Titre de l'invention : Transmission à variation continue

Domaine technique

[0001] L’invention est une transmission mécanique dont le rapport de transmission varie en fonction du couple résistant et/ou de la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée.

Problème technique

[0002] De nombreux ingénieurs ont conçu des transmissions dites à impulsions qui

permettent de transformer le mouvement de rotation d’un moteur en un mouvement de va-et-vient puis ce mouvement de va-et-vient en un mouvement rotatif, après avoir fait varier l’amplitude du mouvement de va-et-vient pour obtenir une variation du rapport de transmission.

[0003] Cependant personne n’a trouvé le moyen de doter une telle transmission d’un rapport de transmission variable automatiquement en fonction du couple résistant et/ou de la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée.

[0004] La présente invention a aussi pour objectif de diminuer voire supprimer les

acyclismes des transmissions à impulsions.

Technique antérieure

[0005] On connaît de nombreux documents décrivant des transmissions faisant coopérer des roues dentées avec des crémaillères, dont en particulier W02015140163 (Al) de Lundback Stig [SE] et Al. du 24 septembre 2015 et Kim Min-Tae [KR] du 7 octobre 1997, qui ne propose aucun moyen de faire varier progressivement le rapport de transmission.

[0006] On connaît aussi de nombreuses transmissions à impulsions, et en particulier les suivantes.

- Le document FR2505958 (Al) - Jean Victor Cherpin du 19 novembre 1982 décrit un dispositif transformant un mouvement rotatif en un mouvement alternatif variable, pour le transformer à nouveau en mouvement rotatif par un convertisseur linéo- circulaire à roues libres, mais ne comporte pas de moyen d’ automatiser le changement de rapport de transmission en fonction du couple résistant.

- Les documents US4,644,820 - Macey et al. du 24 février 1987 et US-4,990,127 - Richard W. Roberts, Richard L. Smirl, Herbert N. Underwood, et al. du 5 février 1991 décrivent tous deux des transmissions comportant à la fois une transmission à variation continue et une transmission à rapport fixe, et un moyen permettant de passer de la première à la seconde pour diminuer les frottements de la transmission à variation continue.

- Le document RU2617245 - Kilin Vladimir Vitalevich du 24 avril 2017 décrit des crémaillères d'entraînement montées par paires et se faisant face sur des glissières, pour limiter les vibrations.

- Le document US5950488A - Abdalla Aref Abdallah [JO] du 14 septembre 1999 décrit deux disques rainurés radialement, reliés mécaniquement entre eux par des dents coulissant dans les rainures, et dont les axes de rotation peuvent être décentrés.

[0007] On connaît aussi de nombreuses transmissions à variation continue, et en particulier les suivantes. .

- Le document WO02053949 (A2) - FISCHER HERWIG [DE] du 11 juillet 2002 décrit un dispositif proche comportant aussi d’ajuster le rapport de transmission respectif en déplaçant de manière excentrée les éléments d'entrée par rapport aux éléments de sortie.

- Le document WO9603599 (Al) du 8 février 1996 SIMKINS BARRY A [US] décrit une transmission mécanique dont 1 l’arbre d’entrée entraîne en rotation des bras pivotants dont les extrémités extérieures comportent un pignon embrayé qui ne tourne que dans un sens qui fait tourner un arbre de sortie. Les axes de rotation des arbres d’entrée et de sortie peuvent être décalés pour faire varier le rapport de transmission.

- les transmissions à aubes comme celles décrites par W02014068202 Al, de Franck Guigan [FR] et Janick Simmeray [FR] du 8 mai 2014, et WO2014125177 de Franck Guigan [FR] du 2 août 2014, ainsi que tous les documents cités dans ces documents et leurs rapports de recherche. Certaines permettent la modification automatique du rapport de transmission en fonction du couple résistant, mais le principe de la friction limite leur efficacité, et, pour les versions proposées qui utilisent des dentures, il y a toujours une étape où l’on risque de provoquer un conflit entre deux dentures qui viennent en contact l’une de l’autre.

Brève description des dessins

[0008] L’invention sera bien comprise, et d’autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 18 qui représentent toutes des dispositifs ou parties de dispositifs selon l'invention.

[0009] [fig.l]

est une vue en perspective d’une transmission pour vélo. Le pédalier rotatif fait tourner un excentrique qui entraîne une bielle 20 en un mouvement de va et vient, lequel est transmis à une crémaillère 60 qui fait tourner un secteur 70 qui est ici une roue dentée.

[0010] [fig.2]

est une vue détaillée du pédalier comportant l’arbre moteur 2 et l’excentrique 10

[0011] [fig.3] est une vue détaillée de l’excentrique et du ressort 1021 qui tend à écarter l’excentrique de l’axe de rotation de l’arbre moteur 2.

[0012] [fig.4]

est une vue en perspective d’une transmission perfectionnée. L’arbre moteur 2 entraîne en rotation un excentrique 10 dont le rayon de rotation autour de l’axe de rotation de l’arbre moteur peut varier en fonction du couple auquel est soumise la transmission. Un ressort 50 tend à augmenter ce rayon tandis que le couple tend à le réduire. Une bielle 20 entraîne par son extrémité 301 l’oscillation d’un levier 30 autour de l’axe 40, et ce levier entraîne lui-même par une liaison mécanique 302 une double crémaillère 61 - 62 en un mouvement de va et vient. L’utilisateur peut faire varier la distance entre d’une part l’extrémité 301 de la bielle entraînant le levier, et d’autre part la liaison mécanique 302 avec la double crémaillère, ce qui fait varier la course de la double crémaillère et par conséquent le rapport de transmission. La crémaillère 61 entraîne un des deux secteurs 71 et 71 A et la crémaillère 62 entraîne un des deux secteurs 72 et 72A. Les secteurs entraînent à leur tour l’arbre de sortie 3 par l’intermédiaire de roues dentées dites roues finales, respectivement 91 et 92 et de roues libres (non représentées). Une fourchette (non représentée) permet de déplacer la cré maillère latéralement pour choisir avec quelle série de secteurs elle coopère. Les roues libres sont inversées entre les deux séries de secteurs 71-72 d’une part et 71A-72A d’autre part, ce qui permet en déplaçant latéralement la crémaillère double d’inverser la direction de transmission.

