WO1995033149A1 - Variateur de vitesse a mouvements alternatifs intermediaires - Google Patents

Variateur de vitesse a mouvements alternatifs intermediaires Download PDF

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WO1995033149A1
WO1995033149A1 PCT/FR1995/000705 FR9500705W WO9533149A1 WO 1995033149 A1 WO1995033149 A1 WO 1995033149A1 FR 9500705 W FR9500705 W FR 9500705W WO 9533149 A1 WO9533149 A1 WO 9533149A1
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bearings
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Jean Badersbach
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Jean Badersbach
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H29/00—Gearings for conveying rotary motion with intermittently-driving members, e.g. with freewheel action
    • F16H29/02—Gearings for conveying rotary motion with intermittently-driving members, e.g. with freewheel action between one of the shafts and an oscillating or reciprocating intermediate member, not rotating with either of the shafts
    • F16H29/04—Gearings for conveying rotary motion with intermittently-driving members, e.g. with freewheel action between one of the shafts and an oscillating or reciprocating intermediate member, not rotating with either of the shafts in which the transmission ratio is changed by adjustment of a crank, an eccentric, a wobble-plate, or a cam, on one of the shafts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/15—Intermittent grip type mechanical movement
    • Y10T74/1503—Rotary to intermittent unidirectional motion
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    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/15—Intermittent grip type mechanical movement
    • Y10T74/1503—Rotary to intermittent unidirectional motion
    • Y10T74/1508—Rotary crank or eccentric drive
    • Y10T74/1518—Rotary cam drive
    • Y10T74/1519—Adjustable throw

Definitions

  • the invention relates to a variable speed drive intended to be connected between a rotary motor shaft and a rotary receiving shaft and making it possible to continuously vary the transmission ratio between these two shafts.
  • variable speed drives comprising intermediate reciprocating movements of variable amplitude determining the transmission ratio.
  • FR-A-1.133.080 describes a variator comprising rod / crank systems with torsion bar and freewheel.
  • FR-A-2.125.083 describes a variable speed drive comprising a series of peripheral assemblies which oscillate under the action of a cam and are coupled by free wheels to a receiving shaft. The transmission ratio depends on the amplitude of the cyclic movement of the peripheral assemblies which itself depends on the eccentricity of the cam.
  • FR-A-2,200,933 describes a variable-ratio spur gearmotor operating as a generator of square waves, the variation of the amplitudes of the square waves causing that of the transmission ratio.
  • variators are already known comprising an inclined bearing making it possible to generate intermediate reciprocating movements transmitted to a receiving shaft by a freewheel mechanism (see for example FR-A-2,538,532).
  • the invention aims to overcome these drawbacks by proposing a variator with a continuously variable speed ratio comprising intermediate reciprocating movements of variable amplitude, the practical performance of which is improved.
  • the invention aims to propose such a variator which does not require the use of a hydraulic coupler and / or a flywheel, and whose theoretical transmission efficiency is improved, and in particular is equal or very close to 1.
  • the invention aims to propose such a variator which can be practically and industrially produced, that is to say in which the technological problems, in particular of development, longevity, vibrations, balancing, operating clearance, ... are reduced to a minimum and can be easily controlled.
  • the invention also aims to propose such a variator whose control of the variations of the transmission ratio is simple and in particular can be carried out without servo-control, or with a simple electrical servo-control.
  • the invention also aims to propose such a variator which can be switched, in operation, according to several operating modes, in particular a motor mode with motor brake, a retrograde mode and a neutral mode.
  • the invention also aims to propose such a variator with which the transmission ratio can be changed to full, power continuously between a minimum value R1 and a maximum value R2 at least seven times greater than R1.
  • the invention also aims to propose such a variator whose response time after a command to vary the transmission ratio is very low, in particular less than or of the order of 1 s.
  • the invention aims to propose such a variator which can be coupled to a heat engine, and which makes it possible to control variations in speed of a load shaft while leaving constant the thermodynamic operating parameters of the engine, and therefore the torque delivered by engine.
  • the control of the engine intake gases must be able to remain substantially constant, at the optimum level of the specific consumption of the engine, the variations in power being obtained essentially by the variation in the transmission ratio of the variator.
  • the invention relates to a variable speed drive intended to be connected to a rotary motor shaft and to a rotary receiving shaft, characterized:
  • each inclined bearing comprising an outer cage and an inner cage defining a common axis which is the axis of said inclined bearing
  • one of the inclined bearing cages is an input cage receiving a rotary motor movement and is driven in rotation about the fixed axis from the rotation of the motor shaft
  • the other inclined bearing cage is an output cage driven with the entire inclined bearing according to reciprocating movements (in translation or in rotation) of oscillations of amplitude proportional to the angle of inclination of the axis of the bearing inclined relative to the corresponding fixed axis, this outlet cage cooperating with at least one pusher to control alternative movements (in translation or in rotation),
  • transmission means capable of transforming and transmitting the reciprocating movements of each pusher in a unidirectional rotational movement of the receiving shaft
  • said means for controlling the orientation of the axis of each inclined bearing are adapted so that these axes all present normally (that is to say outside the phases of variation of the transmission ratio) the same angle of inclination relative to the corresponding fixed axis but are out of phase with each other relative to the rotary motor movement according to a constant and invariable phase shift angle, so as to transmit to the receiving shaft movements out of phase with each other
  • said transmission means are adapted so that, in each phase of the movement, at least one of the inclined bearings is engaged and transmits a force, and at least one of the bearings inclined is not engaged and does not transmit force to the receiving shaft
  • said means for controlling the orientation of the axis of each inclined bearing are adapted to modify the inclination of all the inclined bearings on the basis of a control signal for varying the transmission ratio of the variator.
  • said means for controlling the orientation of the axis of each inclined bearing are adapted to adjust the inclination of the inclined bearings progressively, the inclination of each inclined bearing being modified in one (or more ) phase (s) of movement where this inclined bearing is not engaged and does not transmit force to the receiving shaft.
  • said means for controlling the orientation of the axis of the inclined bearings comprise:
  • mobile control means adapted to move according to a control amplitude corresponding, in particular proportional, to a desired change in inclination
  • a control member of a mechanism for controlling the inclination of the inclined bearing (s) for each inclined bearing or group of inclined bearings which are engaged simultaneously, a control member of a mechanism for controlling the inclination of the inclined bearing (s),
  • these mechanical storage means are adapted to store a control amplitude corresponding to a modification of inclination and not to transmit a control rotation to a control only when the resistance opposed by this control member is less than a predetermined threshold value.
  • these mechanical storage means comprise, for each control member, a torsion spring interposed between two rotary shafts of said control means of the orientation of the axis of the inclined bearings.
  • the variator comprises two pairs of inclined bearings, each pair being carried by a fixed shaft distinct from the other pair, the two inclined bearings of the same pair being phase shifted by 180 °, each inclined bearing carried by a fixed shaft being 90 ° out of phase with each inclined bearing carried by the other fixed shaft.
  • the variator comprises at least two sets of partial transmission capable of transmitting movements in phase opposition to the receiving shaft, and in particular four sets of partial transmission capable of transmitting to the receiving shaft movements out of phase by 90 ° from each other.
  • Each partial motion transmission assembly includes:
  • a first transmission device capable of generating, from the rotation of the motor shaft, an alternating movement of at least one plunger according to a determined but continuously adjustable amplitude
  • a second transmission device capable of transforming the reciprocating movement of the pusher into a reciprocating rotary movement of an oscillating shaft
  • the variator comprises two inclined bearings phase-shifted by 90 ° relative to one another, and said transmission means are adapted to transmit the movements of each cage to the receiving shaft alternately during each quarter turn of the motor shaft.
  • the variator is characterized in that it comprises at least one rotary and oscillating pusher comprising at least one bearing in contact with a bearing secured to the outlet cage of an inclined bearing.
  • the outlet cage is the outer cage of the inclined bearing.
  • a variator according to the invention can be produced in such a way that the inclined bearings and the partial transmission assemblies generate reciprocating movements whose speed travel has an almost square shape, the alternations continuously succeeding each other during rotation and animating the receiving shaft of constant uniform speed if the input shaft rotates at constant speed.
  • a variator according to the invention is also characterized in that, said outlet cage and each corresponding pusher define contact surfaces of complementary shapes defined to generate said reciprocating movements of almost square shape successively continuing.
  • the complementary shapes are defined so that, if the motor shaft rotates at constant speed, the speed (in rotation or in translation) of the pusher is at least substantially constant for a period corresponding to at least a quarter turn of the rotary motor shaft.
  • each pusher is connected to a rotary outlet member by means of at least one unidirectional connection device.
  • the variator comprises at least one unidirectional connection device which can be controlled between an active unidirectional locking position and an inactive position leaving the pusher or an oscillating intermediate shaft, and the corresponding rotary output member free to rotate l one over the other.
  • This third unidirectional transmission device advantageously comprises two unidirectional connection devices mounted in opposite directions, a unidirectional engine connection device providing a unidirectional blocking in the motor direction, and another retrograde unidirectional connection device carrying out a unidirectional blocking in the retrograde direction.
  • the variator according to the invention comprises means for controlling each unidirectional link device according to at least three operating modes:
  • each unidirectional connection device consists of a helical spring, one end of which is anchored in said rotary outlet member and the other end of which cooperates with a movable friction surface
  • the variator comprises means in operation control of each movable friction surface adapted so that, when the friction surface is applied against the end of the spring, the latter achieves a unidirectional blocking, and so that, when this friction surface is not applied against the end of the spring, the rotary member is free to rotate, each spring being able to be controlled in operation in the active position or in the inactive position.
  • the variator comprises a unidirectional connecting spring in the retrograde direction, and means adapted to generate. in the motor mode with motor brake, alternative movements in axial translation of the friction surface of the unidirectional connecting spring in the retrograde direction which is cyclically switched in high frequency operation in the active position in the motor direction of the corresponding pusher and in inactive position in the retrograde direction of the corresponding button.
  • the invention also relates to a variator comprising in combination all or part of the characteristics mentioned above or below.
  • FIG. 1 is a diagram in axial section illustrating the overall kinematics of a variator according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a detail view in axial section of one end on the side of the motor shaft, of a fixed shaft of a variator according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a detail view in axial section in axial extension of Figure 2 of the other end, on the side of the receiving shaft, of the fixed shaft of a variator according to the first embodiment of the 'invention,
  • FIG. 4 is a detail view in axial section of a play adjustment mechanism of the variator of FIGS. 2 and 3,
  • FIGS. 5a, 5b, 5c and 5d are diagrams in axial section illustrating various positions taken by an inclined transmission bearing of a variator according to the first embodiment of the invention during the rotation of the motor shaft , the inclination of the bearing relative to the fixed shaft remains unchanged,
  • FIGS. 6a, 6b, 6C and 6d are diagrams in section along line VI-VI of FIGS. 5a, 5b, 5c and 5d
  • FIGS. 7 and 8 are views similar to FIGS. 5a and 6a of the bearing shown with zero inclination relative to the fixed shaft
  • FIG. 9 is a graph representing the speed curves of the pushers of a variator according to the invention over time, and illustrating a reduction in inclination generating a reduction in the transmission ratio
  • FIG. 10 is a detailed view of FIG. 9,
  • FIG. 11 is a view similar to FIG. 9 illustrating an increase in inclination generating an increase in the transmission ratio
  • FIG. 12 is a detailed view of FIG. 11,
  • FIG. 13 is a diagram in axial section illustrating the general kinematics of a mechanism for controlling the variation of the transmission ratio of a variator according to the invention
  • FIG. 14 is a diagram in perspective of a mechanism operating control of the unidirectional connection devices of a variator according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 15 is an exploded schematic perspective view illustrating a control mechanism for a unidirectional connection device of a variator according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 16 is a view in partial schematic axial section of detail of the mechanism of FIG. 15,
  • FIG. 17 is a section view similar to FIG. 16 illustrating an alternative embodiment of the mechanism
  • FIG. 18 is a partial diagram in axial section illustrating the kinematics of an alternative embodiment of the third unidirectional transmission devices of a variator according to the invention.
  • FIG. 19 is a schematic view in section through the fixed axis of the inclined bearings of a second embodiment of a variator according to the invention with two inclined bearings,
  • FIG. 20 is a schematic sectional view along the line XX-XX of FIG. 19,
  • FIG. 21 is a schematic view in section through the fixed axis of the inclined bearings of a third embodiment of a variator according to the invention with two inclined bearings more particularly intended for a cycle transmission,
  • Figure 22 is a schematic sectional view along line XXII-XXII of Figure 21.
  • the variable speed drive according to the invention shown in FIGS. 1 to 3 comprises a closed casing 1 carrying two fixed shafts 2a, 2b with separate fixed axes 23a, 23b parallel to one another.
  • Each fixed shaft 2a, 2b is associated with two sets 7 to 12, 7 'to 12' of partial transmission centered around the same fixed axis 23a, 23b and transmitting 180 ° phase shifted movements to the same output pinion 4a, 4b mounted rotatable around each fixed axis 23a, 23b.
  • the two output pinions 4a, 4b are both connected through the casing 1 to a pinion or to a ring integral with a receiving shaft 6 or constituting this receiving shaft 6.
  • the two output pinions 4a, 4b directly mesh with an input ring gear of a differential which forms the receiving shaft 6 of the variator.
  • the sets 7a to 12a, 7 'a to 12'a of partial transmission carried by one 2a of the fixed shafts, and, centered around the same fixed axis 23a, are phase shifted by 90 ° relative to each of the partial transmission sets 7b to 12b, 7'b to 12'b centered around the other fixed axis 23b and carried by the other fixed shaft 2b (i.e. transmit to their output pinion 4a movements 90 ° out of phase relative to the movements transmitted to the output pinion 4b of the other fixed axis 23b).
  • the opposite movements (180 ° phase shifted) of the two output pinions 4a, 4b can be transmitted in the same direction (in phase) to a common receiving shaft 6 via of a reversing pinion mechanism described below.
  • Each set 7 to 12, 7 'to 12' of transmission is also connected to an input pinion 3a, 3b rotatably mounted around each fixed shaft 2a, 2b and which is coupled to the same motor shaft 5 through the casing 1
  • the motor shaft 5 is for example driven by a heat engine.
  • Each set 7 to 12, T to 12 'of partial transmission comprises a first transmission device 7, 7' generating, from the rotation of the motor shaft 5, an alternating movement in axial translation of a pusher 8, 8 '' according to a determined amplitude but which can vary continuously; a second transmission device 9, 9 'transforming the reciprocating movement in translation of the pusher 8, 8' into a reciprocating rotary movement of an oscillating shaft 10, 10 '; and a third device 11, 11 'for unidirectional transmission of the rotary movement of the oscillating shaft 10, 10' to a rotary output member 12, 12 'which is rotated by the oscillating shaft 10, 10' only in the 'one or the other of the directions of rotation, the rotary member 12, 12' output rotating the receiving shaft 6, via the output pinion 4a.
  • Each first transmission device 7, 7 ′ comprises an inclined bearing mounted on the fixed shaft 2a so that the orientation of the axis 13, 13 ′ of the bearing relative to the corresponding fixed axis 23a can be modified.
  • Each inclined bearing comprises for example two series of balls or rollers, one on each axial side of the bearing, and external cages 14, 14 'and internal 18, 18' defining raceways.
  • raceways are symmetrical of revolution about an axis 13, 13 ′, which is the axis of the inclined bearing, and trap the balls or rollers, so that the outer and inner cages are free to rotate one by relative to each other but axially integral with each other, in the manner of a traditional ball bearing.
  • the outer cage 14, 14 'of each inclined bearing is an input cage 14, 14' rotated around the fixed axis 23a from the rotary movement of the motor shaft 5.
  • the pinion d entry 3a is formed on the outside of a cylinder 15 which carries, on each side in the axial direction, two forks 16 and 16 'diametrically opposite and which are associated with the cage 14, 14' outside by an articulation with axis 17, 17 'radial ( Figure 1).
  • each outer cage 14, 14' which is articulated to this yoke and driven by the corresponding input pinion 3a.
  • the inner cage 18, 18 'of each inclined bearing 7, 7' is an output cage 18, 18 'which cooperates with radial bearings 19, 19', 22, 22 'carried by the pusher 8, 8' to control them reciprocating translational movements generated by the rotation of the inclined outer cage 14, 14 ′, itself generating reciprocating tilting
  • the inner cage 18, 18 ′ comprises at least one portion of crown 20, 20 ′ extending projecting inwards and towards the fixed axis 23a in a groove 21, 21 ′ defined by and between a radial bearing 19, 19 'and an opposite radial bearing 22, 22' both locked in rotation and fixed in adjustable manner in translation relative to the pusher 8, 8 '.
  • the crown portion 20, 20 ′ comprises an axial groove 97 engaged by a key or a lug 96 secured to the pusher 8, 8 ′ to block the inner cage 18, 18 ′ in rotation.
  • the crown portion 20, 20 ′ can be replaced by a complete crown and the inner cage
  • the crown portion 20, 20 'of the inner cage 18, 18' and the bearing surface 19, 19 'of the pusher 8, 8' define surfaces 19, 19 'and 24, 24' in contact with complementary shapes which are defined to roll over each other.
  • the inner cage 18, 18' oscillates relative to the fixed axis 23a of this fixed shaft 2a, its inclination (that is to say the position of the radial plane of the bearing) relative to this axis 23a varying angularly according to an alternating oscillation movement on each side of a plane radial to the fixed axis 23a. Therefore, the pusher 8, 8 'actuated by the crown portion 20, 20' is driven in an alternating axial movement of translation along the fixed axis 23a.
  • the amplitude of these oscillations depends on the inclination given to the outer cage 14, 14 ′ with respect to the fixed axis 23a of the fixed shaft 2a.
  • This inclination which corresponds to the orientation of the axis 13, 13 'of the inclined bearing is maintained, but can be modified and adjusted by adjustment means which determine the orientation of this axis 13, 13' relative to the fixed axis 23a.
  • the input cylinder 15 which carries the input pinion 3a is rotatably mounted relative to the casing 1 around the fixed shaft 2a by two bearings 26, 26 '.
  • This cylinder 15 comprises two pistons 27, 27 's' extending parallel to the fixed shaft 2a in the direction of the external cages 14, 14 'respectively, and two other pistons 28, 28' for diametrically opposite adjustment to the first two.
  • the two pistons 27, 27 'or 28, 28' of a pair of pistons are tapped in opposite directions and respectively engaged in corresponding threads 29, 29 'or 30, 30' of screws carried by pinions 31, 32.
  • the two pinions 31, 32 are rotatably mounted relative to the cylinder 15.
  • the internal toothing 33 of a crown 34 ( Figure 2) meshes with the teeth of the pinions 31, 32 to drive them in rotation.
  • the pistons of the first pair 27, 27 'slide in opposite directions to the pistons of the second pair 28, 28'.
  • the free end 35, 35 'respectively 36, 36' of each piston 27, 27 'and 28, 28' forms a stop which comes to bear against a corresponding lateral bearing 37, 37 ', 38, 38' of the outer cage 14, 14 '.
  • the crown 34 is rotatably mounted relative to the cylinder 15 by means of a bearing 39.
  • the crown 34 further comprises an external toothing 40 which makes it possible to drive it in rotation.
  • each cylinder 15 carries a chain sprocket with external teeth 41 which identifies the position of the crown 34 relative to the cylinder 15 by means of a tilt control mechanism described below.
  • the two pushers 8, 8 ' are concentric cylinders around the fixed axis 23a and the fixed shaft 2a and are mounted movable in translation and are locked in rotation relative to each other by a ball system and axial splines 56.
  • Each fixed shaft 2a is carried and locked in rotation relative to the casing 1 by one of its free ends.
  • the other free end of the fixed shaft 2a is not associated with the casing 1, but is carried by the internal pusher 8 'of greater length.
  • a system of axial balls and splines 55 blocks in rotation the internal pusher 8 ′ of greater length relative to the fixed shaft 2a by allowing alternative axial translations of the pusher 8 ′.
  • the two inclined bearings of the same fixed axis 23a, 23b are symmetrical to each other with respect to a median radial plane of symmetry of the cylinder 15a, 15b of corresponding input.
  • the crown portion 20 is formed of at least one portion of volume of revolution around the axis 13 of the bearing. Its lateral bearing 25 oriented on the side of the cylinder 15 has a profile which comes to roll against the bearing
  • the lateral bearing surface 24 of the crown portion 20 oriented opposite the cylinder 15 and rolls against the bearing surface 19 opposite the stop 59 secured to the pusher 8.
  • FIGS. 5a and 6a represent the relative positions of the crown portion 20 and of the bearing surfaces 19, 22 of the stops 59, 62 when the pusher is pushed back to its position furthest from the cylinder 15, as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the figures 5b, 6b show these positions after a 90 ° rotation of the cylinder 15 and the outer cage 14 of the bearing.
