Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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La présente invention concerne une poulie à la
sortie d'un arbre moteur dans laquelle des paires de
masselottes de forme généralement cylindriques prennent
appui sur des crémaillères pour faire varier, sous l'effet
d'une variation de la force centrifuge, le diamètre
d'enroulement de cette poulie autour de laquelle est
placée une courroie trapézoïdale. Cette poulie, dite
poulie menante, fait partie d'une transmission appelée
transmission ~ courroie à vitesse variable. Outre la
poulie menante décrite dans le présent mémoire, la
transmission comprend une autre poulie, dite poulie menée,
sur laquelle est enroulée l'autre extrémité de la
courroie. Cette poulie menée est conçue de manière à ce
que le diamètre d'enroulement varie en sens inverse de la
poulie menante, la courroie ayant une longueur fixe. Ce
type de transmission est utilisé entre autres dans des
v~hicules motorisés comme des motoneiges, des
motocyclettes, des véhicules tout-terrains ou certaines
petites voitures.
Le but de faire varier le diamètre des poulies
est d'avoir un rapport de diamètre qui permet d'obtenir un
grand couple lors de l'accélération du véhicule et un
régime moteur raisonnable à haute vitesse. Lorsque le
régime moteur est bas ou que le couple de charge est
élevé, la poulie menante a un petit diamètre d'enroulement
de courroie et il augmente au fur et à mesure que le
régime moteur augmente ou que le couple requis diminue.
Inversement, la poulie doit réduire son diamètre
d'enroulement lorsque le régime moteur diminue ou que le
couple requis est faible.
Dans un type de poulie à gorge variable
traditionnel, des blocs centrifuges coulissant le long de
parois lisses sont utilisés pour permettre au diamètre
d'enroulement de la poulie de varier. La poulie comporte
généralement deux flasques, l'un dit flasque fixe et
l'autre dit flasque mobile, placés autour d'un moyeu. Le
déplacement axial du flasque mobile est engendré par des
jeux de blocs centrifuges prenant appui contre deux rampes
inclinées, la première étant solidaire du flasque mobile
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et l'autre étant solidaire d'un capot, dit de réaction,
placé sur le moyeu à l'extrémité opposée du flasque fixe.
Lorsque le moyeu de la poulie tourne, il
entraîne en rotation le flasque fixe et la capot de
réaction. Ce capot de réaction transmet son mouvement de
rotation, par les parois latérales d'un guide placé entre
le capot et le flasque mobile, aux blocs centrifuges qui
entraînent ~ leur tour, au moyen des parois latérales
guides du flasque mobile, ledit flasque mobile. Par
ailleurs, du fait qu'ils tournent, les blocs centrifuges
sont soumis à l'action de forces centrifuges et, se
déplaçant radialement, prennent respectivement appui sur
les deux rampes du flasque mobile et du capot de réaction.
Par leur forme en trapèze, ils exercent une poussée axiale
sur le flasque mobile qui coulisse alors vers le flasque
fixe, le capot de réaction étant fixé rigidement sur le
moyeu. Pour une vitesse donnée de rotation de la poulie,
un équilibre est atteint lorsque cette poussée axiale est
contre-balancée par une première force de rappel axiale
exercée par un ressort de rappel monté entre le flasque
mobile et un épaulement de l'arbre de la poulie et par une
deuxième force de rappel qui est la composante axiale de
la pression exercée par la courroie. Suivant cet
équilibre, la courroie de section trapézoïdale voit son
diamètre d'enroulement prendre une valeur plus ou moins
grande selon la vitesse de rotation de la poulie.
Un exemple d'une poulie menante du type
mentionné précédemment est décrit dans le brevet CA-A-
1 212 559.
En dynamique, lorsque la vitesse de rotation
croît, la force centrifuge sur les blocs centrifuges
augmente proportionnellement. La poussée axiale de ceux-ci
sur les rampes augmente également et l'équilibre est
déplacé vers un rapprochement des deux flasques. Le
diamètre d'enroulement de la courroie croit donc.
Inversement, lorsque la vitesse diminue, la pouss~e axiale
des blocs centrifuges s~affaiblit et l'équilibre est
déplacé vers un éloignement des deux flasques. Le diamètre
d'enroulement de la courroie décroît donc.
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Le déplacement du flasque mobile étant engendré
par le coulissement des blocs centrifuges le long des
parois d'appui, il s'ensuit que la poussée axiale est
modifiée par la friction entre les blocs et leurs parois
d'appui. Lorsque le véhicule est en phase d'accélération,
la friction tend à diminuer la poussée axiale qui devient
inférieure à la valeur désirée. Lorsque la vitesse diminue
à cause d'une surcharge momentanée, la friction tend alors
à augmenter la poussée axiale qui devient supérieure à la
valeur désirée. Il s'ensuit donc que le rapport des
vitesses entre le moteur et la poulie menée diff~re de la
~aleur désirée, ce qui occasionne une baisse de
performance.