[0013] [fig.5]

est une vue en perspective d’une partie d’une transmission selon l’invention, montrant comment une crémaillère 61 qui entraîne les roues finales 91 et 92 par des secteurs 71 et 72 qui ne sont pas des roues dentées mais des éléments mécaniques tournant dont la forme fait varier le rapport de transmission au cours d’un cycle.

[0014] [fig.6]

est une vue en perspective d’une transmission selon l’invention, dans une confi- guration préférée pour laquelle les arbres d’entrée et de sortie sont alignés. La transmission comporte trois transmissions élémentaires. On voit :

- le moteur 1,

- le premier sous ensemble unitaire de transmission composé d’une bielle 20, d’un levier de bielle 30 qui tourne autour d’un axe fixe 40, pour que la bielle 20 entraîne la crémaillère 60,

- le second sous ensemble unitaire de transmission dont la d’une bielle 21, le levier de bielle 31 qui tourne autour d’un axe fixe 41, pour que la bielle 21 entraîne la crémaillère 61,

- l’arbre de sortie 3 entraîné par les trois crémaillères 60, 61 et 62 à travers des roues dites roues finales et des roues libres (non représentées),

- et les composants d’embrayages : le disque d’embrayage 6 solidaire de l’arbre d’entrée, qui peut entraîner selon sa position ou bien le disque d’embrayage 5 qui entraîne les trois sous ensembles unitaires de transmission, ou bien le disque d’embrayage 7 qui entraîne directement l’arbre de sortie 3.

[0015] [fig.7]

est une vue en perspective d’une partie de la transmission de la figure 1 permettant de voir le moteur 1, l’arbre moteur 2, l’excentrique 10 et le ressort 50 qui contrôle le dé placement de l’excentrique 10 par rapport à l’arbre moteur 2

[0016] [fig.8]

est une vue en perspective d’une variante de la transmission proche de celle des figures 6 et 7. La particularité importante est que le bâti 100 de la transmission peut ici tourner pour que l’ensemble tourne autour de l’axe de rotation commun aux arbres d’entrée 2 et de sortie 3.

[0017] [fig.9]

est une vue en perspective d’une transmission étagée, à quatre vitesses, composée de quatre transmissions selon l’invention pouvant chacune passer en configuration débrayée, en configuration de variation continue et en configuration de prise directe. Les arbres de sortie de chacune de ces transmissions élémentaires sont reliés à un arbre de sortie général par l’intermédiaire d’un engrenage, et chacun de ces engrenages procure un rapport de transmission différent.

[0018] [fig.10]

est une vue en perspective d’une transmission comprenant deux sous ensembles unitaires de transmission disposés symétriquement de part et d’autre de l’arbre d’entrée, chacun de ces sous ensembles comportant un excentrique souple permettant au maneton entraîné de se rapprocher de l’axe de rotation d’excentrique, une bielle et une crémaillère.

[0019] [fig.ll]

est une vue sous une autre perspective de la transmission de la figure 10.

[0020] [fig.12]

est une vue en perspective d’une transmission selon l’invention dans une mise en œuvre particulière dans lequel la crémaillère est remplacée par une connexion mécanique directe entre la bielle 20 et le secteur 71.

[0021] [fig.13]

est une vue en perspective d’une transmission similaire à celle de la figure 12, mais munie cette fois de deux bielles, de deux secteurs et de deux roues libres pour entraîner l’arbre de sortie dans chacune des deux parties du mouvement de va et vient provoqué par la rotation de l’excentrique. [0022] [fig- 14]

est une vue en perspective d’un embrayage directionnel particulier, un ensemble monobloc de deux crémaillères 61 et 62, chacune ne coopérant avec la roue finale que pendant l’un de ses mouvements d’aller ou de retour, et en étant écartée pendant l’autre partie du cycle

[0023] [fig.15]

est une vue en perspective des composants du dispositif de la figure 14. On distingue les deux parties 1001 et 1002 de la cassette contenant une crémaillère double 61 - 62 qui est maintenue en place par deux ergots 1010 et 1020. Les gorges 1111 et 2021 coulissent dans ces ergots de telle sorte que la crémaillère double se décale laté ralement dans un sens à l’aller et dans l’autre au retour, ce qui provoque la coopération d’une des deux crémaillères à l’aller et de l’autre au retour.

[0024] [fig.16]

est une vue en perspective d’une transmission pour vélo. Le pédalier rotatif fait tourner un excentrique qui entraîne une bielle 20 en un mouvement de va et vient, lequel est transmis à une crémaillère 60 qui est ici un lien souple s’enroulant sur un secteur 70 qui est ici une roue dentée s’enroulant sur une bobine solidaire d’une roue libre 80.

