Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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La présente invention concerne une poulie
entrain~e par une courroie dans laquelle des roues dentées
de forme généralement tronconique viennent s'interposer
chacune entre deux crémaillères circulaires placées à
angle par rapport au plan axial de façon à permett~e la
variation du diamètre d~enroulement de la poulie en
fonction de la force radiale exercée par la courroie. Le
diamètre d'enroulement de la poulie varie de facon
inversement proportionnelle ~ la force radiale exerc~e par
1~ la courroie. Cette poulie, dite poul~e men~e, ~ait partie
d'une transmission appel~e transmission à courroie à
vitesse varia~le. Outre la poulie menée décrite dans le
présent mémoire, la transmission comprend une autre
poulie, dite poulie menante, sur laquelle est enroulée
l'autre extrémité de la ~ourroie. Cette poulie menante est
conçue de manière à augmenter son diamètre d'enroulement
en fonction de la vitesse de rotation du moteur. Ce type
de transmission est utilisé entre autres dans des
véhicules motorisés comme des motoneiges, ~es
motocyclettes, des véhicules tout-terrains ou certaines
petites voitures.
Le ~ut 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 v~hicule et un
régime moteur raisonnable ~ haute vitesse. Lorsque le
régime moteur est ba ou que le couple de charge est
élevé, la poulie menante a un petit diam~tre d'enroulement
et la poulie menée a un grand diamètre d'enroulement.
Lors~ue le diamètre d'enroulement de la poulie menante
augmente, la poulie menée doit réduire le sien puisque la
courroie a une longueur fixe. Ainsi, le diamètre
d'enroulement de la poulie menée est fonction du diamètre
d'enroulement de la poulie menante et varie de façon
inversement proportionnelle ~ cette dernière, la force
radiale exercée par la co~rroie sur la poulie menée ~tant
un facteur induisant la variation de diamètre de la poulie
men~e. Une variation du couple de charge induit également
une variation de son diam~tre.
Dans des poulles men~e~ traditionnelles, la
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variation de diamatre de cette poulie se fait à l'aide de
boutons de friction qui glisse sur des surfaces de
friction placées ~ angle par rapport au plan radial. La
poulie comporte deux flasques coaxiaux pourvus de flancs
tronconiques en regard l~un de l~autre pour former entre
eux une ~orge en V dans laquelle est plac~e la courroie de
section trapézo~dale. L'un des flasques, dit flasque fixe,
est fixé de façon rigide à l~une des extr~mités du moyeu
et l'autre flasque, dit flasque mobile, est monté ~ même
le moyeu par l'intermédiaire d'une glissiare de façon
pouvoir coulisser et tourner librement autour du moyeu. La
poulie comporte une came plac~e à l'extrémit~ du moyeu
opposé au flasque fixe ainsi qu'un ressort hélico$dal
plac~ entre le flasque mobile et la came. Ce ressort
génère une force de rappel axiale servant à rapprocher les
deux flasques et génère egalement une force de rappel en
torsion forçant le flasque mobile ~ revenir à sa position
initiale. La poulie menée est placée sur un arbre
transmettant la puissance à des éléments en aval du
moteur.
Initialement, la courroie a un grand diamètre
d'enroulement autour de la poulie menée. Lorsque la
courroie a un plus grand diamètre d'enroulement autour de
la poulie menante, elle augmente la force radiale qu'elle
exerce sur les flancs tronconiques de la poulie menée.
Lorsque cette force est suffîsamment élevée, le flasque
mobile tourne alors légèrement en sens inverse du flasque
fixe et s'éloigne de ce flasgue fixe en faisant ~lisser
ses boutonæ de friction sur les surfaces de friction
attach~es à la came. Le déplacement résultant du flasque
mobile ~e traduit donc par une rotation et un déplacement
axial s'~loignant du flasque fixe. Cet éloignement cesse
lorsque la force radiale de la courroie est contre~alancée
par la force de rappel genérée par le ressort hélico3dal.
