Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
2~742~
La presente invention concerne une poulie
destinée à être montée à la sortie d'un arbre moteur, dans
laquelle des roulettes de forme généralement cylindriques
prennent appui sur das crémaillères pour faire varier,
5 SOU8 l'effet d~une variation de la force centrifuge, le
diamètre d'enroulement de cette poulie autour de laquelle
est placée une courroie trap~zo1dale. Cette poulie, dite
poulie menante, fait partie d'une transm~ssion appel~e
transmission à courroie ~ vitesse varia~le. Outre la
poulie menante d~crite dans le pr~sent mémoire, la
transmission comprend une autre poulie, dite poulie menée,
sur la~uelle 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
véhicules motorisés comme des motoneiges, des
motocyclettes, des v~hicules 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'acc~lération du v~hicule et un
régime moteur raisonna~le ~ haute vitesse. ~orsque 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 diamatre
d'enroulement lorsque le régime moteur diminue ou que le
couple raguis est élevé.
Dans un des types de poulie à ~or~e variable
connus dans l'art antérieur, les extrémités libres de
cames pivotantes placées autour du moyeu se déplacent
radialement sou~ l'effet de la force centrifuqe et leur
mouvement est transforme en d~placement axlal le long du
moyeu d'un flasque mo~ile placé en regard d'un flasque
~ixe pour former entre eux une gorge en forme de V dans
laquelle est placée une courroie de section trapezo~dale
servant a tran~mettre la puissance à la poulie menee. La
207~2~
transformation du mouvement radial en mouvement axial se
fait par le biais de roulettes roulant sur des surfaces
d'appui courbées de façon ~ ce que le rapprochement des
deux flasques, donc le diamètre d'enroulement, dépende de
la force centrifuge exercée sur les cames, la force
centrifuge étant proportionnelle au carré de la vitesse de
rotation de la poulie.
Il existe deux modes de réalisation à ce
principe.
Selon le premier de ces modes, le8 surfaces
d'appui sont constituées par la surface ext~rieure des
cames qui s'appuient sur des roulettes montées sur un
support fixé au moyeu. Lorsque le moyeu de la poulie
tourne, il entra~ne en rotation le flasque fixe et le
support sur lequel sont montées les roulettes. Ce support
transmet son mouvement de rotation, par le biais d'appuis
pouvant coulisser axialement, au flasque mobile sur lequel
sont ~ixées les extrémités pivotantes des cames.
Du fait qu'elles tournent, les cames sont
soumises à l'action de la force centrifuge gui déplacent
leurs extrémit~s libres vers l'extérieur contre les
roulettes. La forme courbe des cames qui jouent le rale de
surfaces d'appui permet une transformation de ce
d~placement radial en déplacement axial du flasque mobile
gr~ce au roulement des roulettes sur la came. Pour une
vitesse donnée de rotation de la poulie, un ~quilibre est
atteint lors~ue la poussée axiale est contrebalancee par
une première force de rappel axiale exercée par un ressort
hélicoïdal monté entre le support des roulettes et
l'extrémité du flas~ue mobile opposée à l'emplacement des
cames. La tension d'enroulement de la courroie exerce une
seconde force de rappel. Suivant cet é~uilibre, la
courroie trapézotdale voit son diamètre d'enroulement
prendre une valeur p~us ou moins ~rande selon la vitesse
de rotation.