[0025] [fig.17]

est une vue en perspective plus détaillée d’une partie du dispositif de la figure 16 montrant que la distance entre l’axe de l’arbre d’entrée 2 et le point de liaison 1000 entre cet axe et l’excentrique 10 est à sa valeur minimale, ce qui fait que l’arbre d’entrée peut coulisser librement dans la gorge pratiquée dans l’excentrique

[0026] [fig.18]

est une du même dispositif, mais la position des pédales du pédalier fait que la distance entre l’axe de l’arbre d’entrée 2 et le point de liaison 1000 entre cet axe et l’excentrique 10 est à sa valeur maximale, ce qui fait que l’arbre d’entrée ne peut pas coulisser librement dans la gorge pratiquée dans l’excentrique.

Exposé de l'invention

[0027] La présente invention est une transmission mécanique munie d’un bâti 100,

transformant un mouvement de rotation d’un arbre d’entrée 2 en un mouvement de va- et-vient par un système manivelle/bielle et le transformant à nouveau en un

mouvement de rotation d’un arbre de sortie 3, caractérisée par le fait que le maneton reliant ladite manivelle à ladite bielle dudit système manivelle/bielle a un rayon de rotation variable.

Description détaillée de l’invention

[0028] Le principe de la présente innovation consiste à faire varier le rayon de rotation du maneton pour obtenir une modification du rapport de transmission et une stabilisation de ce même rapport au court d’un cycle.

[0029] Dans une mise en œuvre préférée, la transmission se compose des éléments suivants :

- un arbre d’entrée 2 entraîné en rotation par un élément dit moteur 1, pouvant tourner dans un sens de rotation dit sens moteur,

- un arbre de sortie 3,

ces deux arbres étant reliés mécaniquement par un sous-ensemble dit transmission élémentaire comprenant lui-même

- le système manivelle/bielle comportant un élément mécanique dit excentrique 10 muni d’un maneton entraîné en rotation autour de l’arbre d’entrée par cet arbre d’entrée, et un lien mécanique dit bielle 20 entraîné en un mouvement de va-et-vient par l’excentrique au cours d’un tour complet de l’excentrique dit cycle,

- un dispositif mécanique dit secteur 71 entraîné en rotation soit directement par la bielle soit par l’intermédiaire d’un dispositif mécanique dit crémaillère 61 entraîné en un mouvement en va-et-vient,

- un moyen d’embrayage unidirectionnel 80 dit roue libre transférant le mouvement du secteur dans un sens de rotation seulement à l’arbre de sortie, soit directement soit par l’intermédiaire d’une roue intermédiaire dite roue de sortie,

- et un moyen mécanique permettant au maneton de l’excentrique de s’éloigner ou se rapprocher de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée sous l’effet d’une force créée par le couple auquel est soumise la transmission et/ou par la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée et/ou d’un rappel élastique et/ou par un moyen motorisé.

[0030] La coopération entre la bielle et le secteur peut se faire par tout moyen connu comme par des éléments poussants ou tirants, par des crans, par des dents d’engrenages, par des aimants ou électro-aimants, par l’enroulement d’un câble sur une roue, par la co opération entre une denture et une chaîne d’entrainement, ou encore par friction.

[0031] Dans le cas où, par construction, la crémaillère peut changer de position angulaire par rapport à l’arbre de sortie, il est avantageux qu’elle puisse pivoter autour de l’axe de rotation de l’arbre de sortie sans que cela nuise à son fonctionnement.

[0032] Variation du rayon de giration du maneton

Le moyen de variation automatique du rapport de transmission est constitué par un moyen mécanique permettant au maneton de l’excentrique de s’éloigner ou se rapprocher de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée sous l’effet d’une force créée par le couple auquel est soumise la transmission et/ou par la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée et/ou d’un rappel élastique et/ou par un moyen motorisé qui peut être piloté par ordinateur.

[0033] Avantageusement, la liaison mécanique entre l’excentrique et la bielle, le maneton, peut se déplacer par rapport à l’arbre d’entrée selon une trajectoire formant un angle par rapport à un plan passant par l’axe de l’arbre d’entrée, le couple résistant de l’arbre de sortie applique à ce maneton une force comportant une première composante qui est située dans ce plan, et une seconde composante perpendiculaire à la première composante. Une augmentation du couple résistant de l’arbre de sortie fait diminuer la distance entre le maneton et l’axe de rotation de l’excentrique.

[0034] Dans une disposition préférée, le couple auquel est soumise la transmission tend ainsi à rapprocher le maneton de l’axe de rotation de la manivelle. Le rapport de

transmission diminue donc automatiquement lorsque ce couple augmente.

[0035] Un rappel élastique tend dans ce cas à éloigner le maneton de l’axe de rotation de la manivelle pour que le rapport de transmission augmente automatiquement lorsque ce couple diminue, mais il peut aussi dans certains cas apporter l’avantage de stabiliser le rapport de transmission au cours d’un cycle.

[0036] Dans certains cas d’usage, il est avantageux que le centre de gravité du système

manivelle/bielle soit disposé de telle sorte que la force centrifuge à laquelle est soumis ce système éloigne ou rapproche le maneton de l’axe de rotation de la manivelle lorsque la vitesse de rotation augmente ou diminue, selon le cas.

[0037] Le rappel élastique peut aussi bien avoir pour effet d’éloigner que de rapprocher le maneton de l’axe de rotation de la manivelle, selon qu’il s’oppose à une force naissant soit du couple résistant soit de la vitesse de rotation de l’excentrique.

[0038] La force du rappel élastique peut varier en fonction de différents paramètres, être provoquée par tous moyens, comme par exemple un moteur ou des aimants et des électro-aimants et être pilotée par un ordinateur, ou être provoquée par des moyens purement mécaniques comme par exemple des came permettant au rayon de rotation du maneton de varier au cours d’un cycle.

