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Dispositif de transmission continûment variable
L'invention concerne un dispositif de transmission continûment variable d'un
mouvement de rotation.
Un tel dispositif peut, par exemple, être utilisé dans l'industrie des moteurs
ou des
pompes ainsi que dans le domaine automobile ou, plus généralement, dans celui
de la
mobilité.
Dans ces différents domaines, les dispositifs de transmission continûment
variables, parfois nommés variateurs ou CVT (continuously variable
transmission)
apportent l'avantage particulier de pouvoir contrôler de façon continue la
vitesse de
rotation d'un arbre de sortie, ce qui présente un avantage par rapport aux
boîtes à vitesse
dont les rapports de réduction sont fixes.
Il est connu d'utiliser le rapport de deux diamètres entre une entrée et une
sortie
pour réaliser une transmission de type CVT. L'entrainement entre l'entrée et
la sortie se
fait alors par friction.
Ainsi, DE-A-10 2006 016 955 et FR-A-2 173 528 divulguent des variateurs de
vitesse dans lesquels deux cloches coopèrent avec un satellite qui est en
appui contre les
surfaces internes de ces cloches et dont la position angulaire autour d'un axe
perpendiculaire et non sécant avec l'axe de rotation des cloches permet
d'ajuster le
rapport de transmission de ce variateur. La position du satellite par rapport
aux surfaces
intérieures des cloches est ajustée en faisant glisser le satellite par
rapport à ces
surfaces, perpendiculairement à son sens de rotation. Lors de ce glissement,
les moyens
de commande de la position du satellite doivent vaincre un effort de
frottement entre ce
satellite et les surfaces internes des cloches. Pour éviter de solliciter de
façon trop
importante ces moyens de commande, il convient donc que cet effort de
frottement soit
relativement faible. D'autre part, pour une transmission efficace du mouvement
au sein du
variateur de vitesse, il importe de limiter le glissement entre les éléments
d'entrée et de
sortie, c'est-à-dire de travailler avec un coefficient de frottement
relativement important
entre ce satellite et ces surfaces.
Il existe donc deux contraintes opposées relatives au coefficient de
frottement
entre le satellite et les surfaces internes des cloches, ce qui impose des
compromis et nuit
soit à la durée de vie du variateur soit à son efficacité. En outre, dans ces
variateurs
connus, l'ajustement de la position angulaire du satellite est relativement
long car il faut
tenir compte du glissement à réaliser entre le satellite et les surfaces
internes des
cloches, ce glissement ne pouvant pas être immédiat compte tenu du frottement
entre ces
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pièces. En outre, ce glissement du satellite, perpendiculairement à son sens
de rotation
lors de l'ajustement de sa position, tend à user le satellite et/ou les
surfaces internes des
cloches.
C'est à ces inconvénients et à cette double contrainte, qu'entend plus
particulièrement répondre l'invention en proposant un nouveau dispositif de
transmission
continûment variable dont le rapport de transmission peut être ajusté
rapidement, avec
moins d'effort et moins d'usure que dans les matériels connus, tout en
limitant le nombre
de pièces du dispositif.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif de transmission continûment
variable
d'un mouvement de rotation comprenant une cloche menante tournante autour d'un
premier axe, une cloche menée tournante autour d'un deuxième axe aligné avec
le
premier axe et un satellite pourvu d'une première bande en contact avec une
surface
intérieure de la cloche menante et d'une deuxième bande en contact avec une
surface
intérieure de la cloche menée, des zones de contact entre ces bandes et les
surfaces
intérieures des cloches étant définies dans un même premier plan radial par
rapport au
premier axe, alors que le satellite est tournant autour d'un troisième axe
inclus dans le
premier plan radial et dont l'orientation angulaire par rapport au premier axe
définit le
rapport de transmission du dispositif et alors que le satellite est pivotant
autour d'un
quatrième axe perpendiculaire au premier plan radial et non sécant avec le
premier axe.
Conformément à l'invention, le satellite est pivotant autour d'un cinquième
axe parallèle
au premier plan radial et perpendiculaire au troisième axe.
Grâce à l'invention, le changement du rapport des vitesses d'entrée et de
sortie du
dispositif peut être obtenu grâce à un changement de la position angulaire du
satellite
résultant non pas d'un glissement direct du satellite sur les surfaces
intérieures des
cloches menantes et menées mais de son pivotement autour du cinquième axe.
Ainsi,
l'effort de commande nécessaire pour changer le rapport de vitesse du
dispositif conforme
à l'invention est inférieur à celui nécessaire dans les variateurs connus de
DE-A-10 2006
016 955 et FR-A-2 173 528. De ce fait, l'usure du dispositif, est moindre et
les
changements de rapport de vitesse sont plus rapides qu'avec ces variateurs
connus.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel
dispositif
peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans
toute
combinaison techniquement admissible :
- La position angulaire du satellite autour du quatrième axe est réglable par
un
basculement primaire de ce satellite autour du cinquième axe, ce basculement
primaire
induisant un basculement secondaire du satellite autour du quatrième axe.
