WO2024251788A1 - Variateur à organe de transfert de puissance trapézoïdal - Google Patents

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gear reduction
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Gérard STASICA
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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    • F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
    • F16H9/04—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes
    • F16H9/10—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a pulley provided with radially-actuatable elements carrying the belt
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/52—Pulleys or friction discs of adjustable construction
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H—GEARING
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    • F16H9/24—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using chains or toothed belts, belts in the form of links; Chains or belts specially adapted to such gearing

Definitions

  • the present invention relates to a device for transmitting power from a first rotating mechanical element to a second rotating mechanical element.
  • continuously variable transmissions are known.
  • a transmission acts like an automatic gearbox with an unlimited number of transmission ratios.
  • V-belt speed variators are known among the continuously variable transmissions.
  • the transmission ratio of a conventional pulley-belt system is fixed by the diameters of the drive and driven pulleys.
  • a continuous variation of the diameter of the pulleys i.e. "conical” pulleys
  • a belt speed variator is composed of a belt, metal or synthetic, and two pulleys with grooves with variable spacing. Depending on the spacing of the pulley walls, the belt penetrates more or less close to the center, which has the effect of changing the gear ratio.
  • the respective spacings of the driving and receiving pulleys are inversely proportional: one increases when the other decreases.
  • the driving and receiving pulleys are each formed of a flange embedded on the shaft and another in sliding connection with the same shaft.
  • the user acts on the spacing of the driving pulley by means of, for example, a pressure screw, a flywheel or hydraulic system, a vacuum pump, a rack and pinion assembly, etc.
  • the tension of the belt then causes an inverse variation on the driven pulley.
  • a return spring on the latter makes it possible to minimize the spacing of the flanges.
  • the pulleys are self-aligned: the mid-planes of the driving and receiving pulleys coincide at all times with that of the belt, but their position varies according to the translation of the sliding flanges.
  • Continuously variable transmissions which include pulleys with variable center distance. Only the drive is formed by two flanges sliding symmetrically on a hub. The driven, of fixed diameter, is embedded on its shaft. A increasing the center distance (usually by moving the motor positioned on a plate in sliding connection with the frame) results in a reduction in the diameter of the drive pulley and therefore in the transmission ratio (since the diameter of the driven is fixed). This type of system allows a narrower range of ratios.
  • the above transmissions implement the drive of a belt by pulleys and/or rollers, which induces potentially high friction which reduces the efficiency of the transmission and limits the torque which can be transmitted.
  • the invention relates to a variator with a trapezoidal power transfer member comprising:
  • the first gear reduction mechanism comprising a first rotary plate with axis Zi and first rotating elements mounted so as to be mobile in radial translation on the first plate
  • the second gear reduction mechanism comprising a second rotary plate with axis Z2 and second rotating elements mounted so as to be mobile in radial translation on the second plate
  • at least three rotating elements of the first gear reduction mechanism and at least three rotating elements of the second gear reduction mechanism being engaged with the power transfer member power transfer during a complete revolution of each of the first and second gear reduction mechanisms about the axes Zi and Z2 respectively
  • a spacing mechanism for continuously and synchronously moving the first and second rotating elements radially relative to the axes Zi and Z2 during rotation of the first and second gear reduction mechanisms about the axes Zi and Z2 respectively, in order to maintain a substantially constant tension in the power transfer member.
  • the variator according to the invention allows continuous transmission of power applied to the first gear reduction mechanism to the second gear reduction mechanism and vice versa. Furthermore, since the first and second rotating elements are radially movable, the contact surface between the first and second gear reduction mechanisms and the power transfer member is limited, and thus the transmission efficiency losses linked to friction between these elements.
  • the power transfer member Since the power transfer member is inextensible, its length is constant. By adapting the joint spacing of the first and second rolling elements relative to the axes Zi and Z2, a determined reduction ratio can be obtained, by varying the diameter of the power transfer member during its passage through the first plate and through the second plate.
  • each of the first, respectively second, rotating elements is engaged with the power transfer member during a part of said revolution then at a distance from said power transfer member in a consecutive part of said revolution before engaging again at the start of a following revolution.
  • the first rotating elements are preferably each rotatable about an axis parallel to the Zi axis.
  • the second rotating elements are preferably each rotatable about an axis parallel to the Z2 axis.
  • the radial translation of a first rotating element, respectively of a second rotating element is carried out along a radius of a circle perpendicular to the Zi axis, respectively to the Z2 axis, and whose center is on the Zi axis, respectively the Z2 axis.
  • the power transfer member can be chosen from belt, chain and track.
  • the first and second rolling elements may be sprockets or pulleys.
  • the power transfer member is a belt and the first and second rolling elements are pulleys.
  • the pulleys that are engaged with the belt are in contact, preferably non-sliding, with the belt. In this way, the pulleys of the first and second rotating mechanisms and the pulley are mutually driven.
  • the power transfer member is a chain or a track and the first and second rolling elements are sprockets.
  • the sprockets that are engaged with the power transfer member are meshed with the power member.
  • the first gear reduction mechanism may be rigidly secured to the first drive shaft and/or the second gear reduction mechanism may be rigidly secured to the second drive shaft.
