il est plus commode que l’axe de rotation de l’arbre de sortie de la seconde transmission élémentaire soit confondu avec celui de l’arbre d’entrée de la première transmission élémentaire. Dans ce cas, il est particulièrement avantageux de munir la transmission d’un embrayage unidirectionnel permettant au bâti supportant les transmissions élémentaires de tourner autour de l’axe commun aux arbres d’entrée et de sortie de la transmission, dans lesens moteur, et de munir la transmission d’un limiteur de couple ou de vitesse sur son arbre de sortie 3 ou sur son arbre d’entrée 2, laissant le bâti tourner tant que ce limiteur dit limiteur général n’entre pas en action. Ainsi, la transmission étagée peut tourner en prise directe tant que ce limiteur n’entre pas en action.

La version la plus simple de la présente invention (non représentée) ne comporte que deux transmissions élémentaires. L’une d’elles est un engrenage associant deux pignons permettant par exemple de réduire le rapport de réduction à une valeur inférieure à 1, et l’autre est la prise directe entre l’arbre d’entrée 2 et l’arbre de sortie 3 par l’intermédiaire d’une roue libre qui n’est connectée que lorsqu’un limiteur le permet. Une telle transmission peut avoir ses arbres d’entrée et de sortie alignés, ce qui fait que l’ensemble peut tourner lorsqu’elle est en prise directe.

Toutes les dispositions et combinaisons décrites dans le document PCT-FR-2019-000030 précité peuvent évidemment être mises en œuvre dans le cadre de la présente invention, dont en particulier:
- le blocage et déblocage de la variation du rayon de giration du maneton,
- la limitation de la variation pendant une partie du cycle,
- l’amortissement de toute déformation élastique d’un élément de liaison,
- la limitation de la déformation élastique d’un élément de liaison,
- la modification de l’orientation d’une crémaillère,
- la mise en œuvre de formes conjuguées entre crémaillère et secteur,
- l’utilisation d’une double crémaillère fonctionnant à l’aller et au retour,
- l’utilisation de crémaillères interchangeables,
- l’inversion de la transmission,
- le blocage de la transmission,
- la limitation de la course de la crémaillère et/ou du secteur,
- le rappel élastique en fin de la course d’un élément de liaison,
- l’équilibrage d’une transmission par disposition de plusieurs transmissions élémentaires symétriquement par rapport à l’axe de l’arbre d’entrée et/ou de l’arbre de sortie,
- l’utilisation d’un levier moteur,
- le fonctionnement réciproque, permettant de disposer d’un frein moteur ou de faire démarrer un moteur à explosion,
- le stockage d’énergie et le freinage,
- les applications aux moteurs à piston,
- les applications aux moteurs à chaleur externe,
- les applications aux outillages tournants,
- l’utilisation d’un lanceur séparé.

L’invention est aussi une machine munie d’une transmission selon l’invention ou transmettant sa puissance par une telle transmission, ou mise en mouvement par une telle transmission.

Elle est aussi le 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.

Applications

Les principales applications sont les suivantes:
- les boites de vitesses étagées à rapports fixes et à changement de vitesse automatique en fonction du couple résistant et/ou du régime moteur,
- les transmissions à variation continue à engrenages,
- les transmissions 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 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,
- l’automobile,
- les winches, crics et treuils dont le rapport de transmissions s‘adapte automatiquement au couple résistant,
- les outillages tournants.

Claims (1)

1. Transmission mécanique dite transmission étagée comportant une pluralité de moyens de transfert du mouvement d’un arbre d’entrée (2) à un arbre de sortie (3), dits transmissions élémentaires, au moins deux transmissions élémentaires ayant chacune un rapport de transmission différent, caractérisée en ce que l’une au moins desdites transmissions élémentaires comporte un moyen d’embrayage unidirectionnel dit roue libre de telle sorte que ledit arbre de sortie (3) est entraîné par celle desdites transmissions élémentaires qui lui transmet la plus grande vitesse de rotation, et que l’une au moins desdites transmissions élémentaires comporte un moyen d’embrayage dit limiteur, débrayant la transmission élémentaire considérée lorsque une condition dite de débrayage de ladite transmission élémentaire considérée est remplie, cette condition de débrayage pouvant être que le couple auquel ladite transmission élémentaire est soumise est inférieur à une valeur prédéterminée, ou que la vitesse de rotation à laquelle elle est soumise est inférieure ou supérieure à une valeur prédéterminée, et en ce que le limiteur d’une desdites transmissions élémentaires comporte un moyen dit moyen de neutralisation d’embrayage empêchant une transmission élémentaire d’être embrayée dès lors que ladite transmission étagée n’est pas soumise à ladite condition de débrayage de ladite transmission élémentaire considérée.