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- Le basculement secondaire du satellite est induit par son basculement
primaire
créant des forces résultantes, produisant un couple de pivotement, et par le
fait que les
surfaces intérieures des cloches sont gauches et que les cloches sont
tournantes.
- Des moyens de commande de la position angulaire du satellite autour du
cinquième axe agissent sur le satellite en le faisant pivoter autour d'un
cinquième axe, en
orientant les bandes du satellite par rapport aux surfaces intérieures des
cloches par un
basculement primaire induisant un basculement secondaire du satellite autour
du
quatrième axe. En variante, le satellite est libre en rotation autour du
quatrième axe et du
cinquième axe, alors qu'un couple différentiel créé entre la cloche menante et
la cloche
menée agit sur le satellite en le faisant pivoter autour du cinquième axe, en
orientant les
bandes du satellite par rapport aux surfaces intérieures des cloches par un
basculement
primaire qui induit un basculement secondaire du satellite autour du quatrième
axe.
- Les deux cloches sont montées rotatives sur un même arbre fixe dont un axe
longitudinal est parallèle au premier axe, alors que le satellite est monté
pivotant sur
l'arbre, autour du quatrième axe.
- La cloche menante est solidaire d'un arbre menant, alors que la cloche menée
est solidaire d'un arbre mené et que le dispositif comprend un boîtier de
maintien et de
guidage en rotation de la cloche menante, de la cloche menée et du satellite.
Le dispositif
comprend alors avantageusement un porte-satellite qui définit la position du
troisième axe
et qui est monté pivotant, autour du quatrième axe et autour du cinquième axe,
par
rapport au boîtier. Ce porte-satellite peut être monté dans le boîtier par une
liaison rotule
à doigt. Dans ce cas, on peut prévoir qu'un doigt de commande de la liaison
rotule est
piloté en translation dans un plan perpendiculaire au cinquième axe et
incluant le
troisième axe. En variante, le porte-satellite est monté dans le boîtier par
une double
liaison pivot comprenant une première liaison pivot autour du quatrième axe,
cette
première liaison pivot étant libre en rotation, et une deuxième liaison pivot
autour du
cinquième axe, cette deuxième liaison pivot étant pilotée en rotation.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront
plus
clairement à la lumière de la description qui va suivre de quatre modes de
réalisation d'un
dispositif conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et
faite en
référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif de transmission conforme à
l'invention dans une première configuration d'utilisation ;
- la figure 2 est une coupe selon le plan 11-11 à la figure 1 ; on y a indiqué
en 1-1 le
plan de coupe de la figure 1 ;
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- les figures 3 et 4 sont des coupes analogues respectivement aux figures 1 et
2
dans une deuxième configuration d'utilisation du dispositif ; on y a indiqué
en Ill-
Ill et IV-IV les plans de coupe correspondants ;
- la figure 5 est une coupe analogue à la figure 3 lorsque le satellite a
atteint une
position décalée par rapport à celle de la figure 3,
- les figures 6 et 7 sont des coupes analogues respectivement aux figures 1 et
2
dans une troisième configuration d'utilisation du dispositif ; on y a indiqué
en
V-V et VI-VI les plans de coupe correspondants ;
- la figure 8 est une coupe analogue à la figure 6 lorsque le satellite a
atteint une
position décalée par rapport à celle de la figure 6,
- la figure 9 est une coupe analogue à la figure 1 pour un dispositif conforme
à un
deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 10 est une coupe selon le plan X-X à la figure 9 ; on y a indiqué
en IX-IX
le plan de coupe de la figure 9.
- les figures 11 et 12 sont des coupes analogues respectivement aux figures 9
et
10, dans une deuxième configuration d'utilisation du dispositif, on y a
indiqué en
XI-XI et XII-XII les plans de coupe correspondants. ;
- les figures 13 et 14 sont des coupes analogues respectivement aux figures 9
et
10 dans une troisième configuration d'utilisation du dispositif ; on y a
indiqué en
XIII-XIII et XIV-XIV les plans de coupe correspondants ;
- les figures 15 et 16 sont des coupes analogues respectivement aux figures 9
et
10 dans une quatrième configuration d'utilisation du dispositif ; on y a
indiqué en
XV-XV et XVI-XVI les plans de coupe correspondants ;
- les figures 17 et 18 sont des coupes analogues respectivement aux figures 9
et
10 dans une cinquième configuration d'utilisation du dispositif ; on y a
indiqué en
XVII-XVII et XVIII-XVIII les plans de coupe correspondants ;
- la figure 19 est une coupe analogue à la figure 1 pour un dispositif
conforme à
un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 20 est une coupe selon le plan X-X à la figure 19; on y a indiqué
en
XIX-XIX le plan de coupe de la figure 19 et
- la figure 21 est une vue analogue à la figure 6 pour un dispositif conforme
à un
quatrième mode de réalisation de l'invention.