  • the distance between the Zi and Z2 axes is constant.
  • the Zi and Z2 axes are parallel, which advantageously allows the power transfer member to be kept perpendicular to the Zi and Z2 axes during power transmission.
  • the first rolling elements are distributed angularly in a regular manner around the axis Zi and/or the second rolling elements are distributed regularly around the axis Z2.
  • the first rolling elements may be spaced two by two by an angle 2TI/NI, NI being the number of first rolling elements and/or the second rolling elements may be spaced two by two by an angle 2K/N2, N2 being the number of second rolling elements.
  • Ni may be equal to N2.
  • the first gear reduction mechanism comprises at least four first rolling elements and/or the second gear reduction mechanism comprises at least four second rolling elements.
  • the first rolling elements are each rotatable about an axis parallel to the Zi axis and the second rolling elements are each rotatable about an axis parallel to the Z2 axis.
  • the first reduction mechanism comprises first supports, each slidably mounted in a radial groove provided in the first plate and each carrying a corresponding first rolling element and/or the second reduction mechanism comprises second supports, each slidably mounted in a radial groove provided in the second plate and each carrying a corresponding second rolling element.
  • each of the first and second supports may comprise a pin, preferably with an axis parallel to the Zi axis or to the Z2 axis respectively, and a corresponding first or second rolling element, respectively, is rotatably mounted on the pin.
  • the radial grooves formed in the first plate and/or the grooves formed in the second plate are straight.
  • the first and second chainrings can be identical, which simplifies the design of the variator.
  • the spacing mechanism comprises:
  • first rod comprising first rigid arms each having one end fixed, in particular in an articulated manner, to a corresponding first rolling element and an opposite end fixed in an articulated manner to the first collar,
  • a second rod comprising second rigid arms each having one end fixed, in particular in an articulated manner, to a corresponding second rolling element and an opposite end fixed in an articulated manner to the second collar,
  • spacer F being pivotally mounted on a spacer axis Z3.
  • the spacing mechanism thus allows, by simple rotation of the spacer relative to the spacer axis Z3, to spread apart the first collars of the first gear mechanism and to bring together the second collars of the second mechanism. gear reducer, and thus to bring the first rolling elements closer to the Zi axis and to move the second rolling elements away from the Z2 axis, and vice versa.
  • the spacer axis Z3 is between the axes Zi and Z2.
  • the spacer axis Z3 is at a constant distance from the axes Zi and Z2.
  • rotation of the spacer about the spacer axis Z3 causes the first collar to move along the axis Zi in a first direction and the second collar to move along the axis Z2 in a second direction opposite to the first direction.
  • the Z3 axis is in a plane normal to the segment connecting the Zi and Z2 axes.
  • the variator with trapezoidal power transfer member may include a control member for controlling the rotation of the spacer around the spacer axis Z3.
  • the variator comprises two spacing mechanisms arranged on either side of a median plane of the first and second reduction mechanisms and perpendicular to the axes Zi and Z2 respectively.
  • the spacing mechanisms may each comprise a spacer pinion rigidly mounted on the corresponding spacer axis, the spacer pinions of said spacing mechanisms being meshed with each other.
  • the rotation of one of the spacers about its spacer axis causes the rotation, in an opposite direction, of the other spacer about the spacer axis of the latter.
  • the variator may further include a tensioning mechanism to ensure minimum tension in the power transfer member.
  • FIG. 1 is a schematic view from the front (upper part) and from above (lower part) in three different configurations a), b) and c) of a continuous variator with trapezoidal power transfer member according to the invention;
  • FIG. 2 is a schematic front view of a portion of the example of a continuous variator with trapezoidal power transfer member illustrated in Fig. 1;
  • FIG. 3 schematically illustrates an example of control of the variator according to the invention.
  • the dimensions and scales of the various constituent elements of the accumulator, the variator and the device according to the invention have not always necessarily been respected, for the sake of clarity of the drawing.
  • Figures 1 to 3 illustrate an example of a variator with a trapezoidal power transfer member 120 according to the invention.
  • the first gear reduction mechanism 121 is for example in rotational cooperation with a first axis control shaft Zi and the second gear reduction mechanism is for example in rotational cooperation with a second axis control shaft Z2 parallel to the axis Zi.
  • the first drive shaft is, for example, the rotation shaft of a crankset of a bicycle and the second drive shaft is, for example, the rotation shaft of a wheel of said bicycle.
  • the first drive shaft is that of an internal combustion engine of a vehicle and the second drive shaft is the rotation shaft of a wheel of a vehicle.
  • the first gear reduction mechanism 121 can be rigidly attached to the first drive shaft and the second gear reduction mechanism 122 can be rigidly attached to the second drive shaft.
  • the power transfer member 85 is flexible and inextensible and drives the first and second gear reduction mechanisms in rotation.
  • the first and second gear reduction mechanisms respectively comprise a first plate 124 with axis Zi and a second plate 125 with axis Z2, both in the form of discs, for example with the same radii.
  • first rotating elements 126 movable in translation radially relative to the axis Zi on the first plate and second rotating elements 128 movable in translation radially relative to the axis Z2 on the second plate.
  • the first and second plates are each provided with grooves 130 extending radially from the center of each of the plates.
