COMPORTANT CETTE ROME

Domaine d'application

L'invention est une roue dont le diamètre peut varier en fonction de sa vitesse de rotation ou selon un autre paramètre. C'est aussi un engrenage variable ou une transmission à rapport variable qui peut prendre la forme d'un train épicycloïdal à diamètre variable.

Problème posé

L'objectif premier poursuivi par la présente invention est de remplacer la transmission et les pneus des voitures par un dispositif plus simple, très robuste et susceptible de transmettre une puissance importante, une roue dont le diamètre varie soit en fonction de sa propre vitesse de rotation soit selon un autre paramètre.

La roue objet de la présente invention a de très nombreuses autres applications, dont la réalisation d'engrenages à diamètre variable et de transmissions qui peuvent être à variation continue ou étagée.

Art antérieur

On connaît deux principales méthodes permettant de faire varier le diamètre effectif d'une roue :

1. les roues dites ci-après "à liaisons mécaniques sélectives" qui proposent d'installer des liaisons mécaniques entre la roue et son support de roulement en utilisant un mécanisme de cliquet ou de roue libre pour que le mouvement ne soit transmis que par un seule liaison à la fois, comme par exemple :

- DE 100 48 579 Al (Verfahren zur kontinuierlichen Verânderung einer Geschwindigkeit und Getriebe zur Kraftubertragung - 28 février 2002 - Uehlin Juergen)

- US5,772,546 A (Continuously variable automatic drive - 30 juin 1998 - Warszewski Jaroslaw Piotr)

- DE 36 10 482 Al (Stepless speed change device - 9 octobre 1986 - Bridgestone cycle co, ltd)

- US 4,1 14,466 A (Speed convertors for providing variable drive ratios - 19 septembre 1978 - Meucci Amleto)

- US5,950,488 (A) (Positive engagement continuously variable transmission - 14 sept. 1999 - Abdallah Abdalla Aref)

Ces roues dites à liaisons mécaniques sélectives ont l'inconvénient de transmettre le mouvement à une vitesse qui n'est pas stable, c'est-à-dire de provoquer des a-cyclismes préjudiciables à la qualité de l'entraînement puisque c'est la liaison mécanique qui va le plus vite ou celle qui va le plus lentement, selon le choix du concepteur, qui provoque seule l'entraînement.

2. Les roues dites ci-après "à roulement" qui prévoient une coopération par roulement entre la roue et son chemin de roulement. Les principales sont décrites dans les documents suivants : - EP0705629A1 (Expandable wheel assembly, 1 avril 1996 - Robert L. Beck)

- EP01 121 12A1 (Variable ratio transmission, 27 juin 1984 - Michael Deal).

- US4773889 (Wheel for a toy vehicle - 27 septembre 1988 - Donald A Rosenwinkel et Wayne A Kuna)

- WO 2010/087541 Al (Wheel which transforms according to rotating direction of drive shaft - 5 octobre 2010 - Jo Ja Jun)

- US 5 772 546 A (Continuously variable automatic drive - 30 juin 1998 - Jaroslaw Piotr Warszewski)

Les roues dites à roulement de l'art antérieur ont l'inconvénient majeur que la surface de coopération entre les dispositifs proposés et le support de roulement s'éloigne très sensiblement de la forme d'une roue, ce qui provoque des chocs préjudiciables à la solidité du dispositif, et au confort des utilisateurs lorsqu'il s'agit de roues de voitures.

Cela tient au fait que la longueur totale de la ou desdites surfaces de coopération directe ou indirecte possibles de ladite RDV avec ledit support de roulement est inférieure ou égaie à la circonférence minimale de ladite roue lorsque ladite ou lesdites aubes sont en position de repos. Contrairement à ce qu'une lecture trop rapide du document WO 2010/087541 Al pourrait faire croire, c'est aussi le cas de ce document : la longueur totale de la ou desdites surfaces de coopération de ses aubes avec ledit support de roulement est au plus égale à la circonférence maximale de ladite roue lorsque les aubes sont repliées.

Description sommaire des dessins

L'invention sera bien comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celie-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 86 qui représentent toutes des dispositifs ou parties de dispositifs selon l'invention. La figure 1 est une vue plane de trois roues selon l'invention, chacune dans une configuration différente, les aubes 21 22 et suivantes pivotent autour d'un axe d'aube parallèle à l'axe d'un arbre 1 qui est l'axe de rotation de la roue à diamètre variable (appelée ci-après RDV). Elles sont dans une position dite ouverte dans la roue du haut, dans une position dite fermée dans celle du bas et dans une position intermédiaire dans celle du milieu.

On distingue un élément complémentaire dit élément de synchronisation 7 qui est ici un disque comprenant des chemins d'orientation 710, 720 et 730 déterminant chacun la position d'une aube, respectivement les aubes 21, 22 et 23. Ces chemins étant solidaires les uns des autres, le déploiement de toutes les aubes est sensiblement identique.

La figure 2 est une vue en perspective des trois roues de la figure 1, dans les mêmes configurations. Les aubes sont des demi-cercles qui s'écartent du plan médian de la roue de leur axe d'aube à leur extrémité. On peut ici voir la surface de coopération 211 de l'aube 21 avec le support de roulement 6. Cette surface est tangente à la périphérie de la roue à des emplacements différents selon la position angulaire de l'aube 21 autour de son axe 210.

Les figures 3, 4 et 5 sont des vues différentes de trois roues selon l'invention dans un mode perfectionné, dans lequel les aubes 21, 22 et suivantes sont des spirales. L'axe d'aube 210 de l'aube 21 est fixé sur une couronne 10. La figure 5 est un éclaté qui permet de voir le détail d'une aube 21 avec son axe d'aube 210 et sa surface de coopération 211 avec le support de roulement. On distingue aussi la liaison mécanique qui lie l'extrémité 216 de l'aube 21 avec l'extrémité 226 de l'aube 22.

La figure 6 montre l'expansion du diamètre d'une roue selon l'invention, qui peut être obtenue avec des aubes en forme de spirale .

la figure 7 est un ensemble de vues en perspective et en plan d'aubes selon l'invention, qui sont ici des roues à aube ayant une extrémité souple permettant de rouler aussi bien sur tous terrains que sur l'eau. Elles assurent à la fois la portance dynamique et la propulsion. Plusieurs sous- ensembles comme celui représenté sont assemblés en parallèle avec des écarts angulaires tels que la coopération entre les aubes d'un sous-ensemble et le support de roulement 6 ne soit pas synchrone avec celles d'un autre sous-ensemble.

La figure 8 est une vue en perspective d'une variante de roue selon l'invention, dans laquelle les aubes 21 , 22 et suivantes sont fixées à une couronne 10 par un axe tangent à la périphérie de cette couronne. Une telle roue a l'avantage de permettre un appui continu d'au moins une aube sur le support de roulement.

La figure 9 est une vue en perspective d'une transmission à variation continue selon l'invention. L'axe de la transmission comporte 4 roues selon l'invention, qui coopèrent avec un arbre fixe 60 par l'intermédiaire d'un arbre intermédiaire 61 fixé à l'extrémité d'un bras pivotant 610. L'arbre intermédiaire 61 est appuyé sur les 4 roues selon l'invention par un moyen connu comme un rappel élastique (non représenté), et met en rotation l'arbre fixe 60, avec un rapport de transmission qui est fonction de la position angulaire des aubes des roues selon l'invention. A la différence des aubes de la figure 8, dont la courbure est régulière, celles de la figure 9 sont constituées de portions de cylindres juxtaposés, ce qui a l'avantage de permettre une coopération d'une aube avec l'arbre fixe 60 non pas par un point mais par un segment tangent à l'arbre fixe 60. 11 est ainsi possible de transférer une puissance beaucoup plus importante. La variation du rapport de transmission n'est en revanche plus continue. Il est possible de munir ces aubes de dents d'engrenage.