Le dispositif de transmission continûment variable 2 représenté aux figures 1
à 8
est destiné à transmettre un mouvement de rotation entre une cloche menante 4
et une
cloche menée 6. Dans l'exemple, la cloche menante est solidaire en rotation
d'un pignon
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8 destiné à engrener avec une chaîne non représentée, alors que la cloche
menée 6 est
pourvue de deux collerettes externes 62 et 64 pourvues d'orifices 66
d'accrochage des
rayons d'une roue de cycle. Ainsi, le dispositif 2 peut être utilisé pour
entraîner la roue
arrière d'un cycle, au moyen d'une chaîne en prise avec le pignon 8.
5 On note X4 l'axe de rotation de la cloche 4 et X6 l'axe de rotation de
la cloche 6.
Les axes X4 et X6 sont parallèles et alignés.
Les cloches 4 et 6 sont montées rotatives autour d'un arbre fixe 10 dont un
axe
longitudinal et central X10 est parallèle aux axes X4 et X6. L'axe X10 est un
axe de
symétrie de l'arbre 10. En pratique, les axes X4, X6 et X10 sont confondus.
Des paliers
12, 14 et 16 permettent de supporter les cloches 4 et 6 sur l'arbre 10 avec
possibilité de
rotation. Un palier 18 est monté entre la surface externe de la cloche 4 et la
surface
interne de la cloche 6, permettant un mouvement de rotation différencié de ces
cloches,
respectivement autour des axes X4 et X6.
On note respectivement S4 et S6 les surfaces intérieures des cloches 4 et 6,
ces
surfaces étant respectivement centrées sur les axes X4 et X6.
Le dispositif 2 comprend également un satellite 20 monté sur l'arbre 10 avec
possibilité de rotation autour d'un axe X20. Quand les axes X20 et X10 sont
parallèles
l'axe X20 est décalé par rapport à l'axe X10 selon une direction radiale par
rapport à l'axe
X10, d'une distance dl non nulle.
Le satellite 20 comprend deux bagues 204 et 206 disposées respectivement dans
le volume interne V4 ou V6 d'une cloche 4 ou 6 et pourvues chacune d'une bande
205 ou
207 destinée à être en contact avec la surface intérieure S4 ou S6 de la
cloche adjacente.
Ainsi, dans le plan de la figure 1 qui est radial par rapport aux axes X4, X6
et X10,
une première zone de contact Z4 est définie entre la bande 205 et la surface
S4, alors
qu'une deuxième zone de contact Z6 est définie, dans ce même plan, entre la
bande 207
et la surface S6.
Le rapport de transmission en vitesse du dispositif 2 dépend du rapport de la
distance entre la zone Z4 et l'axe X10, d'une part, et de la distance entre la
zone Z6 et
l'axe X10, d'autre part. Plus ce rapport est élevé, c'est-à-dire plus la zone
Z4 est éloignée
de l'axe X10, plus le rapport de transmission en vitesse est élevé.
Comme cela ressort des figures 4 et 7, la bande 207 est immobilisée sur la
bague
206 au moyen de pions 208. Des pions analogues, non visibles sur les figures,
sont
utilisés pour solidariser en rotation les éléments 204 et 205. En variante,
les éléments 207
et 206 et respectivement les éléments 204 et 205 peuvent être monobloc.
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Un palier 209, est engagé dans le volume intérieur des bagues 204 et 206. On
note respectivement 214 et 216 les surfaces des bagues 204 et 206 qui sont
radiales par
rapport à l'axe X20 et orientées vers l'autre bague. La surface 216 est
pourvue de
logements en creux 217 dans lesquels sont partiellement reçues des billes 218
et des
ressorts 219. La surface 214 est également pourvue de logements en creux 220
de
réception partielle des billes 218. Ainsi, en configuration montée du
dispositif 2, les billes
sont disposées entre les surfaces 214 et 216 et partiellement engagées dans
les
logements 217 et 220. Des ressorts 219 sont disposés au voisinage des billes
218 et
reçus dans des logements adjacents aux logements 217.
En fonction du couple résistant de la cloche menée 6 par rapport à la cloche
menante 4, la position angulaire relative des bagues 204 et 206 autour de
l'axe X20 peut
varier, dans un sens tel que les billes 218 se déplacent dans les logements
217 en
direction des ressorts 219. Compte tenu de la géométrie des logements 217,
dont la
profondeur par rapport à la surface 216 diminue en se rapprochant des
logements
adjacents qui reçoivent les ressorts 219, ce déplacement angulaire relatif des
bagues 204
et 206 a pour effet de dilater axialement le satellite 20, c'est-à-dire
d'écarter axialement
les bagues 204 et 206 l'une de l'autre et d'augmenter l'intensité de l'effort
de contact entre
la bande 205 et la surface S4 et entre la bande 207 et la surface S6. En bout
de course
des billes 218 dans les logements 217, les ressorts 219 exercent un effort de
rappel en
sens inverse du déplacement angulaire relatif entre les bagues 204 et 206.
Ainsi, les
éléments 217 à 220 constituent un mécanisme de précontrainte qui permet
d'ajuster
l'effort de contact entre les bandes 205 et 207 et les surfaces intérieures
des cloches, en
fonction du couple résistant de la cloche menée 6 par rapport à la cloche
menante 4.