[0039] Le secteur peut être entraîné directement par la bielle comme illustré par les figures 12 et 13, soit par l’intermédiaire d’une crémaillère entraînée par la bielle

[0040] Comme exposé ci-après, l’homme de l’art dispose de nombreux paramètres, pour dé terminer les règles de variation du rapport de transmission comme il le souhaite en fonction des objectifs qu’il poursuit, dont en particulier la définition de la trajectoire le maneton, la nature du rappel élastique et le positionnement du centre de gravité de l’excentrique. Les intensités du rappel élastique et de la force centrifuge peuvent être réglables, afin de permettre à l’utilisateur ou à un ordinateur de modifier les règles de modification automatique du rapport de transmission.

[0041] Blocage et déblocage de la variation du rayon de giration du maneton

[0042] Dans une version perfectionnée, la transmission est munie d’un moyen d’empêcher momentanément la variation du rayon de giration du maneton. Un tel moyen est illustré à titre d’exemple par les figures 17 et 18 qui montrent que l’excentrique peut être muni de crans coopérant avec une dent (non visible sur la figures) de telle sorte que, selon la distance entre le point de liaison 1000 entre l’axe de rotation de l’arbre d’entrée et l’excentrique 10, le rayon de giration du maneton peut être bloqué à une certaine valeur.

[0043] Ce blocage et sa libération peuvent être provoqués par d’autres moyens mécaniques que l’homme de l’art peut concevoir aisément. Une commande à câble ou électroma gnétique peut permettre à G utilisateur de mettre ce moyen de blocage hors

service lorsqu’il souhaite changer de rapport de transmission.

[0044] Dès lors qu’un tel moyen de libération existe, il est possible de concevoir la

transmission de telle sorte que la variation de rayon de giration du maneton ne s’accompagne d’aucune modification de la position angulaire de l’arbre d’entrée par rapport à celle du maneton de l’excentrique. Il existe en effet toujours une position angulaire de l’excentrique pour laquelle la variation du couple entraîne une modi fication du rayon de giration du maneton, et il suffit de ne libérer le moyen de blocage qu’au moment où l’excentrique est dans une telle position.

[0045] Limitation de la variation pendant une partie du cycle

[0046] Lorsque l’on souhaite que la position angulaire de l’arbre d’entrée ne change pas trop par rapport à celle du maneton de l’excentrique en fonction de la variation du rayon de giration de ce maneton, ce qui est notamment le cas pour les transmissions de vélo et les winches à main, une transmission selon l’invention comporte avantageusement un tel moyen mécanique de blocage, qui est mis en œuvre automatiquement pendant une partie du cycle, comme illustré à titre d’exemple par les figures 17 et 18 qui montrent que, selon la position de l’excentrique par rapport à l’axe de l’arbre d’entrée, il est soit poussé vers l’arbre d’entrée soit tiré dans la direction inverse, et dans un cas le rayon de giration du maneton de l’excentrique peut augmenter ou diminuer librement, et que dans l’autre, une dent en saillie de l’arbre d’entrée (non visible sur ces figures car cachée par l’arbre d’entrée), située en vis-à-vis des dents situées dans la gorge de l’excentrique, bloque alors toute variation du rayon de rotation du maneton de l’excentrique atour de l’arbre d’entrée pendant la partie correspondante du cycle.

[0047] Avantageusement, le blocage est provoqué quand la résultante du couple auquel est soumis l’excentrique par le pédalier et de la résistance opposée de la bielle va vers l’extérieur, et il ne l’est pas dans le cas inverse. On a ainsi un quart de tour de l’arbre d’entrée pendant lequel l’utilisateur peut faire varier le rayon de giration du maneton de l’excentrique et donc le rapport de transmission, suivi d’un quart de tour de l’arbre primaire pendant lequel le rapport ne peut pas changer, et ceci se répète une fois pendant un tour complet de l’arbre d’entrée.

[0048] L’homme de l’art peut évidemment dessiner la dent en saillie de l’arbre d’entrée et la denture de l’excentrique de telle sorte que le déblocage ne puisse survenir que pendant une plus faible partie du cycle. Il peut aussi utiliser d’autres moyens mécaniques pour limiter la variation du rapport de couple pendant une partie du cycle choisie librement, comme une came ou un excentrique solidaire du bâti de la transmission écartant ou rapprochant le point de liaison 1000 entre l’axe de rotation de l’arbre d’entrée et l’excentrique 10.

[0049] Amortissement de la variation de giration du maneton

[0050] Pour éviter les vibrations, la transmission comporte avantageusement un moyen

d’amortissement de la variation du rayon de giration du maneton de l’excentrique. Cela permet de limiter la variation de ce rayon au cours d’un cycle.

[0051] Il peut aussi être avantageux de munir l’arbre d’entrée et/ou l’arbre de sortie ou tout élément mécanique intermédiaire d’un élément élastique absorbant les à-coups qui pourraient subsister.

[0052] Limitation de la démultiplication

[0053] Pour éviter que le couple transmis soit trop démultiplié, il peut être envisagé

d’empêcher le maneton de l’excentrique de rester dans une position proche de l’axe de rotation de cet excentrique, afin de ne pas permettre à la transmission d’avoir un rapport de transmission trop proche de zéro. Une solution avantageuse consiste à munir la transmission d’un rappel élastique ou de tout autre moyen connu ayant pour effet, dès que l’on s’écarte un peu de cette valeur nulle, de passer instantanément à une valeur significative correspondant à un rapport de transmission minimal admissible.