Une butée (non représentée) permet de limiter le mouvement du bras 610 de telle sorte que l'arbre intermédiaire 61 ne touche pas les aubes lorsqu'elles sont en position dite fermée. La transmission est alors débrayée. Les figures 10 à 12 sont des vues en perspective d'une roue selon l'invention, qui est munie d'une enveloppe extérieure 650 cylindrique. Cette enveloppe constitue le support de roulement 6 de la roue coopère à son tour avec le sol par sa face extérieure. Elle coopère avec les aubes par la partie basse de sa face intérieure. L'axe de la RDV monte ou descend selon que les aubes passent en position ouverte ou en position fermée. La figure 1 1 permet de voir qu'un des flancs latéraux de cette enveloppe extérieure comporte un passage 651 pour l'axe de l'axe de la RDV. Ce passage 651 peut être rendu étanche par des moyens connus. La roue selon l'invention est alors enfermée dans l'enveloppe extérieure cylindrique. Une moitié seulement de cette enveloppe est représentée pour permettre de voir l'intérieur.

Les figures 13 à 15 sont des vues en perspective d'une transmission selon l'invention, munie d'une enveloppe extérieure cylindrique qui est ici la roue 60 entraînée par la transmission. Les aubes 21, 22 et suivantes comprennent des dents d'engrenage, qui coopèrent avec la roue 60, laquelle en comporte également. Les dents d'engrenage sont asymétriques pour qu'une dent d'une aube entraîne dans la plupart des cas une dent de la roue entraînée 60.

Les figures 16 à 19 sont des vues en perspective d'une transmission selon l'invention, composée de deux transmissions selon l'invention, qui sont associées en série. L'arbre fixe 60A de la première RDV est solidaire d'une seconde RDV munie d'une seconde série d'aubes, lesquelles coopèrent avec une seconde roue entraînée 60B. L'axe de la première RDV est fixe, ainsi que celui de la seconde roue fixe 60B. Ils sont ici parfaitement alignés. Les figures 21 et 22 montrent les positions extrêmes possibles, qui conduisent à une variation très importante du rapport de transmission entre l'axe de rotation de la première RDV qui est l'arbre d'entrée et l'arbre fixe 60B qui est l'arbre de sortie. On peut faire fonctionner cette transmission dans l'autre sens.

La figure 20 est une vue en plan d'un sous-ensemble d'une transmission selon l'invention, dans laquelle les aubes ont une position inversée : leur partie utile est située à l'intérieur de la couronne 10, et l'arbre fixe 60 est également situé à l'intérieur de cette couronne 10. Une aube 21 est ici rectiligne et comporte des dents 2101 , 2102 et suivantes dont la surface de coopération avec les dents 601, 602 et suivantes de l'arbre fixe 60 est optimisée de telle sorte que la possibilité d'un conflit entre une dent 2101 d'une aube 21 et une dent 601 de l'arbre fixe 60 soit minimale. Une aube 21 comporte un axe d'aube 210, un contrepoids 2110 situé à l'opposé de la partie de l'aube comportant des dents, par rapport à son axe d'aube 210, et est munie d'un bras de synchronisation 71 reliant un axe de bras de synchronisation 71 1 situé à l'opposé de la partie de l'aube comportant des dents à un élément de synchronisation 7 qui est ici une couronne, par un axe 216. Lorsque l'on fait varier la position angulaire d'une aube 21 quelconque par rapport à la couronne 10, la couronne de synchronisation 7 tourne ainsi autour de l'axe de rotation de la couronne 10, ce qui provoque la même modification angulaire des autres aubes 22, 23 et suivantes par rapport à la couronne 10.

La figure 21 est une vue grossie d'un détail de la figure 20, montrant la géométrie d'une dent 2201 de l'aube 22, et celle d'une dent 601 de l'arbre fixe 60. Chaque dent comprend une surface dite de coopération (respectivement 2101 1 et 6011), une extrémité (respectivement 21012 et 6012) et une surface dite de retour (respectivement 21013 et 6013). Il est à noter que les deux extrémités sont pointues - les surfaces de coopération et de retour formant entre elles un angle aigu - et que l'inclinaison des surfaces de coopération donne naissance à un couple horaire de l'aube 22 par rapport à son axe d'aube 220, qui a tendance à écarter l'aube 22 de l'arbre fixe 60. La force centrifuge s'appliquant à la masse 2210 donne lieu à un couple inverse qui est plus fort et assure la coopération des dents.

Les figures 22 et 23 sont des vues en perspective d'une transmission comportant plusieurs sous- ensembles tels que celui représenté à la figure 20, d'abord dans une position de forte démultiplication, et ensuite dans une position où l'axe de la RDV et l'arbre fixe 60 tournent à la même vitesse. La transmission est alors en prise directe, pratiquement sans frottement.

La figure 24 est une vues en perspective d'une transmission assemblée en parallèle, deux arbres primaires 10A et 10B coopérant avec le même arbre fixe 60.

La figure 25 est une vues en perspective d'une transmission dont la RDV est mise en mouvement par un arbre 1001 muni d'un engrenage hélicoïdal 1002.

Les figures 26 à 29 sont des vues en perspective de détails d'une transmission simplifiée dans laquelle un arbre 1001 entraîne en rotation la RDV par l'intermédiaire d'une structure déformable 1003. La figure 28 montre la transmission assemblée, et la figure 26 la montre dépourvue de son axe secondaire 6 qui est un cylindre. La figure 27 montre le détail des aubes 21 22 et suivantes reliées à une couronne 10, qui coopèrent avec des bras de synchronisation 71 72 et suivants reliées à une couronne de synchronisation 7. Le guide 1006 limite le déplacement possible de l'axe de la RDV lorsque les aubes passent de la position fermée à la position ouverte, et empêche en particulier l'axe de la RDV de tourner autour de l'axe de rotation de l'arbre antérieur 1001. Les figures 30 à 32 sont des vues en perspective de détails d'une transmission utilisant une courroie crantée 1005 pour transmettre le mouvement d'un plateau 1001 à la roue arrière d'une bicyclette. L'arbre fixe 60 est un cylindre formant moyeu de la roue arrière, coopérant par sa face intérieure avec les aubes qui sont mues par le pignon 1004 coopérant avec la courroie crantée 1005. Un arbre 610 pivote autour de l'axe de rotation du plateau 1001 pour maintenir une distance constante entre le plateau 1001 et la pignon 1004.

La figure 32 permet de voir la face extérieure du cylindre 6, qui a été supprimée aux deux figures précédentes afin de permettre la vue des aubes. La figure 33 est une vue détaillée d'un ensemble d'aubes 21, 22 et suivantes, dont l'orientation est déterminée par des engrenages dits de synchronisation 701, 702 et suivants, lesquels tournent librement autour de l'axe de la RDV.

La figure 34 est une vue en perspective d'un ensemble d'aubes selon l'invention, pour montrer que le diamètre variable d'une roue selon l'invention peut aussi bien être plus petit que plus grand que celui de la couronne 10.