Pour solutionner le problème que l'on vient
d'exposer, la présente invention propose de remplacer les
blocs centrifuges coulissant le long des parois d'appui
par des jeux de paires de masselottes roulant sur des
crémaillères fixées sur les parois d'appui de facon à
réduire considérablement la friction qui modifie les
rapports de vitesse.
La nouvelle invention propose donc une poulie de
transmission à courroie à vitesse variable comprenant deux
flasques coaxiaux pourvus de flans tronconiques en regard
l'un de l'autre pour former entre eux une gorge en forme
de V dans laquelle est placée une courroie de section
trapézoidale, un des flasques, dit flasque fixe, étant
fixé de façon rigide ~ l'une des extrémités d'un moyeu,
l'autre flasque, dit flasque mobile étant monté à même ce
moyeu par l'intermédiaire d'une glissière de façon ~
pouvoir glisser librement le long du moyeu. Un ressort
hélicoïdal, monté autour du moyeu, permet d'appliquer une
force de rappel pour éloigner le flasque mobile du flasque
fixe. Un capot, dit de réaction, est fixé à l'autre
extrémité du moyeu de façon à faire face au flasque
mobile.
Au moins deux jeux de masselottes sont répartis
radialement et symétriquement autour du moyeu entre le
capot de réaction et le flasque mobile. Chaque jeu
comprend deux masselottes de forme généralement
4 ~U52~5~ ~
cylindrique s'étendant dans un même plan radial par rapport
au moyeu, les masselottes étant dentées et engrenées liune à
l'autre. Un guide, encadrant les deux masselottes, sert à les
maintenir dans le plan radial tout en leur permettant de s'y
déplacer. Deux crémaillères inclinées pourvues de dents
identiques à celles des masselottes sont placées en regard
l'une de l'autre dans ledit plan radial. L'une des deux
crémaillères est rigidement fixée au capot de réaction et
l'autre au flasque mobile de facon à ce que la distance entre
elles soit de plus en plus petite à mesure que l'on s'éloigne
du moyeu. Ces deux crémaillères sont chacune engrenées par
une des deux masselottes qui, sous l'effet de la force
centrifuge engendrée lorsque la poulie est en rotation,
s'éloigne radialement du moyeu en roulant non seulement l'une
sur l'autre, mais également le long des crémaillères. Ce
déplacement des masselottes force le flasque mobile à se
déplacer le long du moyeu pour se rapprocher du flasque fixe.
Le rapprochement des deux flasques est toutefois contrôlé par
la force de rappel exercée par le ressort hélicoïdal ainsi que
par la force de rappel engendrée par la composante axiale de
la pression exercée par la courroie, ces force ayant pour
effet de balancer la poussée des masselottes sur le flasque
mobile et éloigne les deux flasques dès que la vitesse de
rotation de la poulie diminue.
Il est possible d'obtenir un déplacement complexe
du flasque mobile en fonction de la vitesse de rotation en
combinant les divers types possibles de masselottes et de
crémaillères. Les masselottes peuvent être purement
cylindriques ou en forme de cames, c'est-à-dire ayant une
forme généralement ovale. Elles peuvent avoir un centroïde
d~saxé ou non par-rapport au centre de gravité. Les
crémaillères peuvent être droites ou courbes, le terme
"courbe" référant à une surface ayant un ou plusieurs rayons
de courbure. De plus, les masselottes d'un même jeu ne sont
pas nécessairement symétriques. Chaque crémaillère peut
également être de forme différente de l'autre.
Les avantages de cette nouvelle poulie sont:
A
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- l'obtention d'un réglage plus précis du variateur,
- le maintien de la puissance du moteur à son maximum
dans des conditions de surcharge sévare du véhicule,
- la combinaison de la simplicité et de la durabilité
éprouvée du principe des blocs centrifuges libres avec la
basse friction de caractéristiques des jeux de masselottes
dentées roulant le long des crémaillères,
- la diminution du temps de réaction du variateur lors
d'un changement brusque de surcharge afin de diminuer le
délai de réaction durant lequel le moteur baisse en bas de
son régime optimum.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de
la description non limitative qui suit d'un mode de
réalisation préféré de l'invention, faite en se référant
aux dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 représente une vue en coupe d'une
poulie selon l'invention,
la figure 2 représente le graphique de la vitesse
de rotation de la poulie menante en fonction de la vitesse
de rotation de la poulie menée.
La poulie selon l'invention illustrée à la
figure 1 est la poulie menante d'une transmission ~
courroie à vitesse variable. Cette poulie comprend deux
flasques coaxiaux 1 et 3 dont les flancs tronconiques 5 et
7 sont en regard l'un de l'autre pour former entre eux une
gorge 9 en forme de V dans laquelle passe une courroie
trapézoïdale 11 assurant la transmission du couple à une
poulie menée (non représentée).