[0054] Modification de l’orientation de la crémaillère

[0055] La bielle et la crémaillère peuvent être solidaires et ne former qu’un seul élément comme illustré la figure 1, ou être deux éléments distincts comme illustré aux figures 4 et 6 à 11. Ces deux éléments peuvent être alignés comme représenté à la figure 1 ou assemblés de telle sorte que l’axe longitudinal de la crémaillère forme un angle avec celui de la bielle (version non représentée), pour que sa course le long du secteur qu’elle entraîne soit plus importante pour un déplacement donné de la bielle. Cet angle peut être fixe ou réglable par l’utilisateur.

[0056] Configuration débravée

[0057] La distance entre le maneton de l’excentrique et l’axe de rotation de l’arbre d’entrée peut avantageusement être nulle, ce qui permet de se passer d’embrayage, puisque dans ce cas la vitesse de rotation de l’arbre de sortie est nulle quelle que soit celle de l’arbre d’entrée. Cette configuration est dite ci-après configuration débrayée, par opposition à celle dite configuration à variation continue dans laquelle le secteur 71 a un

mouvement de va et vient.

[0058] Formes conjuguées entre crémaillère et secteur

[0059] La crémaillère n’est pas obligatoirement linéaire, et le secteur n’est pas non plus obli gatoirement circulaire. Ces formes peuvent être libres à la condition qu’elles soient conjuguées, et l’homme de l’art peut utiliser cela pour faire varier le rapport de transmission au cours du cycle, comme illustré à la figure 5.

[0060] Double crémaillère fonctionnant à l’aller et au retour

[0061] Une transmission selon l’invention peut être munie d'une seconde crémaillère, d’une seconde roue finale et d’une seconde roue libre. Une des crémaillères entraîne une roue finale dans l’une des deux phases de son mouvement de va-et-vient et l’autre entraîne l’autre roue finale dans l’autre. Chacune de ces deux roues finales est munie de sa propre roue libre pour que le mouvement soit toujours transmis dans le même sens de rotation à l’arbre de sortie.

[0062] Les deux secteurs peuvent avoir des géométries différentes pour que le rapport de transmission évolue de façon différente entre l’aller et le retour des crémaillères.

[0063] Crémaillères interchangeables

[0064] La transmission peut aussi comporter plusieurs crémaillères pouvant être mises en service alternativement. Une fourchette permet de déplacer latéralement une cré- maillère pour qu’une autre prenne sa place. Les crémaillères peuvent avoir des formes différentes pour modifier l’évolution du rapport de transmission entre l’aller et le retour.

[0065] Inversion de la transmission

[0066] La transmission peut aussi comporter plusieurs secteurs munis de roues libres de sens opposés, pouvant être mis en service alternativement. Une crémaillère peut coopérer avec deux secteurs différents selon sa position, comme par exemple illustré à la figure 4, et les roues libres associées à ces deux secteurs peuvent être de sens inverse. La transmission peut ainsi inverser le sens de rotation de l’arbre de sortie, et elle est munie d’une marche arrière.

[0067] Blocage de la transmission

[0068] Dans l’exemple de la figure 4, on voit aussi que la transmission peut être bloquée en disposant la crémaillère dans une position intermédiaire, à cheval sur les deux secteurs correspondant l’un à la marche avant et l’autre à la marche arrière.

[0069] Limitation de la course de la crémaillère et/ou du secteur

[0070] La transmission peut comporter un moyen de limitation de la course de la crémaillère et/ou du secteur, ce qui a pour effet de modifier ses caractéristiques. Lorsqu’elle est associée à un moteur à pistons par exemple, cela permet de modifier la cylindrée et le rapport de compression.

[0071] Rappel élastique en fin de la course de la crémaillère et/ou du secteur

[0072] La transmission peut-être munie d’un rappel élastique tendant à éloigner une cré maillère et/ou un secteur à la fin de leur course, c'est-à-dire d’une au moins de leurs positions extrêmes possibles.

[0073] Plusieurs sous ensembles unitaires de transmission

[0074] Dans une version évoluée, la transmission selon l’invention comprend au moins deux transmissions élémentaires. Ces sous-ensembles entraînent avantageusement l’arbre de sortie successivement au cours d’un cycle pour lisser l’évolution du rapport de couple au cours du cycle.

[0075] Transmission équilibrée

[0076] Une transmission selon l’invention peut comporter plusieurs excentriques de deux transmissions élémentaires qui sont disposés symétriquement par rapport à l’axe de l’arbre d’entrée, comme représenté aux figures 10 et 11.

[0077] Volant d’inertie en aval

[0078] Une transmission selon l’invention est avantageusement munie d’un volant d’inertie situé en aval

[0079] Variante simplifiée de T embrayage unidirectionnel

[0080] Pour simplifier la conception d’une transmission selon l’invention, l’embrayage uni directionnel dit roue libre 80 peut avantageusement être constitué par le fait que la cré maillère ne coopère avec la roue finale que pendant l’un de ses mouvements d’aller ou de retour, et en est écartée pendant l’autre partie du cycle. Un exemple de tel dispositif est représenté aux figures 14 et 15.

[0081] Arbres d’entrée et de sortie alignés

[0082] L’axe de rotation de l’arbre d’entrée et celui de l’arbre de sortie peuvent avanta

geusement être confondus comme illustré par les figures 6 à 11. Cela permet de limiter l’encombrement et de simplifier la conception, mais présente aussi d’autres avantages comme celui de permettre facilement la configuration de prise directe décrite ci-après.

[0083] Prise directe

[0084] Dans cette configuration dite ci-après de prise directe, qui est donc la troisième configuration possible après la configuration débrayée et la configuration à variation continue, les arbres d’entrée et de sortie sont embrayés directement l’un sur l’autre.