La figure 35 est une vue en perspective d'un ensemble regroupant une couronne principale 1 et une couronne de synchronisation 7, chacune mise en rotation par un engrenage - respectivement 11 et 711.

Les figures 36 et 37 sont des vues en perspective d'une roue à diamètre variable dont les aubes articulées sont démunies de leur éléments mobiles, pour voir la géométrie des éléments de liaison 217, 227 et suivants dans deux positions d'aubes différentes. La figure 38 montre la même roue munie des éléments mobiles dits patins 218, 228 et suivants comportant les surfaces de coopération, et on peut remarquer que ces derniers comportent des ergots coopérant avec une cannelure située dans le patin adjacent. Ce moyen mécanique permet de déterminer la position de la surface de coopération 222 d'une aube 22 ou de son patin 228, selon le cas, en fonction de la position de la surface de coopération 211 de l'aube 21 qui la précède, laquelle est déjà en contact avec la surface de roulement 6. L'avantage est que cette position est ainsi déterminée avant même que l'aube 22 vienne en contact avec la surface de roulement 6.

La figure 38 montre une variante dans laquelle ce moyen mécanique est différent et permet également d'éviter tout conflit entre les dents d'une aube et celles de la surface de roulement 6. On voit le détail des parties mobiles comportant les surfaces de coopération 21 1 et 221 à la figure 40.

Les figure 41 et 42 sont des vues en perspective d'une aube qui a la propriété de comporter une pluralité d'éléments à surface de coopération élémentaires notés 218, 21810 et 21820 reliés entre eux par des engrenages notés 2181 2182 et 2183. un bras 212 comportant une fente 213 coopérant avec l'axe de la RDV permet de garantir que les éléments de coopération élémentaires suivent la circonférence de la RDV.

La figure 43 est une vue en perspective d'une roue à diamètre variable dont les trois patins sont des lames de ressort.

Plusieurs sous-ensembles comme ceux représentés aux figures 41 à 44 sont assemblés en parallèle avec des écarts angulaires tels que la coopération entre les aubes d'un sous-ensemble et le support de roulement 6 ne soit pas synchrone avec celles d'un autre sous-ensemble. La figure 44 est une vue en perspective d'une roue dont les trois aubes comportent également des lames de ressort, mais les lames de ressort sont ici reliées aux couronnes principale 1 et de synchronisation 7 par des éléments de liaison 218a et 218b.

Les figures 45 à 48 sont des vues en perspective d'une variante de patins des figures 39 et 40, dans laquelle la surface de coopération 211 de l'aube 21 est un engrenage à chevrons, l'aube comportant une lame 2117 comportant un trou 2118 circulaire qui coopère parfaitement avec le tube cylindrique 2171

Les figures 49 et 50 sont des vues en perspective d'une transmission selon l'invention, dont l'aube unique est un ressort de torsion. Un seul ressort 21 est représenté, mais il peut en exister plusieurs.

Les figures 51 à 63 illustrent une transmission selon l'invention, dont les aubes sont des ressorts hélicoïdaux.

La figure 51 est une vue en perspective d'une roue selon l'invention, comportant deux aubes 21 A et 22A reliées par deux ressorts hélicoïdaux. La différence de position angulaire entre les aubes 21 et 22, comprime un ressort quand elle détend l'autre.

La figure 52 est une vue en perspective d'une transmission selon l'invention, constituée de deux RDV de ce type, dont les aubes sont reliées entre elles. L'un des deux ensembles de ressorts constitue la surface de coopération d'une première RDV avec l'arbre moteur de la transmission et l'autre la surface de coopération d'une seconde RDV avec l'arbre secondaire de la transmission. La figure 53 montre le même dispositif que celui de la figure 52, cette fois équipé d'une cannelure.

Les figures 54 et 55 montrent les satellites 61M 62M et 63M reliés par des engrenages d'axes fixes à l'arbre moteur 1M et les satellites 61 S et 62S reliés par des engrenages d'axes fixes à l'arbre secondaire 1S. Le satellite 63 S est caché.

La figure 55 montre le détail de ces satellites et engrenages.

La figure 56 montre les axes 564 de ces satellites articulés deux à deux par bielles 563. Un satellite 61 est guidé autour de l'axe de sa planète 51 par un engrenage 562 fait de deux engrenages accolés coopérant avec une couronne molette de réglage 561 assurant à la fois le déploiement ou la contraction des axes 564 leur synchronisation et donc le centrage desdites lames de ressort.

La figure 57 montre un détail de réalisation de l'engrenage coopérant avec l'axe d'entrée 1 composé de deux engrenages, l'un 571 ayant une dent de plus que l'autre 572. Le système d'embrayage conique permettant d'engager l'une ou l'autre de ces engrenages à coopérer n'est pas représenté. La figure 58 représente l'assemblage et la coopération de ces engrenages et ressorts avec les satellites et la connexion par pivot de l'axe d'aube 22A sur une couronne tournante 581 ainsi que la connexion par pivot de l'axe d'aube 22B sur une autre couronne tournant 582 concentrique 581.

La figure 59 représente un exemple de réalisation du bâti 591 de cette transmission.

Les figures 60 à 63 montrent la position des différents éléments en fonction de l'ouverture des aubes.

La figure 64 montre la coopération d'une courroie crantée 218 selon l'invention, qui est le patin d'une aube 21 visible à la figure suivante. Cette courroie conserve le même pas de crans quelle que soit sa courbure. Elle comporte un élément dit palpeur 219 qui est le moyen de détection de la non synchronisation entre les crans de la courroie et la cannelure de l'arbre fixe 60, ainsi qu'une dent dite de contrainte 215 qui force la synchronisation entre la courroie et la cannelure de l'arbre fixe.

La figure 65 montre deux courroies crantées de ce type associées, de telle sorte qu'il y ait toujours un engrènement d'une courroie crantée 218 ou 228 sur une cannelure 61 ou 62 associée à l'arbre fixe 60.

Il faut noter que les aubes 21 et 22 sont situées de part et d'autre de la couronne 10 et que leur écart angulaire est de 180°, afin d'équilibrer le dispositif.

Les figures 66 à 68 montrent le détail du mécanisme assurant à la fois la détection de non synchronisation, et la synchronisation par la dent de contrainte 215. A la figure 63, la dent de contrainte 215 est avancée pour rencontrer un espace entre deux dents correspondantes 701 et 702 dédiées à la synchronisation, alors qu'à la figure 64 le palpeur 219 a pu entrer entre deux dents 601 et 602 dédiées à l'entraînement, et la dent de contrainte n'a pas besoin d'être avancée pour pouvoir jouer son rôle qui consiste à faire avancer le patin 218 ou à faire reculer la cannelure de l'arbre fixe 60.

Les figures 69 à 71 sont des vues en perspectives d'éléments constituant une roue selon l'invention dont les patins sont des chaînes à maillons. On peut remarquer que la partie la plus en avant d'une chaîne comporte une partie dite tête de patin 21802 qui n'est pas tangente à la roue mais située à l'intérieur de sa périphérie, suffisamment à l'écart de cette dernière pour ne pas risquer de rencontrer la tête d'une dent de l'arbre fixe 60. La partie suivante 21803 de la chaîne se rapproche progressivement de la cannelure de l'arbre fixe 60 mais, à au moment de leur engrènement, les maillons de cette partie ne sont pas en traction. Les maillons de cette partie dite suivante 21803 sont à pas variable - en ce sens que les maillons comportent un léger jeu - pour qu'une légère tension de la chaîne suffise à permettre qu'un maillon de la chaîne se synchronise avec un maillon de la cannelure de l'arbre fixe 60. Le jeu total de cette partie est égal à un pas. Il faut noter que ladite tête de patin 21802 et ladite partie suivante 21803 sont constituées par deux chaînes qui ne se situent pas dans le même plan que la suite de la chaîne, cette dernière étant la partie chargée de la coopération avec la cannelure de l'arbre fixe 60.