  • Figures 5c, 6c and 5d, 6d show these positions after a rotation of 180 °, respectively 270 ° relative to Figures 5a, 6a of the cylinder 15 and the outer cage 14 of the bearing.
  • the rotation of the cylinder 15 generates an alternating movement in translation of the stops.
  • the variator includes a mechanism for adjusting the axial clearance between the contact surfaces 19, 19 ′, 22, 22 ′ on either side of the crown portion 20, 20 ′ (FIG. 4).
  • the bearing surfaces 19 and 22 are formed on generally radial faces respectively of two stops 59, 62 which are mounted axially sliding by grooves 60 outside the pusher 8. These stops 59, 62 are held axially and controlled in axial translation in opposite directions respectively by two sleeves 63, 64 which come to bear on these stops 59, 62 opposite the bearing surfaces 19, 22.
  • the sleeves 63, 64 are tapped and engaged around a thread 65, 66 of the external surface of the pusher 8.
  • a pinion 42 with chain controlled in rotation by a control mechanism drives in rotation one and / or the other of the two sleeves 63, 64 in the direction of approximation axial stops 59, 62 when the inclination of the bearing is reduced, and 1 spacing otherwise.
  • the pinion 42 is rotatably mounted relative to the casing 1 by means of a bearing or bearing 61. It drives the sleeves 63, 64 in rotation around the pusher 8 by means of a differential mechanism 67. Thanks to the threads 65, 66, the rotation of the sleeves 63, 64 causes their axial translation along the pusher 8.
  • the pinion 42 carries two pinions 68 with conical teeth with a radial axis of rotation.
  • Each pinion 68 is freely rotatably mounted and is coupled to one end of a torsion spring 69, the other end of which is anchored in the pinion 42.
  • the pinion 68 meshes on one side with a pinion 70 with conical toothing coupled by grooves 71 to the sleeve 63.
  • the pinion 70 is rotatably mounted relative to the pinion 42 by means of a bearing or a bearing 72.
  • the pinion 68 meshes with the other side with a pinion 73 with conical teeth rotatably mounted around a cylindrical axial extension of the pinion 70.
  • This pinion 73 has teeth outer right which meshes with a pinion 74 integral in rotation with one end of a rod. link 75 which passes axially through the stops 59, 62.
  • this connecting rod 75 is coupled to a pinion 76 which meshes with a right external toothing of a pinion 77 to drive it in rotation around the pusher 8.
  • This pinion 77 is coupled in rotation to the sleeve 64 by axial splines 78.
  • the pinion 77 is mounted to rotate relative to the cylinder 15 by means of a bearing or bearing 79.
  • the rotation of the pinion 42 can only move the stop 59, 62 which is not in abutment on the crown portion 20. In the position shown in FIG. 4, it is the stop 59 which can be moved. Furthermore, the torsion springs 69 make it possible to return the stops 59, 62 to a central position of axial centering on each side of the crown portion 20.
  • the mechanism for adjusting the axial clearance between the bearing surfaces may consist of a device for adjusting the axial position of only one of the stops 59, the other stop 62 being locked axially and integral with the pusher 8 In this case, the mechanism is restricted to the pinion 42 mounted directly with the splines 71 on the threaded sleeve 63.
  • FIG. 13 represents the means for controlling the adjustment of the inclination of the bearings and of the clearances making it possible to vary the transmission ratio of the variator.
  • a rotary control shaft 90 carries a pinion 82 controlling two similar mechanical control assemblies 92a, 92b, one for the transmission assemblies of each fixed axis 23a, 23b.
  • the control shaft 90 is mobile and driven in rotation according to a control amplitude corresponding to a control signal for variation of the transmission ratio of the variator imposed by the user.
  • the angular position of the control shaft 90 determines the value of the angle of inclination of all the inclined bearings, and therefore the transmission ratio of the variator.
  • Each mechanical control assembly 92a, 92b comprises a secondary control shaft 43a, 43b.
  • This secondary control shaft 43a, 43b is coupled to the end of a torsion spring 89a, 89b, the other end of which is coupled to a pinion 93a, 93b meshing on the pinion 82.
  • the torsion spring 89a, 89b is able to store the rotation stroke imparted by the control shaft 90 and to restore it to the secondary control shaft 43a, 43b gradually, in the operating phases where the mechanical assembly 92a, 92b offers the least resistance.
  • the torsion springs 89a, 89b play the role of mechanical storage means storing the control amplitude of the control shaft 90 corresponding to a change in inclination.
  • the springs 89a, 89b also play the role of resistance detector by transmitting a control rotation only when the resistance opposed by the corresponding assembly 92a, 92b is less than a predetermined threshold value. It is thus ensured that the inclination modifications of each inclined bearing and the play adjustments do not occur during the phases of displacement at constant speed of the push button (s) 8, 8 'corresponding (s) where this (s ) push button (s) transmit power.
  • the secondary control shaft 43a, 43b rotates pinions 44a, 44'a, 44b, 44'b connected by a chain 45a, 45 'a, 45b, 45' b to the pinions 42a, 42'a, 42b, 42'b for adjusting the clearance between stops 59, 62 of the inclined bearings (as previously described with reference to FIG. 4).
  • Each drive shaft 43a, 43b also carries a pinion 46a, 46b which meshes with a pinion 47a, 47b secured to a rotary planet carrier of a planetary gear train 48a, 48b.
  • the pinion 46a, 46b therefore rotates the axes of satellite pinions 49a, 49b with conical teeth of the planetary gear 48a, 48b.
  • 48a, 48b is integral with a pinion 51a, 51b and connected by a chain 52a, 52b to the pinion 41a, 41b carried by the inlet cylinder 15.
  • the other planetary pinion 53a, 53b with conical toothing is integral in rotation with an output pinion 54a, 54b meshing with the external toothing 40a, 40b of the crown 34a, 34b with double toothing control, carried by the cylinder 15a , 15b.
  • the internal toothing of the control crown 34a, 34b meshes with the pinions 31, 32 to maintain (if it remains stationary relative to the cylinder 15) or to vary (if it rotates relative to the cylinder 15) the inclination of the inclined bearings .
  • the pinions 31, 32 rotate and the angle of inclination is modified. This same rotation of the control shaft 43a,
  • the control mechanism comprises a mechanical control assembly 92a, 92b and a planetary gear 48a, 48b for each fixed shaft line 2a, 2b.
  • the second torsion spring 89b is interposed between the two output pinions 54a, 54b.
  • the axes of the inclined bearings 7a, 7b, 7 'a, 7'b describe a rotation around each fixed axis 23a, 23b, according to movements phase-shifted from one another by 90 °, so as to transmit movements phase-shifted to the receiving shaft 6.
  • the rotary drive of the rotary control shaft 90 is obtained from the actuation of the user on a control pedal 94 making it possible to adjust the transmission ratio and therefore the power transmitted to the receiving shaft 6 by the variator according to the invention.
  • a transmission device 95 is therefore provided between this pedal 94 and the rotary control shaft 90.
  • this transmission device 95 can be reduced to its simplest expression, that is to say for example in the form of a mechanical transmission.
  • the variator comprises several inclined bearings with phase-shifted movements alternately in engagement
  • the adjustment of the inclination of the inclined bearings and of the clearance of the stops 59, 62 does not require the application of a significant control force.
  • this adjustment is carried out gradually, rotation by rotation, in the movement phases where the inclined bearing does not transmit any force, that is to say during the acceleration and deceleration phases of the corresponding push-button 8.
  • the inertia forces of the pushers are compensated by construction by the righting torque of the inclined bearings which tends to further reduce the effort required to control the variation in inclination.
  • Controlling the adjustment of the transmission ratio of a variator according to the invention therefore does not require costly, bulky hydraulic servoing and capable of affecting the overall efficiency of the transmission.
  • the variator according to the invention is nevertheless provided with a device 95 for transmitting the control signal with electronic servoing.
  • This transmission device 95 comprises an electronic signal processing device 80 which generates a control signal 87 for an electric motor 81 whose shaft is coupled to the pinion 82 of the rotary control shaft 90.
  • the electronic device 80 receives a position signal 83 of the motor shaft 81, a speed signal 84 of the motor shaft 5 input of the variator, a signal 85 identifying the direction of the torque transmitted by the variator (direct or retrograde direction), and a signal 86 of position of pedal 94 actuated by the user.
  • the electronic device 80 is a computer device and includes read and write memories and calculation processors.
  • the electronic device 80 is programmed to optimize the specific consumption of the heat engine by adjusting the effective average pressure of the heat engine. To do this, the characteristics of specific isoconsumption and effective average pressure as a function of the speed of rotation are stored in the electronic device 80.
  • Each rotating assembly formed by the cylinder 15, the pinions 31, 32, the pistons 27, 27 ', 28, 28' of the crown 34a, 34b, forms, with the tilt control mechanism represented in FIG. 13, and in particular with each control assembly 92a, 92b-, means for controlling the orientation of the axis 13, 13 'of the inclined bearings 7, 7' carried by each fixed shaft 2a, 2b.
  • a variation (increase or respectively reduction) of the transmitted power can be obtained by a variation (reduction respectively increase) of the inclination of the inclined bearings generating a variation (increase respectively reduction) of the speed of the thermal motor.
  • each pusher 8, 8' opposite the bearing surfaces 19, 19 'and 22, 22' cooperating with the inclined bearings forms the internal screw of a second transmission device 9, 9 'consisting of an axially prestressed ball screw without recycling, the transmission ratio of which is fixed.
  • the axial reciprocating translational movements of the pushers 8, 8 ′ are thus transformed into angular oscillations of an oscillating shaft 10, 10 ′ tapped forming the nut of the ball screw.
  • This oscillating shaft 10, 10 ' is connected to the output pinion 4a, 4b via a third device 11, 11' for unidirectional transmission (FIGS. 1 and 3) which transmits the movement of the oscillating shaft in a single sense of rotation.
  • Each third device 11, 11 'for unidirectional transmission comprises two unidirectional connection devices 101, 101', 102, 102 'mounted in opposite directions, namely an internal device 101, 101' (101a, 101 'a, 101b, 101' b in FIG. 1) retrograde carrying out a unidirectional blocking in the retrograde direction, and an external motor device 102, 102 '(102a, 102'a, 102b, 102'b in FIG. 1) concentric with the previous one and achieving blocking unidirectional in motor direction.
  • Each unidirectional connection device can be controlled between an active unidirectional locking position and an inactive position leaving the oscillating shaft 10, 10 'and the rotary member 12, 12' connected to the output pinion 4a, 4b free in rotation l '
  • Each unidirectional connection device 101, 101 ', 102, 102' consists of a helical spring, one end of which is anchored in the rotary member 12, 12 'and the other end of which cooperates with a friction surface 103, 103 ', respectively 104, 104'.
  • a friction surface When the friction surface is applied against the end of the spring, it performs a unidirectional blocking. On the contrary, when this friction surface is not applied against the end of the spring, the rotary member, 12, 12 'is free to rotate relative to the oscillating shaft 10, 10'.
  • the two helical springs are mounted in opposite directions (that is to say with their turns winding in opposite directions) to produce unidirectional blockings in the two directions of rotation of the oscillating shaft 10, 10 '.
  • Each spring constitutes a unidirectional connection device acting as a free wheel, namely one in one direction of rotation of the oscillating shaft 10, 10 ′ and the other in the other direction of rotation of the oscillating shaft 10 , 10 '.
  • the mechanism further comprises, for each spring, means for controlling the operation of the movable friction surface so that each spring can be controlled in operation, at high frequency (for the retrograde mode), and independently of one of the other in active or inactive position.
  • the two springs are concentric.
  • the oscillating shaft 10, 10 ′ defines two cylindrical walls extending inside respectively of each spring so that the turns of these springs can come to clamp against these cylindrical walls in the active position.
  • the general principle of operation of such a spring acting as a freewheel is known in itself. even, (in particular French patents FR-1,166,870 or FR-1,540,975).
  • Each friction surface 103, 103 ′, 104, 104 ′ is of frustoconical shape to form a wedge engaging inside the spring capable of locking in rotation by contact friction.
  • the friction surfaces 103, 103 ', 104, 104' cooperate with one end 105, 105 ', 106, 106' of each spring respectively.
  • the opposite end 107, 107 ', 108, 108' of each spring is locked in rotation relative to the rotary outlet member 12, 12 'which has two mortises 109, 109', 110, 110 'in which the ends axially bent springs are engaged and anchored.
  • the rotary outlet member 12, 12 ' fines two external cylindrical sleeves extending immediately outside and along each spring respectively.
  • the rotary output member 12, 12 * is coupled to the output pinion 40a of the corresponding fixed axis 23a.
  • Each third transmission device 11, 11 ′ according to the invention is carried and guided relative to the casing 1 of the variator by means of ball bearings 111, 111 ′.
  • the spring 102, 102 'of larger diameter located outside constitutes a unidirectional connection device in a driving direction of the oscillating shaft 10, 10', that is to say that it drives the rotary member. output 12, 12 'in this direction of motor rotation only when the oscillating shaft 10, 10' rotates in this motor direction.
  • the direct direction is therefore the motor direction of the oscillating shaft 10, 10'.
  • the means for controlling the friction surface 104, 104 'cooperating with this spring 102, 102' include a clutch part 113, 113 'which forms on the side of the spring an extended crown axially by an end skirt forming the friction surface 104, 104 '.
  • This crown is extended axially on the other side by connecting blades 114, 114 ′.
  • the clutch part 113, 113 ′ is locked in rotation relative to the oscillating shaft 10, 10 ′, but is guided movable in axial translation relative to this oscillating shaft 10, 10 ′.
  • An associated crown 115, 115 ′ secured to the oscillating shaft 10, 10 ′ is crossed by the connecting blades. Washers are placed around the connecting blades 114, 114 ′ and form inclined bearing surfaces 116, 116 ′ in which pads 117, 117 ′ with trapezoidal section can be engaged.
  • the pads 117, 117 ′ have a shape of volume of revolution or of prism.
  • a Belleville washer 118, 118 ' recalls the friction surface in the active position. The pads 117, 117 'make it possible to separate the friction surface 104, 104' from the spring 102, 102 'and to place it in the inactive position against the restoring force exerted by the washer 118
  • the internal spring control device of one of the transmission devices 11 ' is shown in more detail in FIG. 15.
  • the internal spring 101' constitutes a unidirectional connection device in the retrograde direction, that is to say in the opposite direction to the motor direction.
  • the direct direction is therefore the retrograde direction.
  • the spring 101 ' can be switched either in an operating mode in which it transmits a retrograde movement from the oscillating shaft 10' to the rotary output member 12 ', or in an operating mode in which it transmits, only in the motor direction of the oscillating shaft 10 ', a resisting torque from the rotary output member 12' (motor brake) to the oscillating shaft 10 ', that is to say in an operating mode where it is permanently inactive.
  • the spring 101 ' In the operating mode with engine brake, when the oscillating shaft 10 'rotates in a retrograde direction and the rotary output member 12' has to rotate in the engine direction, the spring 101 'must be placed in the inactive position, c' that is to say it should not realize a one-way connection.
  • the oscillating shaft 10 ′ rotates in the motor direction like the rotary output member 12 ′, in order to transmit a motor brake between the two shafts, the spring 101 ′ must be cyclically switched to high frequency operation by active position in the motor direction of the oscillating shaft 10 'and in inactive position in the retrograde direction of the oscillating shaft 10'.
  • the spring 101 ′ when the operating mode in the retrograde direction (reverse) is chosen, the spring 101 ′ must be permanently in the active position to transmit the oscillations in the retrograde direction of the oscillating shaft 10 ′ in a retrograde movement of the rotary outlet member 12 '.
  • the friction surface 103 'of the spring 101' is formed of three lugs angularly distributed at 120 ° from each other extending in axial projection towards the spring 101 'and carried by a crown 119' pierced.
  • a Belleville washer 120 ' is placed around the pins and bears on one side on the crown 119' and on the other on a radial bearing 121 '( Figure 3) of the oscillating shaft 10' to push the friction bearing 103 'in the inactive position.
  • the pins form the friction surface 103 '.
  • the radial face 122 'of the crown 119' and which is axially opposite the pins is pushed back by the washer 120 'in contact with a plurality of pushers 123' extending parallel to the fixed axis 23a, uniformly distributed around this axis and freely slidably mounted in axial translation through a pinion 124 'which is itself rotatably mounted relative to the casing 1 around the fixed axis 23a by means of a ball bearing 125' ( Figure 3).
  • the pushers 123 ' are controlled in their axial translational movement by a cam 126' with axial notches 127 'and axial bosses 128' formed on a radial face of a control ring 129 '.
  • the control ring 129 ' is mounted on a cylindrical support 130' ( Figure 3) secured to the casing 1 by means of splines axial 131 ′ which block the crown 129 ′ for controlling rotation but allowing its movements in axial translation.
  • the control ring 129 ′ is extended axially opposite the cam 126 ′ by connecting blades 132 ′ which carry two washers 133 ′ and defining between them internal inclined bearings 134 ′ cooperating with control shoes 135 ′ which can be engaged between these inclined surfaces 134 'when they are brought radially from the fixed axis 23a of the fixed shaft 2a.
  • the free ends of the connecting blades 132 ' form an outwardly projecting shoulder retaining the end washer 133'.
  • the other washer 133 ' is supported on a crown 136' fixed to the casing 1, and the connecting blades 132 'pass through the axial bore of this crown 136'.
  • a Belleville washer 137 ' is supported on one side on a radial face of the casing 1 and on the other on the free ends of the connecting blades 132' ( Figure 3) to axially push the cam 126 'in contact with the pushers 123' .
  • the Belleville washer 137 'therefore constitutes a means of returning the friction surface 103' to the position applied against the corresponding end of the spring 101 '.
  • the axial return force exerted by this Belleville washer 137 ' is greater than the axial return force exerted by the Belleville washer 120' previously described mounted in opposite directions around the lugs forming the friction surface 103 '.
  • the pinion 124 ′ is rotated by means of a chain and a drive device (FIG. 14) in synchronization with the speed of rotation of the motor shaft 5 of the variator which generates the reciprocating movements of the pusher 8 'and the alternating oscillations of the oscillating shaft 10' via the ball screw 30.
  • the spring 101 'carrying out a blocking in the retrograde direction, the bosses 128' controlling the friction surface 103 'in the active position are distributed over the cam 126' so that this spring 101 * achieves a unidirectional blocking in the retrograde direction when the shaft oscillating 10 'rotates in the motor direction. Therefore, a resistive torque can be transmitted from the output member 12 'to the oscillating shaft 10' when the latter rotates in the motor direction. An engine brake is thus produced.
  • the spring 101 ′ is also used to produce a unidirectional locking in the retrograde direction when the oscillating shaft 10 ′ rotates in the retrograde direction in order to transmit a reverse movement.
  • control pads 135 ′ have a double trapezoidal section, that is to say in the shape of a diamond, the radial vertices of which are truncated to form two trapezoids connected by their largest base (FIG. 16).
  • the pads 135 ′ consist of a portion of volume of revolution or of prism.
  • the inclined external surfaces of the pads 135 ' can be engaged between external inclined surfaces 138' formed in washers 139 'external, surrounding the washers 133' previously described.
  • the inclined bearing surfaces 138 ′ form a groove of section flared towards the axis 23a of the corresponding fixed shaft 2a, and which is symmetrical with the internal groove formed by the internal inclined bearing surfaces 134 ′ previously described.
  • the washer external 139 'extreme comes to bear against the radial face of the casing 1.
  • the other washer 139' comes to bear against the crown 136 'secured to the casing 1 by means of a Belleville washer 140' which pushes it elastically towards the control pad 135 '.
  • This washer 139 ' is extended axially to the cam 126' by three axial extensions 141 '( Figure 15) extending between the connecting blades 132' through notches 142 'of the axial bore of the crown 136'.
  • the free ends 143 'of these extensions 141' are engaged in slots 144 'of cylindrical shape formed axially through the control ring 129'.
  • the free ends 143 'of the cylindrical axial extensions 141' can pass through the crown 129 'to fill the notches 127' between the bosses 128 'of the crown 129' ( Figure 15).
  • the connecting blades 132 ' extend axially opposite each of the bosses 128' of the cam 126 '.
  • the friction surface 103 ' remains permanently in the active position, the spring 101' providing a unidirectional blocking in the retrograde direction.
  • the output member 12 ' is then driven in the retrograde direction by the oscillations, in the retrograde direction, of the oscillating shaft 10'.
  • the bosses 128' and the notches 127 'of the cam 126' cooperate with the pushers 123 'to cyclically control the friction surface 103'.
  • the friction surface 103 ' is in the inactive position.