  • the grooves are distributed regularly around the Zi axis in the first plate and around the Z2 axis in the second plate.
  • First and second supports are slidably mounted in the radial grooves and each respectively carries a first 126 and second 128 rotating element. They are slidably mounted in the grooves and can therefore be moved radially.
  • the variator 120 is configured such that during a full revolution of the first support and a full revolution of the second support around the axes Zi and Z2 respectively, at least three of the first rolling elements 126 and at least three of the second rolling elements 128 are engaged with the power transfer member 85. Obviously, during a revolution of the first support, respectively of the second support, at least one of the first, respectively second, rolling elements comes into contact then leaves and comes into contact again with the transfer member.
  • the variator with trapezoidal power transfer member 120 comprises two spacing mechanisms 140 for continuously and synchronously moving the first and second rotating elements radially relative to the axes Zi and Z2 respectively, in order to maintain a substantially constant tension in the power transfer member 85.
  • it may comprise a single spacing mechanism.
  • the spacing mechanisms are arranged symmetrically on either side of a median plane PP, perpendicular to the axes Zi and Z2, of the first 124 and second 125 plates.
  • Each spacing mechanism comprises first 146 and second 148 collars slidably mounted on the axes Zi and Z2 respectively and first 150 and second 152 rods.
  • the first rods 150 in number equal to the number of first rolling elements 126, the first collar 146, the second rods 152, in number equal to the number of second rolling elements 152 and the second collar 148 of a spacing mechanism are arranged on one side of the median plane.
  • Each of the first 150 and second 152 rods has first 154 arms and second 156 arms respectively.
  • the first 154 and second 156 arms are rigid. They are each fixed in an articulated manner by one end to a first rolling element 126, respectively to a second rolling element 128, corresponding and by an opposite end on the first collar 146, respectively on the second collar 148, which is on the same side of the median plane as the first rod.
  • each spacing mechanism 140 further comprises a spacer 160 which is fixed in an articulated manner by one of its ends to the first collar 146 and by another of its ends to the second collar 148, each spacer 140 being pivotally mounted on a spacer axis Z3 which is perpendicular to the axes Zi and Z2 and arranged equidistant from the axes Zi and Z2.
  • each spacer 160 is mounted a spacer pinion 162 as illustrated in FIG. 3.
  • the spacer pinions 162 of the first and second spacing mechanisms are identical and meshed with each other, such that the rotation of one of the spacers in one direction of rotation about its spacer axis drives the other spacer to rotate in the opposite direction, as observed in FIGS. 3 a) to c).
  • the first 150 and second 152 rods being rigid and the first 126 and second 128 rolling elements being mounted radially sliding in the grooves 130 formed in the first 124 and second 125 plates respectively, the distance of the first rods 150 from the first plate brings the first rolling elements 126 closer to the axis ZI and the distance of the second rods 152 from the second plate 125 moves the second rolling elements away from the second plate, as can be seen in FIG. 1 a).
  • the distance of the first rods and the distance of the second rods results in an opposite radial displacement of the first and second rolling elements as illustrated in FIG. 1 c).
  • the spacing mechanism ensures that the tension in the power transfer member is substantially constant during rotation of the first and second supports. Furthermore, when the first rolling elements are closer to the ZI axis than the second rolling elements to the Z2 axis, the radius of curvature of the power transfer member is smaller around the ZI axis than around the Z2 axis. Thus, the rotational speed of the first plate is higher than the rotational speed of the second plate. The opposite is true when the first rolling elements are further away from the Zi axis than the second rolling elements from the Z2 axis, as illustrated in FIG. 1 c). Obviously, when the first rolling elements and second rolling elements are equidistant from the Zi and Z2 axes, as illustrated in FIG. 1 b), the rotational speed of the first and second plates is identical.
  • the spacing mechanism 140 thus simply makes it possible to continuously adjust and vary the ratio of the rotational speed of the first reduction mechanism to the rotational speed of the second reduction mechanism.
  • the invention provides a variator with a trapezoidal power transfer member which is compact, of simple design and which can be easily arranged within a kinematic transmission chain of a vehicle.

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Abstract

Variateur à organe de transfert de puissance trapézoïdal (120) comportant - des premier (121) et deuxième (122) mécanismes démultiplicateurs (121), rotatifs d'axe Z1 et Z2 - un organe de transfert de puissance (85), souple et inextensible, qui entraine ensemble en rotation les deux mécanismes démultiplicateurs, les premier et deuxième mécanisme démultiplicateur comportant des premier (124) et deuxième (125) plateaux et des premiers (126) et deuxièmes (128) éléments tournants montés mobiles en translation radiale sur les premier et deuxième plateaux, au moins trois éléments tournants de chaque mécanisme démultiplicateur étant en prise avec l'organe de transfert de puissance (85) lors d'un tour complet de chaque mécanisme démultiplicateurs, et un mécanisme d'écartement (140) pour déplacer continument et de façon synchronisée les éléments tournants radialement au cours de la rotation de chaque mécanisme démultiplicateur, pour maintenir une tension sensiblement constante dans l'organe de transfert de puissance.