Les figures 72 à 74 sont des vues en perspectives de roues selon l'invention, qui ont une caractéristique particulière : la forme des patins 218 228 liés aux aubes respectivement 21 et 22 : ils comportent une cannelure latérale, et l'élasticité des aubes presse leurs spires l'une contre l'autre de telle sorte que les dents ont tendance à être synchronisées sous la force de cette pression.

La figure 73 montre un patin seul, et la figure 74 le même patin avec celui auquel il est associé et synchronisé par les cannelures latérales.

La figure 75 montre deux bagues de transmission selon l'invention, l'une entraînant l'autre. Ces deux bagues comportent chacune quatre aubes souples dont les extrémités sont reliées à une couronne périphérique qui constitue leur surface de coopération avec l'autre roue. La surface de ces surfaces n'est pas un cylindre mais un ensemble de rainures circulaires, pour maximiser la surface de coopération tout en augmentant la pression d'une surface sur une autre, comme cela est illustré par la figure 76.

Les figures 77 et 78 sont des schémas fonctionnels montrant un train épicycloïdal à diamètre variable selon l'invention. Un arbre 1 est muni d'une couronne 10 portant les axes d'aube 210 et 220 de deux aubes 21 et 22 dont les patins sont des planètes 51 et 52 coopérant avec un soleil 1 00 et des satellites 61 et 62, lesquels coopèrent à leur tour avec une couronne externe 60 qui est ici un ressort. A la différence d'un train épicycloïdal de l'art antérieur, celui-ci a un diamètre de couronne externe 60 qui est variable, la variation de diamètre de ladite couronne externe 60 étant compensée par le déplacement des axes des satellites 61 et 62 obtenu par l'ouverture ou la fermeture des aubes 21 et 22.

Les figures 79 à 81 sont des schémas montrant que, lorsque la variation de diamètre de la RDV est suffisante, un train épicycloïdal selon l'invention peut aussi jouer le rôle d'inverseur, la circonférence de la RDV pouvant ici être aussi bien plus grande que plus petite que celle du soleil 1000. La figure 82 est une vue en perspective illustrant le même principe dans une configuration voisine.

Les figures 83 à 86 montrent un bateau équipé de roues selon l'invention munies d'aubes 21 et 22. Une roue est munie d'un moyen de déplacement 101 de son axe de rotation, qui est ici un levier permettant de passer d'une position dite de repos à une position dite de travail. La roue est en position de repos à la figure 83 et en position de travail à la position 86. Le dispositif comporte un volet amovible 102 fermant le volume dans laquelle la roue est dans une position de repos, et ce volet est ici une partie de la coque du bateau qui peut coulisser vers l'avant du bateau.

Le bateau représenté aux figures 83 à 86 comporte deux roues et la projection de son centre de gravité sur ledit support de roulement 6 est situé à l'intérieur ou à proximité de l'enveloppe de la surface comprenant les surfaces de contact entre lesdites roues et ledit support de roulement.

Exposé de l'invention

L'invention est une roue dite ci-après roue à diamètre variable ou RDV, constituée d'une structure centrale dite couronne 10 tournant autour de l'axe de rotation d'un arbre 1 dit principal, munie d'au moins un élément dit aube 21 coopérant par roulement, directement ou indirectement, avec une surface dite support de roulement 6 comme le sol, la surface intérieure ou extérieure d'un arbre entraîné, un engrenage, une courroie, une chaîne ou une crémaillère, une aube 21 pouvant prendre une pluralité de positions allant d'une position dite de repos à une position dite de travail, caractérisée par fait que la longueur totale de la ou desdites surfaces de coopération directe ou indirecte possibles de ladite RDV avec ledit support de roulement est supérieure à la circonférence minimale de ladite roue lorsque ladite ou lesdites aubes sont en position de repos.

Description détaillée de l'invention

Il ne s'agit pas d'une roue dite à liaisons mécaniques sélectives, et le mouvement transmis peut donc être régulier. Il s'agit au contraire d'un perfectionnement des roues dites à roulement.

Une roue selon l'invention est constituée d'une structure centrale tournante autour d'un axe, dite couronne 10, munie d'une pluralité d'éléments dits aubes 21, 22, lesquels coopèrent avec le sol ou avec tout autre support de roulement 6.

Le diamètre de la roue est variable, et dépend de la position des aubes 21, 22 et suivantes. 11 varie de sa plus petite valeur lorsque les aubes sont dans une position dite fermée à sa plus grande valeur lorsqu'elles sont dans une position dite ouverte.

L'innovation par rapport aux roues dites à roulement de l'art antérieur tient à ce que l'on a trouvé différentes méthodes pour allonger le plus possible la zone de coopération possible entre la roue et son support de roulement 6 :

Selon une première méthode, la zone de coopération effective entre d'une part ladite aube 21 ou lesdites aubes s'il y en a plusieurs et d'autre part ledit support de roulement 6 se déplace le long de l'axe de l'arbre dit principal 1. Selon une seconde méthode, ladite aube 21 est munie d'une roue dite satellite 61, qui peut être munie ou non d'une cannelure, dont la circonférence coopère directement ou indirectement de façon infinie avec ledit support de roulement 6.

Dans le cas de la première méthode, il existe deux façons de faire se déplacer la zone de coopération: soit parce que la zone de coopération d'une aube elle-même se situe dans plusieurs plans différents et que cette zone se déplace lorsque l'aube passe de ladite position repos à ladite position de travail de ladite position ouverte, soit parce qu'il existe plusieurs aubes situées dans des plans différents.

Dans le cas de la seconde, ledit satellite 61 peut coopérer avec ledit support de roulement 6 soit directement soit par l'intermédiaire d'une roue dite planète 51 qui peut aussi être ou ne pas être munie d'une cannelure.

La présente invention prévoit que la longueur totale de la ou desdites surfaces de coopération directe ou indirecte possibles de ladite RDV avec ledit support de roulement est supérieure à la circonférence minimale de ladite roue lorsque ladite ou lesdites aubes sont en position de repos, mais cette longueur totale peut aussi, comme c'est le cas sur de nombreuses figures, être supérieure à la circonférence maximale de ladite roue lorsque ladite ou lesdites aubes sont en position de travail. La régularité de fonctionnement est alors optimale.La RDV peut recevoir son énergie directement d'un moteur, ou par l'intermédiaire un arbre dit arbre antérieur 1001. Tous les moyens de coopération connus peuvent être envisagés, comme par exemple un engrenage hélicoïdal 1002 comme celui représenté à la figure 25. Ce dispositif a l'avantage de coopérer avec l'axe de la RDV quelle que soit la position de ce dernier, laquelle dépend de l'ouverture des aubes 21 , 22 et suivantes.