Suivant cet ~quilibre, la courroie de section trap~zoldale
voit son diamètre d'enroulement prendre une va~eur plus
faible. Le diamètre de la poulie dépend également du
couple de charge qui tend à ce que la poulie ait un grand
diamètre d'enroulement.
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Le déplacement du flasque mobile étant engendré
par le glissement de boutons de friction sur des surfaces
de friction, il s'ensuit que ce déplacement n'est pas très
pr~cis puisque le frottement est tr~s grand. Ceci cause
donc une hysterésis importante et une faible vitesse de
réaction aux variations brusques de surcharges, ce qui a
pour effet de retarder la variation des rapports de
vitesse. Le rapport de vitesse entre le moteur et la
poulie menée diff~re alors de la valeur d~sirée, ce qui
occasionne une baisse de performance. De plus, cette
friction use les patins qui devront alors être
éventuellement remplacés.
Pour solutionner les problèmes pr~cédemment
expos~s, la présente invention propose de remplacer les
boutons de friction et les surfaces de friction par des
jeux d'appuis mobiles dispos~s entre la came et le flasque
mobile, chaque jeu d'appuis comprenant une roue dentée de
forme généralement tronconique venant s'interposer entre
deux crémaillères plac~es à angle par rapport au plan
radial, l'une étant située sur le flasque mobile et
l'autre ~tant situ~e sur la came, de façon à permettre le
déplacement du flasque mobile et ainsi de réduire
~onsidérablement la friction qui modifie les rapports de
vitesse.
La nouvelle invention propose donc une poulie de
type "menée" d'une transmi~sion ~ vitesse variable,
comprenant:
(a) un moyeu ayant deux extr~mités;
(b) 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 plac~e une
courroie de section trapézoïdale exerçant une force
radiale et une force tangentielle sur les ~lancs
tronconiques, l'un des flasques, dit ~lasque fixe, étant
fix~ de façon rigide ~ l'une des extrémités du moyeu,
l'autre flas~ue, dit flasque mobile, ~tant monté ~ même le
moyeu par l'interm~diaire d'une glissière de façon
pouvoir tourner et coulisser librement le long du moyeu;
(c) un ressort h~licoïdal monté autour du moyeu de
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façon à appliquer une force de rappel pour rapprocher le
flasque mobile du fla6que fixe;
(d) une came rigidement fixée à l'autre des deux
extrémités du moyeu, ladite came faisant face au flasque
mobile, et
(e) un ensemble d'au moins deux jeux d'appui mobile
disposés entre la came et le flasque mobile, ces jeux
étant symétriquQment répartis autour du moyeu et
comprenant chacun:
- une roue dentée de forme q~néralement
tronconique se déplaçant en tournant à distance constante
autour du moyeu,
- un guide servant ~ maintenir la roue dentée
à distance constante autour du moyeu,
- deux crémaillères pourvues de dents
convergeant vers le moyeu identiques à ce~les de la roue
d~ntée et plac~es parallèlement en regard l'une de
l'autre, l'une des deux crémaillères étant rigidement
fixée à la came et l'autre au flasque mobile, lesdites
crémaill~res étant disposées ~ angle par rapport au plan
radial défini par le moyeu et enqren~es chacune par la
roue dentée de façon à ce que lorsque 1~ poulie est en
rotation, une augmentation de la force radiale exercée par
la courroie force le flasque mobile à s'éloigner du
flasque fixe en faisant tourner ledit flasque mobile en
sens inverse par rapport au flasque fixe et fait ainsi
glisser les crémaillères, séparées par la roue dentée,
l'une par rapport à l'autre. Cet éloignement est
préférablement limit~ par u~e buté~ placée sur la partie
~0 centrale du flasque mobile et venant s'appuyer sur une
but~e placée sur la partie centrale de la came.
L'éloignement est contrôlé par la force de rappel du
ressort h~licoïdal qui rapproche les deux flasgues dès que
la force radiale exercée par la courroie diminue et par la
force tangentielle. La for~e tangentielle agit sur le
flanc tronconique du flasque mo~ile et est fonction du
couple de charge.