En variante, les billes 218 peuvent être remplacées par d'autres éléments
roulants,
tels que des rouleaux ou des aiguilles. Dans ce cas, la géométrie des
logements 217 et la
position des ressorts 218 sont adaptées.
Le satellite 20 comprend également une chemise 222 disposée radialement à
l'intérieur du palier 209 et une première partie d'une rotule 223 immobilisée
à l'intérieur
de la chemise 222.
Par ailleurs, une deuxième partie de rotule 123 est immobilisée sur l'arbre 10
au
moyen d'une vis 124.
Une cage à aiguilles constitue le palier 209 à corps roulants et permet la
rotation
du satellite 20 autour de l'axe X20, alors que l'arbre 10 et la rotule sont
fixes en rotation
par rapport à l'axe X10.
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Le décalage entre les axes X10 et X20 provient de la géométrie de la partie
interne 123 de la rotule qui, dans le plan de la figure 1, n'est pas
symétrique par rapport à
l'axe X10.
En pratique, la partie externe 223 de la rotule est constituée de deux demi-
coques
qui sont rapportées autour de la partie 123 une fois que celle-ci a été
immobilisée sur
l'arbre 10 par la vis 124. Les deux demi-coques sont alors maintenues en place
par la
chemise 222 qui joue le rôle d'une frette.
La partie 123 est pourvue d'une encoche 125 dans laquelle débouche un pion 30
dont la queue 302 est immobilisée dans la partie 223 de la rotule, par exemple
vissé dans
cette partie. La tête 304 du pion 30, qui est pourvue d'un perçage 306, est
engagée dans
l'encoche 125 qui la guide en translation dans un mouvement parallèle au plan
des
figures 2, 4 et 7.
Un ressort 40 est accroché, par une première extrémité 402, dans le perçage
306
et, par une deuxième extrémité 404, sur l'arbre 10. Ce ressort forme un
élément
élastiquement deformable de rappel en position du pion 30.
Un câble 50 est accroché, par une première extrémité 502, dans le perçage 306
et
s'étend jusqu'à l'extérieur du dispositif 2. En pratique, le câble 50 passe
dans une gorge
102 ménagée dans la surface externe de l'arbre 10, selon une direction
parallèle à l'axe
X10. A la figure 7, la représentation du câble 50 est interrompue pour
permettre la
visualisation de la gorge 102. Cette gorge est disposée radialement à
l'intérieur des
paliers 12 et 14, ce qui permet au câble 10 de déboucher à l'extérieur du
volume interne
du dispositif 2, c'est-à-dire de la somme des volumes V4 et V6. A l'extérieur
de ce
volume, le câble 50 traverse un bouchon 60 par un orifice 602 qui débouche
radialement
vers l'extérieur.
Ainsi, le pion 30 est soumis à deux efforts antagonistes, à savoir un effort
de
traction élastique E40 exercé par le ressort 40, qui tend à le déplacer vers
la gauche à la
figure 2, et un effort de traction E50 transmis par le câble 50 lorsque l'on
tire sur celui-ci.
Les efforts E40 et E50 s'exercent selon les directions principales du ressort
et du câble,
au voisinage de leurs extrémités 402 et 502. Pour la clarté du dessin, les
flèches
représentant ces efforts sont décalées latéralement aux figures 2, 4 et 7.
Le satellite 20 est libre en pivotement autour d'un axe Y20 perpendiculaire au
plan
de la figure 1, c'est à dire à un plan radial par rapport à l'axe X4 qui
contient les zones de
contact Z4 et Z6. Ainsi, le satellite peut prendre, par rapport aux cloches 4
et 6, les
positions respectivement représentées aux figures 1, 5 et 8.
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Dans la configuration des figures 1 et 2, les zones Z4 et Z6 s'étendent à une
même distance radiale des axes X4 et X6. Ainsi, le rapport de transmission du
mouvement de rotation entre les cloches 4 et 6 est égal à 1.
Dans la configuration de la figure 5, la zone Z4 est plus éloignée radialement
de
l'axe X4 que la zone Z6 n'est éloignée de l'axe X6.
Dans cette configuration, le rapport de réduction du dispositif 2 est maximum.
Ainsi, la cloche 6 tourne plus vite que la cloche 4. Le rapport de
transmission en vitesse
du mouvement de rotation entre les cloches 4 et 6 est supérieur à 1
Des configurations intermédiaires entre celles des figures 1 et 2, d'une part,
et 5,
d'autre part, peuvent être atteintes, comme expliqué ci-après.
Dans la configuration de la figure 5, l'axe X20 forme avec l'axe X10 un angle
a non
nul dans le plan de cette figure.
Dans la configuration de la figure 8, le satellite 20 basculé en sens inverse
de la
configuration de la figure 5. L'axe X20 forme avec l'axe X10 un angle p
orienté en sens
inverse par rapport à l'angle a et ayant pratiquement la même valeur. Dans ce
cas, la
zone Z4 est radialement plus proche de l'axe X4 que la zone Z6 n'est proche de
l'axe X6,
de sorte que le rapport de transmission du dispositif 2 est inférieur à 1, en
pratique
minimum dans la configuration représentée à la figure 8. La cloche 6 tourne
moins vite
que la cloche 4.