On peut aussi utiliser une structure déformable 1003 comme celle représentée aux figures 26 à 29, ou une courroie crantée 1005 comme représenté aux figures 30 à 32. Ce dispositif comporte une roue 1001 reliée à l'axe de la RDV par des lames de ressort. La roue 1001 entraine ainsi la RDV en rotation dans un axe différent, qui est adapté à l'ouverture des aubes 21 , 22 et suivantes pour que ces dernières coopèrent avec l'arbre fixe 60.

Un guide 1006 empêche l'axe de la RDV de tourner autour de l'axe de rotation de l'arbre 1001. La transmission représentée aux figures 26 à 29 peut être implantée dans toutes sortes d'outils tournants comme un tournevis par exemple. Dans ce cas, l'arbre 1001 est le manche, tandis que la lame du tournevis est solidaire de l'arbre fixe 60. L'utilisateur peut engager une clé plate dans le guide 1006 pour empêcher ce dernier de tourner. Un tour du manche 1001 se traduit alors par un tiers de tour de la lame du tournevis. Pour l'utilisation avec une visseuse motorisée, le guide 1006 est avantageusement solidaire du bâti du moteur.

La géométrie des aubes

L'homme de l'art peut utiliser tout moyen connu pour faire varier la position d'une aube 21 , comme son coulissement dans un guide, ou la rotation autour d'un axe 210 qui peut être par exemple orthogonal à l'axe principal 1 de la RDV comme représenté aux figures 8 et 9, parallèle à cet axe comme représenté aux figures 1 à 7, ou la souplesse de toute partie de l'aube elle-même comme représenté aux figures 49 et 50 par exemple. L'élasticité d'une aube ou d'un élément de coopération dont elle est munie peut également être mis à profit pour améliorer la coopération entre la RDV et le support de roulement 6, et pour augmenter la longueur de la surface de coopération entre les aubes et le support de roulement 6. La partie souple d'une aube peut avantageusement s'enrouler en une ou plusieurs spires hélicoïdales comme représenté aux figures 51 à 54. Il suffit alors d'une faible pression d'une spire sur le chemin de roulement 6 pour provoquer un entraînement de qualité.

La zone de coopération d'une aube 21 avec le support de roulement 6 peut être cylindrique pour occuper le moins de place en position de repos, ou avoir un profil en spirale pour que sa courbure se rapproche le plus possible de celle de la circonférence effective de la RDV quelle que soit la position de l'aube. L'origine de cette spirale est dans ce cas avantageusement située sur ledit axe d'aube 210.

Les patins

Avantageusement, une aube comporte un élément mobile dit patin assurant la coopération entre la RDV et le support de roulement 6, de façon à améliorer la qualité de cette coopération.

Un tel patin peut être rigide ou souple. L'avantage d'un patin souple est que dès lors que sa partie avant dite tête de patin a été mise en coopération avec le support de roulement 6, la partie aval du patin peut également assurer la coopération souhaitée.

Un patin peut avantageusement être enroulé en spires superposées ou juxtaposées autour de la RDV comme illustré aux figures 51 à 54, de façon à limiter le nombre d'aubes et de patins.

Pour éviter que la partie arrière du patin soit laissée libre de venir buter contre un autre élément mécanique comme par exemple l'arbre fixe 60, il est recommandé de la maintenir soit par une partie plus en avant du patin considéré, soit par un autre patin, comme illustré à la figure 65 où le patin 228 est prolongé par une lame de ressort 21800 qui s'enroule à l'intérieur du patin 228 et assure à la fois un bon contact du patin sur toute la longueur avec le support de roulement 6 et le maintien de la partie arrière dudit patin à l'intérieur de la RDV.

Un patin est avantageusement pressé contre le support de roulement 6 par un élément dit élément presseur 227, comme cela est représenté à la figure 69 où un élément presseur 227, ici une roue qui peut être munie d'un pneu élastique, est solidaire de l'aube 22 pour écarter le patin 218 du centre de la RDV.

La synchronisation des aubes

Les aubes sont avantageusement reliées entre elles directement ou indirectement par un moyen dit moyen de synchronisation 7, de telle sort que leur position par rapport à la couronne 10 soit sensiblement la même pour toutes les aubes. Une couronne 7 peut comprendre des chemins de synchronisation 710, 720, 730 et suivants guidant une extrémité des aubes 21 22 et 23 comme représenté sur la figure 1. La solution préférée consiste à ce que des aubes dites aubes antagonistes 71 , 72, 73 et suivantes passent de la position fermée à la position ouverte en tournant autour d'un axe d'aube 210, et sont reliées une couronne 7 dite couronne de synchronisation, les extrémités des aubes 71 , 72 et 73 étant reliées aux extrémités des aubes 21 22 23 et suivantes, de telle sorte que l'ouverture ou la fermeture d'une aube 21 fasse tourner la couronne de synchronisation 7 et que cette couronne entraîne à son tour l'ouverture ou la fermeture des autres aubes, selon le cas.

Ces aubes antagonistes 71, 72 et suivantes peuvent évidemment être utilisées pour transmettre le mouvement de la EDV, soit en complément des aubes principales 21 22 et suivantes, soit en leur lieu et place.

Il est à noter qu'une aube 21 peut aussi bien être tirée par l'une ou l'autre de ses extrémités, et donc bien travailler aussi bien en traction qu'en compression. L'homme de l'art peut ainsi combiner comme il le souhaite une régulation automatique de l'ouverture des aubes en fonction du couple résistant, ce couple ayant tendance à fermer ou ouvrir une aube selon que la roue à diamètre variable est motrice ou réceptrice. Cette régulation en fonction du couple résistant est l'un des très grands avantages de la transmission objet de la présente invention.

La liaison entre une aube 32 et une aube antagoniste 71 est avantageusement un patin souple 218 comme illustré aux figures 43 et 44. La juxtaposition de dispositifs de ce type forme une RDV selon l'invention particulièrement bien adaptée aux engins tous-terrains.

Une aube peut aussi être un élément souple reliant les couronnes dites principale 1 et de synchronisation 7, comme illustré par les dispositifs des figures 49 à 59. Il peut avantageusement s'agir d'une lame de ressort.

Le rappel élastique

L'ouverture et la fermeture des aubes peuvent être commandées par tout moyen comme la force centrifuge, un moteur ou un ressort. Il est particulièrement avantageux qu'un moyen élastique rappelle une aube 21 dans l'une de ses positions possibles, par exemple la position fermée, de telle sorte que l'aube s'ouvre à partir d'une certaine vitesse de rotation par la force centrifuge qui s'applique à elle, mais se referme en dessous de cette vitesse.

Les mécanismes de transmission de mouvement

Les roues selon la présente invention peuvent être munies de dents. Ce sont alors des engrenages à diamètre variable et à pas constant, qui peuvent coopérer avec d'autres engrenages ayant le même pas ou un pas légèrement différent.

Avec ou sans cannelure, une RDV associée à une autre roue constitue un arbre d'un mécanisme de transmission de mouvement. L'autre roue est ci-après dite arbre fixe 60 peut coopérer avec la RDV soit directement, soit par l'intermédiaire d'une courroie comme représenté aux figures 30 à 32, ou de tout moyen mécanique connu. Un tel mécanisme à transmission de mouvement peut aussi faire coopérer directement ou indirectement deux RDV selon l'invention.

L'arbre fixe 60 peut être situé à l'extérieur de la RDV comme l'arbre 61 représenté à la figure 9 ou à l'intérieur comme l'arbre 60 représenté aux figures 20 à 23.