  • the Belleville 140 'washer pushes the 139' washer back into a position where the free ends of the axial extensions do not fill in the notches
  • FIG. 15 also shows an embodiment of the means 145 for maneuvering the various control pads 135, 135 ′, 117, 117 ′.
  • These maneuvering means 145 consist of a clamp comprising two articulated arms 146, 147 about an axis 148 parallel to the axis 23a of the corresponding fixed shaft 2a.
  • the pads 135, 135 'or 117, 117' are mounted articulated at the ends of the arms 146, 147 about an axis 149, 150 parallel to the axis 148 of articulation of the arms and to the fixed axis 23a of the oscillating shaft 10 'and the corresponding fixed shaft 2a.
  • a control cable 151 makes it possible to tighten the clamp thus produced and to bring the pads closer together.
  • the spring control means 101 ′ can be the subject of other alternative embodiments.
  • the bosses 128 'of the cam 126' can be arranged to move the friction surface 103 'away from the end of the spring 101', return means being provided for applying this friction surface 103 'in the active position against the end of the spring 101 '.
  • One can thus better control the axial force of application of the friction surface 103 'on the spring 101' as indicated above.
  • the number of pushers 123 ', notches 127' and bosses 128 ', connecting blades 132' and axial extensions 141 ' can be different from three.
  • FIG. 17 represents an alternative embodiment of FIG. 16 in which the axial extensions 141 'come into abutment axially on a cylindrical sleeve 155' complete peripheral which comes to cap on the outside the crown 129 'forming the cam 126' to inactivate this cam.
  • the pads 135 ' are spread outwards, the free end edge of the sleeve 155' pushes the pushers 123 '.
  • the end washers forming the internal and external end inclined bearing surfaces are replaced by extensions 156 ′, 157 ′ integral with the casing 1.
  • the internal washer 133 ′ forming the internal inclined bearing face 134 ′ on the spring side is carried by the blades 132 ′ and bears against the crown 136 ′ secured to the casing 1 by means of a Belleville washer 158 ′ which pushes it towards the control pad 135 ′. Therefore, in the neutral position of the control pad 135 ', the unidirectional transmission device is inactive, the friction surface 103' not being engaged against the spring 101 ".
  • FIG. 14 represents an embodiment of the device for driving the pinions 124a, 124'a, 124b, 124'b for controlling the internal springs 101, 101 'forming the unidirectional connection devices in retrograde direction of the four devices 11a, 11 'a, 11b, 11' b of the unidirectional drive transmission.
  • the motor shaft 5 carrying the pinion meshing with the input pinions 3a, 3b is extended axially to carry and rotate the chain sprockets 161a, 161 'a, 161b, 161' b each connected by a chain 162a, 162'a, 162b, 162'b to the control sprocket 124a, 124 'a, 124b, 124'b unidirectional link springs.
  • the transmission ratio defined by these pinions and these chains is adapted as a function of the number of bosses and notches of the cam 126 ′ controlling the friction surface 103, 103 ′ of the spring 101, 101 ′.
  • FIG. 14 also shows the two output pinions 4a, 4b meshed with the pinion 6 forming the receiving shaft.
  • FIG. 9 is a graph illustrating the movements generated by the variator on the receiving shaft 6 from the rotation of the motor shaft 5.
  • four curves Ca, Cb, C'a and C ' have been represented.
  • b respectively representing the translation speeds of the four pushers .8a, 8b, 8'a, 8'b, or also the speeds of rotation of the four oscillating shafts 10a, 10b, 10'a, 10'b ( Figure 1) out of phase with 90 ° to each other. Thanks to the third devices 11a, 11 'a,
  • the unidirectional transmission devices 11a, 11 'a, 11b, 11' b only couple the oscillating shafts to the receiving shaft 6 in the constant speed portions of the oscillating shafts. As can be seen, these portions at constant speed follow one another continuously so that the receiving shaft 6 rotates uniformly at speed VS.
  • the amplitude of oscillation of the oscillating shafts depends on the value of the angle of inclination of the inclined bearings of the first transmission devices 7a, 7'a, 7b, 7'b.
  • the second 9a, 9b, 9a ', 9b' and third lia, 11b, 11 'a, 11' b transmission devices constitute transmission means adapted so that, in each phase of the movement, one or less of the inclined bearings 7a, 7b, 7 'a, 7'b is engaged and transmits a force, while at least one of the inclined bearings 7a, 7b,' a, 7'b (in particular the other three in the first mode of the embodiment shown, and at least those carried by the other fixed shaft and the inclination of which is controlled by another rotating assembly) is not engaged and does not transmit any force to the receiving shaft 6.
  • FIG. 9 the effect of a modification of inclination of the inclined bearings is represented from an action shown diagrammatically by the arrow F1 of the user on the control pedal 94.
  • This action tends to decrease the inclination of the inclined bearings relative to the fixed axis 23a, 23b of the fixed shafts 2a, 2b.
  • Figure 10 shows in more detail the appearance of the. speed of a pusher 8a when the inclination of the inclined bearing is modified.
  • the inclined bearings see their inclination modified only in their acceleration or deceleration phase, that is to say outside the phases the third device 11a, 11 'a, 11b, 11 'b corresponding unidirectional transmission is engaged in the motor direction where the corresponding pushers have a constant speed.
  • the inclined bearing has its reduced inclination.
  • the motor shaft 5 rotating at constant speed, this results in a first step in a reduction in the speed of the pusher 8a at the end of the acceleration period.
  • the speed of the motor shaft 5 can accelerate according to the slope rising P shown in Figure 10.
  • the speed of the pusher 8a therefore increases with that of the heat engine associated with the motor shaft 5 until reaching the speed VS of the receiving shaft 6 assumed to be uniform and imposed by the load.
  • the amplitude of the stroke of the pusher 8a and the period of time necessary for this stroke is reduced by a value proportional to the decrease in inclination taken by the corresponding inclined bearing 14a, 18a.
  • FIGS. 11 and 12 illustrate the shape of the speed curves during an increase in the inclination of the inclined bearings with a view to a reduction in the transmitted power. Due to the increase in the inclination of the inclined bearing 14a, 18a, the pusher 8a would tend to have its speed exceed that of the receiving shaft 6 at the end of the acceleration period. This speed is nevertheless limited to that of the receiving shaft 6 taking into account the clutch of the unidirectional connecting device 101a in the retrograde direction at the end of the acceleration period. The amplitude of the translational movements of each of the pushers therefore increases successively and the speed of rotation of the motor shaft 5 as well as of the associated heat engine decreases accordingly.
  • the arrow F2 schematizes the instant when the user actuates the control pedal 94 for the purpose of reducing power, that is to say the instant when the control shaft 90 undergoes a rotation.
  • the variator according to the invention makes it possible to generate movements at uniform speed on the receiving shaft 6 which follow one another continuously.
  • the transmission report of variator is determined on the one hand, by the inclination possibilities of the different inclined bearings, and on the other hand, by the diameter ratios of the different rotating members coupled in rotation.
  • the maximum power that such a variator can transmit is also limited by the values of Hertz pressures at the level of the contacts between the crown portions of the inner cages of the inclined bearings and the lateral bearing surfaces integral with the pushers in contact with these crown portions.
  • the admissible power corresponds to that of most of the thermal engines used for motor vehicles.
  • the maximum power that the variator according to the invention can transmit can be easily increased with little modification, as required.
  • this power can be doubled by transmitting to the receiving shaft the negative speed movements of each of the pushers 8a,
  • FIG. 18 schematically illustrates such an alternative embodiment.
  • each oscillating shaft 10b, 10'b is coupled to a pinion 163b, 163'b which meshes with a pinion 164b, 164'b integral in rotation with an oscillating shaft 165b, 165'b whose rotational movements are in the opposite direction of the oscillating shaft 10b, 10'b.
  • a coil spring 166b, 166'b acting as a freewheel transmits the oscillations of the shaft 165b, 165'b in the motor direction to a second output pinion 167b coupled to the receiving shaft 6.
  • the unidirectional connection devices 166, 166'b formed by the springs are suitable for transmitting movements in the motor direction only and can be switched to the active position and to the inactive position by control devices similar to those previously described for the connecting devices 102, 102 ' unidirectional in the motor direction.
  • this variant described only with reference to the second fixed axis 23b is also used for the first fixed axis. 23a. Under these conditions, the power transmitted to the receiver shaft 6 is doubled.
  • the second pusher can cooperate with a portion of crown diametrically opposite to the first previously described.
  • FIGS 19 and 20 show a second embodiment of a variator according to the invention which comprises only two inclined bearings 207, 207 ′ both driven in rotation about the same single fixed axis 223.
  • the two inclined bearings 207 , 207 ' are not in phase opposition, but are 90 ° out of phase with each other.
  • the axes 213, 213 ' rotate around the fixed axis 223 in describing a cone , the radial plane of the bearing 207, 207 'oscillating regularly on either side of a radial plane perpendicular to the fixed axis 223.
  • the two axes 213, 213' have the same angle of inclination relative to the corresponding fixed axis 223 but are 90 ° out of phase with each other (relative to the rotary motor movement), this phase angle remaining constant during the movement.
  • Each of the oscillation movements of the bearing 207, 207 'in one direction and in the other is transmitted to the receiving shaft 6 which, in the example of Figures 19 and 20 is a ring gear.
  • This second embodiment also differs from the first in that the pushers 8, 8 'of the first embodiment are replaced by pushers 208, 208 'freely rotatable and oscillating around a fixed axis 200, 200' which is perpendicular to. the fixed axis 223 of the bearings 207, 207 '.
  • the motor movement is received by the inner cage 214, 214 'of the bearings 207, 207'.
  • each bearing 207, 207' which constitutes the input cage receiving the motor movement by means of an assembly mounted to rotate around the fixed axis 223, and comprising a cylinder 215 rotatably mounted relative to the chassis of the variator and driven in rotation, similarly to the cylinders 15a, 15b of the variator according to the first embodiment shown in FIG. 1.
  • Each rotary pusher 208, 208 ′ cooperates with the external output cage 218, 218 ′ of the inclined bearing 207, 207 ′ corresponding to receive the oscillating movements of this external cage and to transmit them to the receiving crown 6 via 'a unidirectional transmission mechanism 201, respectively 201' which has the function of transforming the oscillating movements of the pusher 208, 208 'corresponding into a rotary movement in one direction of the receiving crown 6.
  • the cylinder 215 includes a mechanism for controlling and adjusting the orientation of the axis 213, 213 'of each bearing 207, 207' relative to the fixed axis 223.
  • the cylinder 215 comprises two pistons 227, 228 s "extending parallel to the fixed axis 223, which are tapped in opposite directions and engaged respectively in corresponding threads of screws 229, 230 carried by pinions 231 , 232, which are themselves rotatably mounted on the cylinder 215 so as to be able to mesh with a control crown which can be one of the crowns 34a, 34b of the control mechanism of FIG. 13.
  • a control crown which can be one of the crowns 34a, 34b of the control mechanism of FIG. 13.
  • the two pistons 227, 228 are tapped in the opposite direction, and the threads of the screws 229, 230 are formed in the opposite direction. In this way, when the first piston 227 moves in translation parallel to the axis 223 in one direction, the other piston 228 moves in translation parallel to the fixed axis 223 in the other direction.
  • the operation is therefore similar to the mechanism for controlling the orientation of the axis of the bearings described with reference to the first embodiment of FIG. 1 (pistons 27, 27 ', 28, 28', threads 29, 29, 30, 30 ', gables 31, 32).
  • each piston 227, 228 come to bear against a lateral bearing surface 237, 238 secured to the inner inlet cage 214 of the bearing 207.
  • the other inclined bearing 207 ′ has its inclination controlled by a similar mechanism shown in dotted lines in FIG. 19.
  • the two inclination control mechanisms of the two bearings 207, 207 ′ are not controlled by the same control crown, of so that each of the inclined bearings 207, 207 'has its modified inclination independently of one another.
  • the control assembly shown in FIG. 13 one can for example use the control assembly shown in FIG. 13, and couple the pistons 231, 232 of the first inclined bearing 207 to a first control crown 34a, and the pinions controlling the inclination of the other inclined bearing 207 ′, which are slightly offset axially relative to the first, on the second control ring 34b.
  • the cylinder 215 is extended axially from the side of each bearing 207, 207 '.
  • each bearing 207, 207 ′ is connected to an extension of the cylinder 215 by a transverse axis 216, 216 ′ perpendicular to the fixed axis 223.
  • Each transverse axis 216, 216 ′ secures, in rotation about the fixed axis 223, the inner cage 214, 214 'and the cylinder 215.
  • each transverse axis 216, 216' allows the pivoting of the internal input cage 214, 214 'of the inclined bearing with respect to to this transverse axis 216, 216 'during variations in the inclination of the axis 213, 213'.
  • the two transverse axes 216, 216 ′ are orthogonal to one another.
  • each inclined bearing comprises a crown or a portion of crown 220, 220 ′ extending radially outward in a groove 221, 221 "defined by and between two radial bearings 219 , 219 ', 222, 222' integral with the pusher 208, 208 '
  • This crown 220, 220' and these spans define contact surfaces of complementary shapes defined for rolling one on the other ensuring a speed of rotation of the corresponding pusher 208, 208 ′ which remains constant for at least a quarter of a revolution of the rotation of the cylinder 215 and of the internal cages 214, 214 ′ of the bearings 207, 207 ′.
  • these complementary shapes can be defined in a similar way to those of a gear.
  • a mechanism for adjusting the clearance between the spans 219, 222, and, respectively 219 ', 222' on either side of the crown portion 220, 220 ' can be expected.
  • one 222 of the spans can be mounted fixed relative to the pusher 208, while the other 219 is mounted tangentially movable between two extreme positions, one of which is spaced from the fixed range 222 while the other is close to the fixed range 222 opposite.
  • a wedge-shaped part parallel to the axis 200 of rotation of the pusher 208, is movably mounted axially so as to be able to be more or less engaged in a space formed between a radial bearing secured to the pusher 208 and a bearing face opposite the bearing 219.
  • the bearing 219 When this wedge-shaped part is fully engaged, the bearing 219 is in its position closest to the reach 222, the play being minimum.
  • this wedge-shaped part is completely released axially, the bearing surface 219 is spaced from the bearing surface 222, the spacing being maximum.
  • the axial position of the wedge-shaped part can be controlled by a pinion rotatably mounted around the axis 200, and which can cooperate with the control mechanism of Figure 13 similarly to the pinions 42a, 42b.
  • Each unidirectional transmission mechanism 201, 201 ′ enables the oscillation movements of each pusher 208, 208 ′ to be transformed and transmitted to the receiving crown 6, by driving this receiving crown 6 in a single direction of rotation.
  • one-way transmission devices similar to the third one-way transmission devices 11, 11 ′ described with reference to the first embodiment of FIGS. 1 to 3 can be used.
  • FIG 20 shows only schematically, similar to Figure 1, the two devices 211, 211 'of unidirectional transmission of the mechanism 201 of unidirectional transmission.
  • the structure can be similar to that shown in FIGS. 2 and 3.
  • each device comprises two helical springs mounted in opposite directions and control means according to an engine mode with engine brake and / or according to a retrograde mode and / or according to a neutral mode.
  • One 211 one-way transmission devices comprises a rotary output pinion 212 meshing directly with the receiving crown 6, and, the other unidirectional transmission device 211 'comprises a rotary output pinion 212' which meshes with the receiving crown 6, by means of a gear inverter 204, 204 '.
  • this second embodiment is simplified in that the drive has only two inclined bearings, and does not have ball screws.
  • the dimension of the variator is further reduced due in particular to the fact that the pushers 208, 208 ′ oscillate in rotation and no longer in translation.
  • this second embodiment differs from the first embodiment, in that each of the two pairs of bearings of the same fixed shaft 2a, 2b is assembled in a single inclined bearing whose oscillation movements in the two directions are transmitted to the receiving crown 6, the oscillating shafts
  • the variator according to the invention also comprises two inclined bearings 307, 307 ′ mounted in a similar manner to the second embodiment described above.
  • the drive of this third embodiment is more suitable for transmission for a cycle.
  • This simplified transmission makes it possible to transmit to the receiving crown 6 a rotation movement in a single motor direction, from a rotation movement of the motor shaft 5 coupled to a crankset, for example by means of a transmission with bevel gears not shown.
  • the motor shaft 5 is directly coupled to the internal input cages 314, 314 'of inclined bearings 307, 307', by means of transverse axes 316, 316 '.
  • the inclination of the axis 313, 313 'of each bearing 307, 307' is controlled in a similar manner to the second embodiment by means of a pinion 331, 331 'carried by the cylinder 315.
  • the pinion 331, 331' carries a screws 329, 329 'whose thread cooperates with a tapping of a piston 327, 327'.
  • the free end of the piston 327, 327 ' is in the form of a yoke receiving an axis integral with an extension 328, 328' of the inner cage 314, 314 '.
  • Each piston 331, 331 ′ is controlled in rotation relative to the cylinder 315 by a tilt control mechanism similar to that shown in FIG. 13 but which can also be simplified in this variant. Indeed, instead of the electric motor 81, the control shaft 90 can be directly actuated by the user by means of a traditional cable transmission.
  • each inclined bearing 307, 307 ' has its outer outlet cage 318, 318' which carries a crown 320, 320 'cooperating with two pushers 308a, 308b, 308'a, 308'b , arranged diametrically opposite one another with respect to the inclined bearing 307, 307 'corresponding.
  • Each pusher consists of a cylinder mounted freely rotatable about an axis 300a, 300b, 300'a, 300'b orthogonal to the fixed axis 323 of the motor shaft 5. Each pusher is mounted freely rotatable relative to the drive frame via bearings.
  • Each of the pushers 308a, 308b, 308 'a, 308' b is similar to the pushers 208, 208 'described with reference to the second embodiment. The same applies to the crowns 320, 320 'of the bearings 307, 307'.
  • the pushers carry ranges 319, 322 defining a groove 321 receiving the crown 320, 320 'of the corresponding inclined bearing 307, 307'. •
  • a unidirectional connection device 311a, 311b, 311 'a, 311' b with helical spring makes it possible to transmit the oscillations of each pusher 308a, 308b, 308'a, 308'b corresponding to the receiving crown 6.
  • the unidirectional connection device 311a, 311 'a comprises a helical spring 302'a which connects the pusher 308a, 308'a below to a rotary outlet member 312' a carrying a pinion directly meshed on the receiving crown 6 for a unidirectional transmission in the motor direction.
  • the helical spring 302'b of the upper unidirectional connection device 311b, 311 'b is wound in the opposite direction and makes it possible to transmit the movements in retrograde direction of the pusher 308b, 308'b.
  • the rotary output member 312'b is connected to the receiving ring 6 by means of a reversing gear
  • the receiving crown 6 can be directly coupled to the hub of a bicycle wheel.
  • the tilt control mechanism (not shown in FIGS. 21 and 22) is incorporated inside a casing forming the chassis and containing the various elements of the variator according to the invention.
  • the control mechanism gradually imposes the modification of inclination of each of the bearings 307, 307', in a phase movement where this bearing is not engaged on the receiving crown 6 and where the two corresponding unidirectional connecting devices are disengaged.
  • Each bearing 307, 307 ' is in fact engaged alternately during a quarter-turn of rotation of the motor shaft 5 by means, alternately, of each of the unidirectional connection devices 300a, 300'a, then 300b, 300' b.
  • the variator comprises two inclined bearings centered on the same fixed axis 223, 323 which is the axis of the motor shaft 5.
  • the two bearings can also be centered on two separate fixed axes.
  • a variator according to the invention provides a transmission ratio which can vary between 0 and a large value, typically of the order of twice the largest transmission ratio provided by a manual and conventional automobile gearbox. (fifth gear 1).
  • any variation in the transmission ratio takes place in a very short time, in particular less than 1 s. Varying the transmission ratio hardly affects the efficiency of the transmission.
  • a variator according to the invention is advantageously applicable for carrying out the transmission of a self-propelled land vehicle ( Figures 1 to 3 or 19 and 20) or of a cycle ( Figures 21 and 22). In the first case, it can be coupled to a heat engine. It should be noted that it is then not necessary to provide a clutch, given that the transmission ratio of the variator according to the invention can be set to zero.
  • the variator according to the invention has in this application many preponderant advantages, and in particular:
  • thermodynamic parameters of the engine can be maintained in operation at the values those closest to those corresponding to the lowest consumption (large opening of the combustion gas intake), the accelerations and decelerations being obtained essentially (except when the vehicle is started) by varying the transmission ratio,

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Abstract

L'invention concerne un variateur de vitesse destiné à être relié à un arbre moteur (5) rotatif et à un arbre récepteur (6) rotatif, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux roulements inclinés (7, 7'), et des moyens de contrôle de l'orientation de l'axe (13, 13') de chaque roulement incliné (7, 7') adaptés pour que ces axes soient déphasés les uns des autres, et des moyens (9, 9', 11, 11') de transmission adaptés pour que dans chaque phase du mouvement l'un au moins des roulements inclinés (7, 7') soit en prise et l'un au moins des roulements inclinés (7, 7') ne soit pas en prise, et en ce que les moyens de contrôle de l'orientation sont adaptés pour modifier l'inclinaison de tous les roulements inclinés (7, 7') à partir d'un signal de commande de variation du rapport de transmission du variateur.