Des configurations intermédiaires entre celles des figures 1 et 2, d'une part,
et 8,
d'autre part, peuvent être atteintes, comme expliqué ci-après.
Le satellite 20 est également mobile en rotation, c'est-à-dire pivotant,
autour d'un
cinquième axe Z20 qui s'étend, dans le plan des figures 1, 3, 5, 6 et 8,
perpendiculairement à l'axe X20.
La position du satellite 20 par rapport aux cloches menante et menée 4 et 6
est
commandée non pas dans le plan des figures 1, 3, 5, 6 et 8 qui contient les
zones de
contact Z4 et Z6 entre ce satellite et ces cloches, mais dans un plan
perpendiculaire
représenté aux figures 2, 4 et 7.
Dans la configuration des figures 1 et 2, l'effort de traction E50 exercé via
le câble
50 équilibre l'effort élastique de traction E40 exercé par le ressort 40 tendu
entre la tête
304 et l'arbre fixe 10. Dans ces conditions, le satellite 20 n'a pas tendance
à changer de
position par rapport aux cloches 4 et 6. En d'autres termes, la position des
zones Z4 et Z6
par rapport aux axes X4 et X6 est stable.
Dans la configuration des figures 3 et 4, l'effort élastique E40 vainc
l'effort de
traction E50, ce qui crée un pivotement ou basculement primaire du satellite
20 dans le
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sens trigonométrique, comme représenté par la flèche F1, dans le plan de la
figure 4
autour de l'axe Z20.
Dans le plan de la figure 4, l'axe du satellite X20 n'étant pas parallèle à
l'axe X10,
des forces de traction Fy10 des cloches et des forces de traction Fy20 du
satellite n'ont pas
la même direction et créent ainsi des forces résultantes FR à l'origine d'un
couple de
pivotement My20 visible sur la figure 3. Ce basculement primaire F1 du
satellite 20 autour
de l'axe Z20 associé au fait que les surfaces intérieures S4 et S6 des cloches
sont
gauches et que les cloches sont tournantes, génère un basculement secondaire
autour de
l'axe Y20 dans le sens de la flèche F2 à la figure 3, c'est-à-dire dans un
sens
d'augmentation du rapport de transmission du dispositif 2.
Ce basculement du satellite 20 se poursuit tant que l'effort élastique E40 est
plus
important que l'effort de traction E50.
Tant que l'effort élastique E40 vain l'effort de traction E50, le satellite 20
demeure
dans la configuration de la figure 4, au point qu'il poursuit son mouvement de
basculement secondaire dans le sens de la flèche F2, ce qui le fait passer de
la
configuration de la figure 3 à la configuration de la figure 5.
Au contraire, dans la configuration des figures 6 et 7, l'effort E50 exercé
via le
câble 50 est plus important que l'effort élastique E40 exercé par le câble 40,
de sorte que
le satellite 20 bascule dans le sens horaire autour de l'axe Z20 dans le plan
de la figure 7,
comme représenté par la flèche F1', ce qui induit un basculement secondaire de
ce
satellite autour de l'axe Y20 dans le sens de la flèche F3, dans le plan de la
figure 6, les
forces FR étant alors, sur la figure 7, de sens opposé à leur sens sur la
figure 4. Ceci a
pour conséquence de diminuer le rapport de transmission du dispositif 2.
Tant que l'effort E50 est plus important que l'effort élastique E40, le
satellite 20 est
maintenu dans la configuration de la figure 7 au point que le basculement
secondaire du
satellite 20 autour de l'axe Y20 se poursuit dans le sens de la flèche F3, ce
qui a pour
effet de faire passer le satellite de la configuration de la figure 6 à celle
de la figure 8.
Ainsi, une commande indirecte est obtenue dans la mesure où le pilotage du
basculement du satellite 20 a lieu dans le plan radial des figures 2, 4 et 7
qui est
perpendiculaire à celui qui contient les zones Z4 et Z6 et qui est celui des
figures 1, 3, 5, 6
et 8.
Dans les deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation représentés
respectivement aux figures 9 à 18, 19 et 20, et 21, les éléments analogues à
ceux du
premier mode de réalisation portent les mêmes références et fonctionnement de
la même
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façon. Dans ce qui suit, on ne décrit que ce qui distingue ces autres modes de
réalisation
du premier mode de réalisation.
Dans le deuxième mode de réalisation représenté aux figures 9 à 18, la cloche
menante 4 du dispositif de transmission continûment variable 2 est solidaire
d'un premier
5 arbre 104 qui est menant et centré sur un premier axe X4. De même, la
cloche menée 6
est solidaire d'un deuxième arbre 106 centré sur un deuxième axe X6. Les axes
X4 et X6
forment respectivement des axes de rotation pour les cloches 4 et 6. Un
satellite 20
tourne autour d'un troisième axe X20 inclus dans le plan de la figure 9,
lorsqu' il est
entraîné par la cloche menante 4. Ce satellite 20 comprend deux bagues 204 et
206
10 montées ensemble sur un palier 209 Les bagues 204 et 206 peuvent être
monobloc.