Selon le deuxi~me mode possi~e de réalisation,
les roulettes sont ~ontées aux extrémités ~i~res des cames
et ces roulettes prennent appui sur un capot, dit de
20742~
réaction, placé sur le moyeu a 1'extrémité opposée au
flasque fixe. Ce~ cames sont soumises à l'action de la
force centrifuge lors de la rotation de la poulie et ont
pour effet de déplacer les extrémités libres des cames
vers 1'extérieur. Ce mouvement radial est transformé en
mouvement axial par le biais des roulettes qui viennent
s'appuyer sur la paroi intérieure d'un capot de réaction
courbé vers le flasque fixe et jouant le rôle de surface
d'appui. En prenant ainsi appui, les cames exercent une
poussée axiale sur le flasque mo~ile auquel elles sont
fixées et permet donc un rapprochement du flasque mobile
vers le flasque fixe. Pour une vitesse donn~e de rotation
de la poulie, un ~quilibre est atteint lorsque la poussée
axiale est contrebalancée par une première force de rappel
axiale exercée par de~ ressorts de torsion mon~és autour
de l'axe de rotation des cames. La tension d'enroulement
de la courroie exerce ~galement une seconde force de
rappel. Comme pour le premier mode de réalisation,
l'équilibre entre la force centrifuge et les forces de
rappel permet d~obtenir un diametre d'enroulement
d~pendant de la vitesse de rotation de la poulie. Un
exemple de ce type de poulie est d~crit dans le brevet
US A-3 266 330.
Au bout de plusieurs heures d'utilisation,
l'usure des roulettes, accasionnée par leur glissement sur
les surfaces d'appui, fait en sorte que certaines parties
de leur circonf~rence deviennent plates et il faut alors
les rempla~er par des roulet~es neuves. De plus, cette
usure affecte le temps de réaction de la poulie lors d'un
changement brusque de surcharge. Il s'ensuit donc que le
rapport des vitesses entre le moteur et la poulie diff~re
de la valeur désir~e, ce gui occasionne une baisse de
performance.
Pour solutionner les problèmes préc~dents, la
pr~sente invent~on propose de remplacer les surfaces
d'appui liss~s et les roulettes lisses par des surfaces
d'appui et des roulettes den~ées identiquement de façon à
207~23~
pouvoir s'engrener les unes aux autres et ainsi éviter le
glissement qénérateur d'usure.
~a présente invention propose donc une-poulie de
transmission à vitesse variable, comprenant:
- un moyeu ayant deux extr~mit~s et un axe
central,
- 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 trapézo~dale, l'un des flasques, dit
flasque fixe, étant fix~ de façon rigide ~ l'une des
extrémités du moyeu, l'autre flasque, dit flasque mobile,
étant monté ~ même le moyeu par l'intermédiaire d'une
glissière de facon ~ pouvoir coulis6er librement le long
du moyeu,
- un ensemble d'au moins deux cames pivotantes,
ayant deux extrémit~s, chaque came pivotant autour d'un
axe de rotation situé à l'une de ses deux extr~mités et
normal à l'axe central du moyeu,
- des moyens pour appliquer une force de rappel
pour éloigner le flasque mobile du flasque fixe, et
- un ense~ble de roulettes du même nombre que les
cames pivotantes réparties radialement et symétriquement
autour du moyeu à l'autre des deux extrémit~s de celui-ci,
lesdites roulettes étant disposées de façon ~ appuyer sur
des surfaces dites d'appui, étant entendu que soit les
roulettes sont montées ~ l'extrémîté opposée des cames
pivotantes à l'axe de rotation et les surfaces d'appui
~ont constitu~es par un capot dit de reaction fixé au
moyeu ~ l'extrémité oppos~e, soit les roulettes sont
mont~es par rapport au moyeu, et les surfaces d'appui sont
constituées par les cames pivotantes fix~es audit flasque
mobile, de façon ~ ce que, dans l'un et l'autre cas, le
flasque mo~ile se ~rouve poussé vers le ~las~ue ~ixe
contre l'ac~ion de la force de rappel lorsque la vitesse
du moyeu augmente.
La poulie selon l'invention est caractér~s~e en
ce que les roulettes et les surfaces d'appuis sont dentées
2~742~
de façon similaire pour pouvoir s'engrener les unes aux
autres et ainsi ~viter un glissement g~n~rateur d'usure.