[0085] Cela peut être fait par exemple par un embrayage centrifuge se déclenchant à partir d’une certaine vitesse de l’arbre d’entrée ou de l’arbre de sortie. Un second moyen d’embrayage, qui peut lui aussi être centrifuge, peut débrayer simultanément la transmission élémentaire de l’arbre d’entrée pour éviter les vibrations et améliorer le rendement.

[0086] Rotation limitée du bâti

[0087] Un moyen préféré consiste, dans la configuration dans laquelle l’arbre d’entrée et l’arbre de sortie ont le même sens de rotation, à limiter la rotation du bâti au seul sens inverse, du sens moteur, car dans cette configuration :

- lorsque le couple résistant est suffisamment faible pour que le maneton reste éloigné de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée à la distance pour laquelle l’arbre d’entrée et l’arbre de sortie tournent à la même vitesse, le bâti tourne aussi à cette vitesse commune à l’arbre d’entrée et à l’arbre de sortie, et la transmission est en prise directe, ne produisant aucune vibration ni aucun frottement,

- mais lorsque le couple résistant augmente, le maneton se rapproche de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée pour permettre à l’arbre de sortie de tourner moins vite que l’arbre d’entrée, ce qui arrête la rotation du bâti et met automatiquement les ou les sous-ensemble(s) unitaire(s) de transmission en service.

[0088] Il est évidemment possible d’empêcher par un moyen complémentaire toute rotation du bâti. Le ou les sous-ensemble(s) unitaire(s) de transmission sont alors en service en permanence et permettent à l’arbre de sortie de tourner plus vite ou moins vite que l’arbre d’entrée, selon la valeur du couple résistant.

[0089] Pour diminuer les acyclismes et la fatigue des arbres d’entrée et de sortie, on peut laisser le bâti osciller élastiquement autour de sa position moyenne pendant un cycle.

[0090] On peut aussi intégrer le principe de la présente invention pour créer un train épi- cycloïdal. On peut par exemple considérer que le bâti est le porte-planètes d’un train épicycloïdal dont l’arbre d’entrée est le soleil ou la couronne et les excentriques les planètes transférant leur mouvement à un soleil ou une couronne qui sont l’arbre de sortie. Le mouvement d’entrée peut dans ce cas être donné au bâti, tandis que l’arbre d’entrée est fixe. Ceci ouvre un grand nombre d’autres possibilités que celles déjà décrites, comme par exemple l’addition de deux énergies par deux moteurs différents, l’un entraînant la rotation de l’arbre d’entrée et l’autre celle du bâti.

[0091] L’homme de l’art peut évidemment mettre en œuvre des moyens mécaniques connus pour modifier l’architecture du dispositif en fonction du sens de rotation, de telle sorte que la transmission fonctionne aussi bien en marche avant qu’en marche arrière.

[0092] D’une façon plus générale, on peut limiter la rotation du bâti dans un seul sens de rotation par rapport soit à un point fixe supportant la transmission, soit à l’arbre d’entrée, soit à l’arbre de sortie.

[0093] Assemblage en série ou en parallèle

[0094] Plusieurs transmissions mécaniques selon la présente invention peuvent être assemblées en série ou en parallèle.

[0095] Boite de vitesses étagée

[0096] Un assemblage en parallèle particulièrement avantageux, représenté à la figure 9, permet de réaliser une boite de vitesses automatique étagée à plusieurs rapports. Les arbres d’entrée de transmissions selon l’invention sont solidaires entre eux, et leurs arbres de sortie entraînent un arbre de sortie dit global par l’intermédiaire d’engrenages dit engrenages de sortie ayant des rapports de transmission différents, et de roues libres, de telle sorte que l’arbre de sortie global est entraîné par la transmission lui transmettant la plus grande vitesse de rotation. Lorsque le couple auquel est soumise une des transmissions excède la valeur pour laquelle cette transmission passe en configuration débrayée, l’arbre de sortie global est entraîné par la transmission lui transmettant une vitesse de rotation moins élevée.

[0097] Dans une version perfectionnée, une transmission constituant la boite de vitesses, peut être bloquée en configuration débrayé, par exemple par un moyen électromagnétique. Un tel blocage peut être provoqué automatiquement - par exemple sur commande d’un ordinateur - lorsque la transmission qui procure un rapport de transmission immédiatement inférieur est en configuration de prise directe.

[0098] Il est particulièrement avantageux que les deux conditions provoquant l’une la confi guration débrayée d’une des transmissions et l’autre sa configuration de prise directe soient proches l’une de l’autres. La configuration à variation continue n’est donc que brièvement en service, et ne sert qu’à remplacer le synchro d’une boite de vitesses classique de l’art antérieur. L’avantage par rapport à un synchro classique de boite de vitesses est que la transmission selon l’invention remplaçant un tel synchro ne provoque pas friction et améliore sensiblement le rendement et la robustesse de la boite de vitesses.

[0099] Une boite de vitesse comme celle qui vient d’être décrite est avantageusement

complétée par une transmission supplémentaire selon l’invention dont l’arbre d’entrée est son arbre de sortie, et dont l’arbre de sortie est un alternateur et/ou un dispositif de stockage d’énergie. Une commande permet d’augmenter le rapport de transmission de cette transmission supplémentaire pour constituer un moyen de freinage. L’alternateur, utilisé en moteur électrique, peut être utilisé pour doter la transmission d’une marche arrière électrique.