Description

Description
Titre : Variateur à organe de transfert de puissance trapézoïdal
La présente invention concerne un dispositif pour transmettre la puissance d’un premier élément mécanique en rotation à un deuxième élément mécanique en rotation.
H est par exemple connu des transmissions continûment variables. Au sein d’un véhicule, une telle transmission agit comme une boite de vitesse automatique au nombre de rapports de transmission illimité.
Les variateurs de vitesse à courroie trapézoïdale sont connus parmi les transmissions continûment variables. Le rapport de transmission d'un système poulie- courroie classique est fixé par les diamètres des poulies motrice et réceptrice. Pour obtenir une variation continue du rapport de transmission, il faut une variation continue du diamètre des poulies, c'est-à-dire des poulies « coniques ». Presque tous les variateurs à courroie tirent profit de la géométrie particulière de la courroie trapézoïdale, dont la section en trapèze vient se positionner dans la gorge d'une poulie aux parois coniques. Un variateur de vitesse à courroie est composé d'une courroie, métallique ou synthétique, et de deux poulies dont les gorges sont à écartements variables. En fonction de l'écartement des parois des poulies, la courroie pénètre plus ou moins près du centre ce qui a pour effet de changer le rapport de démultiplication.
Les écartements respectifs des poulies motrice et réceptrice sont inversement proportionnels : l'une augmente quand l'autre diminue. Les poulies motrice et réceptrice sont formées chacune d'un flasque encastré sur l'arbre et d'un autre en liaison glissière avec le même arbre. L'utilisateur agit sur l'écartement de la poulie motrice au moyen par exemple d'une vis de pression, d'un volant ou système hydraulique, d'une pompe à vide, d'un ensemble pignon-crémaillère... La tension de la courroie entraîne alors une variation inverse sur la poulie menée. Un ressort de rappel sur celle-ci permet de minimiser l'écartement des flasques. Les poulies sont auto-alignées : les plans milieu des poulies motrice et réceptrice coïncident à tout instant avec celui de la courroie, mais leur position varie en fonction de la translation des flasques glissants.
Des transmissions à variation continue sont aussi connues qui comportent des poulies à entraxe variable. Seule la motrice est formée de deux flasques coulissants symétriquement sur un moyeu. La menée, de diamètre fixe, est encastrée sur son arbre. Une augmentation de l'entraxe (généralement en déplaçant le moteur positionné sur un plateau en liaison glissière avec le bâti) entraîne une diminution du diamètre de la poulie motrice et donc du rapport de transmission (puisque le diamètre de la menée est fixe). Ce type de système permet une plage de rapports plus réduite.
Des transmissions à poulie à entraxe fixe et galet presseur sont aussi connues. Seule la poulie motrice est formée de 2 flasques coulissants symétriquement sur un moyeu. La menée, de diamètre fixe, est encastrée sur son arbre et l'entraxe reste fixe. L'utilisation d'un ou plusieurs galets presseurs permet de « diminuer artificiellement » la longueur de la courroie et de la faire pénétrer dans la poulie motrice, entraînant une augmentation de l'écartement des flasques et une diminution conséquente du diamètre de la poulie motrice et du rapport de transmission. La transmission de type Mobymatic est un autre exemple de variateur à courroie.
Les transmissions précitées mettent en œuvre l’entrainement d’une courroie par des poulies et/ou des galets, ce qui induit une friction potentiellement élevée qui réduit l’efficacité de la transmission et limite le couple qui peut être transmis.
H existe un besoin pour proposer un nouveau variateur pour transmettre facilement la puissance, et de préférence le couple, d’un premier élément mécanique en rotation à un deuxième élément mécanique en rotation.
L’invention concerne un variateur à organe de transfert de puissance trapézoïdal comportant :
- un premier mécanisme démultiplicateur rotatif d’axe Zi,
- un deuxième mécanisme démultiplicateur rotatif d’axe Z2 parallèle à l’axe Zi,
- un organe de transfert de puissance, souple et inextensible, qui entraine ensemble en rotation les premier et deuxième mécanismes démultiplicateurs autour des axes Zi et Z2 respectivement, le premier mécanisme démultiplicateur comportant un premier plateau rotatif d’axe Zi et des premiers éléments tournants et montés mobiles en translation radiale sur le premier plateau, le deuxième mécanisme démultiplicateur comportant un deuxième plateau rotatif d’axe Z2 et des deuxièmes éléments tournants montés mobiles en translation radiale sur le deuxième plateau, au moins trois éléments tournants du premier mécanisme démultiplicateur et au moins trois éléments tournants du deuxième mécanisme démultiplicateur étant en prise avec l’organe de transfert de puissance lors d’un tour complet de chacun des premier et deuxième mécanismes démultiplicateurs autour des axes Zi et Z2 respectivement, et un mécanisme d’écartement pour déplacer continûment et de façon synchronisée les premiers et deuxièmes éléments tournants radialement par rapport aux axes Zi et Z2 au cours de la rotation des premier et deuxième mécanismes démultiplicateurs autour des axes Zi et Z2 respectivement, afin de maintenir une tension sensiblement constante dans l’organe de transfert de puissance.