Une partie de rotule 223 a une surface externe sphérique S223, non coaxiale
avec l'axe
X20 qui constitue l'axe central du satellite X20, et une surface interne
cylindrique S'223
coaxiale avec l'axe X20. Le palier 209 vient se loger radialement à
l'intérieur de la surface
S'223. Le palier 209 et la partie de rotule 223 constituent ensemble un porte-
satellite pour
le satellite 20 et définissent la position de l'axe X20 par rapport aux
cloches 4 et 6.
Les axes X4 et X6, qui sont alignés, sont décalés radialement par rapport à
l'axe
X20, d'une distance d1 non nulle, comme dans le premier mode de réalisation.
Les
bagues 204 et 206 portent respectivement des bandes 205 et 207 de contact avec
les
surfaces internes S4 et S6 des cloches 4 et 6.
Un boîtier 150 est prévu autour des cloches 4 et 6 et du satellite 20. Ce
boîtier 150
est constitué de deux flasques 154 et 156, pourvus respectivement d'orifices
de passage
des arbres 104 et 106, et d'un corps cylindrique 158 solidarisé aux deux
flasques. Une
partie de rotule 153 est immobilisée sur la surface radiale interne du corps
158 et coopère
avec la partie de rotule 223 pour permettre un pivotement des éléments 209 et
223 et du
satellite 20 autour d'un quatrième axe Y20 perpendiculaire au plan des figures
9, 11, 13,
15 et 17 et séquent avec l'axe Y20.
Comme les surfaces des parties de rotule 153 et 223 qui sont en contact
glissant
l'une avec l'autre sont en portion de sphère, les éléments 209 et 223 et le
satellite 20
peuvent également pivoter autour d'un cinquième axe Z20 compris dans le plan
des
figures 9, 11, 13, 15 et 17 et perpendiculaire à l'axe X20.
La cloche 4 est supportée par le boîtier 150 aux moyens d'un palier circulaire
124
et d'un palier axial 134. Ces paliers sont respectivement disposés entre une
surface
radiale externe 42 de la cloche 4 et le corps cylindrique 158 et entre une
surface axiale 44
de la cloche 4 et le flasque 154. Les paliers 124 et 134 guident la cloche 4
en rotation
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autour de l'axe X4. De la même façon, deux paliers 126 et 136 guident la
cloche 6 en
rotation autour de l'axe X6, par rapport au boîtier 150.
Comme il ressort plus particulièrement des figures 10, 12, 14, 16 et 18, la
rotule
formée des éléments 153 et 223 est une rotule à doigt. Plus particulièrement,
cette rotule
comprend un doigt ou pion 30 engagé dans un logement 224 de la partie 223 et
qui est
solidaire d'un piston 42 appartenant à un sous ensemble de commande 40. On a
donc
une rotation libre des éléments 153 et 223 l'un par rapport à l'autre autour
de l'axe Y20,
une rotation bloquée autour de l'axe X20 et une rotation indexée par le doigt
30 autour de
l'axe Z20. L'indexation de la rotation autour de l'axe Z20 est induite par la
translation du
doigt 30, parallèle à l'axe X10 Le sous-ensemble de commande 40 comprend
également
un corps 44 fixé sur le boîtier 150, dans lequel est disposé le piston 42 et
qui définit deux
chambres 46 et 48 reliées chacune à un tuyau 52 ou 54 alimenté avec un fluide
de
commande, tel que de l'huile. En variante, de l'air ou de l'eau peut être
utilisé comme
fluide de commande.
Le sous-ensemble de commande 40 peut également être réalisé par d'autres
solutions techniques de déplacement d'une pièce en translation comme une
crémaillère,
une came, un câble et par d'autres moyens de puissance comme un moteur
électrique,
un électro-aimant, un actionneur mécanique.
Dans la configuration des figures 9 et 10, le piston 42 est dans une position
médiane en ce sens que dans les chambres 46 et 48 ont le même volume. Dans
cette
configuration, comparable à celle des figures 1 et 2 pour le premier mode de
réalisation,
des zones de contact Z4 et Z6 définies entre les bandes 205 et 207, d'une
part, et les
surfaces internes S4 et S6 des cloches 4 et 6, d'autre part, sont situées
sensiblement à la
même distance radiale des axes X4 et X6. Dans ce cas, le rapport de
transmission du
dispositif 2 de ce deuxième mode de réalisation est égal à 1.
Lorsqu'il convient d'augmenter le rapport de transmission de ce dispositif 2,
le
piston 42 est déplacé en direction de la cloche 6 dans le plan de la figure
12. Ceci est
obtenu en alimentant la chambre 46 avec de l'huile à une pression supérieure à
celle
présente dans la chambre 48. Ce déplacement du piston 42 dans le sens de la
flèche F11
a pour effet d'entrainer le doigt 30 en direction de la cloche 6, ce qui fait
pivoter la partie
223 de la rotule autour de l'axe Z20. Ceci créé un pivotement ou basculement
primaire du
satellite 20 dans le sens trigonométrique, comme représenté par la flèche F1,
dans le plan
de la figure 12 autour de l'axe Z20.