[0100] Levier moteur

[0101] Une transmission selon l’invention comporte avantageusement un levier dit levier moteur 30 tournant autour d’un axe réel ou virtuel, fixe ou mobile au cours d’un cycle, dit axe de rotation dudit levier moteur 40, ce levier moteur étant entraîné dans un mouvement de va-et-vient par un moyen dit moyen d’entraînement du levier moteur 301 lié mécaniquement à la bielle, et comportant un moyen dit moyen d’entrainement moteur 302 assurant directement ou indirectement l’entraînement de la crémaillère. Un moyen de modification de la distance dudit moyen d’entrainement moteur audit axe de rotation dudit levier moteur permet de modifier la course de la crémaillère si elle existe, et dans tous les cas l’angle d’oscillation du secteur. Une telle disposition est re présentée à la figure 4.

[0102] Transmission réciproque

[0103] Dans une version perfectionnée (non représentée), la transmission peut être rendue réciproque, ce qui lui permet par exemple de disposer d’un frein moteur, ou de faire démarrer un moteur à explosion. Pour cela, un moyen de transmission mécanique supplémentaire transfère le mouvement de rotation de l’arbre de sortie en un mouvement de rotation de l’arbre d’entrée. De tels moyens sont connus comme les systèmes pignon-crémaillère, les systèmes à cames ou les systèmes bielle-manivelle. Ce moyen de transmission mécanique supplémentaire ne doit pas pouvoir se substituer à la transmission de mouvement par la transmission élémentaire et il doit être muni d’une roue libre permettant à la transmission élémentaire de faire tourner l’arbre de sortie à une vitesse supérieure à celle qui serait obtenue par lui.

[0104] Stockage d’énergie - freinage

[0105] L’une des applications de la transmission selon l’invention est le stockage d’énergie.

L’arbre de sortie fait dans ce cas tourner un dispositif de stockage d’énergie. Le dispositif de stockage d’énergie peut être un volant d’inertie ou un dispositif de stockage d’électricité relié à un générateur d’électricité, ou encore un volant d’inertie dont l’énergie peut être récupérée ensuite par un générateur d’électricité.

[0106] Dans une version particulièrement avantageuse permise par la présente invention, ce générateur peut être programmé pour être mis en service à partir d’une vitesse de rotation légèrement supérieure à celle à laquelle ledit générateur d’électricité a l’efficacité maximale. C’est à cette vitesse de rotation seulement qu’il freine le volant d’inertie. On peut utiliser pour cela un embrayage mécanique ou magnétique ou encore l’électronique de puissance gérant le générateur ’ électricité.

[0107] Ainsi, quelle que soit la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée, l’arbre de sortie est accéléré, et ce n’est que lorsqu’il a accumulé assez d’énergie pour atteindre la vitesse de rotation optimale du générateur d’énergie que cette énergie est transformée en électricité par ce générateur.

[0108] Dans le cas où une transmission selon l’invention est munie d’une configuration de prise directe comme celle décrite ci-avant, la vitesse à laquelle la transmission passe en configuration de prise directe est avantageusement celle à laquelle ledit générateur d’électricité a l’efficacité maximale.

[0109] Pour une éolienne, par exemple, La transmission peut donc être en prise directe

lorsque le vent est suffisant, et le pas des pales permet dans ce cas d’ajuster la vitesse du générateur. L’entraînement par crémaillères n’est mis en service que lorsque la vitesse du vent ne permet pas de faire tourner le générateur à sa vitesse optimale. Le générateur ne fonctionne dans ce cas que par intermittence, mais toujours à la bonne vitesse.

[0110] Vélo

[0111] Une transmission selon l’invention est particulièrement adaptée à un vélo. L’arbre d’entrée est entraîné en rotation par le pédalier et entraîne une manivelle dont le rayon diminue sous l’effet d’une force créée par le couple résistant de l’arbre de sortie. Deux crémaillères solidaires l’une de l’autre, l’une fonctionnant à l’aller et l’autre au retour, entraînent alternativement deux roues finales munies de roues libres, soit directement soit par l’intermédiaire de deux secteurs tels que précédemment décrits. Le couple résistant et celui fourni par le cycliste déterminent automatiquement le rapport de transmission.

[0112] Plus généralement, une transmission selon l’invention est particulièrement adaptée lorsque son arbre d’entrée est entraîné par une manivelle actionné au pied ou à la main, parce que la poussée du pied ou de la main produisent des acyclismes qui peuvent être synchronisés avec le mouvement de va et vient de la crémaillère et/ou du secteur, et donc neutralisés.

[0113] Moteur à pistons

[0114] Dans le cas où la transmission selon l’invention est associée à un moteur à piston(s), le mouvement de d’aller ou retour d’un piston provoque avantageusement un mouvement d’aller ou de retour de la crémaillère. Une telle transmission est avanta geusement munie d’un volant d’inertie 110 situé en aval. L’un des avantages supplémentaires apportés par la présente invention est la possibilité de faire varier la course de la crémaillère et donc la cylindrée du moteur et son taux de compression, mais aussi de résoudre les problèmes liés aux acyclismes des moteurs à pistons.

[0115] Moteur à chaleur externe

[0116] Une transmission selon l’invention est particulièrement adaptée à un moteur à

chaleur externe comme par exemple un moteur Stirling. De tels moteurs ont en effet l’inconvénient connu d’être difficiles à piloter parce que leur puissance dépend de la chaleur communiquée au moteur. La possibilité de modifier en temps réel la cylindrée du moteur pallie cet inconvénient et rend ces types de moteurs adaptés à la moto risation des véhicules.