Le variateur selon l’invention permet une transmission continue d’une puissance appliquée au premier mécanisme démultiplicateur vers le deuxième mécanisme démultiplicateur et vice versa. Par ailleurs, les premier et deuxième éléments tournants étant déplaçables radialement, on limite la surface de contact entre les premier et deuxième mécanismes démultiplicateurs et l’organe de transfert de puissance, et ainsi les pertes d’efficacité de transmission liées au frottement entre ces éléments.
L’organe de transfert de puissance étant inextensible, sa longueur est constante. En adaptant l’écartement conjoint des premiers et deuxièmes éléments roulants par rapport aux axes Zi et Z2, un rapport de réduction déterminé peut être obtenu, en faisant varier le diamètre de l’organe de transfert de puissance durant son passage dans le premier plateau et dans le deuxième plateau.
Au cours d’un tour complet du premier, respectivement du deuxième mécanisme démultiplicateur, chacun des premiers, respectivement deuxièmes, éléments tournants est en prise avec l’organe de transfert de puissance au cours d’une partie dudit tour puis à distance dudit organe de transfert de puissance dans une partie consécutive dudit tour avant d’entrer à nouveau en prise au début d’un tour suivant.
Les premiers éléments tournants sont de préférence rotatifs chacun autour d’un axe parallèle à l’axe Zi. Les deuxièmes éléments tournants sont de préférence rotatifs chacun autour d’un axe parallèle à l’axe Z2.
La translation radiale d’un premier élément tournant, respectivement d’un deuxième élément tournant, s’effectue le long d’un rayon d’un cercle perpendiculaire à l’axe Zi, respectivement à l’axe Z2, et dont le centre est sur l’axe Zi, respectivement l’axe Z2.
L’organe de transfert de puissance peut être choisi parmi une courroie, une chaîne et une chenille. Les premiers et deuxièmes éléments roulants peuvent être des pignons ou des poulies.
En particulier, l’organe de transfert de puissance est une courroie et les premiers et deuxièmes éléments roulants sont des poulies. Les poulies qui sont en prise avec la courroie sont en contact, de préférence non glissant, avec la courroie. De cette façon, les poulies des premier et deuxième mécanismes rotatifs et la poulie sont entraînés mutuellement.
De préférence, l’organe de transfert de puissance est une chaîne ou une chenille et les premiers et deuxièmes éléments roulants sont des pignons. Les pignons qui sont en prise avec l’organe de transfert de puissance sont engrenés avec l’organe de puissance. Avantageusement, il est ainsi possible de transmettre des couples élevés qui ne pourraient être simplement transmis par une liaison par friction entre une poulie et une courroie.
Le premier mécanisme démultiplicateur peut être rigidement fixé sur le premier arbre de commande et/ou le deuxième mécanisme démultiplicateur peut être rigidement fixé sur le deuxième arbre de commande.
De préférence, la distance entre les axes Zi et Z2 est constante.
Les axes Zi et Z2 sont parallèles, ce qui permet avantageusement de maintenir l’organe de transfert de puissance perpendiculaire aux axes Zi et Z2 lors de la transmission de puissance.
De préférence, les premiers éléments roulants sont répartis angulairement de façon régulière autour de l’axe Zi et/ou les deuxièmes éléments roulants sont répartis régulièrement autour de l’axe Z2. En particulier, les premiers éléments roulants peuvent être espacés deux à deux d’un angle 2TI/NI, NI étant le nombre de premiers éléments roulants et/ou les deuxièmes éléments roulants peuvent être espacés deux à deux d’un angle 2K/N2, N2 étant le nombre de deuxièmes éléments roulants. Ni peut être égal à N2.
De préférence, le premier mécanisme démultiplicateur comporte au moins quatre premiers éléments roulants et/ou le deuxième mécanisme démultiplicateur comporte au moins quatre deuxièmes éléments roulants.
De préférence, les premiers éléments roulants sont chacun rotatifs autour d’un axe parallèle à l’axe Zi et les deuxièmes éléments roulants sont chacun rotatifs autour d’un axe parallèle à l’axe Z2. De préférence, afin d’assurer un déplacement radial des premiers et deuxièmes éléments roulants par rapport aux axes Zi et Z2 respectivement, le premier mécanisme démultiplicateur comporte des premiers supports, chacun monté coulissant dans une rainure radiale ménagée dans le premier plateau et chacun portant un premier élément roulant correspondant et/ou le deuxième mécanisme démultiplicateur comporte des deuxièmes supports, chacun monté coulissant dans une rainure radiale ménagée dans le deuxième plateau et chacun portant un deuxième élément roulant correspondant.
Les premiers éléments roulants et/ou les deuxièmes éléments roulants peuvent être montés rotatifs sur le premier support, respectivement sur le deuxième support. Par exemple, chacun des premiers et deuxièmes supports peuvent comporter un pion, de préférence d’axe parallèle à l’axe Zi ou à l’axe Z2 respectivement, et un premier ou deuxième élément roulant correspondant, respectivement, est monté rotatif sur le pion.
De préférence, les rainures radiales formées dans le premier plateau et/ou les rainures formées dans le deuxième plateau sont rectilignes.
Les premier et deuxième plateaux peuvent être identiques, ce qui simplifie la conception du variateur.