L'arbre fixe 60 peut être une crémaillère droite (version non représentée).

Les mécanismes de transmission de mouvement selon l'invention peuvent comporter des aubes ou des patins souples qui s'enroulent en spires autour de l'arbre fixe 60 ou d'un ou plusieurs arbres qui lui sont reliés, comme représenté par exemple aux figures 49 à 59.

Les spires peuvent être enroulées l'une sur l'autre comme représenté à la figure 61 et à la figure 65, ou l'une à côté de l'autres. Elles sont alors hélicoïdales comme représenté aux figures 49 à 59 et 72 à 74.

Les mécanismes à engrenages

Avantageusement, un mécanisme de transmission de mouvement selon l'invention est à engrenages. Une aube 21 est alors munie soit directement soit par un patin 218 d'un ensemble dit cannelure comportant des dents 2101, 2102 et suivantes comme représenté aux figures 13 à 23, 39 et 40, 45 à 48, 53 et 54, et 64 à 74.

Le nombre d'aubes est avantageusement suffisant pour que l'arbre fixe 60 coopère par au moins l'une de ses dents associées avec une dent d'une aube

Une cannelure associée à une aube 21 est avantageusement à courbure variable, comme une chaîne ou une courroie crantée tirée, de façon à s'adapter au mieux à la courbure de la circonférence de la RDV.

Ces cannelures peuvent être pointues pour limiter les possibilités de conflit de dents, ou plus classiques lorsqu'un mécanisme est prévu pour empêcher ou gérer les conflits de dents. Avantageusement, il s'agit de chaînes à maillons ou de courroies crantées de géométrie équivalente pour que le pas de la cannelure reste constant quelle que soit la courbure de la cannelure comme représenté aux figures 64 à 71.

La cannelure peut être droite ou hélicoïdale. Le déplacement latéral de cannelures hélicoïdales, qui peut être retardé jusqu'à engagement des dents d'une cannelure avec l'autre, permet de rattraper une différence de synchronisation entre deux cannelures et d'obtenir une transmission continûment variable

Des dents hélicoïdales sont avantageusement inclinées dans un sens tel que deux spires d'une aube 21 ou d'un patin 218 d'aube aient tendance à se resserrer les unes contre les autres.

Pour éviter les conflits de dent, la solution la plus simple consiste à favoriser par un rappel élastique les configurations dans lesquelles la circonférence de la RDV correspond à un nombre entier de dents. L'homme de l'art dispose de très nombreuses méthodes pour cela, dont l'une, préférée, consiste à prévoir une coopération entre des dents d'une aube ou d'un patin avec celles de l'aube ou patin voisin. Ceci est illustré en particulier par les figures 72 à 74 qui montrent la coopération entre des dents latérales 21011 21012 21013 du patin 218 d'une aube 21 avec les dents latérales 22011 22012 22013 du patin 228 d'une aube 22.

Pour sécuriser la coopération entre la cannelure de la RDV et celle du support de roulement 6, il est recommandé de prévoir un moyen mécanique dit garde 66 comme celui représenté à la figure 65. Cette garde est un cylindre dont l'axe est solidaire du bâti de la transmission (non représenté sur cette figure), et cet axe est situé à une distance fixe du support de roulement 6 de l'arbre fixe 60.

La gestion des conflits de dents

Pour minimiser les conflits entre cannelures, les dents d'une aube ou d'un patin associé sont avantageusement pointues, en ce sens que l'extrémité des dents 2101, 2102 et suivantes d'une aube 21 forme un angle aigu.

La cannelure dont est muni une aube 21 et celui dont est muni le support de roulement peuvent ne pas être synchronisés, de sorte qu'une dent d'un ensemble peut arriver en conflit avec une dent de la cannelure de l'arbre fixe 60.

Dans ce cas, une solution de gestion du conflit peut consister à guider la partie amont de la cannelure associée à l'aube 21 pour la faire arriver latéralement sur la cannelure de l'arbre fixe 60, sur une partie de l'arbre fixe 60 qui peut-être lisse et d'un diamètre différent de celui de la partie de l'arbre fixe 60 qui est munie d'une cannelure, la cannelure associée à l'aube se décale donc progressivement par l'écart de diamètre avec celle de l'arbre fixe 60 et ne pénètre dans la cannelure de l'arbre fixe 60 que lorsque c'est possible.

Une autre solution consiste à guider la partie amont de la cannelure associée à l'aube 21 pour que le sommet de ses dents arrive sur le sommet des dents de l'arbre fixe 60, comme représenté aux figures 69 à 71. Le patin 218 comporte trois parties : la partie la plus en amont 21802 est maintenue à distance de la périphérie de la RDV, cette distance étant telle que le sommet de ses dents arrive sur le sommet des dents de l'arbre fixe 60.

Ce guidage est réglé par référence à la position d'une aube par rapport à une partie de cannelure située sur la circonférence de la RDV. L'élément mécanique utilisé est ici l'élément 227 de l'aube 22 dont l'ouverture est synchronisée avec celles des autres aubes par la couronne de synchronisation 7.

La partie suivante du patin, dite cannelure de synchronisation 21803 se rapproche progressivement des dents de l'arbre fixe 60 et a une caractéristique qui est que son pas est variable élastiquement. Cette partie du patin ne supporte au début de l'engrènement aucune force motrice et ne sert qu'à attendre qu'une dent solidaire de la RDV puisse coopérer avec une dent de l'arbre fixe 60.

A la condition recommandée que ladite cannelure de synchronisation 21803 puisse s'allonger au total d'un pas de ladite cannelure, la coopération finit obligatoirement par devenir possible avant la fin de ladite zone de synchro.

La cannelure de synchronisation peut être constituée d'un seul maillon de chaîne.

Avantageusement la cannelure solidaire de l'arbre fixe 60 avec laquelle coopère ladite cannelure de synchronisation 21803 est souple, pour absorber les chocs lors du contact des cannelures les unes avec les autres. On voit sur la figure 69 que les plans dans lesquels se situent la cannelure principale du patin 218 et ses deux cannelures de synchronisation sont différents, ce qui permet de faire coopérer ces cannelures avec des cannelures de nature différente.

L'élimination des conflits de dents

Le moyen de détection qui vient d'être décrit n'est pas indispensable, et une autre solution, représentée aux figures 45 à 48 consiste à ce que le patin 218 soit muni d'une dent dite de contrainte 215 coopérant avec une cannelure 2290 d'un patin 228 d'une aube 22 (ou d'une autre spire du même patin 218, selon le cas). La dent de contrainte, lorsqu'elle est poussée vers ladite cannelure 2290, doit se placer entre les dents de cette dernière et le patin se retrouve synchronisé. Un moyen mécanique connu peut être prévu pour pousser l'avant de la courroie vers la spire voisine juste avant l'arrivée de la courroie sur le secondaire.

Dans une mise en œuvre perfectionnée, un patin 218 d'une aube est relié à l'aube 21 par l'intermédiaire d'un élément 214 solidarisant l'aube et son patin dès le début de la coopération entre ledit patin et la cannelure de l'arbre fixe 60, comme représenté aux figures 45 à 48.

Le patin 218 coopère avec la surface de roulement 6 par un engrenage à chevrons. La surface de roulement est également un engrenage à chevrons. Le patin 218 de l'aube 21 comporte une fente dans laquelle vient se loger une lame 214 comportant un trou circulaire qui coopère avec l'aube

21.