Description

VARIATEUR DE VITESSE A MOUVEMENTS ALTERNATIFS
INTERMEDIAIRES
L'invention concerne un variateur de vitesse destiné à être relié entre un arbre moteur rotatif et un arbre récepteur rotatif et permettant de faire varier continûment le rapport de transmission entre ces deux arbres.
On a déjà décrit différents modes de réalisation de variateurs de vitesse comprenant des mouvements alternatifs intermédiaires d'amplitude variable déterminant le rapport de transmission.
FR-A-1.133.080 décrit ainsi un variateur comprenant des systèmes bielle/manivelle à barre de torsion et roue libre. FR-A-2.125.083 décrit un variateur de vitesse comprenant une série d'ensembles périphériques qui oscillent sous l'action d'une came et sont couplés par des roues libres à un arbre récepteur. Le rapport de transmission dépend de l'amplitude du mouvement cyclique des ensembles périphériques qui elle-même dépend de l'excentricité de la came. Egalement, FR-A-2.200.933 décrit un variateur à engrenages droits à rapport variable fonctionnant comme un générateur d'ondes carrées, la variation des amplitudes des ondes carrées entraînant celle du rapport de transmission.
Par ailleurs, on connaît déjà des variateurs comprenant un roulement incliné permettant de générer des mouvements alternatifs intermédiaires transmis sur un arbre récepteur par un mécanisme à roues libres (voir par exemple FR-A-2.538.532) .
Néanmoins, et malgré l'ancienneté de ces documents, les différents dispositifs qu'ils décrivent n'ont pas pu être utilisés en pratique compte tenu de leurs faibles performances. En effet, outre les pertes importantes engendrées par les nombreuses pièces en mouvement, leur conception théorique a pour conséquence que les mouvements alternatifs engendrés ne sont pas sous forme de signaux carrés se succédant continûment. Dès lors, il est nécessaire d'associer un coupleur hydraulique et/ou un volant d'inertie au variateur, ce qui engendre un surdimensionnement de l'ensemble. De plus, les mouvements du variateur engendrent de fortes vibrations. En outre, avec ces variateurs connus, la transmission d'un frein moteur n'est pas possible.
Par ailleurs, les mouvements effectués à haute fréquence engendrent des problèmes de vibrations et de fatigue qui ne sont pas pris en compte dans les variateurs connus. Egalement, les jeux mécaniques des pièces en mouvement s'additionnant, réduisent encore les performances, la précision de fonctionnement et la tenue dans le temps de ces variateurs, notamment pour le variateur décrit dans FR-A-2.200.330. Egalement, la commande en fonctionnement et en charge de la variation d'amplitude induisant la variation du rapport de transmission, et, plus généralement, la commande des divers modes de fonctionnement des variateurs connus, posent des problèmes qui ne sont pas intégralement résolus. En effet, ces commandes doivent être effectuées grâce à des asservissements hydrauliques onéreux, complexes, encombrants et qui consomment une grande quantité d'énergie. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un variateur à rapport de vitesse continûment variable comprenant des mouvements alternatifs intermédiaires d'amplitude variable dont les performances pratiques sont améliorées. En particulier, l'invention vise à proposer un tel variateur qui ne nécessite pas l'emploi d'un coupleur hydraulique et/ou d'un volant d'inertie, et dont le rendement théorique de transmission est amélioré, et notamment est égal ou très proche de 1. Egalement, l'invention vise à proposer un tel variateur qui peut être pratiquement et industriellement réalisé, c'est-à-dire dans lequel les problèmes technologiques, notamment de mise au point, longévité, vibrations, équilibrages, jeux de fonctionnement, ... sont réduits au minimum et peuvent être aisément maîtrisés.
L'invention vise aussi à proposer un tel variateur dont la commande des variations du rapport de transmission est simple et notamment peut être réalisée sans asservissement, ou avec un simple asservissement électrique.
L'invention vise aussi à proposer un tel variateur qui peut être commuté, en fonctionnement, selon plusieurs modes de fonctionnement, notamment un mode moteur avec frein moteur, un mode rétrograde et un mode point mort.
L'invention vise aussi à proposer un tel variateur avec lequel le rapport de transmission peut être modifié à pleine, puissance continûment entre une valeur minimum R1 et une valeur maximum R2 au moins sept fois supérieure à R1.
L'invention vise aussi à proposer un tel variateur dont le temps de réponse après une commande de variation du rapport de transmission est très faible, notamment inférieur à ou de l'ordre de 1s.
Et l'invention vise à proposer un tel variateur pouvant être accouplé à un moteur thermique, et qui permet de commander des variations de vitesse d'un arbre de charge en laissant constants les paramètres thermodynamiques de fonctionnement du moteur, et donc le couple délivré par le moteur. En particulier, la commande des gaz d'admission du moteur doit pouvoir rester sensiblement constante, au niveau optimum de la consommation spécifique du moteur, les variations de puissance étant obtenues essentiellement par la variation du rapport de transmission du variateur.
Pour ce faire, l'invention concerne un variateur de vitesse destiné à être relié à un arbre moteur rotatif et à un arbre récepteur rotatif, caractérisé :
. en ce qu'il comprend au moins deux roulements inclinés, chaque roulement incliné comportant une cage extérieure et une cage intérieure définissant un axe commun qui est l'axe dudit roulement incliné,
. en ce qu'il comprend des moyens de contrôle de l'orientation de l'axe de chaque roulement incliné selon un angle d'inclinaison dont la valeur réglable par rapport à un axe fixe du variateur détermine le rapport de transmission du variateur,
. en ce que l'une des cages du roulement incliné est une cage d'entrée recevant un mouvement rotatif moteur et est entraînée en rotation autour de l'axe fixe à' partir de la rotation de l'arbre moteur,
. en ce que 1 'autre cage du roulement incliné est une cage de sortie entraînée avec l'ensemble du roulement incliné selon des mouvements alternatifs, (en translation ou en rotation) d'oscillations d'amplitude proportionnelle à l'angle d'inclinaison de l'axe du roulement incliné par rapport à l'axe fixe correspondant, cette cage de sortie coopérant avec au moins un poussoir pour en commander des mouvements alternatifs (en translation ou en rotation),
. en ce qu'il comprend des moyens de transmission aptes à transformer et à transmettre les mouvements alternatifs de chaque poussoir en un mouvement de rotation unidirectionnelle de l'arbre récepteur , . en ce que lesdits moyens de contrôle de l'orientation de l'axe de chaque roulement incliné sont adaptés pour que ces axes présentent tous normalement (c'est-à-dire en dehors des phases de variation du rapport de transmission) le même angle d'inclinaison par rapport à l'axe fixe correspondant mais soient déphasés les uns des autres relativement au mouvement rotatif moteur selon un angle de déphasage constant et invariable, de façon à transmettre à l'arbre récepteur des mouvements déphasés les uns des autres, . en ce que lesdits moyens de transmission sont adaptés pour que, dans chaque phase du mouvement, l'un au moins des roulements inclinés soit en prise et transmette un effort, et l'un au moins des roulements inclinés ne soit pas en prise et ne transmette pas d'effort à l'arbre récepteur,
. et en ce que lesdits moyens de contrôle de l'orientation de l'axe de chaque roulement incliné sont adaptés pour modifier l'inclinaison de tous les roulements inclinés à partir d'un signal de commande de variation du rapport de transmission du variateur.
Selon l'invention, lesdits moyens de contrôle de l'orientation de l'axe de chaque roulement incliné sont adaptés pour effectuer le réglage de l'inclinaison des roulements inclinés progressivement, l'inclinaison de chaque roulement incliné étant modifiée dans une (ou des) phase(s) du mouvement où ce roulement incliné n'est pas en prise et ne transmet pas d'effort à l' arbre récepteur.
Avantageusement et selon l'invention, lesdits moyens de contrôle de l'orientation de l'axe des roulements inclinés comportent :
. des moyens mobiles de commande adaptés pour se déplacer selon une amplitude de commande correspondant, notamment proportionnelle, à une modification souhaitée d'inclinaison,
. pour chaque roulement incliné ou groupe de roulements inclinés qui sont en prise simultanément, un organe de commande d'un mécanisme de contrôle d'inclinaison du (des) roulements(s) incliné(s),
. et des moyens mécaniques de mémorisation interposés entre les moyens mobiles de commande et chaque organe de commande, ces moyens mécaniques de mémorisation étant adaptés pour emmagasiner une amplitude de commande correspondant à une modification d'inclinaison et ne transmettre une rotation de commande à un organe de commande que lorsque la résistance opposée par cet organe de commande est inférieure à une valeur seuil prédéterminée. Avantageusement et selon l'invention, ces moyens mécaniques de mémorisation comportent, pour chaque organe de commande, un ressort de torsion interposé entre deux arbres rotatifs desdits moyens de contrôle de l'orientation de l'axe des roulements inclinés.
Dans une première variante. de l'invention, le variateur comporte deux paires de roulements inclinés, chaque paire étant portée par un arbre fixe distinct de l'autre paire, les deux roulements inclinés d'une même paire étant déphasés de 180°, chaque roulement incliné porté par un arbre fixe étant déphasé de 90° par rapport à chaque roulement incliné porté par l'autre arbre fixe.
Selon l'invention, le variateur comporte au moins deux ensembles de transmission partielle aptes à transmettre des mouvements en opposition de phase à l'arbre récepteur, et notamment quatre ensembles de transmission partielle aptes à transmettre à l'arbre récepteur des mouvements déphasés de 90° les uns des autres. Chaque ensemble de transmission partielle de mouvement comprend :
- un premier dispositif de transmission apte à générer, à partir de la rotation de l'arbre moteur, un mouvement alternatif d'au moins un poussoir selon une amplitude déterminée mais continûment réglable,
- un deuxième dispositif de transmission apte à transformer le mouvement alternatif du poussoir en un mouvement alternatif rotatif d'un arbre oscillant,
- un troisième dispositif de transmission unidirectionnelle du mouvement rotatif de l'arbre oscillant à un organe rotatif de sortie qui est accouplé en 'rotation à l'arbre oscillant uniquement dans l'un ou l'autre des sens de rotation, l'organe rotatif de sortie étant accouplé en rotation à l'arbre récepteur. Dans une deuxième variante, et selon l'invention, le variateur comporte deux roulements inclinés déphasés de 90° l'un par rapport à l'autre, et lesdits moyens de transmission sont adaptés pour transmettre à l'arbre récepteur les mouvements de chaque cage de sortie alternativement pendant chaque quart de tour de l'arbre moteur.
Dans un mode de réalisation et selon l'invention, le variateur est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un poussoir rotatif et oscillant comprenant au moins une portée au contact d'une portée solidaire de la cage de sortie d'un roulement incliné. Selon l'invention, la cage de sortie est la cage externe du roulement incliné.
Un variateur selon l'invention peut être réalisé de façon que les roulements inclinés et les ensembles de transmission partielle génèrent des mouvements alternatifs dont la course de vitesse a une forme quasiment carrée, les alternances se succédant continûment sur chaque tour de rotation et animant l'arbre récepteur d'une vitesse uniforme constante si l'arbre d'entrée tourne à vitesse constante.
Un variateur selon l'invention est aussi caractérisé en ce que, ladite cage de sortie et chaque poussoir correspondant définissent des surfaces de contact de formes complémentaires définies pour générer lesdits mouvements alternatifs de forme quasiment carrée se succédant continûment. Selon l'invention, les formes complémentaires sont définies pour que, si l'arbre moteur tourne à vitesse constante, la vitesse (en rotation ou en translation) du poussoir soit au moins sensiblement constante pendant une durée correspondant à au moins un quart de tour de l'arbre moteur rotatif.
Selon l'invention, chaque poussoir est relié à un organe rotatif de sortie par l'intermédiaire d'au moins un dispositif de liaison unidirectionnelle.
Selon l'invention, le variateur comporte au moins un dispositif de liaison unidirectionnelle pouvant être commandé entre une position active de blocage unidirectionnel et une position inactive laissant le poussoir ou un arbre intermédiaire oscillant, et l'organe rotatif de sortie correspondant libres en rotation l'un par rapport à l'autre. Ce troisième dispositif de transmission unidirectionnelle comprend avantageusement deux dispositifs de liaison unidirectionnelle montés en sens contraires, un dispositif de liaison unidirectionnelle moteur réalisant un blocage unidirectionnel en sens moteur, et un autre dispositif de liaison unidirectionnelle rétrograde réalisant un blocage unidirectionnel en sens rétrograde. Et le variateur selon l'invention comporte des moyens de commande de chaque dispositif de liaison unidirectionnelle selon au moins trois modes de fonctionnement :
— un mode moteur avec frein moteur dans lequel le dispositif de liaison unidirectionnelle moteur est constamment maintenu en position active et le dispositif de liaison unidirectionnelle rétrograde est maintenu en position active uniquement lorsque le poussoir correspondant et l'organe rotatif de sortie correspondant se déplacent dans le sens moteur :
— un mode rétrograde dans lequel le dispositif de liaison unidirectionnelle moteur est constamment maintenu en position inactive et le dispositif de liaison unidirectionnelle rétrograde est constamment maintenu en position active,
— un mode point mort dans lequel les deux dispositifs de liaison unidirectionnelle sont maintenus en position inactive.
Avantageusement et selon l'invention, chaque dispositif de liaison unidirectionnelle est constitué d'un ressort hélicoïdal dont une extrémité est ancrée dans ledit organe rotatif de sortie et dont l'autre extrémité coopère avec une portée de friction mobile, et le variateur comporte des moyens de contrôle en fonctionnement de chaque portée de friction mobile adaptés pour que, lorsque la portée de friction est appliquée contre l'extrémité du ressort, celui-ci réalise un blocage unidirectionnel, et pour que, lorsque cette portée de friction n'est pas appliquée contre l'extrémité du ressort, l'organe rotatif soit libre en rotation, chaque ressort pouvant être commandé en fonctionnement en position active ou en position inactive.
Avantageusement et selon l'invention, le variateur comporte un ressort de liaison unidirectionnelle en sens rétrograde, et des moyens adaptés pour engendrer. dans le mode moteur avec frein moteur, des mouvements alternatifs en translation axiale de la portée de friction du ressort de liaison unidirectionnelle en sens rétrograde qui est commuté de façon cyclique en fonctionnement à haute fréquence en position active dans le sens moteur du poussoir correspondant et en position inactive dans le sens rétrograde du poussoir correspondant.
L'invention concerne aussi un variateur comportant en combinaison tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description suivante qui se réfère aux figures annexées et dans lesquelles :
- la figure 1 est un schéma en section axiale illustrant la cinématique d'ensemble d'un variateur selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une vue de détail en section axiale d'une extrémité du côté de l'arbre moteur, d'un arbre fixe d'un variateur selon le premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3 est une vue de détail en section axiale en prolongement axial de la figure 2 de l'autre extrémité, du côté de l'arbre récepteur, de l'arbre fixe d'un variateur selon le premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 4 est une vue de détail en section axiale d'un mécanisme de réglage de jeu du variateur des figures 2 et 3,
- les figures 5a, 5b, 5c et 5d sont des schémas en section axiale illustrant diverses positions prises par un roulement incliné de transmission d'un variateur selon le premier mode de réalisation de l'invention au cours de la rotation de l'arbre moteur, l'inclinaison du roulement par rapport à l'arbre fixe restant inchangée,
- les figures 6a, 6b, 6C et 6d sont des schémas en section selon la ligne VI-VI des figures 5a, 5b, 5c et 5d, - les figures 7 et 8 sont des vues similaires aux figures 5a et 6a du roulement représenté avec une inclinaison nulle par rapport à l'arbre fixe,
- la figure 9 est un graphe représentant les courbes de vitesse des poussoirs d'un variateur selon l'invention au cours du temps, et illustrant une réduction d'inclinaison engendrant une réduction du rapport de transmission,
- la figure 10 est une vue de détail de la figure 9,
- la figure 11 est une vue similaire à la figure 9 illustrant une augmentation d'inclinaison engendrant une augmentation du rapport de transmission,
- la figure 12 est une vue de détail de la figure 11 ,
-fia figure 13 est un schéma en section axiale illustrant la cinématique générale d'un mécanisme de commande de la variation du rapport de transmission d'un variateur selon l'invention, - la figure 14 est un schéma en perspective d'un mécanisme de commande de fonctionnement des dispositifs de liaison unidirectionnelle d'un variateur selon le premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 15 est une vue schématique éclatée en perspective illustrant un mécanisme de commande d'un dispositif de liaison unidirectionnelle d'un variateur selon le premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 16 est une vue en section axiale schématique partielle de détail du mécanisme de la figure 15,
- la figure 17 est une vue en section similaire à la figure 16 illustrant une variante de réalisation du mécanisme,
- la figure 18 est un schéma partiel en section axiale illustrant la cinématique d'une variante de réalisation des troisièmes dispositifs de transmission unidirectionnelle d'un variateur selon l'invention.
- la figure 19 est une vue schématique en coupe par l'axe fixe des roulements inclinés d'un deuxième mode de réalisation d'un variateur selon l'invention à deux roulements inclinés,
- la figure 20 est une vue schématique en coupe selon la ligne XX-XX de la figure 19,
- la figure 21 est une vue schématique en coupe par l'axe fixe des roulements inclinés d'un troisième mode de réalisation d'un variateur selon l'invention à deux roulements inclinés plus particulièrement destiné à une transmission de cycle,
- la figure 22 est une vue schématique en coupe selon la ligne XXII-XXII de la figure 21.
Le variateur de vitesse selon l'invention représenté figures 1 à 3 comporte un carter fermé 1 portant deux arbres fixes 2a, 2b d'axes 23a, 23b fixes distincts parallèles l'un à l'autre. Chaque arbre fixe 2a, 2b est associé à deux ensembles 7 à 12, 7' à 12' de transmission partielle centrés autour du même axe fixe 23a, 23b et transmettant des mouvements déphasés de 180° à un même pignon de sortie 4a, 4b monté rotatif autour de chaque axe fixe 23a, 23b. Les deux pignons de sortie 4a, 4b sont tous les deux reliés à travers le carter 1 à un pignon ou à une couronne solidaire d'un arbre récepteur 6 ou constituant cet arbre récepteur 6. Par exemple, les deux pignons de sortie 4a, 4b engrènent directement sur une couronne d'entrée d'un différentiel qui forme l'arbre récepteur 6 du variateur. Les ensembles 7a à 12a, 7 'a à 12'a de transmission partielle portés par l'un 2a des arbres fixes, et, centrés autour du même axe fixe 23a, sont déphasés de 90° par rapport à chacun des ensembles de transmission partielle 7b à 12b, 7'b à 12'b centrés autour de l'autre axe fixe 23b et portés par l'autre arbre fixe 2b (c'est-à- dire transmettent à leur pignon de sortie 4a des mouvements déphasés de 90° par rapport aux mouvements transmis au pignon de sortie 4b de l'autre axe fixe 23b). Les mouvements opposés (déphasés à 180°) des deux pignons de sortie 4a, 4b peuvent être transmis dans le même sens (en phase) à un arbre récepteur 6 commun par l'intermédiaire d'un mécanisme de pignons inverseurs décrit ci-après. Chaque ensemble 7 à 12, 7' à 12' de transmission est aussi relié à un pignon d'entrée 3a, 3b monté rotatif autour de chaque arbre fixe 2a, 2b et qui est accouplé à un même arbre moteur 5 à travers le carter 1. L'arbre moteur 5 est par exemple entraîné par un moteur thermique.
Sur les figures 2 à 4, seuls les ensembles 7 à 12 et 7' à 12' de transmission partielle portés par l'un 2a des arbres fixes sont représentés en détail. Les ensembles de transmission partielle portés par l'autre arbre fixe 2b sont identiques mais déphasés angulairement de 90° par rapport à ceux de l'arbre fixe 2a (figure 1). Par ailleurs, deux ensembles de transmission partielle portés par un même arbre fixe 2a ou 2b sont en opposition de phase.
On décrit donc ci-après en référence aux figures 2 à 4 les deux ensembles de transmission 7 à 12, 7" à 12' portés par l'un 2a des deux arbres fixes 2a, 2b.