De préférence, le mécanisme d’écartement comporte :
- des premier et deuxième colliers montés coulissants le long des axes Zi et Z2 respectivement,
- une première tringle comportant des premiers bras rigides ayant chacun une extrémité fixée, notamment de manière articulée, à un premier élément roulant correspondant et une extrémité opposée fixée de manière articulée sur le premier collier,
- une deuxième tringle comportant des deuxièmes bras rigides ayant chacun une extrémité fixée, notamment de manière articulée, à un deuxième élément roulant correspondant et une extrémité opposée fixée de manière articulée sur le deuxième collier,
- au moins une entretoise fixée de manière articulée par une de ses extrémités au premier collier et par une autre de ses extrémités au deuxième collier, F entretoise étant montée pivotante sur un axe d’entretoise Z3.
Le mécanisme d’écartement permet ainsi, par simple rotation de l’entretoise par rapport à l’axe d’entretoise Z3, d’écarter les premiers colliers du premier mécanisme démultiplicateur et de rapprocher les deuxièmes colliers du deuxième mécanisme démultiplicateur, et ainsi de rapprocher les premiers éléments roulants de l’axe Zi et d’écarter les deuxièmes éléments roulants de l’axe Z2, et vice versa.
De préférence, l’axe d’entretoise Z3 est entre les axes Zi et Z2. De préférence, l’axe d’entretoise Z3 est à distance constante des axes Zi et Z2.
De préférence, la rotation de l’entretoise autour de l’axe d’entretoise Z3 entraine le déplacement du premier collier le long de l’axe Zi dans un premier sens et le déplacement du deuxième collier le long de l’axe Z2 dans un deuxième sens opposé au premier sens.
De préférence, l’axe Z3 est dans un plan normal au segment reliant les axes Zi et Z2.
Le variateur à organe de transfert de puissance trapézoïdal peut comporter un organe de commande pour piloter la rotation de l’entretoise autour de l’axe d’entretoise Z3.
De préférence, pour réduire l’effort appliqué aux première et deuxième tringles, le variateur comporte deux mécanismes d’écartement disposés de part et d’autre d’un plan médian des premier et deuxième mécanismes démultiplicateurs et perpendiculaire aux axes Zi et Z2 respectivement.
Les mécanismes d’écartement peuvent comporter chacun un pignon d’entretoise monté rigidement sur l’axe d’entretoise correspondant, les pignons d’entretoise desdits mécanismes d’écartement étant engrenés l’un dans l’autre. Ainsi, la rotation d’une des entretoises autour de son axe d’entretoise entraine la rotation, dans un sens opposé, de l’autre entretoise autour de l’axe d’entretoise de cette dernière.
Le variateur peut en outre comporter un mécanisme tendeur afin d’assurer une tension minimale dans l’organe de transfert de puissance.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée et des exemples qui vont suivre, présentés à titre illustratif et non limitatif et du dessin annexé, dans lequel :
[Fig. 1] est une vue schématique et de face (partie haute) et de dessus (partie basse) dans trois configurations différentes a), b) et c) d’un variateur continu à organe de transfert de puissance trapézoïdal selon l’invention ;
[Fig. 2] est une vue schématique de face d’une partie de l’exemple de variateur continu à organe de transfert de puissance trapézoïdal illustré sur la figure 1 ; et
[Fig. 3] illustre schématiquement un exemple de commande du variateur selon l’invention. Dans les figures, les dimensions et les échelles des différents éléments constitutifs de l’accumulateur, du variateur et du dispositif selon l’invention n’ont pas toujours été nécessairement respectées, par souci de clarté du dessin.
On a illustré sur les figures 1 à 3 un exemple de variateur à organe de transfert de puissance trapézoïdal 120 selon l’invention.
Il comporte des premier 121 et deuxième 122 mécanismes démultiplicateurs d’axe Zi et Z2 et un organe de transfert de puissance.
Le premier mécanisme démultiplicateur 121 est par exemple en coopération de rotation avec un premier arbre de commande d’axe Zi et le deuxième mécanisme démultiplicateur est par exemple en coopération de rotation avec un deuxième arbre de commande d’axe Z2 parallèle à l’axe Zi.
Le premier arbre de commande est par exemple l’arbre de rotation d’un pédalier d’une bicyclette et le deuxième arbre de commande est par exemple l’arbre de rotation d’une roue de ladite bicyclette.
Selon un autre exemple, le premier arbre de transmission est celui d’un moteur à combustion interne d’un véhicule et le deuxième arbre de transmission est l’arbre de rotation d’une roue d’un véhicule.
De préférence, le premier mécanisme démultiplicateur 121 peut être fixé rigidement au premier arbre de commande et le deuxième mécanisme démultiplicateur 122 peut être fixé rigidement au deuxième arbre de commande.
L’organe de transfert de puissance 85 est souple et inextensible et entraîne en rotation les premier et deuxième mécanismes démultiplicateurs.
Les premier et deuxième mécanismes démultiplicateurs comportent respectivement un premier plateau 124 d’axe Zi et un deuxième plateau 125 d’axe Z2, tous deux sous la forme de disques, par exemple de même rayons.