[0117] Dans une disposition perfectionnée, non représentée, ce moteur comporte deux

chambres entre lesquelles circule un gaz de travail, dites respectivement cylindre chaud et cylindre froid, muni de deux cloisons mobiles dites piston chaud pour le cylindre chaud et piston froid pour le cylindre froid qui se déplacent tous deux au cours d’un cycle, et d’un élément dit déplaceur,

- l’ensemble des cylindres et du déplaceur est situé dans une enceinte à volume constant, comportant une paroi dite paroi chaude, une paroi dite paroi froide et une paroi dite paroi isolante,

- le déplaceur est placé dans l’espace situé entre le piston chaud et le piston froid, dit espace inter-pistons,

- cet espace inter-pistons a un volume qui varie au cours du cycle,

- et la chaleur générée par la diminution de volume de l’espace inter-pistons est transférée au cylindre chaud, et/ou le froid généré par l’augmentation de volume du déplaceur est transféré au cylindre froid.

[0118] L’enceinte à volume constant est avantageusement étanche.

[0119] Le déplaceur peut être placé à proximité du piston chaud surtout lorsque son volume diminue et à proximité du piston froid surtout lorsque son volume augmente.

[0120] Le déplaceur peut comporter un conduit dit régénérateur du déplaceur permettant au gaz de travail de passer du cylindre chaud au cylindre froid à une étape du cycle et du cylindre froid au cylindre chaud à une autre étape du cycle afin de refroidir le gaz lorsqu’il passe du cylindre chaud au cylindre froid et de le réchauffer lorsqu’il passe du cylindre froid au cylindre chaud.

[0121] Un tel moteur peut comporter deux dispositifs dits régénérateurs, l’un dit régénérateur du piston chaud situé sur le piston du cylindre chaud et l’autre dit régénérateur du piston froid sur le piston du cylindre froid

[0122] Dans une version perfectionnée, au moins un des cylindres comporte au moins un aimant ou électro-aimant coopérant avec au moins un aimant ou électro-aimant situé à l’extérieur de l’enceinte à volume constant pour transférer au moins un mouvement entre le cylindre à une transmission mécanique selon l’invention située à l’extérieur de l’enceinte à volume constant.

[0123] Outillage tournant

[0124] La configuration de prise directe par roue libre exposée plus haut permet de réaliser des outillages tournants. L’arbre d’entrée 2 est entraîné en rotation par la main de l’homme ou par un moteur, et l’arbre de sortie 3 entraîne un outil tournant comme un tournevis par exemple.

[0125] Avantageusement, le bâti 100 s’appuie sur un élément externe par une roue libre, pour s’immobiliser dans le sens moteur lorsque le couple résistant excède celui fourni par l’arbre d’entrée. Il est alors démultiplié par la transmission. L’un des exemples d’application est la manivelle qui sert à dévisser l’écrou d’une roue de voiture. Le bâti peut être prévu pour s’appuyer sur une partie de la jante pour ne pas pouvoir tourner avec la manivelle, et la démultiplication s’obtient alors automatiquement lorsque c’est nécessaire.

[0126] L’appui du bâti sur un élément extérieur, dans un sens de rotation ou dans l’autre, peut provoquer le déplacement des crémaillères par rapport aux roues de sortie, et ainsi l’inversion du sens de rotation de l’arbre de sortie. Le moteur peut continuer à tourner dans le même sens. Une inversion de direction de la roue libre reliant le bâti à l’élément extérieur peut être provoquée mécaniquement par l’inversion du sens de rotation de l’arbre d’entrée, de telle sorte que le dispositif serve aussi bien en marche avant qu’en marche arrière.

[0127] Lanceur séparé

[0128] Une disposition particulière consiste à séparer une machine contenant un moyen de stockage d’énergie comme le volant d’inertie servant à emmagasiner l’énergie dans la machine considérée, d’une transmission selon l’invention qui est placée dans un élément séparé amovible dit lanceur. [0129] Dans une version perfectionnée, la séparation de cette machine du lanceur entraîne l’embrayage du moyen de stockage d’énergie au moyen d’entraînement de la machine.

[0130] La machine est par exemple une toupie, un avion un bateau ou une voiture à inertie.

[0131] A la différence des jouets à inertie de l’art antérieur, dans lesquels la vitesse du

volant d’inertie correspond exactement à la vitesse à laquelle on a entraîné le jouet avant de le laisser prendre sa vitesse, le volant d’inertie accélère chaque fois que l’on entraîne le jouet, ce qui permet de lui faire prendre une vitesse bien supérieure.

[0132] L’invention est ici aussi bien le lanceur que la machine motorisée par ce lanceur, comme une toupie, un avion, un bateau ou une voiture à inertie.

[0133] Machine

[0134] La présente invention est aussi une machine comme par exemple un moyen de

transport muni d’une transmission comme l’une quelconque de celles décrites ci-avant, ou transmettant sa puissance à une telle transmission, ou mise en mouvement par une telle transmission.

[0135] Procédé

[0136] La présente invention est aussi le procédé consistant à modifier le rapport de

transmission entre un arbre d’entrée et un arbre de sortie avec une transmission comme l’une quelconque de celles décrites ci-avant.

Applications

[0137] Toutes les applications des transmissions et des moteurs sont concernées, et en par ticulier les transmission à variation continue à engrenages dont le rapport de transmission s’adapte automatiquement au couple résistant, les boites de vitesses étagées, les moteurs à explosion, les moteurs électriques, la récupération d’énergie des véhicules au freinage, l’adaptation en temps réel du rapport de transmission des éoliennes et des hydroliennes à la vitesse optimale de leur générateur électrique, le stockage d’énergie dans des volants d’inertie de jouets et d’autres machines, et les vélos et autres véhicules à pédales. L’invention s’applique aussi aux outillages tournants. La présente invention est aussi le procédé consistant à modifier le rapport de transmission entre un arbre d’entrée et un arbre de sortie avec une transmission comme l’une quelconque de celles décrites ci-avant.