Les roues dent~es de cette poulie sont
pr~féra~lement rondes. Il est toutefois possible
2n7ç2~l
d'utiliser des roues dent~es ayant une section
sensiblement ovale, cette derni~re pouvant même avoir une
forme asymétrique.
Le rapprochement maxi~al entre les deux flasques
peut également etre ajust~ à l'aide d'un anneau monté
autour du moyeu et placé éntre le flasque mobile et le
flasque fixe.
Les avantages de cette nouvelle poulie sont:
- l'obtention ~un très faible coefficient de
frottement au niveau des appuis,
- la minimisatiQn de l'hystér~sis,
- la diminution du temps de réaction du variateur
lors d'un changement brusque de surcharge afin de diminuer
le délai de réaction durant lequel les rapports de vitesse
ne sont pas optimum, et
- la r~duction de l'entretien requis.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description non limitative qui suit d'un mode de
réalisation pré~ré de l'invention, faite en se r~f~rant
aux des~ins annex~s dans lesquel~:
la figure 1 repr~sent~ une vue latérale d'une
poulie selon l'art ant~rieur,
la figure 2 repr~sente une vue en coupe d'une
poulie selon l'invention avec un grand diamètre
d'enroulement,
la figure 3 repr~sente une vue en coupe de la
poulie a~ec un petit diamètre d'enroulement,
la figure 4 représente une coupe de la poulie vue
de face montrant la disposition des roues dent~es et des
crémaillares,
la figure 5 repr~sente une vue en per~pective des
surfaces d'appui et des roues dentées.
La poulie seloA l'in~ention illustree ~ la figl1re
1 est la poulie men~e d~une transmiss~on ~ courroie à
3~ vitesse variable comprenant une poulie menante et une
poulie men~e. Cette poulie menée comprend deux flasques
coaxiaux 10 et 7 2 dont le5 ~lancs tronconiques ~4 et 16
sont en regard l'un de l'autre pour former entre eux une
gorqe l~ en forme de V dan~ laquelle passe une courroie
~n7~2~l
trapézo~dale 20 assurant la transmission du couple
provenant de la poulie menante (non repr~sent~e).
Le flasque 10, dit flasque fixe, est fixé à
l'extrémité du moyeu 22. Le flasque 12, dit flasque
mobile, est pourvu d'un trou 24 contre lequel un cylindre
26 est placé. Un coussinet circulaire 28 plac~ entre le
cylindre 26 et le moyeu 22 permet au flasque mobile 12 de
coulisser e~ de tourner autour du moyeu 22 sans trop de
friction.
Une came 3Q rigidement fixée à l'extrémité du
moyeu 22 opposée au flasque fixe 10 possède préf~rablement
trois surfaces inclinées 31 sur chacune desquelles est
fixée préf~rablement une cr~maill~re courbée 32 dont les
dents 34 convergent en direction du moyeu 22. Les trois
crémaillères 32 sont r~parties symétriquement autour du
moyeu 22 et occupent chacune environ 1/6 de la
circonférence. Trois cr~maillères 36, pourvues de dents 38
identiques aux dents 34, sont fixées sur le flasque mobile
12 parall~lement et ViB-~-ViS les crémaillères 32. Une
roue dentée 40 sensiblement tronconique e~t placée entre
~haque paire de crémaillères 32 et 36. Les roues ~0
possèdent des dents 42 identiques aux dents 34 et 38. La
pr~sence de roues 40 permet au flasque mobila 12 de
tran~mettre la partie de la puissance transmise par la
courroie 20 sur le flanc tronconique 16. Cette puissance
passe alors ~ la came 30 qui la transmet ~ son tour au
moyeu 22. L'autre partie de la puissance passe par le
flasque fixe 10. Tel qu'illustr~ à la figure 4, les
crémaill~res 32 et 36 sont pourvues de flancs latéraux
lisses respecti~ement num~rot~s 33 et 37, sur lesquels
vlennent s'appuyer les flancs lat~raux iisses 41 des roues
dent~s 40. De cette façon~ les dents 34 et 38 des
cr~maill~res 32 et 36 ne subissent pas les charges
radiales mais seulement les charges tanyentielles g~n~r;ées
~5 lors du d~placement des roues dentées 40 sur les
cr~maill~res ~2 et 36. Ceci empeche les dents 34 et 38 de
s'~craser ~ans les dents 42 et ainsi de g~n~rer une
friction assez grande~
La poulie pos~ède ~galement un ressort hélicoïdal
?n7~t2.~1
40 ayant comme fonction de cr~er une force de rappel,
préf~rablement axiale et de torsion, rapprochant le
flasque mobile 12 du flasque fixe 10~ Le ressort 27 est
placé autour du moyeu 22 et vient s'appuyer contre le
flasque mobile 12 et la came 30.