La coopération entre les dents de l'arbre fixe 60 et les dents dudit patin 218 génère une déformation qui solidarise ledit patin 218 avec ladite lame 214 : lorsque les dents du patin viennent en contact avec celles de l'arbre fixe 60, la pression exercée par les dents des engrenages à chevron a pour effet de comprimer la lame 214 entre les deux parties droite et gauche du patin 218.

On peut aussi détecter une absence de synchronisation et éliminer toute possibilité de conflit de dents au lieu de simplement les gérer. Il faut pour cela munir le mécanisme de transmission de mouvement d'un moyen 219 dit palpeur de détection de la non synchronisation de la cannelure associée à une aube 21 avec la cannelure associée au support de roulement 6. Un tel moyen de détection est représenté aux figures 64 à 68 : un élément dit palpeur 219 peut pivoter autour d'un axe situé sur la partie amont du patin 218, et coopère avec la cannelure de l'arbre fixe 60. La distance de cet élément avec son axe de rotation est calculée de telle sorte que s'il peut pénétrer entre deux dents de la cannelure de l'arbre fixe 60, cela signifie que les deux cannelures sont suffisamment synchronisées pour qu'elles puissent le devenir parfaitement après qu'une dent dite de contrainte 215 ait pénétré dans une cannelure solidaire de l'arbre fixe 60. Dans le cas contraire, la dent 219 fait pivoter ledit élément pivotant pour faire avancer ladite dent de contrainte 215, de telle sorte qu'elle puisse pénétrer dans ladite cannelure solidaire de l'arbre fixe 60.

Une faible élasticité angulaire de la RDV et/ou de l'arbre fixe 60 permet la synchronisation provoquée par ladite dent de contrainte 215. Cette élasticité est avantageusement limitée à un pas de cannelure.

On peut utiliser l'élasticité du système pour que la dent de contrainte 215 pénètre dans la cannelure qui lui est associée sur l'arbre fixe 60, mais il est possible aussi de munir l'arbre fixe 60 d'une roue libre permettant audit arbre fixe 60 de tourner moins vite que la RDV dans le sens moteur. Le mouvement de la RDV est transmis dans le seul sens moteur, et l'arbre fixe peut tourner moins vite jusqu'à la résolution du conflit, ce qui est provoqué par la mise en coopération de ladite dent de contrainte avec la cannelure qui lui est associée sur l'arbre fixe.

Le même résultat peut être obtenu si le mouvement de la RDV est transmis à l'arbre fixe 60 par une roue libre permettant audit RDV de tourner plus vite que l'arbre fixe 60 dans le sens moteur. Il est recommandé de cumuler ces deux roues libres.

Le même résultat peut aussi être obtenu avec un moyen mécanique qui ralentit la rotation de l'arbre fixe 60 dans le cas où les cannelures de la RDV et de l'arbre fixe 60 ne sont pas synchronisées

L'homme de l'art peut utiliser de nombreux autres moyens pour détecter la non synchronisation des cannelures, et pour adapter la vitesse de la RDV et/ou de l'arbre fixe, de façon à obtenir une synchronisation des cannelures qui ne sont pas synchronisées. Il peut en particulier utiliser tous types d'asservissements connus.

Les transmissions à ressorts

Dans un mode de réalisation, une aube 21 d'un mécanisme de transmission selon l'invention est constituée d'un patin qui est une lame de ressort 218.

Une telle lame élastique 218 est connectée de façon à ce qu'elle reste le plus proche de la tangente à la circonférence de la RDV à son extrémité par laquelle elle est connectée à une aube 21. Ceci est obtenue lorsque la longueur de l'aube 21 est telle que lorsque ses deux extrémités sont situées à égale distance de l'axe de la RDV elles forment avec ledit axe un angle entre 80 et 92°.

Une lame élastique 218 peut être connectée par ses deux extrémités à deux aubes 21 et 22 qui peuvent être rigides.

Elle est avantageusement homogène tout son long en épaisseur en largeur et en élasticité, et enroulée sur elle-même en hélicoïde.

Le couple relatif est avantageusement appliqué à la dite lame 218 par deux aubes rigides 21 et 22 connectées chacune à une extrémité de ladite lame 218

Le diamètre de l'hélicoïde est déterminé par une fonction linéaire de l'angle relatif autour de l'axe principal de la RDV entre les dites aubes 21 et 22 qui sont rigides.

La lame 218 est avantageusement inextensible pour une transmission par roulement rigide.

La résultante des efforts radiaux de contact de roulement sur la surface de coopération peut être annulée et compensée au moyen d'au moins deux surfaces de coopération symétriques par rapport à l'axe principal, ou de plusieurs surfaces réparties selon une symétrie cylindrique.

Ladite lame 218 coopère avec l'arbre mené sur un angle supérieur à 360°.

Ladite lame peut coopérer avec l'arbre fixe 60 ou avec un ensemble d'arbres cinématiquement reliés à cet arbre fixe 60, comme un satellite 61.

Avantageusement, ledit satellite travaille en rebroussement pour soulager les efforts sur les axes des engrenages.

Trois satellites 61 62 et 63 au moins assurent le centrage et coopèrent avec trois planètes 51 52 et 53 d'axe fixe, transmettant le couple à un soleil de sortie axial 1000.

Le couple est régulé en entrée au moyen d'un déplacement des axes des satellites 61 62 et 63 autour des planètes 51 52 et 53 induit par ledit couple.

Les satellites occupent une position neutre nord ou sud en l'absence de couple, et la position relative à la planète est déterminée par le sens du couple, ce qui permet d'avoir une transmission réversible.

Une molette 561 engrène une cannelure 562 qui synchronise les trois satellites d'entrée ou de sortie 61 62 et 63 et détermine leur angle.

Les satellites de l'étage d'entrée et de sortie de la transmission sont reliés par des bielles.

Les satellites ne sont engrenés que sur une fraction de leur longueur de coopération.

Pour éviter tout saut de cannelure, il est avantageux de ne pas mettre de cannelure sur plus d'un seul satellite, car si on a deux satellites qui sont synchronisés en rotation, leur écart en nombre de dents reste stable, ce qui empêche de changer de rapport de transmission sans qu'une dent saute, en marche comme à l'arrêt. Cela permet de simplifier la conception et de limiter les frottements.

Deux satellites sur trois ne servent qu'à maintenir à peu près la forme circulaire du ressort. Pour la même raison le ressort - qui peut être remplacé par une courroie crantée ou par une chaîne à maillons - n'est pas muni de dents sur toute sa longueur, mais uniquement sur un peu moins de sa plus petite circonférence (aube fermée), de telle sorte qu'il ne soit pas connecté plus d'une fois à un même satellite (version non représentée). Un embrayage connecte sélectivement et alternativement deux engrenages 571 ou 572 au nombre de dents différents à l'axe de planète 51.

Un dispositif à came ou bielle ou molette assure l'embrayage et le débrayage des engrenages 571 ou 572.

Les roues selon la présente invention peuvent recevoir tous types de cannelures : droites, hélicoïdales, à chevron ou à collets.

D'une façon générale les roues selon l'invention peuvent se substituer à des engrenages dans le plus grand nombre des combinaisons connues, pour réaliser des boites de vitesses, des palans, des winches, des treuils et des transmissions de toutes sortes.