Chaque ensemble 7 à 12, T à 12' de transmission partielle comprend un premier dispositif 7, 7' de transmission générant, à partir de la rotation de l'arbre moteur 5, un mouvement alternatif en translation axiale d'un poussoir 8, 8' selon une amplitude déterminée mais qui peut varier continûment ; un deuxième dispositif 9, 9' de transmission transformant le mouvement alternatif en translation du poussoir 8, 8' en un mouvement alternatif rotatif d'un arbre oscillant 10, 10' ; et un troisième dispositif 11, 11' de transmission unidirectionnelle du mouvement rotatif de l'arbre oscillant 10, 10' à un organe rotatif 12, 12' de sortie qui est entraîné en rotation par l'arbre oscillant 10, 10' uniquement dans l'un ou l'autre des sens de rotation, l'organe rotatif 12, 12' de sortie entraînant en rotation l'arbre récepteur 6, par l'intermédiaire du pignon de sortie 4a. Les deux organes rotatifs 12 et 12' de sortie des ensembles 7 à 12 et 7' à 12' de transmission tournant autour d'un même axe fixe 23a sont accouplés au même pignon de sortie 4a porté par cet axe fixe 23a. Et les deux ensembles 7 à 12, 7' à 12' de transmission reçoivent le mouvement moteur par le même pignon d'entrée 3a tournant autour de cet axe fixe 23a, et auquel les premiers dispositifs 7, 7' de transmission sont accouplés. Chaque premier dispositif 7, 7' de transmission comporte un roulement incliné monté sur l'arbre fixe 2a de façon que l'orientation de l'axe 13, 13' du roulement par rapport à l'axe fixe 23a correspondant puisse être modifiée. Chaque roulement incliné comprend par exemple deux séries de billes ou de rouleaux, une de chaque côté axial du roulement, et des cages extérieure 14, 14' et intérieure 18, 18' définissant des chemins de roulement.
Ces chemins de roulement sont symétriques de révolution autour d'un axe 13, 13', qui est l'axe du roulement incliné, et emprisonnent les billes ou rouleaux, de sorte que les cages extérieure et intérieure sont libres en rotation l'une par rapport à l'autre mais solidaires axialement l'une par rapport à l'autre, à la façon d'un roulement à billes traditionnel. La cage extérieure 14, 14' de chaque roulement incliné est une cage d'entrée 14, 14' entraînée en rotation autour de l'axe fixe 23a à partir du mouvement rotatif de l'arbre moteur 5. Pour ce faire, le pignon d'entrée 3a est formé à l'extérieur d'un cylindre 15 qui porte, de chaque côté dans la direction axiale, deux fourchettes 16 et 16' diamétralement opposées et qui sont associées à la cage 14, 14' extérieure par une articulation à axe 17, 17' radial (figure 1). Les deux fourchettes 16,
16' constituent ainsi une chape d'entraînement de chaque cage extérieure 14, 14' qui est articulée à cette chape et entraînée par le pignon d'entrée 3a correspondant. La cage intérieure 18, 18' de chaque roulement incliné 7, 7' est une cage de sortie 18, 18' qui coopère avec des portées radiales 19, 19', 22, 22' portées par le poussoir 8, 8' pour en commander des mouvements alternatifs de translation engendrés par la rotation de la cage extérieure 14, 14' inclinée, engendrant elle-même des basculements alternatifs
(c'est-à-dire des oscillations et des louvoiements du plan radial du roulement et de la cage intérieure 18, 18'). Pour ce faire, la cage intérieure 18, 18' comporte au moins une portion de couronne 20, 20' s 'étendant en saillie vers l'intérieur et vers l'axe fixe 23a dans une gorge 21, 21 ' définie par et entre une portée radiale 19, 19' et une portée radiale opposée 22, 22' toutes deux bloquées en rotation et fixées de façon réglable en translation par rapport au poussoir 8, 8'. La portion de couronne 20, 20' comporte une cannelure axiale 97 engagée par une clavette ou un ergot 96 solidaire du poussoir 8, 8' pour bloquer la cage intérieure 18, 18' en rotation. En variante non représentée, la portion de couronne 20, 20' peut être remplacée par une couronne complète et la cage intérieure
18 peut être libre en rotation autour de l'arbre fixe 2a. Les faces latérales 24, 24' et 25, 25' de cette portion de .couronne 20, 20' viennent au contact des portées 19, 19' et 22, 22' de la gorge 21, 21' de façon d'une part à entraîner les poussoirs 8, 8' en translation et d'autre part à autoriser des modifications de l'inclinaison du roulement incliné par rapport à l'axe fixe
23a de l'arbre fixe 2a. Plus précisément, ces faces latérales 24, 24', 25, 25' forment des portées roulant sur les portées correspondantes 19, 19', 22, 22' de la gorge
21, 21'. Ainsi, la portion de couronne 20, 20' de la cage intérieure 18, 18' et la portée 19, 19' du poussoir 8, 8' définissent des surfaces 19, 19' et 24, 24' en contact de formes complémentaires qui sont définies pour rouler l'une sur l'autre. Lorsque la cage extérieure 14, 14' tourne autour de l'arbre fixe 2a, la cage intérieure 18, 18' oscille par rapport à l'axe fixe 23a de cet arbre fixe 2a, son inclinaison (c'est-à-dire la position du plan radial du roulement) par rapport à cet axe 23a variant angulairement selon un mouvement alternatif d'oscillation de chaque côté d'un plan radial à l'axe fixe 23a. Dès lors, le poussoir 8, 8' actionné par la portion de couronne 20, 20' est entraîné selon un mouvement axial alternatif de translation le long de l'axe fixe 23a.
L'amplitude de ces oscillations dépend de l'inclinaison donnée à la cage extérieure 14, 14' par rapport à l'axe 23a fixe de l'arbre fixe 2a.
Cette inclinaison, qui correspond à l'orientation de l'axe 13, 13' du roulement incliné est maintenue, mais peut être modifiée et réglée par des moyens de réglage qui déterminent l'orientation de cet axe 13, 13' par rapport à l'axe fixe 23a. Le cylindre 15 d'entrée qui porte le pignon d'entrée 3a est monté rotatif par rapport au carter 1 autour de l'arbre fixe 2a par deux roulements 26, 26' . Ce cylindre 15 comporte deux pistons 27, 27' s '.étendant parallèlement à l'arbre fixe 2a en direction respectivement des cages extérieures 14, 14', et deux autres pistons 28, 28' de réglage diamétralement opposés aux deux premiers. Les deux pistons 27, 27' ou 28, 28' d'une paire de pistons sont taraudés en sens inverse et engagés respectivement dans des filetages 29, 29' ou 30, 30' correspondants de vis portées par des pignons 31, 32. Les deux pignons 31 , 32 sont montés rotatifs par rapport au cylindre 15. La denture intérieure 33 d'une couronne 34 (figure 2) vient engrener avec les dents des pignons 31, 32 pour les entraîner en rotation. Ainsi, lorsque la couronne 34 tourne par rapport au cylindre 15, les pignons 31, 32 tournent autour de leur axe, et les pistons 27, 27' et 28, 28' coulissent en translation parallèlement à l'axe fixe 23a. Les deux pistons 27, 27' et 28, 28' d'une même paire de pistons coulissent en sens opposés. Les pistons de la première paire 27, 27' coulissent en sens opposé des pistons de la deuxième paire 28, 28'. L'extrémité libre 35, 35' respectivement 36, 36' de chaque piston 27, 27' et 28, 28' forme une butée qui vient en appui contre une portée latérale correspondante 37, 37', 38, 38' de la cage extérieure 14, 14' . De la sorte, l'inclinaison de cette cage extérieure 14, 14' par rapport à l'axe de l'arbre fixe 2a est modifiée. La couronne 34 est montée rotative par rapport au cylindre 15 grâce à un roulement 39. La couronne 34 comporte en outre une denture externe 40 qui permet de l'entraîner en rotation. Par ailleurs, chaque cylindre 15 porte un pignon à chaîne à denture externe 41 qui permet de repérer la position de la couronne 34 par rapport au cylindre 15 par l'intermédiaire d'un mécanisme de commande de l'inclinaison décrit ci-après.
Les deux poussoirs 8, 8' sont des cylindres concentriques autour de l'axe fixe 23a et de l'arbre fixe 2a et sont montés mobiles en translation et sont bloqués en rotation l'un par rapport à l'autre par un système à billes et cannelures axiales 56. Chaque arbre fixe 2a est porté et bloqué en rotation par rapport au carter 1 par une de ses extrémités libres. L'autre extrémité libre de l'arbre fixe 2a n'est pas associée au carter 1, mais est portée par le poussoir interne 8' de plus grande longueur. Un système de billes et cannelures axiales 55 bloque en rotation le poussoir 8 ' interne de plus grande longueur par rapport à l'arbre fixe 2a en autorisant les translations alternatives axiales du poussoir 8'.
Les formes complémentaires des portées latérales 24, 24' et 25, 25' de la portion de couronne 20, 20' et des portées 19, 19' et 22, 22' solidaires du poussoir 8, 8' venant en contact sont définies de telle façon que si l'arbre moteur 5 tourne à vitesse constante, la vitesse de translation du poussoir 8, 8' engendrée soit au moins sensiblement constante pendant une durée correspondant à au moins un quart de tour de l'arbre moteur 5 rotatif. Ainsi, on s'assure que lors de chaque tour de rotation de l'arbre moteur 5, au moins un des poussoirs 8, 8', qui sont déphasés de 90° les uns par rapport aux autres dans leurs mouvements, soit actif et transmette le mouvement moteur pendant au moins un quart de tour (voir figures 9 et 11). Ces formes respectives des portées 19, 19', 24, 24' et 22, 22', 25, 25' sont également définies pour rouler l'une sur l'autre avec un minimum de glissement. Avantageusement, au moins les portions en contact des portées pendant les phases de vitesse constante du poussoir ont des formes qui sont définies pour rouler sans glisser au moins pour une position d'inclinaison - notamment et de préférence, la position d'inclinaison moyenne- de la gamme de variation de cette inclinaison. Les portées latérales 24, 24' et 25, 25' de la portion de couronne 20, 20' et les portées 19, 19' et 22, 22' solidaires du poussoir 8, 8' s'étendent autour de leur axe 13, 13' et 23a sur un secteur angulaire inférieur à 90°. Les deux roulements inclinés d'un même axe fixe 23a, 23b sont symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan radial médian de symétrie du cylindre 15a, 15b d'entrée correspondant. Un exemple de forme des portées 19, 19', 22, 22', 24, 24', 25, 25' en contact du roulement incliné et du poussoir 8, 8' apparaît de la figure 4 et des figures 5a à 5d, 6a à 6d, 7 et 8 qui représentent schématiquement un roulement incliné en différentes positions.
La portion de couronne 20 est formée d'au moins une portion de volume de révolution autour de l'axe 13 du roulement. Sa portée latérale 25 orientée du côté du cylindre 15 a un.profil qui vient rouler contre la portée
22 en regard de la butée 62 solidaire du poussoir 8.
La portée latérale 24 de la portion de couronne 20 orientée à l'opposé du cylindre 15 et vient rouler contre la portée 19 en regard de la butée 59 solidaire du poussoir 8.
Les figures 5a et 6a représentent les positions relatives de la portion de couronne 20 et des portées 19, 22 des butées 59, 62 lorsque le poussoir est repoussé en sa position la plus éloignée du cylindre 15, comme représenté figures 2 et 3. Les figures 5b, 6b, représentent ces positions après une rotation de 90° du cylindre 15 et de la cage extérieure 14 du roulement. Les figures 5c, 6c et 5d, 6d représentent ces positions après une rotation de 180°, respectivement 270° par rapport aux figures 5a, 6a du cylindre 15 et de la cage extérieure 14 du roulement. Comme on le voit, la rotation du cylindre 15 engendre un mouvement alternatif en translation des butées
59, 62 et donc du poussoir 8, dont l'amplitude croît avec la valeur de l'angle d'inclinaison de l'axe 13 par rapport à l'axe 23a de l'arbre fixe 2a.
Lorsque cette inclinaison est nulle (figures 7 et 8) , le poussoir 8 reste immobile. Par ailleurs, le variateur comporte un mécanisme de réglage du jeu axial entre les portées 19, 19', 22, 22' de contact de part et d'autre de la portion de couronne 20, 20' (figure 4). Comme on le voit sur la figure 4, les portées 19 et 22 sont formées sur des faces globalement radiales respectivement de deux butées 59, 62 qui sont montées axialement coulissantes par des cannelures 60 à l'extérieur du poussoir 8. Ces butées 59, 62 sont maintenues axialement et commandées en translation axiale en sens opposés respectivement par deux manchons 63, 64 qui viennent en appui sur ces butées 59, 62 à l'opposé des portées 19, 22. Les manchons 63, 64 sont taraudés et engagés autour d'un filetage 65, 66 de la surface extérieure du poussoir 8. Un pignon 42 à chaîne commandé en rotation par un mécanisme de commande, entraîne en rotation l'un et/ou l'autre des deux manchons 63, 64 dans le sens du rapprochement axial des butées 59, 62 lorsque l'inclinaison du roulement est diminuée, et de 1 'écartement dans le cas contraire.
Le pignon 42 est monté rotatif par rapport au carter 1 grâce à un palier ou roulement 61. Il entraîne les manchons 63, 64 en rotation autour du poussoir 8 par l'intermédiaire d'un mécanisme différentiel 67. Grâce aux filetages 65, 66, la rotation des manchons 63, 64 entraîne leur translation axiale le long du poussoir 8.
Le pignon 42 porte deux pignons 68 à denture conique à axe de rotation radial. Chaque pignon 68 est monté librement rotatif et est couplé à une extrémité d'un ressort de torsion 69 dont l'autre extrémité est ancrée dans le pignon 42.
Le pignon 68 engrène d'un côté avec un pignon 70 à denture conique couplé par des cannelures 71 au manchon 63. Le pignon 70 est monté rotatif par rapport au pignon 42 grâce à un palier ou à un roulement 72. Le pignon 68 engrène de l'autre côté avec un pignon 73 à denture conique monté rotatif autour d'un prolongement axial cylindrique du pignon 70. Ce pignon 73 comporte une denture extérieure droite qui engrène avec un pignon 74 solidaire en rotation d'une extrémité d'une tige de. liaison 75 qui traverse axialement les butées 59, 62. L'extrémité opposée de cette tige de liaison 75 est couplée à un pignon 76 qui engrène avec une denture extérieure droite d'un pignon 77 pour l'entraîner en rotation autour du poussoir 8. Ce pignon 77 est couplé en rotation au manchon 64 par des cannelures axiales 78. Le pignon 77 est monté rotatif par rapport au cylindre 15 par l'intermédiaire d'un palier ou roulement 79.
Grâce à ce mécanisme différentiel 67, la rotation du pignon 42 ne peut entraîner en déplacement que la butée 59, 62 qui n'est pas en appui sur la portion de couronne 20. Dans la position représentée figure 4, c'est la butée 59 qui peut être déplacée. Par ailleurs, les ressorts de torsion 69 permettent de rappeler les butées 59, 62 en une position médiane de centrage axial de chaque côté de la portion de couronne 20.
On peut ainsi modifier l'écartement des portées 22, 22' et 19, 19' en fonction de l'inclinaison du roulement et des jeux à rattraper. Ce réglage peut être effectué automatiquement lors de la modification de l'inclinaison grâce à des moyens de commande communs
(figure 13). En variante non représentée, le mécanisme de réglage de jeu axial entre les portées peut être constitué d'un dispositif de réglage de la position axiale de l'une 59 seulement des butées, l'autre butée 62 étant bloquée axialement et solidaire du poussoir 8. Dans ce cas le mécanisme est restreint au pignon 42 monté directement avec les cannelures 71 sur le manchon taraudé 63.
La figure 13 représente les moyens de commande du réglage de l'inclinaison des roulements et des jeux permettant de faire varier le rapport de transmission du variateur. Un arbre rotatif de commande 90 porte un pignon 82 commandant deux ensembles mécaniques de commande 92a, 92b similaires, un pour les ensembles de transmission de chaque axe fixe 23a, 23b. L'arbre de commande 90 est mobile et entraîné en rotation selon une amplitude de commande correspondant à un signal de commande de variation du rapport de transmission du variateur imposée par l'utilisateur. La position angulaire de l'arbre de commande 90 détermine la valeur de l'angle d'inclinaison de tous les roulements inclinés, et donc le rapport de transmission du variateur.
Chaque ensemble mécanique de commande 92a, 92b, comporte un arbre secondaire de commande 43a, 43b. Cet arbre secondaire de commande 43a, 43b est accouplé à l'extrémité d'un ressort de torsion 89a, 89b dont l'autre extrémité est accouplée à un pignon 93a, 93b engrenant sur le pignon 82. Le ressort de torsion 89a, 89b est apte à emmagasiner la course de rotation impartie par l'arbre de commande 90 et à la restituer à l'arbre secondaire de commande 43a, 43b progressivement, dans les phases de fonctionnement où l'ensemble mécanique 92a, 92b offre le moins de résistance. Ainsi, les ressorts de torsion 89a, 89b jouent le rôle de moyens mécaniques de mémorisation emmagasinant l'amplitude de commande de l'arbre de commande 90 correspondant à une modification d'inclinaison. Les ressorts 89a, 89b jouent aussi le rôle de détecteur de résistance en ne transmettant une rotation de commande que lorsque la résistance opposée par l'ensemble 92a, 92b correspondant est inférieure à une valeur seuil prédéterminée. On assure ainsi que les modifications d'inclinaison de chaque roulement incliné et les réglages de jeux n'interviennent pas pendant les phases de déplacement à vitesse constante du (des) poussoir(s) 8, 8' correspondant(s) où ce(s) poussoir(s) transmet(tent) de la puissance.
L'arbre secondaire de commande 43a, 43b entraîne en rotation des pignons 44a, 44'a, 44b, 44'b reliés par une chaîne 45a, 45 'a, 45b, 45 'b aux pignons 42a, 42'a, 42b, 42'b de réglage du jeu entre des butées 59, 62 des roulements inclinés (tel que précédemment décrit en référence à la figure 4). Chaque arbre de commande 43a, 43b porte également un pignon 46a, 46b qui engrène avec un pignon 47a, 47b solidaire d'un porte-satellite rotatif d'un train épicycloïdal 48a, 48b.
En tournant, le pignon 46a, 46b fait donc tourner les axes de pignons satellites 49a, 49b à denture conique du train épicycloïdal 48a, 48b. L'un 50a, 50b des pignons planétaires à denture conique du train épicycloïdal
48a, 48b est solidaire d'un pignon 51a, 51b et relié par une chaîne 52a, 52b au pignon 41a, 41b porté par le cylindre 15 d'entrée. L'autre pignon planétaire 53a, 53b à denture conique est solidaire en rotation d'un pignon de' sortie 54a, 54b engrenant avec la denture externe 40a, 40b de la couronne 34a, 34b de commande à double denture, portée par le cylindre 15a, 15b. La denture interne de la couronne 34a, 34b de commande engrène avec les pignons 31, 32 pour maintenir (si elle reste immobile par rapport au cylindre 15) ou faire varier (si elle tourne par rapport au cylindre 15) l'inclinaison des roulements inclinés.
Ainsi, lorsque l'arbre de commande 43a, 43b ne tourne pas, les planétaires 50a, 50b, 53a, 53b tournent en sens inverses l'un de l'autre à la même vitesse absolue et sont entraînés par le pignon 41a, 41b et la couronne
34a, 34b. La rotation de l'arbre secondaire de commande
43a, 43b engendre une rotation de l'axe des satellites 49a,
49b et donc un décalage angulaire relatif de la couronne 34a, 34b par rapport au pignon 41a, 41b et au cylindre 15.
Les pignons 31, 32 tournent et l'angle d'inclinaison est modifié. Cette même rotation de l'arbre de commande 43a,
43b engendre aussi une rotation des pignons 42a, 42'a, 42b,
42'b modifiant la largeur de la gorge 21, 21 ' dans laquelle la portion de couronne 20, 20' de la cage intérieure 14,
14' du roulement incliné correspondant est insérée.
Dans l'exemple représenté, le mécanisme de commande comporte un ensemble mécanique de commande 92a, 92b et un train épicycloïdal 48a, 48b pour chaque ligne d'arbre fixe 2a, 2b. En variante non représentée, il est possible de ne prévoir qu'un seul arbre secondaire de commande 43a, un seul ensemble de commande 92a, un seul train épicycloïdal 48a, dont le pignon de sortie 54a est relié coaxialement à un deuxième pignon de sortie 54b engrenant avec la couronne 34b de commande du cylindre 15b du deuxième arbre fixe 2b. Dans ce cas, le deuxième ressort 89b de torsion est interposé entre les deux pignons de sortie 54a, 54b.
