Variateur de vitesse
La présente invention est relative aux variateurs de vitesse, pour véhicules automobiles et appareils ou machines industrielles, susceptibles de faire varier un mouvement circulaire continu ou alternatif sans perte de puissance par friction.
Les boîtes de vitesses à commande manuelle ou automatique ont l'inconvénient de ne comporter que trois, quatre ou cinq vitesses avant, limitation qui entraîne une perte de rendement ainsi que de souplesse dans la conduite avec pour conséquence l'usure prématurée de la mécanique et une consommàtion trop élevée de carburant.
Dans les boîtes automatiques s'ajoute encore la perte de rendement due au glissement du convertisseur de couple, lorsqu'il n'est pas verrouillé.
Actuellement, les variateurs de vitesse sont à courroies trapézoïdales en caoutchouc ou constituées de petites lamelles d'acier, comme par exemple dans le système Van Dooren Fiat - cela entraîne une perte de rendement par glissement et ils ne sont utilisables que jusqu'à une certaine puissance. De plus, leur rapport de démultiplication ne dépasse pas 4:1.
Les variateurs à courroies utilisés dans l'industrie en général rencontrent des inconvénients semblables. Cela se vérifie notamment sur les, machines-outils, telles que les tours et surtout les tours en l'air, lorsque l'on doit dresser ou surfacer une pièce de grand diamètre. Cela nécessite une vitesse de coupe moyenne ou des arrêts pour augmenter à chaque reprise de l'opération la vitesse de rotation de la pièce à usiner.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et a pour objet un variateur de vitesse permettant d'obtenir de façon progressive une gamme de vitesses variables entre deux extrêmes choisis.
L'objet de l'invention consiste également à réaliser un tel variateur de vitesse de façon moins compliquée et donc plus fiable que les variateurs de vitesse connus, les réparations éventuelles et l'entretien étant aussi plus faciles
et donc moins coûteux.
Un variateur de vitesse conforme à l'invention
est caractérisé en ce qu'il consiste en un ensemble mécanique constitué d'un différentiel type véhicule automobile, dont les deux axes sont concentriques, d'un double jeu de masses centrifuges, dont les déplacements sont assurés par une double fourche, et d'un train épicycloidal.
Pour mieux faire comprendre l'invention celle-ci est décrite ci-après avec plus de détails sur la base des dessins annexés, à titre d'exemple uniquement, montrant en:
Figure 1 une coupe longitudinale dans un ensemble mécanique constituant un variateur de vitesse suivant l'invention; Figures 2 et 3 respectivement une vue en plan et une coupe à plus grande échelle d'une biellette extérieure reliant l'arbre d'un planétaire à un jeu de masses centrifuges; Figure 4 une demi-coupe suivant 4 - 4 de figure 1 dans le train épicycloïdal, et Figure 5 un schéma des effets d'un variateur de vitesse suivant l'invention en fonction de la position des masses centrifuges.
L'ensemble mécanique représenté en figure 1 comporte trois groupes enfermés dans un carter composé de deux demicoquilles 1, 1' , la demi-coquille inférieure 1' étant fixée sur un support approprié non représenté. Les trois groupes sont constitués d'un différentiel 2, d'un double jeu de masses centrifuges 3 et un train épicycloïdal 4.
<EMI ID=1.1>
termédiaire d'un roulement à aiguilles 6. Cet arbre moteur 5 entraîne un boîtier de différentiel 7 fermé par un flasque 8, ledit boitier renfermant deux engrenages satellites 9 et 10 engrenés à deux planétaires 11 et 12. Le planétaire 11 transmet son mouvement à un pignon 13 du train épicycloidal par l'intermédiaire d'un arbre 14.
Sur le prolongement 15 formant arbre concentrique
à l'arbre 14 du planétaire 12 est calé un pignon 16 commandant un pignon 17 calé sur un arbre 18 avec roulements à aiguilles 18', 18", à l'autre bout duquel est fixé un pignon
19 commandant une roue dentée 20 qui est, en même temps, le
<EMI ID=2.1>
faisant partie du train épicycloïdal.