Ils comportent en outre des premiers éléments tournants 126 mobiles en translation radialement par rapport à l’axe Zi sur le premier plateau et des deuxièmes éléments tournants 128 mobiles en translation radialement par rapport à l’axe Z2 sur le deuxième plateau.
Les premier et deuxième plateaux sont chacun pourvus de rainures 130 s’étendant radialement à partir du centre de chacun des plateaux. Les rainures sont réparties régulièrement autour de l’axe Zi dans le premier plateau et autour de l’axe Z2 dans le deuxième plateau.
Des premiers et deuxièmes supports sont montés coulissants dans les rainures radiales et qui portent respectivement chacun un premier 126 et deuxième 128 élément tournant. Ils sont montés coulissants dans les rainures et peuvent donc être déplacés radialement.
Le variateur 120 est configuré de telle sorte qu’au cours d’un tour entier du premier support et d’un tour entier du deuxième support autour des axes Zi et Z2 respectivement, au moins trois des premiers éléments roulants 126 et au moins trois des deuxièmes éléments roulants 128 sont en prise avec l’organe de transfert de puissance 85. Bien évidemment, au cours d’un tour du premier support, respectivement du deuxième support, au moins un des premiers, respectivement deuxièmes, éléments roulants entre en contact puis quitte et entre à nouveau en contact avec l’organe de transfert.
Par ailleurs, le variateur à organe de transfert de puissance trapézoïdal 120 comporte deux mécanismes d’écartements 140 pour déplacer continûment et de façon synchronisée les premiers et deuxièmes éléments tournants radialement par rapport aux axes Zi et Z2 respectivement, afin de maintenir une tension sensiblement constante dans l’organe de transfert de puissance 85. Selon un exemple non illustré, il peut comporter un unique mécanisme d’écartement.
Les mécanismes d’écartement sont disposés symétriquement de part et d’autre d’un plan médian PP, perpendiculaire aux axes Zi et Z2, des premier 124 et deuxième 125 plateaux.
Chaque mécanisme d’écartement comporte des premier 146 et deuxième 148 colliers montés glissants sur les axes Zi et Z2 respectivement et des premières 150 et deuxième 152 tringles. Les premières tringles 150, en nombre égal au nombre de premiers éléments roulants 126, le premier collier 146, les deuxièmes tringles 152, en nombre égal au nombre de deuxièmes éléments roulants 152 et le deuxième collier 148 d’un mécanisme d’écartement sont disposés d’un côté du plan médian.
Chacune des premières 150 et des deuxièmes 152 tringles comporte des premiers 154 bras et des deuxièmes 156 bras respectivement.
Les premiers 154 et deuxièmes 156 bras sont rigides. Us sont fixés de manière articulée chacun par une extrémité à un premier élément roulant 126, respectivement à un deuxième élément roulant 128, correspondant et par une extrémité opposée sur le premier collier 146, respectivement sur le deuxième collier 148, qui est du même côté du plan médian que la première tringle.
Par ailleurs, chaque mécanisme d’écartement 140 comporte en outre une entretoise 160 qui est fixée de manière articulée par une de ses extrémités au premier collier 146 et par une autre de ses extrémités au deuxième collier 148, chaque entretoise 140 étant montée pivotante sur un axe d’entretoise Z3 qui est perpendiculaire aux axes Zi et Z2 et disposé à équidistance des axes Zi et Z2.
Par rotation d’une des entretoises dans un sens de rotation autour de son axe d’entretoise Z3 et de l’autre entretoise dans un sens de rotation opposé selon son axe d’entretoise Z3’, l’utilisateur éloigne les premiers collier du premier plateau 124 et rapproche les deuxièmes colliers du deuxième plateau 125, et vice versa lorsque la rotation est de F entretoise est effectuée dans un sens de rotation opposé.
Par ailleurs, sur chaque entretoise 160 est monté un pignon d’entretoise 162 comme illustré sur la figure 3. Les pignons d’entretoise 162 des premiers et deuxième mécanismes d’écartement sont identiques et engrenés l’un dans l’autre, de telle sorte que la rotation d’une des entretoise dans un sens de rotation autour de son axe d’entretoise entraîne l’autre entretoise en rotation en sens inverse, comme cela est observé sur les figures 3 a) à c).
Les premières 150 et deuxièmes 152 tringles étant rigides et les premiers 126 et deuxièmes 128 éléments roulants étant montés radialement glissants dans les rainures 130 ménagées dans les premier 124 et deuxième 125 plateaux respectivement, l’éloignement des premières tringles 150 du premier plateau rapprochent les premiers éléments roulants 126 de l’axe ZI et le rapprochement des deuxièmes tringles 152 du deuxième plateau 125 éloignent les deuxièmes éléments roulants du deuxième plateau, comme cela est visible sur la figure 1 a). Le rapprochement des premières tringles et l’éloignement des deuxièmes tringles résulte en un déplacement radial opposé des premiers et deuxièmes éléments roulants comme illustré sur la figure 1 c).