Lorsque l'arbre de commande 90 reste fixe, l'inclinaison de l'axe 13, 13' est la même pour tous les roulements inclinés 7, 7', et reste constante. Le rapport de transmission reste donc inchangé. Les axes des roulements inclinés 7a, 7b, 7 'a, 7'b décrivent une rotation autour de chaque axe fixe 23a, 23b, selon des mouvements déphasés les uns des autres de 90°, de façon à transmettre des mouvements déphasés à l'arbre récepteur 6.
L'entraînement en rotation de l'arbre rotatif de commande 90 est obtenu à partir de l'actionnement de l'utilisateur sur une pédale 94 de commande permettant de régler le rapport de transmission et donc la puissance transmise à l'arbre récepteur 6 par le variateur selon l'invention. Un dispositif de transmission 95 est donc prévu entre cette pédale 94 et l'arbre rotatif de commande 90.
Il est à noter que ce dispositif de transmission 95 peut être réduit à sa plus simple expression, c'est-à-dire par exemple sous la forme d'une transmission mécanique. En effet, grâce au fait que le variateur comporte plusieurs roulements inclinés à mouvements déphasés alternativement en prise, le réglage de l'inclinaison des roulements inclinés et du jeu des butées 59, 62 ne nécessite pas l'application d'un effort de commande important, puisque ce réglage est effectué progressivement, roulement par roulement, dans les phases de mouvement où le roulement incliné ne transmet pas d'effort, c'est-à-dire pendant les phases d'accélération et de décélération du poussoir 8 correspondant. De plus, les forces d'inertie des poussoirs se trouvent compensées par construction par le couple de redressement des roulements inclinés ce qui tend à diminuer encore l'effort nécessaire à la commande de la variation d'inclinaison. En pratique. cet effort est limité à l'effort nécessaire pour engendrer la tension en torsion dans un sens ou dans l'autre des ressorts de torsion 89a, 89b interposés entre l'arbre rotatif de commande 90 et chacun des deux arbres secondaires de commande 43a, 43b de chaque ligne d'axe fixe 23a, 23b.
La commande du réglage du rapport de transmission d'un variateur selon l'invention ne nécessite donc pas d'asservissement hydraulique coûteux, encombrant et susceptible d'affecter le rendement global de la transmission.
Dans le mode de réalisation représenté à la figure 13, le variateur selon l'invention est néanmoins doté d'un dispositif de transmission 95 du signal de commande à asservissement électronique.
Ce dispositif de transmission 95 comporte un dispositif électronique 80 de traitement de signal qui élabore un signal 87 de commande pour un moteur électrique 81 dont l'arbre est couplé au pignon 82 de l'arbre rotatif de commande 90. Le dispositif électronique 80 reçoit un signal de position 83 de l'arbre du moteur 81, un signal 84 de vitesse de l'arbre moteur 5 d'entrée du variateur, un signal 85 identifiant le sens du couple transmis par le variateur (sens direct ou rétrograde), et un signal 86 de position de la pédale 94 actionnée par l'utilisateur. Le dispositif électronique 80 est un dispositif informatique et comprend des mémoires vives et mortes et des processeurs de calcul. Il est programmé pour élaborer le signal 87 de commande du moteur électrique 81, ainsi qu'un signal 88 de commande des paramètres thermodynamiques du moteur thermique associé au variateur, notamment de l'ouverture des gaz d'admission délivrés par le carburateur du moteur thermique. Selon l'invention, le dispositif électronique 80 est programmé pour optimiser la consommation spécifique du moteur thermique en ajustant la pression moyenne effective du moteur thermique. Pour ce faire, les caractéristiques d'isoconsommations spécifiques et de pression moyenne effectives en fonction de la vitesse de rotation sont mémorisées dans le dispositif électronique 80.
Chaque ensemble tournant formé du cylindre 15, des pignons 31, 32, des pistons 27, 27', 28, 28' de la couronne 34a, 34b, forme, avec le mécanisme de commande de l'inclinaison représenté figure 13, -et notamment avec chaque ensemble de commande 92a, 92b-, des moyens de contrôle de l'orientation de l'axe 13, 13' des roulements inclinés 7, 7' portés par chaque arbre fixe 2a, 2b.
Dans un variateur selon l'invention, une variation (augmentation ou respectivement réduction) de la puissance transmise peut être obtenue par une variation (réduction respectivement augmentation) de l'inclinaison des roulements inclinés engendrant une variation (augmentation respectivement réduction) de la vitesse du moteur thermique.
L'extrémité libre 58, 58' de chaque poussoir 8, 8' opposée aux portées 19, 19' et 22, 22' coopérant avec les roulements inclinés forme la vis interne d'un deuxième dispositif 9, 9' de transmission constitué d'une vis à billes précontraintes axialement sans recyclage dont le rapport de transmission est fixe. Les mouvements de translation alternatifs axiaux des poussoirs 8, 8' sont ainsi transformés en oscillations angulaires d'un arbre oscillant 10, 10' taraudé formant l'écrou de la vis à bille.
Cet arbre oscillant 10, 10' est relié au pignon de sortie 4a, 4b par l'intermédiaire d'un troisième dispositif 11, 11 ' de transmission unidirectionnelle (figures 1 et 3) qui transmet le mouvement de l'arbre oscillant dans un seul sens de rotation. Chaque troisième dispositif 11, 11 ' de transmission unidirectionnelle comporte deux dispositifs de liaison unidirectionnelle 101, 101', 102, 102' montés en sens contraire, à savoir un dispositif interne 101, 101 ' (101a, 101 'a, 101b, 101 'b sur la figure 1 ) rétrograde réalisant un blocage unidirectionnel en sens rétrograde, et un dispositif externe moteur 102, 102' (102a, 102'a, 102b, 102'b sur la figure 1 ) concentrique du précédent et réalisant un blocage unidirectionnel en sens moteur. Chaque dispositif de liaison unidirectionnelle peut être commandé entre une position active de blocage unidirectionnel et une position inactive laissant l'arbre oscillant 10, 10' et l'organe rotatif 12, 12' reliés au pignon de sortie 4a, 4b libres en rotation l'un par rapport à l'autre.
Chaque dispositif de liaison unidirectionnelle 101, 101', 102, 102' est constitué d'un ressort hélicoïdal dont une extrémité est ancrée dans l'organe rotatif 12, 12' et dont l'autre extrémité coopère avec une portée de friction 103, 103', respectivement 104, 104'. Lorsque la portée de friction est appliquée contre l'extrémité du ressort, celui-ci réalise un blocage unidirectionnel. Au contraire, lorsque cette portée de friction n'est pas appliquée contre l'extrémité du ressort, l'organe rotatif ,12, 12' est libre en rotation par rapport à l'arbre oscillant 10, 10'.
Les deux ressorts hélicoïdaux sont montés en sens contraire (c'est-à-dire avec leurs spires s'enroulant en sens contraire) pour réaliser des blocages unidirectionnels dans les deux sens de rotation de l'arbre oscillant 10, 10' . Chaque ressort constitue un dispositif de liaison unidirectionnelle faisant office de roue libre, à savoir l'un dans un sens de rotation de l'arbre oscillant 10, 10' et l'autre dans l'autre sens de rotation de l'arbre oscillant 10, 10' .
Le mécanisme comporte en outre, pour chaque ressort des moyens de contrôle en fonctionnement de la portée de friction mobile de sorte que chaque ressort peut être commandé en fonctionnement, à haute fréquence (pour le mode rétrograde), et indépendamment l'un de l'autre en positon active ou en position inactive. Les deux ressorts sont concentriques. L'arbre oscillant 10, 10' définit deux parois cylindriques s'étendant à l'intérieur respectivement de chaque ressort de sorte que les spires de ces ressorts peuvent venir se serrer contre ces parois cylindriques en position active. Le principe général de fonctionnement d'un tel ressort faisant office de roue libre est connu en lui- même, (notamment des brevets français FR—1.166.870 ou FR-1.540.975 ) . Un effort axial suffisant est appliqué sur la portée de friction 103, 103' 104, 104' contre l'extrémité du ressort de façon à engendrer un serrage des spires du ressort sur la paroi cylindrique de l'arbre oscillant 10, 10' de façon à solidariser dans un sens de rotation l'arbre oscillant 10, 10' et l'organe de sortie 12, 12'. Chaque portée de friction 103, 103', 104, 104' est de forme tronconique pour former un coin s'engageant à l'intérieur du ressort apte à se bloquer en rotation par frottement de contact.
Les portées de friction 103, 103', 104, 104' coopèrent avec une extrémité 105, 105', 106, 106' de chaque ressort respectivement. L'extrémité opposée 107, 107', 108, 108' de chaque ressort est bloquée en rotation par rapport à l'organe rotatif de sortie 12, 12' qui comporte deux mortaises 109, 109', 110, 110' dans lesquelles les extrémités repliées axialement des ressorts sont engagées et ancrées. Par ailleurs, l'organe rotatif de sortie 12, 12' définit deux manchons cylindriques externes s'étendant immédiatement à l'extérieur et le long de chaque ressort respectivement. L'organe rotatif de sortie 12, 12* est accouplé au pignon de sortie 40a de l'axe fixe 23a correspondant. Chaque troisième dispositif 11, 11' de transmission selon l'invention est porté et guidé par rapport au carter 1 du variateur grâce à des roulements à billes 111, 111 ' .
Le ressort 102, 102' de plus grand diamètre situé à l'extérieur constitue un dispositif de liaison unidirectionnelle dans un sens moteur de l'arbre oscillant 10, 10', c'est-à-dire qu'il entraîne l'organe rotatif de sortie 12, 12' selon ce sens moteur de rotation uniquement lorsque l'arbre oscillant 10, 10' tourne dans ce sens moteur. Pour ce ressort 102, 102', le sens direct est donc le sens moteur de l'arbre oscillant 10, 10'. Les moyens de contrôle de la portée de friction 104, 104' coopérant avec ce ressort 102, 102' comportent une pièce d'embrayage 113, 113' qui forme du côté du ressort une couronne prolongée axialement par une jupe d'extrémité formant la portée de friction 104, 104' . Cette couronne est prolongée axialement de l'autre côté par des lames 114, 114' de liaison. La pièce d'embrayage 113, 113' est bloquée en rotation par rapport à l'arbre oscillant 10, 10', mais est guidée mobile en translation axiale par rapport à cet arbre oscillant 10, 10' . Une couronne 115, 115' associée solidaire de l'arbre oscillant 10, 10' est traversée par les lames de liaison. Des rondelles sont placées autour des lames 114, 114' de liaison et forment des portées 116, 116' inclinées dans lesquelles des patins 117, 117' à section trapézoïdale peuvent être engagées. Les patins 117, 117' ont une forme de volume de révolution ou de prisme. Une rondelle Belleville 118, 118' rappelle la portée de friction en position active. Les patins 117, 117' permettent d'écarter la portée de friction 104, 104' du ressort 102, 102' et de la placer en position inactive à l'encontre de la force de rappel exercée par la rondelle 118, 118' .
Le dispositif de contrôle du ressort interne de l'un 11' des dispositifs de transmission est représenté plus en détail à la figure 15. Le ressort 101' interne constitue un dispositif de liaison unidirectionnelle en sens rétrograde, c'est-à-dire dans le sens contraire au sens moteur. Pour ce ressort 101', le sens direct est donc le sens rétrograde. Ainsi, le ressort 101' peut être commuté soit dans un mode de fonctionnement dans lequel il transmet un mouvement rétrograde de l'arbre oscillant 10' à l'organe rotatif de sortie 12', soit dans un mode de fonctionnement dans lequel il transmet, uniquement dans le sens moteur de l'arbre oscillant 10', un couple résistant de l'organe rotatif de sortie 12' (frein moteur) à l'arbre oscillant 10', soit dans un mode de fonctionnement où il est inactif en permanence.
Dans le mode de fonctionnement avec frein moteur, lorsque l'arbre oscillant 10' tourne en sens rétrograde et que l'organe rotatif de sortie 12' doit tourner dans le sens moteur, le ressort 101' doit être placé en position inactive, c'est-à-dire qu'il ne doit pas réaliser une liaison unidirectionnelle. Mais, lorsque l'arbre oscillant 10' tourne dans le sens moteur comme l'organe rotatif de sortie 12', pour transmettre un frein moteur entre les deux arbres, le ressort 101 ' doit être commuté de façon cyclique en fonctionnement à haute fréquence en position active dans le sens moteur de l'arbre oscillant 10' et en position inactive dans le sens rétrograde de l'arbre oscillant 10' .
Au contraire, lorsque le mode de fonctionnement en sens rétrograde (marche arrière) est choisi, le ressort 101 ' doit être en permanence en position active pour transmettre les oscillations en sens rétrograde de l'arbre oscillant 10' en un mouvement rétrograde de l'organe rotatif de sortie 12' . La portée de friction 103' du ressort 101' est formée de trois ergots répartis angulairement à 120° les uns des autres s'étendant en saillie axiale vers le ressort 101' et portés par une couronne 119' percée. Une rondelle Belleville 120' est placée autour des ergots et prend appui d'un côté sur la couronne 119' et de l'autre sur une portée radiale 121' (figure 3) de l'arbre oscillant 10' pour repousser la portée de friction 103' en position inactive. Les ergots dont le nombre peut être différent de trois forment la portée de friction 103' . La face radiale 122' de la couronne 119' et qui est opposée axialement aux ergots est repoussée par la rondelle 120' au contact d'une pluralité de poussoirs 123' s'étendant parallèlement à l'axe fixe 23a, uniformément répartis autour de cet axe et montés librement coulissants en translation axiale à travers un pignon 124' qui est lui- même monté rotatif par rapport au carter 1 autour de l'axe fixe 23a grâce à un roulement à billes 125' (figure 3). Les poussoirs 123' sont commandés dans leur mouvement de translation axiale par une came 126' à échancrures axiales 127' et bossages axiaux 128' formés sur une face radiale d'une couronne de commande 129 ' . La couronne de commande 129' est montée sur un support 130' cylindrique (figure 3) solidaire du carter 1 par l'intermédiaire de cannelures axiales 131 ' qui bloquent la couronne 129' de commande en rotation mais autorisent ses mouvements en translation axiale.
La couronne 129 ' de commande est prolongée axialement à l'opposé de la came 126' par des lames 132' de liaison qui portent deux rondelles 133' et définissant entre elles des portées inclinées internes 134' coopérant avec des patins de commande 135' qui peuvent être engagés entre ces portées inclinées 134' lorsqu'ils sont rapprochés radialement de l'axe fixe 23a de l'arbre fixe 2a.
Les extrémités libres des lames de liaison 132' forment un épaulement en saillie vers l'extérieur retenant la rondelle d'extrémité 133' . L'autre rondelle 133' prend appui sur une couronne 136' fixée au carter 1, et les lames de liaison 132' traversent le perçage axial de cette couronne 136' . Une rondelle Belleville 137' prend appui d'un côté sur une face radiale du carter 1 et de l'autre sur les extrémités libres des lames 132' de liaison (figure 3) pour repousser axialement la came 126' au contact des poussoirs 123' . La rondelle Belleville 137' constitue donc un moyen de rappel de la portée de friction 103' en position appliquée contre l'extrémité correspondante du ressort 101 '.
La force de rappel axiale exercée par cette rondelle Belleville 137' est supérieure à la force de rappel axiale exercée par la rondelle Belleville 120' précédemment décrite montée en sens opposé autour des ergots formant la portée de friction 103' . Le pignon 124' est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'une chaîne et d'un dispositif d'entraînement (figure 14) de façon synchronisée avec la vitesse de rotation de l'arbre moteur 5 du variateur qui génère les mouvements alternatifs du poussoir 8' et les oscillations alternatives de l'arbre oscillant 10' par l'intermédiaire de la vis à billes 30. Lors de la rotation du pignon 124', les poussoirs 123' viennent alternativement au contact des bossages 128' et des échancrures 127', ce qui engendre des mouvements alternatifs de translation axiale de la portée de friction 103' . Ainsi, lorsque les patins 135' de commande ne sont pas engagés dans la gorge formée par les portées inclinées 134', la portée de friction 103' est alternativement commandée en position active et en position inactive par la came 126' grâce à la rotation du pignon 124' .
Lorsque les patins 135' sont engagés au contact des portées inclinées internes 134', la came 126' est écartée des poussoirs 123' à 1 ' encontre de la force de rappel de la rondelle 137', et la portée de friction 103' est en permanence en position inactive.
Le ressort 101 ' réalisant un blocage en sens rétrograde, les bossages 128' commandant la portée de friction 103' en position active sont répartis sur la came 126' de façon que ce ressort 101 * réalise un blocage unidirectionnel en sens rétrograde lorsque l'arbre oscillant 10' tourne dans le sens moteur. Dès lors, un couple résistant peut être transmis de l'organe de sortie 12' à l'arbre oscillant 10' lorsque ce dernier tourne en sens moteur. On réalise ainsi un frein moteur. Le ressort 101 ' est aussi utilisé pour réaliser un blocage unidirectionnel en sens rétrograde lorsque l'arbre oscillant 10' tourne dans le sens rétrograde afin de transmettre un mouvement de marche arrière. Pour ce faire, les patins 135' de commande ont une section double trapézoïdale, c'est-à-dire en forme de losange dont les sommets radiaux sont tronqués pour former deux trapèzes reliés par leur plus grande base (figure 16). Les patins 135' sont constitués d'une portion de volume de révolution ou de prisme.
Les surfaces externes inclinées des patins 135' peuvent être engagés entre des portées inclinées externes 138' ménagées dans des rondelles 139' externes, entourant les rondelles 133' précédemment décrites. Les portées inclinées 138' forment une gorge de section évasée vers l'axe 23a de l'arbre fixe 2a correspondant, et qui est symétrique de la gorge interne formée par les portées inclinées internes 134' précédemment décrites. La rondelle externe 139 ' extrême vient en appui contre la face radiale du carter 1. L'autre rondelle 139' vient en appui contre la couronne 136' solidaire du carter 1 par l'intermédiaire d'une rondelle Belleville 140' qui la repousse élastiquement vers le patin de commande 135' . Cette rondelle 139' est prolongée axialement jusqu'à la came 126' par trois extensions axiales 141 ' (figure 15) s'étendant entre les lames de liaison 132' à travers des échancrures 142' du perçage axial de la couronne 136' . Les extrémités libres 143' de ces extensions 141 ' sont engagées dans des lumières 144' de forme cylindrique ménagées axialement à travers la couronne 129' de commande. Ainsi, les extrémités libres 143' cylindriques des extensions axiales 141 ' peuvent traverser la couronne 129' pour venir combler les échancrures 127' entre les bossages 128' de la couronne 129' (figure 15).
Les lames de liaison 132' s'étendent axialement en regard de chacun des bossages 128' de la came 126' . Ainsi, lorsque les patins 135' sont écartés radialement vers l'extérieur au contact des portées 138' inclinées externes, la rondelle 139' est repoussée axialement à l'encontre de la rondelle Belleville 140' et les extrémités libres 143' des extensions axiales 141' viennent combler les échancrures 127' de la came 126'.
Ce faisant, la portée de friction 103' reste en permanence en position active, le ressort 101' réalisant un blocage unidirectionnel dans le sens rétrograde. L'organe de sortie 12' est alors entraîné en sens rétrograde par les oscillations, en sens rétrograde, de l'arbre oscillant 10'. En position neutre des patins 135' (figures 3 et 16), les bossages 128' et les échancrures 127' de la came 126' coopèrent avec les poussoirs 123' pour commander de façon cyclique la portée de friction 103'. Et lorsque les patins 135' sont rapprochés radialement au contact des portées inclinées 134' internes, la portée de friction 103' est en position inactive. La rondelle Belleville 140' repousse la rondelle 139' dans une position où les extrémités libres des extensions axiales ne comblent pas les échancrures
127', et ce lorsque les patins 135' sont en position neutre ou rapprochés vers l'intérieur radialement.
La figure 15 représente également un mode de réalisation des moyens 145 de manoeuvre des différents patins de commande 135, 135', 117, 117' . Ces moyens 145 de manoeuvre sont constitués d'une pince comprenant deux bras articulés 146, 147 autour d'un axe 148 parallèle à l'axé 23a de l'arbre fixe 2a correspondant.
Les patins 135, 135' ou 117, 117' sont montés articulés aux extrémités des bras 146, 147 autour d'un axe 149, 150 parallèle à l'axe 148 d'articulation des bras et à l'axe fixe 23a de l'arbre oscillant 10' et de l'arbre fixe 2a correspondant.
Un câble 151 de commande permet de resserrer la pince ainsi réalisée et de rapprocher radialement les patins. Un autre câble 152 de commande disposé à l'opposé de l'axe 148 d'articulation par rapport au premier, permet d'écarter les bras 146, 147 et donc les patins radialement vers l'extérieur. Des moyens de manoeuvre similaires sont utilisés pour les patins 117, 117' du dispositif de contrôle du ressort 102, 102' externe.