Lors de la rotation de la poulie, une augmentation
de la force radiale exercée par la courroie sur les flancs
tronconiqueæ 14 et 16, suite ~ une traction de la poulie
menante, cherche à éloigner les deux flasques 10 et 12. Le
seul mouvement ~ossible sera alors la rotation du flasque
12 en sens inverse par rapport au flasque fixe 10. Cette
rotation permettra alors aux cr~maillères 32 et 36 de
glisser l'une par rapport à l'autre et par le fait même,
de faire tourner la roue dent~e 40 qui les sépare. Puisque
les cr~maill~res 32 et 36 sont disposées à angle par
rapport au plan radial, la rotation du flasque mobile 12
se traduit également par un déplacement axial. La came 30
possède une forme permettant un emboftement progressif du
flasque mobile 12. L'~loignement des deux flasques 10 et
12 se termine lorsque la force radiale exerc~e par la
courroie est en ~quilibre avec la force de rappel axiale
et de torsion générée par le ressort h~licoïdal 40, ainsi
qu'avec la force tangentielle exercée par la courroie 20
sur le flanc tronconique 16. Si la vitesse de rotation du
moteur diminue, le diam~tre d~enroulement de la poulie
menante diminuera aussi de même alors que la force radiale
exercée par la courroie sur la poulie men~e. La force de
rappel du ressort 40 fera en sorte que les deux flasques
10 et 12 chercharont à se rapprocher et d~nc a augmenter
le diam~tre d~enroulement. Le déplacement axial du flasque
mobile 12 sera combiné ~ une rotation par rapport au
flasque fixe 10 dans le sens de rotati~n de la poulie
puisque le flasque mobile 12 transmet la puissance
prov~nan~ ~e la c~urroie par le biais des flancs latéraux
33 et 37 des crémaill~reE 32 et 3~ et des flancs lat~raux
41 des roues ~eslt~es 400 ~loignement des deux flasques
~0 et 12 est limite par les butées 4~r plac~es sur la
parti~ centrale de la came 30 et les but~es 46 placée6 sur
la partie centrale du flasque mohile 12.
2~7 ~ 2Sl
Lorsque le couple transmis par la courroie 20
augmente, les flancs tronconiques ~4 et 16 subiront une
plus grande force tan~entielle, force servant à
transmettre le couple à la poulie. Cette augmentation de
la force tangentielle aura pour effet de transmettre une
plus grande force au flasque mobile 12 dans le même sens
que la rotation de la poulie et donc de le forcer ~ se
déplacer jusqu'a un autre point d'equilibre. Le flasque
mobile 12 se rapprochera alors du flasque fixe 10, d'où
une augmentation du diamètre d'enroulement de la poulie.
L'augmentation du diamètre d'enroulement se termine
lorsque les forces radiale, tangentielle et de rappel sont
en ~quilibre. La tension dans la courroie 20 est alors
plus grande que précédemment.
La poulie est également pourvue d'un guide 50
~fiqure 4) empêchant les roues dent~es 40 de se d~placer
vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge. La
poulie est aussi dot~e d'un guide 52 empêchant le
d~placement des roues dentées 40 vers l'int~rieur.
Tel qu'illustré sur les figures 2 et 3, un anneau
54, monté autour du moyen 22 entre les deux flasques 10 et
12, permet de det~rminer une distance maximal de
rapprochement. L'anneau 54 est accroché ~ l'un ou l'autre
des flasques 10 ou 12.