Le nombre de cames de cette poulie est
préférablement de trois. De plus, les moyens pour
appliquer une force de rappel suppl~mentaire à celle
générée par la courroie sont constitués soit par un
ressort h~lico~dal mont~ autour du moyeu, soit par au
moins un ressort de torsion monté autour de l'axe de
rotation des cames.
Les roulettes sont préférablement cylindriques
mais afin d'obtenir un déplacement complexe du flasque
mobile en fonction de la vitesse de rotation, les
roulettes peuvent être de forme sensiblement ovale. Les
roulettes sensiblement ovales peuvent aussi ne pas avoir
leur centre de rotation au même endroit que leur
centro~de~ Les surfaces d'appui, constituées par les cames
ou le capot de réaction, peuvent avoir plusieurs rayons de
courbure.
Lorsque le régi~e moteur est au plus bas, le
flasque mobile est préférablement suffisamment ~loigné du
flasque fixe pour que la courroie ne soit pas entrain~e
par la poulie.
~es avantaqes de cette poulie amélior~e sont:
- une r~duction de l'usure due au glissement entre
les roulettes et les surfaces d'appui,
- une diminution de la fréquence d'entretien, et
- une diminution de temps de réaction du variateur
lors d'un changement brusque de surcharge.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de
la description non limitative qui suit de deux modes de
r~aliæation pr~f~ré6 de l'~nvention faite en se r~férant
aux dessins annex~s dans lesquels:
la figure 1 repr~sente une vue en coupe d'une
poulie selon un p~emier mode de réalisation,
la figure 2 repr~sente une vue en coupe d'une
poulie selon un second mode de réalisation,
la figure 3 repr~sente une vue en perspective
des surfaces d'appui et des roule~tes.
207~2~0
La poulie selon le premier mode de réalisation
illustr~ à la figure 1 est la poulie menante d'une
transmission à courroie à vitesse variable. Cette poulie
comprend deux flasque6 coaxiaux 10 et 12 dont les flancs
tronconiques 14 st 16 sont en regard l'un de l'autre pour
former entre eux une gorge 18 en forme de V dans laquelle
passe une courroie trapézo~dale 20 assurant la
transmission du couple ~ une poulie menée (non
représentée).
Le flasque 10, dit flasque fixe, est fixé à
l'extr~ité d'un moyeu 22 percé d'un trou axial 24 dans
lequel est plac~ un boulon 26 servant à fixer la poulie au
bout de l'arbre moteur 28.
Le flasque 12, dit flasque mobile, est monté
autour du moyeu 22 et peut coulisser autour du moyeu 22
grâce aux coussinets circulaires 30 et 32. Le flasque
mobile 12 a la forme d~une boite fermée dans laquelle peut
coulisser le moyeu 22.
Pr~férablement, trois cames sont réparties
symétriquement à l'intérieur du flasque mobile 12. Il
serait toutefois possible d'avoir un nombre de cames de
deux, quatre ou même plus. Chaque came 34 possède une
extr~mité 36 fixée sur le flasque mobile 12 de fagon à
permettre sa rotation dans un plan radial. Las cames 34
possàdent sur leur face extérieure des dents 38 qui
viennent s'appuyer sur les dents 40 de roulettes 42
montées sur un support 44 fix~ au moyeu 22. Les dents 38
et 40 sont identiques de façon ~ pouvoir s'engrener les
unes aux autres. ~el qu'illustr~ à la figure 3, les flancs
lat~raux 41 des roulettes 42 sont lisses de façon à
8 'appuyer sur les flanc~ latéraux lisses 39 des cames 34.
De cette façon, les dent~ 38 et 40 ne subissent pas les
charges radiales mais seulement les charges tangentielles
gén~rées lors du déplacement relatif des cames 34 sur les
roulettes 42. Ceci empêche les dents 38 et 40 de s'écraser
les unes dans les autres et ainsi de genérer une friction
assez grande.