Les moyens de contrôle du ressort 101' peuvent faire l'objet d'autres variantes de réalisation. Par exemple, les bossages 128' de la came 126' peuvent être disposés pour écarter la portée de friction 103' de l'extrémité du ressort 101', des moyens de rappel étant prévus pour appliquer cette portée de friction 103' en position active contre l'extrémité du ressort 101 ' . On peut ainsi mieux contrôler l'effort axial d'application de la portée de friction 103' sur le ressort 101 ' comme indiqué précédemment. Egalement, le nombre des poussoirs 123', des échancrures 127' et des bossages 128', des lames de liaison 132' et des extensions axiales 141 ' peut être différent de trois. Les ergots formant la portée de friction 103' peuvent également être remplacés par une jupe d'extrémité telle que décrite pour la portée de friction 104, 104' du ressort externe 102, 102' . La figure 17 représente une variante de réalisation de la figure 16 dans laquelle les extensions axiales 141 ' viennent en butée axialement sur un manchon cylindrique 155' périphérique complet qui vient coiffer à l'extérieur la couronne 129' formant la came 126' pour inactiver cette came. Lorsque les patins 135' sont écartés vers l'extérieur, le bord extrême libre du manchon 155' vient repousser les poussoirs 123' . Par ailleurs, les rondelles extrêmes formant les portées inclinées extrêmes internes et externes sont remplacées par des prolongements 156', 157' solidaires du carter 1. La rondelle interne 133' formant la portée inclinée interne 134' du côté du ressort est portée par les lames de liaison 132' et prend appui contre la couronne 136' solidaire du carter 1 par l'intermédiaire d'une rondelle Belleville 158' qui la repousse vers le patin de commande 135' . Dès lors, en position neutre du patin de commande 135', le dispositif de transmission unidirectionnelle est inactif, la portée de friction 103' n'étant pas engagée contre le ressort 101" .
Lorsque les patins de commande 135' sont engagés dans les portées inclinées internes 134', la came 126' coopère avec les poussoirs 123' et le ressort 101 ' est activé dans le mode de fonctionnement avec frein moteur. Lorsque les patins de commande 135' sont écartés dans les portées inclinées externes 138', le ressort 101 ' est activé dans le mode de fonctionnement en sens rétrograde.
La figure 14 représente un mode de réalisation du dispositif d'entraînement des pignons 124a, 124'a, 124b, 124'b de commande des ressorts internes 101, 101' formant les dispositifs de liaison unidirectionnelle en sens rétrograde des quatre dispositifs 11a, 11 'a, 11b, 11 'b de transmission unidirectionnelle du variateur. L'arbre moteur 5 portant le pignon engrenant avec les pignons d'entrée 3a, 3b est prolongé axialement pour porter et entraîner en rotation des pignons 161a, 161 'a, 161b, 161 'b à chaîne reliés chacun par une chaîne 162a, 162'a, 162b, 162'b au pignon 124a, 124 'a, 124b, 124'b de commande des ressorts de liaison unidirectionnelle. Le rapport de transmission défini par ces pignons et ces chaînes est adapté en fonction du nombre de bossages et d'échancrures de la came 126' commandant la portée de friction 103, 103' du ressort 101, 101' . Sur la figure 14, sont également représentés les deux pignons de sortie 4a, 4b engrenés avec le pignon 6 formant l'arbre récepteur.
La figure 9 est un graphe illustrant les mouvements générés par le variateur sur l'arbre récepteur 6 à partir de la rotation de l'arbre moteur 5. Sur cette figure, on a représenté quatre courbes Ca, Cb, C'a et C'b représentant respectivement les vitesses de translation des quatre poussoirs .8a, 8b, 8'a, 8'b, ou encore les vitesses de rotation des quatre arbres oscillants 10a, 10b, 10'a, 10'b (figure 1) déphasés de 90° les uns par rapport aux autres. Grâce aux troisièmes dispositifs 11a, 11 'a,
11b, 11 'b de transmission unidirectionnelle les vitesses positives des quatre arbres oscillants sont transmises sur l'arbre récepteur 6 lorsque le variateur est commandé dans un mode de fonctionnement en sens moteur. Plus exactement, les dispositifs 11a, 11 'a, 11b, 11 'b de transmission unidirectionnelle n'accouplent les arbres oscillants à l'arbre récepteur 6 que dans les portions à vitesse constante des arbres oscillants. Comme on le voit, ces portions à vitesse constante se succèdent continûment de sorte que l'arbre récepteur 6 tourne uniformément à la vitesse VS. L'amplitude d'oscillation des arbres oscillants dépend de la valeur de l'angle d'inclinaison des roulements inclinés des premiers dispositifs 7a, 7'a, 7b, 7'b de transmission. Aussi les deuxièmes 9a, 9b, 9a', 9b' et troisièmes lia, 11b, 11 'a, 11 'b dispositifs de transmission constituent des moyens de transmission adaptés pour que, dans chaque phase du mouvement, l'un ou moins des roulements inclinés 7a, 7b, 7 'a, 7'b soit en prise et transmette un effort, tandis que l'un au moins des roulements inclinés 7a, 7b, 'a, 7'b (notamment les trois autres dans le premier mode de réalisation représenté, et au moins ceux portés par l'autre arbre fixe et dont l'inclinaison est contrôlée par un autre ensemble tournant) n'est pas en prise et ne transmet pas d'effort à l'arbre récepteur 6.
Sur la figure 9, on a représenté l'effet d'une modification d'inclinaison des roulements inclinés à partir d'une action schématisée par la flèche F1 de l'utilisateur sur la pédale 94 de commande. Cette action tend à diminuer l'inclinaison des roulements inclinés par rapport à l'axe fixe 23a, 23b des arbres fixes 2a, 2b. La figure 10 représente plus en détail l'allure de la . vitesse d'un poussoir 8a lors d'une modification d'inclinaison du roulement incliné. Comme on l'a vu précédemment, les roulements inclinés ne voient leur inclinaison modifiée que dans leur phase d'accélération ou de décélération, c'est-à-dire en dehors des phases le troisième dispositif lia, 11 'a, 11b, 11 'b de transmission unidirectionnelle correspondant est en prise dans le sens moteur où les poussoirs correspondants ont une vitesse constante. A la fin d'une période d'accélération du poussoir 8a, le roulement incliné a son inclinaison diminuée. L'arbre moteur 5 tournant à vitesse constante, il en résulte dans un premier temps une diminution de la vitesse du poussoir 8a en fin de période d'accélération. Néanmoins, dès que le dispositif de liaison unidirectionnelle 101a en sens rétrograde correspondant est embrayé et que le dispositif de liaison unidirectionnelle en sens rétrograde 101 'b qui était actif immédiatement avant est débrayé, la vitesse de l'arbre moteur 5 peut accélérer selon la pente montante P représentée à la figure 10.
La vitesse du poussoir 8a augmente donc avec celle du moteur thermique associé à l'arbre moteur 5 jusqu'à rejoindre la vitesse VS de l'arbre récepteur 6 supposée uniforme et imposée par la charge. L'amplitude de la course du poussoir 8a et la période de temps nécessaire à cette course est diminuée d'une valeur proportionnelle à la diminution d'inclinaison prise par le roulement 14a, 18a incliné correspondant.
Les autres roulements inclinés voient leur inclinaison modifiée successivement les uns après les autres de la même façon jusqu'à la valeur imposée par la commande de l'utilisateur, c'est-à-dire par la rotation de l'arbre de commande 90 (figure 13). On obtient ainsi une augmentation de la puissance transmise par le variateur grâce à une augmentation de la vitesse de rotation de l'arbre moteur 5 et du moteur thermique associé, la vitesse de l'arbre récepteur 6 étant supposée constante.
Les figures 11 et 12 illustrent l'allure des courbes de vitesse lors d'une augmentation de l'inclinaison des roulements inclinés en vue d'une diminution de la puissance transmise. Du fait de l'augmentation de l'inclinaison du roulement incliné 14a, 18a, le poussoir 8a tendrait à avoir sa vitesse dépasser celle VS de l'arbre récepteur 6 en fin de période d'accélération. Cette vitesse est néanmoins limitée à celle de l'arbre récepteur 6 compte-tenu de 1 'embrayage du dispositif de liaison unidirectionnelle 101a en sens rétrograde en fin de période d'accélération. L'amplitude des mouvements de translation de chacun des poussoirs augmente donc successivement et la vitesse de rotation de l'arbre moteur 5 ainsi que du moteur thermique associé diminue en conséquence.
La flèche F2 schématise l'instant où l'utilisateur actionne la pédale de commande 94 en vue de la diminution de puissance, c'est-à-dire l'instant où l'arbre de commande 90 subit une rotation. Comme cela apparaît des figures 9 et 11 , le variateur selon 1 ' invention permet de générer des mouvements à vitesse uniforme sur l'arbre récepteur 6 qui se succèdent continûment. Le rapport de transmission du variateur est déterminé d'une part, par les possibilités d'inclinaison des différents roulements inclinés, et d'autre part, par les rapports de diamètre des différents organes tournants accouplés en rotation. La puissance maximum qu'un tel variateur peut transmettre est également limitée par les valeurs des pressions de Hertz au niveau des contacts entre les portions de couronne des cages intérieures des roulements inclinés et les portées latérales solidaires des poussoirs en contact avec ces portions de couronnes. En pratique, il peut être déterminé par calcul qu'avec un variateur selon l'invention dont l'encombrement est sensiblement inférieur à celui d'une boîte de vitesse automatique traditionnelle, la puissance admissible correspond à celle de la plupart des moteurs thermiques utilisés pour les véhicules automobiles. Néanmoins, la puissance maximum que le variateur selon l'invention peut transmettre peut être aisément augmentée avec peu de modification, selon les besoins.
Par exemple, on peut doubler cette puissance en transmettant à l'arbre récepteur les mouvements de vitesse négative de chacun des poussoirs 8a,
8b, 8'a, 8'b. La figure 18 illustre schématiquement une telle variante de réalisation. Dans cette variante, chaque arbre oscillant 10b, 10'b est accouplé à un pignon 163b, 163'b qui engrène avec un pignon 164b, 164'b solidaire en rotation d'un arbre oscillant 165b, 165'b dont les mouvements de rotation sont en sens inverse de l'arbre oscillant 10b, 10'b. Un ressort à spires 166b, 166'b faisant office de roue libre transmet les oscillations de l'arbre 165b, 165'b dans le sens moteur à un deuxième pignon de sortie 167b accouplé à l'arbre récepteur 6. Les dispositifs de liaison unidirectionnelle 166, 166'b formés par les ressorts sont adaptés pour transmettre les mouvements dans le sens moteur uniquement et peuvent être commutés en position active et en position inactive par des dispositifs de commande similaires à ceux précédemment décrits pour les dispositifs 102, 102' de liaison unidirectionnelle dans le sens moteur. Bien évidement cette variante décrite uniquement en référence au deuxième axe fixe 23b est également utilisée pour le premier axe fixe. 23a. Dans ces conditions, la puissance transmise à l'arbre récepteur 6 est doublée. Egalement, il est possible d'associer à chaque roulement incliné non pas un seul poussoir 8a, 8b, 8 'a, 8'b, mais plusieurs poussoirs, par exemple deux poussoirs. Le deuxième poussoir peut coopérer avec une portion de couronne diamétralement opposée à la première précédemment décrite. Et le deuxième poussoir d'un ensemble de transmission est associé au même dispositif de transmission unidirectionnelle que le premier poussoir de l'autre ensemble de transmission disposé autour du même axe fixe. La puissance maximum transmissible est ainsi doublée. Les figures 19 et 20 représentent un deuxième mode -de réalisation d'un variateur selon l'invention qui comprend uniquement deux roulements inclinés 207, 207' entraînés tous deux en rotation autour d'un même axe fixe unique 223. Les deux roulements inclinés 207, 207' ne sont pas en opposition de phase, mais sont déphasés de 90° l'un par rapport à l'autre. Ces deux roulements 207, 207' définissent des axes 213, 213' inclinés par rapport à l'axe fixe 223. Ainsi, au cours de la rotation, les axes 213, 213' tournent autour de l'axe fixe 223 en décrivant un cône, le plan radial du roulement 207, 207' oscillant régulièrement de part et d'autre d'un plan radial perpendiculaire à l'axe fixe 223. Les deux axes 213, 213' présentent le même angle d'inclinaison par rapport à l'axe fixe 223 correspondant mais sont déphasés de 90° l'un de l'autre (relativement au mouvement rotatif moteur), cet angle de déphasage restant constant au cours du mouvement. Chacun des mouvements d'oscillation du roulement 207, 207' dans un sens et dans l'autre est transmis à l'arbre récepteur 6 qui, dans l'exemple des figures 19 et 20 est une couronne dentée.
Ce deuxième mode de réalisation diffère également du premier en ce que les poussoirs 8, 8' du premier mode de réalisation sont remplacés par des poussoirs 208, 208' montés librement rotatifs et oscillants autour d'un axe fixe 200, 200' qui est perpendiculaire à. l'axe fixe 223 des roulements 207, 207' . En outre, le mouvement moteur est reçu par la cage intérieure 214, 214' des roulements 207, 207' . Ainsi, dans ce mode de réalisation, c'est la cage intérieure 214, 214' de chaque roulement 207, 207' qui constitue la cage d'entrée recevant le mouvement moteur par l'intermédiaire d'un ensemble monté rotatif autour de l'axe fixe 223, et comprenant un cylindre 215 monté rotatif par rapport au châssis du variateur et entraîné en rotation, de façon similaire aux cylindres 15a, 15b du variateur selon le premier mode de réalisation représenté figure 1.
Chaque poussoir 208, 208' rotatif coopère avec la cage de sortie extérieure 218, 218' du roulement incliné 207, 207' correspondant pour recevoir les mouvements d'oscillation de cette cage extérieure et les transmettre à la couronne 6 réceptrice par l' intermédiaire d'un mécanisme de transmission unidirectionnelle 201, respectivement 201 ' qui a pour fonction de transformer les mouvements d'oscillation du poussoir 208, 208' correspondant en un mouvement rotatif dans un seul sens de la couronne réceptrice 6.
Le cylindre 215 comporte un mécanisme de contrôle et de réglage de l'orientation de l'axe 213, 213' de chaque roulement 207, 207' par rapport à l'axe fixe 223.
Pour le premier roulement incliné 207, le cylindre 215 comprend deux pistons 227, 228 s"étendant parallèlement à l'axe fixe 223, qui sont taraudés en sens inverse et engagés respectivement dans des filetages correspondant de vis 229, 230 portées par des pignons 231, 232, qui sont eux-mêmes montés rotatifs sur le cylindre 215 de façon à pouvoir s'engrener avec une couronne de commande qui peut être l'une des couronnes 34a, 34b du mécanisme de commande de la figure 13. Lorsque cette couronne de commande tourne par rapport au cylindre 215, les pignons 231 et 232 tournent autour de leur axe, et les pistons 227, 228 coulissent en translation parallèlement à l'axe fixe 223. Les deux pistons 227, 228 sont taraudés en sens inverse, et les filetages des vis 229, 230 sont ménagés en sens inverse. De la sorte, lorsque le premier piston 227 se déplace en translation parallèlement à l'axe 223 dans un sens, l'autre piston 228 se déplace en translation parallèlement à l'axe fixe 223 dans l'autre sens. Le fonctionnement est donc similaire au mécanisme de contrôle de l'orientation de l'axe des roulements décrits en référence au premier mode de réalisation de la figure 1 (pistons 27, 27', 28, 28', filetages 29, 29, 30, 30', pignons 31 , 32) .
Les extrémités libres 235, 236 de chaque piston 227, 228 viennent en appui contre une portée latérale 237, 238 solidaire de la cage intérieure d'entrée 214 du roulement 207.
Sur la figure 19, on a représenté à l'opposé axialement de chaque piston 227, 228, deux autres pistons s'étendant de l' autre côté de chaque pignon correspondant 231 , 232 et portant des asselottes d'équilibrage à leurs extrémités libres. De la sorte, on assure l'équilibrage du mécanisme.
L'autre roulement incliné 207' a son inclinaison contrôlée par un mécanisme similaire représenté en pointillé figure 19. Néanmoins, les deux mécanismes de contrôle d'inclinaison des deux roulements 207, 207' ne sont pas commandés par la même couronne de commande, de sorte que chacun des roulements inclinés 207, 207' a son inclinaison modifiée indépendamment l'un de l'autre. Pour la commande de l'inclinaison de chacun des roulements 207, 207', on peut par exemple utiliser l'ensemble de commande représenté figure 13, et accoupler les pistons 231 , 232 du premier roulement incliné 207 à une première couronne de commande 34a, et les pignons commandant l'inclinaison de l'autre roulement incliné 207', qui sont légèrement décalés axialement par rapport au premier, sur la deuxième couronne de commande 34b.
Le cylindre 215 est prolongé axialement du côté de chaque roulement 207, 207' .
La cage intérieure d'entrée 214, 214' de chaque roulement 207, 207' est reliée à un prolongement du cylindre 215 par un axe transversal 216, 216' perpendiculaire à l'axe fixe 223. Chaque axe transversal 216, 216' solidarise, en rotation autour de l'axe fixe 223, la cage intérieure 214, 214' et le cylindre 215. Néanmoins, chaque axe transversal 216, 216' autorise les pivotements de la cage d'entrée interne 214, 214' du roulement incliné par rapport à cet axe transversal 216, 216' lors des variations d'inclinaison de l'axe 213, 213' . Les deux axes transversaux 216, 216' sont orthogonaux l'un à l'autre.
La cage externe de sortie 218, 218' de chaque roulement incliné comprend une couronne ou une portion de couronne 220, 220' s' étendant en saillie radialement vers l'extérieur dans une gorge 221, 221" définie par et entre deux portées radiales 219, 219', 222, 222' solidaires du poussoir 208, 208' . Cette couronne 220, 220' et ces portées définissent des surfaces de contact de formes complémentaires définies pour rouler l'une sur l'autre en assurant une vitesse de la rotation du poussoir 208, 208' correspondant qui reste constante pendant au moins un quart de tour de la rotation du cylindre 215 et des cages intérieures 214, 214' des roulements 207, 207'. Dans le cas de poussoirs oscillants en rotation 208, 208', ces formes complémentaires peuvent être définies de façon similaire à celles d'un engrenage.
De même que dans le premier mode de réalisation de la figure 1 , un mécanisme de réglage du jeu entre les portées 219, 222, et, respectivement 219', 222' de part et d'autre de la portion de couronne 220, 220', peut être prévu. Par exemple, l'une 222 des portées peut être montée fixe par rapport au poussoir 208, tandis que l'autre 219 est montée mobile tangentiellement entre deux positions extrême dont l'une est écartée de la portée 222 fixe tandis que l'autre est rapprochée de la portée 222 fixe en regard. Une pièce en forme de coin, parallèle à l'axe 200 de rotation du poussoir 208, est montée mobile axialement de façon à pouvoir être plus ou moins engagée dans un espace ménagé entre une portée radiale solidaire du poussoir 208 et une face d'appui en regard de la portée 219. Lorsque cette pièce en forme de coin est totalement engagée, la portée 219 est dans sa position la plus rapprochée de la portée 222, le jeu étant minimum. Au contraire, lorsque cette pièce en forme de coin est totalement dégagée axialement, la portée 219 est écartée de la portée 222, l'écartement étant maximum. La position axiale de la pièce en forme de coin peut être contrôlée grâce à un pignon monté rotatif autour de l'axe 200, et qui peut coopérer avec le mécanisme de commande de la figure 13 de façon similaire aux pignons 42a, 42b.
Chaque mécanisme de transmission unidirectionnelle 201, 201' permet de transformer et de transmettre à la couronne réceptrice 6 les mouvements d'oscillation de chaque poussoir 208, 208', en entraînant cette couronne réceptrice 6 dans un seul sens de rotation.
Pour ce faire, on peut utiliser des dispositifs de transmission unidirectionnelle similaires aux troisièmes dispositifs de transmission unidirectionnelle 11, 11' décrits en référence au premier mode de réalisation des figures 1 à 3. Par exemple, il suffit de solidariser en rotation les deux arbres oscillants 10a, 10'a du premier mode de réalisation de la figure 1 au poussoir oscillant 208 du deuxième mode de réalisation de la figure 19, et les deux arbres oscillants 10b, 10'b au poussoir oscillant 208' .