De cette façon, le mécanisme d’écartement assure que la tension dans l’organe de transfert de puissance soit sensiblement constante au cours de la rotation des premiers et deuxièmes support. Par ailleurs, lorsque les premiers éléments roulants sont plus proches de l’axe ZI que les deuxièmes éléments roulants de l’axe Z2, le rayon de courbure de l’organe de transfert de puissance est plus petit autour de l’axe ZI qu’autour de l’axe Z2. Ainsi, la vitesse de rotation du premier plateau est plus élevée que la vitesse de rotation du deuxième plateau. C’est l’inverse lorsque les premiers éléments roulants sont plus éloignés de l’axe Zi que les deuxièmes éléments roulants de l’axe Z2, comme illustré sur la figure 1 c). Bien évidemment, lorsque les premiers éléments roulants et deuxièmes éléments roulants sont équidistants de axes Zi et Z2, comme illustré sur la figure 1 b), la vitesse de rotation des premiers et deuxièmes plateaux est identique. Le mécanisme d’écartement 140 permet ainsi simplement d’ajuster et faire varier continûment le rapport de la vitesses de rotation du premier mécanisme démultiplicateur sur la vitesse de rotation du deuxième mécanisme démultiplicateur.
Comme cela apparaît tout au long de la présente description, l’invention fournit un variateur à organe de transfert de puissance trapézoïdal qui est compact, de conception simple et qui peut être aisément disposé au sein d’une chaine cinématique de transmission d’un véhicule.

Claims

Revendications
1. Variaient à organe de transfert de puissance trapézoïdal (120) comportant :
- un premier mécanisme démultiplicateur (121) rotatif d’axe Zi,
- un deuxième mécanisme démultiplicateur (122) rotatif d’axe Z2 parallèle à F axe Zi,
- un organe de transfert de puissance (85), souple et inextensible, qui entraine ensemble en rotation les premier (121) et deuxième (122) mécanismes démultiplicateurs autour des axes Zi et Z2 respectivement, le premier mécanisme démultiplicateur comportant un premier plateau (124) rotatif d’axe Zi et des premiers éléments tournants (126) montés mobiles en translation radiale sur le premier plateau, le deuxième mécanisme démultiplicateur comportant un deuxième plateau rotatif (125) d’axe Z2 et des deuxièmes éléments tournants (128) montés mobiles en translation radiale sur le deuxième plateau, au moins trois éléments tournants du premier mécanisme démultiplicateur et au moins trois éléments tournants du deuxième mécanisme démultiplicateur étant en prise avec l’organe de transfert de puissance (85) lors d’un tour complet de chacun des premier et deuxième mécanismes démultiplicateurs autour des axes Zi et Z2 respectivement, et un mécanisme d’écartement (140) pour déplacer continûment et de façon synchronisée les premiers (126) et deuxièmes (128) éléments tournants radialement par rapport aux axes Zi et Z2 au cours de la rotation des premier et deuxième mécanismes démultiplicateurs autour des axes Zi et Z2 respectivement, afin de maintenir une tension sensiblement constante dans l’organe de transfert de puissance, le mécanisme d’écartement (140) comportant :
- des premier (146) et deuxième (148) colliers montés coulissants le long des axes Zi et Z2 respectivement,
- une première tringle (150) comportant des premiers bras (154) rigides ayant chacun une extrémité fixée, notamment de manière articulée, à un premier élément roulant (126) correspondant et une extrémité opposée fixée de manière articulée sur le premier collier,
- une deuxième tringle (152) comportant des deuxièmes bras (156) rigides ayant chacun une extrémité fixée, notamment de manière articulée, à un deuxième élément roulant correspondant et une extrémité opposée fixée de manière articulée sur le deuxième collier, - au moins une entretoise (160) fixée de manière articulée par une de ses extrémités au premier collier (146) et par une autre de ses extrémités au deuxième collier (148), l’entretoise étant montée pivotante sur un axe d’entretoise Z3.
2. Variateur selon la revendication 1, l’organe de transfert de puissance (85) étant une chaîne ou une chenille et les premiers (126) et deuxièmes (128) éléments roulants étant des pignons.
3. Variateur selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, la distance entre les axes Zi et Z2 étant constante.
4. Variateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, le premier mécanisme démultiplicateur comportant des premiers supports, chacun monté coulissant dans une rainure (130) radiale ménagée dans le premier plateau et chacun portant un premier élément roulant correspondant et/ou le deuxième mécanisme démultiplicateur comportant des deuxièmes supports, chacun monté coulissant dans une rainure (130) radiale ménagée dans le deuxième plateau et chacun portant un deuxième élément roulant correspondant.
5. Variateur selon la revendication précédente, les rainures radiales formées dans le premier plateau et/ou les rainures formées dans le deuxième plateau étant rectilignes.
6. Variateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’axe d’entretoise Z3 étant entre les axes Zi et Z2 et/ou l’axe d’entretoise Z3 étant à distance constante des axes Zi et Z2.
7. Variateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant deux mécanismes d’écartement disposés de part et d’autre d’un plan médian (PP) des premier et deuxième mécanismes démultiplicateurs et perpendiculaire aux axes Zi et Z2 respectivement.
8. Variateur selon la revendication 7, les mécanismes d’écartement (140) comportant chacun un pignon d’entretoise (162) monté rigidement sur l’axe d’entretoise correspondant, les pignons d’entretoise desdits mécanismes d’écartement étant engrenés l’un dans l’autre.
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