Dans le plan de la figure 12, l'axe du satellite X20 n'étant pas parallèle aux
axes
X4 et X6, des forces de traction Fy10 des cloches et des forces de traction
F20 du satellite
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n'ont pas la même direction et créent ainsi des forces résultantes FR à
l'origine d'un
couple de pivotement My20 visible sur la figure 11. Ce basculement primaire F1
du satellite
20 autour de l'axe Z20 associé au fait que les surfaces intérieures S4, S6 des
cloches
sont gauches et que les cloches sont tournantes, génère un basculement
secondaire
autour de l'axe Y20 dans le sens de la flèche F2 à la figure 11, c'est-à-dire
dans un sens
d'augmentation du rapport de transmission.
Le basculement secondaire du satellite 20 autour de l'axe Y20 se poursuit tant
que
le satellite 20 est maintenu dans la position basculée représentée à la figure
12. Ceci
permet d'atteindre la configuration de la figure 13 où le rapport de
transmission du
dispositif 2 est maximum, alors que le satellite 20 est dans une configuration
stable, en
pivotement autour de l'axe Y20 car le piston 42 a été ramené dans une
configuration
médiane, par rapport au corps 44 de sous ensemble 40, en équilibrant les
pressions
d'huile dans les chambres 46 et 48. Le satellite 20 demeure dans cette
configuration tant
que le piston 42 n'est pas déplacé par rapport au corps 44.
Dans cette configuration, les axes X20 et X4 définissent entre eux un angle a
non
nul.
A l'inverse, lorsqu'il convient de diminuer le rapport de transmission des
vitesses
du dispositif 2, le piston 42 est déplacé en direction de la cloche 4, dans le
sens de la
flèche Fil' à la figure 16, en alimentant la chambre 48 avec de l'huile sous
une pression
supérieure à celle présente dans la chambre 46. Ceci a pour effet de déplacer
le doigt 30
en direction de la cloche 4 et de faire pivoter le satellite 20 dans le sens
de la flèche F1'
autour de l'axe Z20. Ce pivotement ou basculement primaire induit, pour les
mêmes
raisons que celles exposées précédemment, un basculement secondaire du
satellite 20
autour de l'axe Y20, comme représenté par la flèche F3 à la figure 15, les
forces FR étant
alors orientées, sur la figure 16, en sens opposé à leur sens sur la figure
12.
Comme précédemment, ce basculement secondaire se poursuit tant que le doigt
est maintenu dans la configuration de la figure 16 jusqu'à atteindre la
position des
figures 17 et 18 où le piston 42 est ramené dans une position centrale par
rapport au
corps 44, ce qui induit que la position de la figure 17 est stable, en
rotation autour de l'axe
30 Y20, pour le satellite 20.
Dans cette configuration, les axes X20 et X4 définissent entre eux un angle [3
non
nul orienté en sens inverse de l'angle a et ayant sensiblement la même valeur.
Ainsi, dans ce deuxième mode de réalisation également, une commande indirecte
du pivotement du satellite 20 est obtenue, grâce au fait que ce satellite est
pivotant autour
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de l'axe Z20 et qu'il est commandé dans un plan perpendiculaire à cet axe, au
moyen du
sous ensemble 40.
Selon une variante de ce deuxième mode de réalisation, au lieu d'une liaison
rotule à doigt entre, d'une part, le porte-satellite formé des éléments 209 et
223 et, d'autre
part, le boitier 150, on peut utiliser une double liaison pivot. Dans cette
variante le porte-
satellite est formé d'un premier berceau où vient se loger le palier 209. Ce
premier
berceau est en liaison pivot d'axe Y20 avec un deuxième berceau. La rotation
autour de
l'axe Y20 est libre. Le deuxième berceau est en liaison pivot d'axe Z20 avec
le carter 150.
La rotation autour de l'axe Z20 est indexée par un bloc de commande similaire
au sous-
ensemble 40.
Selon une autre variante de ce deuxième mode de réalisation, les cloches 4 et
6
sont respectivement monoblocs avec les arbres 104 et 106.
Dans le troisième mode de réalisation représenté aux figures 19 et 20, un mode
de
pilotage analogue à celui du premier mode de réalisation est utilisé pour le
dispositif de
transmission continûment variable 2, avec une action dans un plan radial
perpendiculaire
à un plan radial contenant les zones de contact Z4 et Z6 entre le satellite 20
et les cloches
menante et menée 4 et 6. Ce mode de réalisation diffère du premier en ce que
les axes
de rotation X10 et X20 sont confondus quand ils sont parallèles, alors que les
axes de
rotation X4 et X6 sont décalés axialement par rapport aux axes X10 et X20
d'une distance
radiale d2 non nulle.