Le double jeu de masses centrifuges se décompose comme suit:
- l'ensemble du planétaire 11 comporte quatre biellettes
27, 28, 29, 30 reliant l'arbre 14 à deux masses centrifuges <EMI ID=3.1>
- l'ensemble du planétaire 12 comporte quatre biellettes <EMI ID=4.1>
15 à deux masses centrifuges 38, 39 ainsi qu'à une bague baladeuse rainurée 40;
- les deux bagues baladeuses rainurées 33, 40 peuvent se mouvoir ensemble sur l'arbre 14 grâce à une double fourche
41 commandée de l'extérieur du carter par un système manuel ou un système automatique, comme dans les boites de vitesses automatiques; <EMI ID=5.1> sur lesquels viennent freiner les mâchoires de biellettes extérieures 44, 45 et 46, 47, dotées chacune (figures 2 et 3) d'une garniture de freinage 48 et d'un ressort de pression
49, le tout servant à immobiliser - par exemple dans le cas des mâchoires 44, 45 - les biellettes 27, 28 et du même coup l'arbre 14 et son planétaire 11.
En ce qui concerne le train épicycloidal (figures
1 et 4) les deux satellites 21, 22 engrènent d'une part avec
le pignon 13 monté sur l'arbre 14 et d'autre part avec une couronne dentée 50 solidaire de l'arbre de sortie 51 tournant dans un roulement à aiguilles 52.
Le fonctionnement d'un variateur de vitesse suivant l'invention est très simple.
Lors de la rotation du bottier de différentiel 7
les deux satellites 9, 10 entraînent les deux planétaires 11,
12. Lorsque les masses centrifuges 31 , 32 et 38, 39 se trouvent toutes deux dans la même position, les planétaires 11 , 12 du différentiel tournent à la même vitesse, c'est la prise directe.
Lorsque, à l'aide de la double fourche 41, les bagues baladeuses 33, 40 se déplacent, les masses centrifuges appartenant à chaque ensemble de planétaire augmentent respectivement la vitesse de l'un et diminuent la vitesse de l'autre. Cela a pour conséquence de modifier la vitesse des composants du train épicycloidal, ce qui augmente,diminue ou inverse la vitesse de l'arbre de sortie 51.
Lorsque l'ensemble des masses centrifuges 38, 39 reliées au planétaire 12 arrive vers son écartement maximal par rapport à l'axe de rotation principal, l'ensemble de freinage progressif, composé du support à cônes mâles 43
ainsi que d'un jeu de deux machoires 46, 47 à garniture de freinage intérieur 48 et ressort de pression 49, est arrêté complètement, ce qui a pour effet d'augmenter la vitesse de l'autre ensemble de masses centrifuges 31 , 32 et de l'arbre
14, dont il est solidaire.
Le schéma de la figure 5 reproduit diverses positions ( 1 à 5 ) des deux masses centrifuges (positions identiques pour les masses d'un même jeu) avec le résultat suivant sur l'arbre de sortie 51:
1. 31(32) est à l'arrêt et 38(39) tourne vite...Marche arrière,
2. 31(32) tourne et 38(39) tourne plus vite.....Point mort,
3. 31(32) tourne vite et 38(39) à l'arrêt.......Marche avant,
4. 31(32) et 38(39) tournent solidairement......Prise directe,
5. 31(32) tourne plus vite que 38(39).......Surmultiplication.
Il faut noter que le poids des masses doit être proportionnel à la puissance à transmettre et l'augmentation de l'inertie à vaincre, due au poids des masses, peut être compensée par une diminution du poids. du volant.
On notera encore que le déplacement de la double fourche 41 ne demande pas d'efforts conséquents car celui nécessaire pour amener l'ensemble de deux masses centrifuges vers l'arbre principal 14(forcecentripède) est compensé par l'effet de la force centrifuge du second ensemble de masses.
On peut envisager la suppression d'un embrayage ou d'un convertisseur de couple grâce à un système quelconque, qui amènerait la double fourche de déplacement des masses dans la position du point mort lors de l'arrêt du 'véhicule, m.oteur au ralenti ou arrêté.
On a ci-dessus volontairement simplifié le système de freinage progressif amenant un ensemble de deux masses centrifuges à l'arrêt,et le principe de synchronisation des vitesses d'un boite manuelle serait notamment plus approprié.
Dans la description ci-dessus on peut supposer que les masses centrifuges sont métalliques mais dans un stade plus évolué on pourrait remplacer les masses centrifuges solides par un liquide dense, tel que du mercure, se déplaçant sur commande d'un ensemble planétaire du différentiel
à l'autre ensemble planétaire.
REVENDICATIONS
1. Variateur de vitesse, caractérisé en ce qu'il consiste en un ensemble mécanique monté dans un carter et constitué d'un différentiel type véhicule automobile, dont
les deux axes sont concentriques, d'un double jeu de masses centrifuges, dont les déplacements sont assurés par une double fourche, et d'un train épicycloïdal.