La figure 20 représente de façon uniquement schématique, de façon similaire à la figure 1, les deux dispositifs 211, 211' de transmission unidirectionnelle du mécanisme 201 de transmission unidirectionnelle. La structure peut être similaire à celle représentée figure 2 et 3. En particulier, chaque dispositif comporte deux ressorts hélicoïdaux montés en sens contraire et des moyens de commande selon un mode moteur avec frein moteur et/ou selon un mode rétrograde et/ou selon un mode point mort. L'un 211 des dispositifs de transmission unidirectionnelle comprend un pignon rotatif de sortie 212 engrenant directement avec la couronne réceptrice 6, et, l'autre dispositif de transmission unidirectionnelle 211 ' comprend un pignon rotatif de sortie 212' qui engrène avec la couronne réceptrice 6, par l'intermédiaire d'un engrenage inverseur 204, 204' .
Comme on le voit sur les figures 19 et 20, ce deuxième mode de réalisation est simplifié en ce sens que le variateur ne comporte que deux roulements inclinés, et ne comporte pas de vis à billes. En outre, la dimension du variateur est encore réduite du fait notamment que les poussoirs 208, 208' oscillent en rotation et non plus en translation. On peut considérer que, ce deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation, en ce que chacune des deux paires de roulements d'un même arbre fixe 2a, 2b est rassemblée en un seul roulement incliné dont les mouvements d'oscillation dans les deux sens sont transmis à la couronne réceptrice 6, les arbres oscillants
10, 10' faisant office de poussoirs rotatifs directement entraînés par les roulements inclinés.
Comme on le voit figure 19, l'arbre moteur
5 peut être directement accouplé au cylindre 215, en prolongement de ce cylindre 215, à l'opposé de l'un 207' des roulements inclinés. Dans le troisième mode de réalisation des figures 21 et 22, le variateur selon l'invention comprend encore deux roulements inclinés 307, 307' montés de façon similaire au deuxième mode de réalisation sus-décrit. Le variateur de ce troisième mode de réalisation est plus adapté à une transmission pour cycle. Cette transmission simplifiée permet de transmettre à la couronne 6 réceptrice un mouvement de rotation dans un seul sens moteur, à partir d'un mouvement de rotation de l'arbre moteur 5 accouplé à un pédalier, par exemple par l'intermédiaire d'une transmission à pignons coniques non représentée.
L'arbre moteur 5 est accouplé directement aux cages internes d'entrée 314, 314' de roulements inclinés 307, 307', grâce à des axes transversaux 316, 316' . L'inclinaison de l'axe 313, 313' de chaque roulement 307, 307' est contrôlée de façon similaire au deuxième mode de réalisation grâce à un pignon 331 , 331 ' porté par le cylindre 315. Le pignon 331, 331 ' porte une vis 329, 329' dont le filetage coopère avec un taraudage d'un piston 327, 327' . L'extrémité libre du piston 327, 327' est en forme de chape recevant un axe solidaire d'une extension 328, 328' de la cage intérieure 314, 314' . Chaque piston 331, 331' est commandé en rotation par rapport au cylindre 315 par un mécanisme de commande de l'inclinaison similaire à celui représenté figure 13 mais qui peut être également simplifié dans cette variante. En effet, à la place du moteur électrique 81, l'arbre de commande 90 peut être directement actionné par l'utilisateur par l'intermédiaire d'une transmission à câble traditionnelle.
En outre, le mécanisme de la figure 13 utilisé avec le troisième mode de réalisation peut être simplifié. En particulier, ce troisième mode de réalisation ne nécessite pas de mécanisme de réglage du jeu entre les portés de contact de chaque poussoir. En conséquence, le mécanisme de commande du réglage de ce jeu n'est pas nécessaire.
De même que dans le deuxième mode de réalisation, chaque roulement incliné 307, 307' a sa cage extérieure de sortie 318, 318' qui porte une couronne 320, 320' coopérant avec deux poussoirs 308a, 308b, 308'a, 308'b, disposés diamétralement opposés l'un de l'autre par rapport au roulement incliné 307, 307' correspondant.
Chaque poussoir est constitué d'un cylindre monté librement rotatif autour d'un axe 300a, 300b, 300'a, 300'b orthogonal à l'axe fixe 323 de l'arbre moteur 5. Chaque poussoir est monté librement rotatif par rapport au châssis du variateur par l'intermédiaire de roulements. Chacun des poussoirs 308a, 308b, 308 'a, 308 'b est similaire aux poussoirs 208, 208' décrits en référence au deuxième mode de réalisation. Il en va de même des couronnes 320, 320' des roulements 307, 307' . Ainsi, les poussoirs portent des portées 319, 322 définissant une gorge 321 recevant la couronne 320, 320' du roulement incliné 307, 307' correspondant. •
Un dispositif de liaison unidirectionnelle 311a, 311b, 311 'a, 311 'b à ressort hélicoïdal permet de transmettre les oscillations de chaque poussoir 308a, 308b, 308'a, 308'b correspondant à la couronne réceptrice 6.
Le dispositif de liaison unidirectionnelle 311a, 311 'a comprend un ressort hélicoïdal 302'a qui relie le poussoir 308a, 308'a inférieur à un organe rotatif de sortie 312' a portant un pignon directement engrené sur la couronne réceptrice 6 pour une transmission unidirectionnelle dans le sens moteur.
Le ressort hélicoïdal 302'b du dispositif de liaison unidirectionnelle supérieur 311b, 311 'b est enroulé en sens opposé et permet de transmettre les mouvements en sens rétrograde du poussoir 308b, 308'b.
L'organe rotatif de sortie 312'b est relié à la couronne réceptrice 6 par l'intermédiaire d'un engrenage inverseur
304, 304' . Ainsi, lorsque le roulement incliné 307, 307' pivote dans un sens, le mouvement est transmis par l'intermédiaire du dispositif de liaison unidirectionnelle
311a, 311 'a inférieur, et lorsqu'il pivote dans l'autre sens, le mouvement est transmis par le dispositif de liaison unidirectionnelle 311b, 311 'b supérieur, la couronne réceptrice 6 étant entraînée dans tous les cas dans le même sens moteur de rotation.
La couronne réceptrice 6 peut être directement accouplée au moyeu d'une roue de bicyclette. Le mécanisme de contrôle de l'inclinaison (non représenté sur les figures 21 et 22) est incorporé à l'intérieur d'un carter formant le châssis et renfermant les différentes éléments du variateur selon l'invention.
Grâce à la présence des roulements inclinés 307, 307' déphasés de 90°, lorsque l'utilisateur actionne une modification d'inclinaison, le mécanisme de commande impose progressivement la modification d'inclinaison de chacun des roulements 307, 307', dans une phase de mouvement où ce roulement n'est pas en prise sur la couronne réceptrice 6 et où les deux dispositifs de liaison unidirectionnelle correspondants sont débrayés. Chaque roulement 307, 307' est en effet en prise alternativement pendant un quart de tour de rotation de l'arbre moteur 5 par l'intermédiaire, alternativement, de chacun des dispositifs de liaison unidirectionnelle 300a, 300'a, puis 300b, 300'b.
Ainsi, et grâce aux ressorts 89a, 89b du mécanisme de commande, la modification d'inclinaison ne nécessite quasiment pas d'effort et est extrêmement simple.
Dans les deuxième et troisième modes de réalisation, le variateur comporte deux roulements inclinés centrés sur le même axe fixe 223, 323 qui est l'axe de l'arbre moteur 5. En variante non représentée, les deux roulements peuvent aussi être centrés sur deux axes fixes distincts.
Il est à noter qu'un variateur selon l'invention procure un rapport de transmission qui peut varier entre 0 et une valeur importante, typiquement de l'ordre du double du plus grand rapport de transmission procuré par une boîte de vitesse manuelle et automobile conventionnelle (cinquième vitesse de rapport 1). De plus, toute variation du rapport de transmission s'effectue en un temps très court, notamment inférieur à 1s. La variation du rapport de transmission n'affecte quasiment pas le rendement de la transmission.
Et le rendement mécanique du variateur selon l'invention est excellent. Les calculs démontrent que ce rendement est supérieur à 0,95. Un variateur selon l' invention est avantageusement applicable pour réaliser la transmission d'un véhicule terrestre automoteur (figures 1 à 3 ou 19 et 20) ou d'un cycle (figures 21 et 22). Dans le premier cas, il peut être accouplé à un moteur thermique. Il est à noter qu'il n'est alors pas nécessaire de prévoir un embrayage compte-tenu de ce que le rapport de transmission du variateur selon l'invention peut être réglé à une valeur nulle. De plus, le variateur selon l'invention présente dans cette application de nombreux avantages prépondérants, et notamment :
- un rendement mécanique de transmission excellent, - un encombrement très faible, et en particulier inférieur, à puissance transmise équivalente, à celui d'une boîte de vitesse,
- un prix de revient inférieur à celui d'une boîte de vitesse automatique, - une diminution de la consommation de carburant du moteur de l'ordre de 5 à 30 % du fait que les paramètres thermodynamiques du moteur peuvent être maintenus en fonctionnement aux valeurs les plus proches de celles correspondant aux consommations les plus faibles (à grande ouverture de l'admission des gaz de combustion), les accélérations .et décélérations étant obtenues essentiellement (sauf au démarrage du véhicule) par variation du rapport de transmission,
- de faibles temps de réponse procurant des reprises vives du véhicule,
- un frein moteur de forte valeur, le moteur tournant à un régime important,
- un gain de puissance moyenne disponible pour les véhicules de compétition du fait de la suppression des changements de vitesse,
- la possibilité de s'affranchir du différentiel et de la boîte de transfert en utilisant un variateur accouplé à chaque roue du véhicule,
- une simplification de la conduite des véhicules appréciable en particulier pour l'apprentissage, en compétition, ou sur les véhicules militaires tels que les chars.

Claims

REVENDICATIONS 1/ - Variateur de vitesse destiné à être relié à un arbre moteur (5) rotatif et à un arbre récepteur (6) rotatif, caractérisé : . en ce qu'il comprend au moins deux roulements inclinés (7, 7', 207, 207', 307, 307' ), chaque roulement incliné (7, 7', 207, 207', 307, 307' ) comportant une cage (14, 14' ,218, 218, 318, 318') extérieure et une cage (18, 18', 214, 214', 314, 314' ) intérieure définissant un axe (13, 13', 213, 213' ) commun qui est l'axe dudit roulement incliné,
. en ce qu'il comprend des moyens de contrôle de l'orientation de l'axe (13, 13', 213, 213', 313, 313' ) de chaque roulement incliné selon un angle d'inclinaison dont la valeur réglable par rapport à un axe fixe (23a, 23b, 223, 323), détermine le rapport de transmission du variateur,
. en ce que l'une (14, 14', 214, 214', 314,
314') des cages du roulement incliné est une cage d'entrée recevant un mouvement rotatif moteur et est entraînée en rotation autour de l'axe fixe (230, 23b, 223, 323) à partir de la rotation de l'arbre moteur (5),
. en ce que l'autre (18, 18, 218, 218', 318, 318') cage du roulement incliné est une cage de sortie entraînée avec l'ensemble du roulement incliné selon des mouvements alternatifs d'oscillations d'amplitude proportionnelle à l'angle d'inclinaison de l'axe (13, 13', 213, 213', 313, 313') du roulement incliné par rapport à l'axe fixe (23a, 23b, 223, 323) correspondant, cette cage de sortie coopérant avec au moins un poussoir (8, 8', 208, 208', 308a, 308'a, 308b, 308'b) pour en commander des mouvements alternatifs,
. en ce qu'il comprend des moyens (9, 9',
11, 11', 201, 201 ', 311a, 311 'a, 311b, 311 'b) de transmission aptes à transformer et à transmettre les mouvements alternatifs de chaque poussoir en un mouvement de rotation unidirectionnelle de l'arbre récepteur (6),
. en ce que lesdits moyens de contrôle de l'orientation de l'axe (13, 13', 213, 213' , 313, 313' ) de chaque roulement incliné (7, 7' , 207, 207 ' ,.307, 307' ) sont adaptés pour que ces axes (13, 13', 213, 213', 313, 313' ) présentent tous normalement le même angle d'inclinaison par rapport à l'axe fixe (23a, 23b, 223, 323) correspondant mais soient déphasés les uns des autres relativement au mouvement rotatif moteur, de façon à transmettre à l'arbre récepteur (6) des mouvements déphasés les uns des autres,
. en ce que lesdits moyens (9, 9', 11, 11', 201, 201 ', 311a, 311 'a, 311b, 311 'b) de transmission sont adaptés pour que, dans chaque phase du mouvement, l'un au moins des roulements inclinés (7, 7', 207, 207', 307, 307') soit en prise et transmette un effort, et l'un au moins des roulements inclinés (7, 7', 207, 207', 307, 307') ne soit pas en prise et ne transmette pas d'effort à l'arbre récepteur (6) ,
. et en ce que lesdits moyens de contrôle de l'orientation de l'axe (13, 13', 213, 213', 313, 313') de chaque roulement incliné (7, 7', 207, 207', 307, 307') sont adaptés pour modifier l'inclinaison de tous les roulements inclinés (7, 7', 207, 207', 307, 307') à partir d'un signal de commande de variation du rapport de transmission du variateur.
2/ - Variateur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle de l'orientation de l'axe (13, 13', 213, 213', 313, 313') de chaque roulement incliné (7, 7', 207, 207', 307, 307') sont adaptés pour effectuer le réglage de l'inclinaison des roulements inclinés (7, 7', 207, 207*, 307, 307') progressivement, l'inclinaison de chaque roulement incliné
(7, 7', 207, 207', 307, 307') étant modifiée dans une phase du mouvement où ce roulement incliné (7, 7', 207, 207',
307, 307') n'est pas en prise et ne transmet pas d'effort à l'arbre récepteur (6). 3/ - Variateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle de l'orientation de l'axe (13, 13', 213, 213',
313, 313' ) des roulements inclinés (7, 7', 207, 207', 307, 307 ' ) comportent :
. des moyens mobiles de commande (90) produisant une amplitude de commande correspondant à une modification d'inclinaison, et, pour chaque roulement incliné (7, 7*, 207, 207', 307, 307' ), ou groupe de roulements inclinés, qui sont en prise simultanément, un organe (34a, 34b) de commande d'un mécanisme de contrôle d'inclinaison du (des) roulements(s) incliné(s) (7, 7',
207, 207' , 307, 307'), . et des moyens (89a, 89b) mécaniques de mémorisation interposés entre les moyens mobiles de commande (90) et chaque organe (34a, 34b) de commande, ces moyens (89a, 89b) mécaniques de mémorisation étant adaptés pour emmagasiner une amplitude de commande correspondant à une modification d'inclinaison et ne transmettre une rotation de commande à un organe de commande (34a, 34b) que lorsque la résistance opposée par cet organe de commande
(34a, 34b) est inférieure à une valeur seuil prédéterminée.
4/ - Variateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (89a, 89b) mécaniques de mémorisation comportent, pour chaque organe de commande (34a, 34b), un ressort de torsion (89a, 89b) interposé entre deux arbres rotatifs (93a, 43a ; 93b, 43b) desdits moyens de contrôle de l'orientation de l'axe (13, 13', 213, 213', 313, 313') des roulements inclinés (7, 7', 207, 207', 307, 307').
5/ - Variateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite cage de sortie (18, 18', 218, 218', 318, 318') de chaque roulement incliné et le poussoir (8, 8', 208, 208', 308a, 308'a, 308b, 308'b) correspondant, définissent des surfaces de contact de formes complémentaires définies pour générer des mouvements alternatifs se succédant continûment.
6/ - Variateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les formes complémentaires sont définies pour que, si l'arbre moteur (5) tourne à vitesse constante, la vitesse du poussoir (8, 8', 208, 208', 308a,
308'a, 308b, 308'b) soit au moins sensiblement constante pendant une durée correspondant à au moins un quart de tour de l'arbre moteur (5) rotatif.
7/ - Variateur selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de réglage du jeu axial entre des portées (19,
19', 22, 22' ) de contact du poussoir (8, 8' ) entre lesquelles s'étend une portion de couronne (20, 20' ) portée par la cage de sortie (18, 18' ) du roulement incliné, et des moyens de commande communs de l'inclinaison des roulements inclinés (7, 7', 207, 207', 307, 307') et dudit mécanisme de réglage du jeu axial, de sorte que le réglage du jeu axial est effectué automatiquement en fonction de l'inclinaison des roulements inclinés (7, 7', 207, 207",
307, 307'). 8/ - Variateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque poussoir
(8, 8', 208, 208', 308a, 308'a, 308b, 308'b) est relié à un organe rotatif de sortie (12, 12', 212, 212', 312a, 312'a,
312b, 312'b) par l'intermédiaire d'au moins un dispositif de liaison unidirectionnelle.
9/ - Variateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque poussoir (8, 8', 208, 208', 308a, 308'a, 308b, 308'b) est relié à l'organe rotatif de sortie (12, 12', 212, 212', 312a, 312'a, 312b, 312'b) par l'intermédiaire de deux dispositifs de liaison unidirectionnelle (101, 101', 102, 102') montés en sens contraires, un dispositif de liaison unidirectionnelle (102, 102') moteur réalisant un blocage unidirectionnel en sens moteur, et un autre dispositif de liaison unidirectionnelle (101, 101') rétrograde réalisant un blocage unidirectionnel en sens rétrograde.
10/ - Variateur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande de chaque dispositif de liaison unidirectionnelle (101, 101' 102, 102') selon au moins trois modes de fonctionnement :
- un mode moteur avec frein moteur dans lequel le dispositif de liaison unidirectionnelle (102, 102') moteur est constamment maintenu en position active et le dispositif de liaison unidirectionnelle (101, 101 ') rétrograde est maintenu en position active uniquement . lorsque le poussoir (8, 8' ) correspondant et l'organe rotatif (12, 12' ) de sortie correspondant se déplacent dans le sens moteur.
- un mode rétrograde dans lequel le dispositif de liaison unidirectionnelle (102, 102') moteur est constamment maintenu en position inactive et le dispositif de liaison unidirectionnelle (103, 103') rétrograde est constamment maintenu en position active,
- un mode point mort dans lequel les deux dispositifs de liaison unidirectionnelle (101, 101', 102, 102') sont maintenus en position inactive.
11/ - Variateur selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que chaque dispositif de liaison unidirectionnelle (101, 101', 102, 102') est constitué d'un ressort hélicoïdal dont une extrémité est ancrée dans l'organe rotatif (12, 12') et dont l'autre extrémité coopère avec une portée de friction mobile (103, 103', 104, 104'), et en ce qu'il comporte des moyens de contrôle en fonctionnement de chaque portée de friction mobile (103, 103', 104, 104' ) adaptés pour que, lorsque la portée de friction (103, 103', 104, 104') est appliquée contre l'extrémité du ressort (101, 101', 102, 102'), celui-ci réalise un blocage unidirectionnel, et pour que lorsque cette portée de friction (103, 103', 104, 104') n'est pas appliquée contre l'extrémité du ressort (101, 101', 102, 102'), l'organe rotatif (12, 12' ) soit libre en rotation, chaque ressort (101, 101 ', 102, 102') pouvant être commandé en fonctionnement en position active ou en position inactive.
12/ - Variateur selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort (101, 101 ') de liaison unidirectionnelle en sens rétrograde, et des moyens adaptés pour engendrer, dans le mode moteur avec frein moteur, des mouvements alternatifs en translation axiale de la portée de friction (103, 103' ) du ressort (101, 101') de liaison unidirectionnelle en sens rétrograde qui est commuté de façon cyclique en fonctionnement à haute fréquence en position active dans le sens moteur du poussoir correspondant et en position inactive dans le sens rétrograde du poussoir correspondant. 13/ - Variateur selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce qu'il comporte deux roulements inclinés (207, 207', 307', 307' ) déphasés de 90° l'un par rapport à l'autre et en ce que lesdits moyens (201, 201', 311a, 311 'a, 311b, 311 'b) de transmission sont adaptés pour transmettre à l'arbre récepteur (6) les mouvements de chaque cage de sortie (218, 218', 318, 318') alternativement pendant chaque quart de tour de l'arbre moteur (5) .
14/ - Variateur selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce qu'il comporte deux paires de roulements inclinés (7a, 7 'a, 7b, 7'b), chaque paire étant portée par un arbre fixe (2a, 2b) distinct de l'autre paire, les deux roulements inclinés d'une même paire étant déphasés de 180°, chaque roulement incliné (7a, 'a, 7b, 7'b) porté par un arbre fixe (2a, 2b) étant déphasé de 90° par rapport à chaque roulement incliné (7b, 7'b, 7a, 7 'a) porté par l'autre arbre fixe (2b, 2a).
15/ - Variateur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un poussoir (208, 208', 308a, 308'a, 308b, 308'b) rotatif et oscillant comprenant au moins une portée (219, 222) au contact d'une portée solidaire de la cage de sortie (218, 218', 318, 318') d'un roulement incliné (207, 207', 307, 307'). 16/ - Variateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que la cage de sortie (218, 218', 318, 318' ) est la cage externe du roulement incliné (207, 207', 307, 307').
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