Dans les exemples décrits en référence aux premier et troisième modes de
réalisation, le câble 50 passe entre l'arbre et la cloche 4. En variante, ce
câble peut
passer entre l'arbre et la cloche 6. Selon une autre variante, le câble 50
peut passer à
l'intérieur de l'arbre 10.
Dans le quatrième mode de réalisation de l'invention représenté à la figure
21, il
n'est pas utilisé de câble ou de piston pour commander le positionnement du
satellite 20
dans les volumes intérieurs V4 et V6 des cloches 4 et 6. Dans ce mode de
réalisation, la
commande en pivotement du satellite 20, pour l'ajustement du rapport de
transmission du
dispositif de transmission continûment variable 2, est effectuée dans un plan
radial
contenant des zones de contact Z4 et Z6 définies respectivement entre les
bandes 205 et
207 du satellite 20 et les surfaces internes S4 et S6 des cloches 4 et 6.
Un élément élastiquement deformable, à savoir un ressort hélicoïdal 40, est
fixé
entre la tête 304 du pion 30, à laquelle il est fixé par une première
extrémité 402, et une
pièce mobile axialement 70, à laquelle il est fixé par une deuxième extrémité
404. Le
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ressort 40 exerce donc sur le pion 30 un effort élastique E40 comparable à
celui
mentionné au sujet des deux premiers modes de réalisation.
La pièce 70 est reçue à l'intérieur d'un logement 103 de l'arbre fixe 10, ce
logement étant centré sur l'axe X10. Ce logement permet la translation selon
l'axe X10 de
la pièce 70 mais bloque sa rotation autour de X10. Une tige de commande 72
relie par
une liaison hélicoïdale la pièce 70 à une manivelle 74 située à l'extérieur du
volume
interne du dispositif 2 qui est la somme des volumes internes V4 et V6 des
cloches 4 et 6.
Il est ainsi possible, en faisant tourner la manivelle 74 autour de l'axe X10,
comme
représenté par la double flèche F5, de déplacer axialement la pièce 70 le long
de l'axe
X10. Ce déplacement permet de faire varier la constante de raideur du ressort
40 et, par
voie de conséquence, l'intensité de l'effort E40.
Le satellite 20 est monté libre en rotation autour des axes Y20 et Z20 définis
comme dans le premier mode de réalisation.
Le fonctionnement est le suivant : dans la configuration de la figure 21, le
rapport
de transmission de vitesse est maximum. Tant que les cloches 4 et 6 tournent à
la vitesse
stabilisée, le satellite 20 conserve la position représentée à la figure 21.
Si l'utilisateur souhaite diminuer le rapport de transmission du dispositif 2,
il
augmente le couple d'entraînement de la cloche menante 4. De ce fait, le
couple d'entrée
sur la cloche menante 4 est plus élevé que le couple de sortie sur la cloche
menée 6.Un
couple différentiel est ainsi créé entre les cloches 4 et 6. Le satellite
n'est plus équilibré
statiquement. L'effort tangentiel de contact entre la bande 205 et la surface
S4 est plus
élevé que l'effort tangentiel entre la bande 207 et la surface S6. Un moment
autour de
l'axe Z20 est créé, ce qui fait basculer le satellite 20 dans le sens horaire
autour de l'axe
Z20, dans le sens de la flèche F6 à la figure 21. Ce basculement primaire
induit, comme
dans le deuxième mode de réalisation, un basculement secondaire autour de
l'axe Y20,
dans le sens de la flèche F7 à la figure 21, ce qui diminue la distance
radiale entre la zone
Z4 et l'axe de rotation X4 de la cloche 4 et augmente la distance radiale
entre la zone Z6
et l'axe de rotation X6 de la cloche 6. Ainsi, le rapport de transmission du
dispositif 2
diminue.
Si le satellite 20 est dans une autre configuration, notamment une
configuration où
le rapport de transmission est minimal, il est possible d'augmenter ce rapport
de
transmission par un phénomène inverse, en diminuant le couple exercé sur la
cloche
menante 4.
Le basculement secondaire mentionné ci-dessus a lieu à l'encontre de l'effort
élastique E40. Il est possible de modifier la valeur du couple différentiel à
partir duquel ce
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basculement peut avoir lieu, en jouant sur la constante de raideur du ressort
40, c'est-à-
dire en déplaçant la pièce 70 le long de l'axe X10, à l'intérieur du logement
104. La
manivelle 74, la tige de liaison 72 et la pièce 70 constituent donc, avec le
ressort 40, des
moyens de commande de la position angulaire du satellite 20 autour de l'axe
Y20, dans le
5 volume interne du dispositif 2 constitué par les volumes internes
respectifs V4 et V6 des
cloches 4 et 6.
L'invention est expliquée ci-dessus et représentée dans le cadre de son
utilisation
dans le domaine du cycle. Elle est toutefois applicable dans d'autres
domaines,
notamment ceux des moteurs ou des pompes ainsi que dans le domaine automobile
et,
10 plus généralement dans celui de la mobilité.
Les caractéristiques techniques des modes de réalisation et variantes
envisagés
ci-dessus peuvent être combinées entre elles.