Le flasque 1, dit flasque fixe, est fixé à
l'extrémité d'un moyeu 13 percé d'un trou axial 15 par un
boulon 17. Le flasque 3, dit flasque mobile, est pourvu
d'un trou 19 en son centre contre lequel un cylindre 21
est placé. Le cylindre 21 possède un fond 23 auquel est
fixé une glissière 25 permettant au flasque mobile 3 de
coulisser le long du moyeu 13.
Un ressort hélicoidal 27, ayant comme fonction
de créer une force de rappel éloignant le flasque mobile
3 du flasque fixe 1, est placé autour du moyeu 13 et vient
s'appuyer sur le fond 23 du cylindre 21 et contre le
6 ~ 3 ~ ~
flasque fixe 1 au moyen d'une butée 29. Le ressort peut
cependant être placé de manière différente. Un capot 31 dit
de réaction, est fixé au moyeu 13 à l'extrémité opposée de
l'emplacement du flasque fixe 1. Le capot de réaction 31
tient en place grâce à la tête 33 du boulon 17.
Préférablement, trois jeux de masselottes sont
répartis radialement et symétriquement autour du moyeu 13.
Il serait toutefois possible d'avoir un nombre de jeux de
masselottes de deux, quatre ou même plus. Chaque jeu comprend
une paire de masselottes 35 cylindriques et dentées et deux
crémaillères 37 et 39 droites symétriquement disposées. La
crémaillère 37 est fixée sur le capot de réaction 31 et
l'autre, la crémaillère 39, est fixée sur le flasque mobile
3. Les crémaillères 37 et 39 ont des dents 41 identiques aux
dents 43 des masselottes 35. Il faut toutefois préciser que
les masselottes 35 peuvent être d'une autre forme que
cylindrique et que les crémaillères peuvent être courbes. De
plus, les masselottes 35 peuvent avoir une forme différente
l'une de l'autre ou bien être identiques. Les crémaillères
37 et 39 peuvent avoir ou non une forme identique.
Lors de la rotation de la poulie, les masselottes
35 sont soumises à une force radiale appelée force centrifuge
qui fait que les masselottes 35 cherchent à s'éloigner du
moyeu 13. La crémaillère 39 étant fixée sur le flasque mobile
3, il est donc possible d'avoir une augmentation de la
distance entre les crémaillères 37 et 39, permettant ainsi un
déplacement radial des masselottes 35. La crémaillère 37 ne
bouge pas, car elle est fixée rigidement sur le capot de
réaction 31 qui est fixé rigidement à son tour sur le moyeu
13. La force centrifuge est une force massique agissant sur
le centre de masse des masselottes. Les masselottes étant
cylindriques, la force agit au centre de ces dernières. Les
dents 43 des masselottes 35 s'enchevêtrent avec les dents 41
des crémaillères 37 et 39, les dents 41 et 43 étant identiques
ce qui empêche un glissement des masselottes 35 sur les
parois, d'où l'existence d'une force d'appui entre les
f ,-,~
20523~
dents 41 et 43. La force centrifuge agissant au centre des
masselottes et l'existence d'une force d'appui au niveau
des dents 41 et 43 font qu'un couple de rotation est créé
et engendre une rotation des masselottes 35 si l'espace
entre les crémaillères 37 et 39 augmente, ce qui a pour
effet de déplacer le flasque mobile 3. La rotation des
masselottes 35 se termine lorsque l'équilibre est atteint
entre la force centrifuge des masselottes 35 d'une part et
la force de rappel combinée du ressort hélico~dal 27 et de
la courroie 11. Si la vitesse de rotation augmente à
nouveau, les masselottes 35 subissent une force centrifuge
plus grande, forçant le ressort 27 à se comprimer
davantage, le flasque mobile 3 se rapprochant du flasque
fixe 1. Si la vitesse de rotation diminue, la force du
ressort 27 devient plus grande que l'effet de la force
centrifuge, ce qui éloigne le flasque mobile 3 du flasque
fixe 1, et du même coup déplace la crémaillère 39. Ce
rapprochement de la crémaillère 39 vers la crémaillère 37
occasionne un déplacement des masselottes 35 vers l'axe du
moyeu 13 jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint suite à
la décompression du ressort 27 et au relâchement de la
courroie 11.
Il est possible de voir sur le graphique de la
figure 2, représentant la vitesse de rotation de la poulie
menante en fonction de la poulie menée, en to~rs par
minute (T.P.M), que la courbe obtenue avec les masselottes
dentées est plus similaire à la courbe désirée que la
courbe obtenue avec les blocs centrifuges l'est. Il
appara~t donc clairement que l'utilisation de la poulie
avec masselottes dentées donnera des résultats supérieurs
au point de vue transmission de puissance que ces
prédécesseurs.