Un ressort h~lico~dal 46, ayant comme fonction
de cr~er une force de rappel ~loignant le flasque mo~ile
` 2~7428~
12 du flasque fixe 10, est plac~ autour du moyeu 22 entre
le support 44 et la partie arrière 48 du flasque mobile
12.
Lors de la rotation de la poulie, la rotation du
flasque mobile 12 est engendr~e par le biais d'appuis 50
fix~s sur la support 44 et de guides 51 fixés au flasque
mobile 12. Les appuis 50 peuvent coulisser dans les guides
51 de façon à permettre le coulissement du flasque mobile
12.
~0 Une fois en rotation, le flasque mobile 12
entraine ~ son tour les cames pivotantes 34 en rotation.
Sous l'effet de la force centrifuge, les cames 34 viennent
s'appuyer contre les roulette~ 42. Les cames 34
chercheront à tourner dans le plan radial autour de l'axe
de rotation 36. Puisque les cames 34 sont appuyées contre
les roulettes 42 et que les cames 34 sont fixées sur le
flasque mobile 12, une force résultante axiale sera créée
et aura pour effet de rapprocher le flasque mobile 12 du
fla~que fixe 10. Ce rapprochement est toutefois contrôlé
par la force de rappel combinée du ressort h~lico~dal 46
et de la courroie 20. ~a force de rappel g~nérée par la
courroie 20 provient de la tension d'enroulement qui agit
sur les flancs tronconiques 14 et 16 cherchant à les
éloigner l'un de l'autre. Si la vitesse de rotation
diminue, la force de rappel devient plus grande que
l'effet de la force centrifuge sur les cames 34, ce qui
éloigne le flasque mobile 12 du flasque fixe 10 et par le
fait même, force l'extrémité 37 des cames 34 à se déplacer
vers le moyeu 22 jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint
suite ~ la d~compression du ressort 46 et au relâchement
de la courroie 20. Il est possi~e de substituer le
ressort h~licoldal 46 par des ressorts de torsion, montés
autour ds l'axe de rotation 36, cherchant à déplacer
l'extrémité 37 des cames pivotantes 34 vers le moyeu 22.
Cette force de rappel se combine avec la force de rappel
gén~rée par 1~ courroie.
La poulie selon le deuxi~me mode de réalisation
de l'invention illustré sur la figure 2 utilise le même
principe des cames pivotantes et des roulettes, sauf que
2n7''~2 la
dans le cas présent, les roulettes 42 sont placées au bout
des cames pivotantes 34 et le flas~ue mobile 12 n'a pas de
partie arrière 48. Cette partie arrière 48 est remplacee
par un capot 52, dit de r~action, qui est fix~ au moyeu 22
~ l'extr~mit~ opposée de l'emplacement du flasque fixe 10.
Le capot de réaction 5Z est orienté vers les deux flasques
lO et 12.
Cette poulie poss~de pr~férablement trois cames
34 au bout desquelles des roulettes 42 sont fixées de
maniare ~ ce qu'elles puissent tourner sur elles-mêmes.
Les roulettes 42 possèdent des dents 40 qui viennent
s'appuyer sur les surfaces d'appui 54 constituées par la
surface intérieure du capot de r~action 52. Les parties
des surfaces d~appui 54 en contact avec les roulettes
dent~es ~2 possèdent des dents 56 identiques aux dents 40
de façon ~ ce que les dents 40 et les dents 56 puissent
s'engrener les unes aux autres. Tout comme le mode de
réalisation préc~dent et tel qu'illustré ~ la figure 3,
les flancs latéraux 41 de~ roulettes 42 sont lisses de
façon ~ s'appuyer sur les flancs lat~r~ux lisses 39 des
surfaces d'appui 54.
Les cames pivotantes 34 sont fixées sur le
flasque mobile 12 de mani~re ~ pouvoir tourner librement
dans le plan radial. Le flasque mobile 12 coulisse le long
dl~ moyeu 22 et est pourvu d'un trou 58 en son centre
contre lequel un cylindre 60 est plac~. Un coussinet
cylindrique 62 est placé entre le cylindre 60 et le moy~u
22 afin d'obtenir un bas coefficient de friction pour le
coulissement du fla~que mobile 12.
Lors de la rotation de la poulie, la rotation du
flasque mobi~e 12 est engendrée par le ~iais d'appuis ~non
repr~sent~s~ attach~s au capot de r~action 52 et de guides
attach~s au flasque mobile 12 Les appuis e~ les guides
font tourner le flasque mobile 12 tout en lui permettant
de cculiss~r le long du moyeu 22 et sont identiques aux
appu~s 50 et aux gui~es 51 de la figure 1.
Une fois en rotati~n, le flasque mobile }2
entra~ne .~ ~on tour les cames pLvotantes 340 Sous l'effet
de la force centrlfuge, les cames viennent s~appuyer, par
2~17'~2 `'~
l'interm~diaire des roulettes dent~es 42, contre les
surfaces d'appui dent~es 54 du capot de réaction 52 et
cherchent à tourner dans le plan radial autour de l'axe de
rotation 36, ce qui créera une force axiale qui aura pour
S effet de rapprocher le flasque mobile 12 du flasque fixe
10. Ce rapprochement est toutefois contrôlé par la force
de rappel combin~e de ressorts de torsion 6~ montés autour
de l'axe de rotation 36 et de la courroie 20. La ~orce de
rappel ~n~r~e par la courroie 20 provient de la tension
d'enroulement qui agit sur les fl~ncs tronconiques 14 et
16 cherchant à les ~loigner l'un de l'autre. La force de
rappel de ressorts de torsion pousse les cames 34 vers le
moyeu 22 et agit donc directement à l'encontre de la force
centrifuge. Si la vitesse de rotation diminue, la force de
rappel devient plus grande que l'effet de la force
centri~uge sur les cames 34, ce qui ~loigne le flasque
mobile 12 du flasque fixe lO et par le fait même, force
les cames 34 à se d~placer vers le moyeu 22 jusqu'à ce que
l'équilibre soit atteint suite ~ la rotation de
décompression des ressorts 68 et au relâchement de la
courroie 20. Il est possible de substituer les ressorts de
torsion 68 par un ressort h~licoïdal semblable à celui du
premier mode de réalisation.
Dans le~ deux modes de réalisation, les
roulettes 42 sont pr~férablement cylindriques, mais il est
possible d'utiliser des roulettes 42 de forme sensiblement
ovale afin d'obtenir un d~placement complexe du flasque
mobile 12 en fonction de la vitesse de rotation. Les
roulettes 42 de forme sensihlement ovale peuvent aussi ne
pas avoir un centre de rotation au meme endroit que leur
centroïde. Des formes de roulettes 42 ~eaucoup plus
complexes peuvent ~alement être envisagées. De la même
mani~re, les suraces d'appui 37 et ~4, selon le mode de
r~alisation, peu~ent avoir plusieurs rayons de courbure.
Dans la figure 1, les cames 34 pourraient avoir plusieurs
rayons de courbure. Dans la figure 2, l'int~rieur du capot
de r~action 52 pourrait avoir plusieurs rayons de
courbure.
2 n 7 ~
Cette poulie selon les deux modes de réalisation
peut ~galement servir d'embrayage. A l'arrêt du véhicule
et lorsque le moteur tourne au ralenti, il faut pr~voir un
moyen d'isoler le moteur des ~l~ments de traction
inactifs. Ceci peut être réalis~ avec la pr~sente poulie
en faisant en sorte qu'au ralenti, la distance entre le
flasque fixe 10 et le flasque mobile 12 soit telle que la
courroie 20 ne touche ni ~ l'un ni ~ l'autre des deux
flancs tronconiques 14 et 16. Puisque ~a courroie 20 est
l~che dans cette position, le frottement avec le moyeu 22
n'est pas suffisant pour induire la courroie 20 en
rotation.