Elles peuvent se combiner avec d'autres roues à diamètre fixe ou variable ayant un axe parallèle (engrenages cylindriques), concourant (engrenages coniques) ou non concourant (engrenages à roue et vis sans fin et engrenages à pignon et crémaillère), pour former tous types de systèmes d'engrenages connus comme par exemple des boites de vitesses, des réducteurs, des réducteurs harmoniques, des différentiels, des trains d'engrenages.

Une transmission selon l'invention peut en particulier être conçue comme un train épicycloïdal de type connu mais à diamètre variable, à la condition que l'un au moins de ses principaux éléments que sont le soleil, le porte satellite, un satellite ou \a couronne extérieure soit une RDV selon la présente invention.

Elle peut aussi être conçue comme un train sphérique combinant les fonctions de renvoi d'angle, de réduction, et de différentiel.

Les trains planétaires

Une mise en œuvre particulièrement favorable du mécanisme de transmission selon l'invention est la combinaison entre d'une part une RDV selon l'invention et d'autre part un train d'engrenages planétaire de type connu, c'est-à-dire un système d'engrenages à diamètre fixe comportant au moins un engrenage dit satellite tournant autour d'un engrenage dit soleil et d'un engrenage dit une couronne.

En effet, la vitesse de rotation dudit satellite dépend de celle dudit soleil et de la géométrie du système d'engrenages qui le relie à ce dernier, tandis que la vitesse de rotation de la RDV est directement liée à celle de sa périphérie. La démultiplication d'un tel mécanisme de transmission est donc variable positivement et négativement en passant par l'infini. Cela a pour avantage que le mécanisme joue en même temps le rôle d'embrayage, le couple devenant infini pour une démultiplication infinie.

Ledit train planétaire est avantageusement constitué d'une structure centrale dite couronne 10B tournant autour de l'axe de rotation d'un arbre 1B dit principal, munie d'au moins un élément dit aube 21B pouvant prendre une pluralité de positions allant d'une position dite de repos à une position dite de travail.

Une aube 21B dudit train planétaire passe avantageusement de la position fermée à la position ouverte en tournant autour d'un axe d'aube 210B parallèle à l'axe de l'arbre dit principal 1B dudit train planétaire.

Une aube 21B peut être munie de deux engrenages coopérant entre eux, l'un dit entraineur tournant autour de l'axe d'aube 210B et l'autre étant ledit satellite qui tourne autour d'un axe parallèle audit axe d'aube 210B mais situé en un point de l'aube21B distant dudit axe d'aube210B.

Cela a pour effet que le la rotation du satellite est liée mécaniquement à celle du soleil, mais que la distance de son axe de rotation à l'axe de rotation dudit soleil est variable.

Dans une variante illustrée par les schémas des figures 79 à 81, la variation de diamètre de la RDV est suffisante pour que la circonférence de la RDV, matérialisée ici par le ressort 60 venant en appui par l'intérieur sur les satellites 61 62 et 63, symbolisé ici par un cercle, puisse être aussi bien plus grande que plus petite que celle du soleil 1000. En conséquence, lorsque l'arbre fixe 60 est immobilisé et qu'on fait tourner la couronne 10 qui entraîne avec elle les planètes 51 à 53 et les satellites 61 à 63, il y a trois cas possibles illustrés respectivement par les figures 79, 80 et 81. On peut noter que le soleil est immobile à la figure 80, mais tourne dans des directions opposées entre la figure 79 et la figure 81. Le dispositif selon l'invention joue ainsi non seulement le rôle d'embrayage mais aussi celui d'inverseur. Il peut également être utilisé pour créer un système de freinage très puissant, puisqu'il suffit d'augmenter brutalement la démultiplication d'un mécanisme de transmission de mouvement relié à un générateur d'électricité pour le faire tourner très vite et lui faire absorber une très importante énergie qui peut être ainsi récupérée. L'impact de l'invention sur la suppression des particules fines provoquées par l'usure de plaquettes de frein et de disques d'embrayage est un avantage important supplémentaire de l'invention.

La variante illustrée par la vue en perspective de la figure 82 montre le même principe, le ressort 60 coopérant cette fois avec les satellites par leur périphérie extérieure. A gauche, le diamètre de la RDV est inférieur à celui du soleil 1000 et à droite il est supérieur.

Comme avec les trains épicycloïdaux, tout type de combinaison de mouvement peut être envisagé entre les trois éléments que sont le soleil, l'ensemble des satellites et la RDV. En bloquant un élément, on obtient, avec la même géométrie, différents rapports de réduction entre les éléments encore mobiles.

Autre avantage de la présente méthode, l'homme de l'art peut facilement concevoir des configurations où l'arbre d'entrée est coaxial avec l'arbre de sortie.

Les transmissions magnétiques et électromagnétiques

Une aube peut coopérer avec le support de roulement aussi bien par friction que par coopération de cannelures ou même par attraction/répulsion magnétique ou électromagnétique. Toutes les dents décrites ci-avant peuvent être remplacées par des aimants ou des électro-aimants, ce qui a pour avantage de minorer l'effet des conflits de dent et de diminuer les frottements.

Avantageusement, dans ce cas, une aube 21 est maintenue à distance du support de roulement 6 par un moyen mécanique de telle sorte qu'elle ne touche jamais le support de roulement 6. Ce moyen mécanique peut être une roue située sur l'aube 21 ou sur le patin 218 qui lui est associé.

Les bagues de transmission

Les roues selon l'invention peuvent fonctionner avec un très faible débattement des aubes. La variation de la forme de la circonférence de la roue est alors infime mais peut être suffisante pour que la rotation d'une roue en entraînant une autre par sa périphérie génère une force qui ne soit pas parfaitement radiale.

Dans ce cas, l'extrémité d'une une aube 21 peut avantageusement être reliée avec l'aube 22 suivante comme illustré à la figure 75, et on utilise de préférence des aubes qui s'ouvrent par déformation élastique.

Ces roues ont l'avantage de pouvoir fonctionner par friction et donc sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un synchro lorsqu'on souhaite connecter une roue en rotation avec une autre ayant une autre vitesse de rotation.

Avantageusement, de telles roues ont une section qui n'est pas cylindrique, mais formée d'une pluralité de gorges juxtaposées circulaires situées dans des plans perpendiculaire à l'axe de rotation de la roue comme illustré aux figures 75 et 76. Ces gorges sont avantageusement de faible profondeur pour que la vitesse du fond de la gorge soit peu différente de celle des parois. La force qui s'applique entre les deux roues connectées entre elles se traduit alors par une force plus importante qui est normale aux parois desdites gorges, pour la même raison que celle qui fait qu'une courroie trapézoïdale transmet plus de force qu'une courroie plate.

Les transmissions associées en parallèle ou en série

Deux mécanismes de transmission selon l'invention peuvent être assemblés en parallèle. Cela permet de cumuler la puissance de deux moteurs pour entraîner un arbre de sortie. Deux transmissions selon l'invention coopèrent dans ce cas avec le même arbre fixe 60 comme illustré à la figure 24. L'addition des puissances de deux moteurs a de multiples applications, comme les vélos en tandem, la réalisation de véhicules hybrides comportant un moteur thermique et un moteur électrique, ou celle de palans ou de winches manœuvres simultanément par plusieurs personnes. L'association en parallèle permet aussi de transférer la puissance d'un moteur à deux arbres, comme par exemple les deux roues du même train roulant, en remplacement d'un différentiel. Le même ensemble d'aubes coopère dans ce cas avec deux arbres secondaires 60A et 60B.

On peut aussi se passer de tout différentiel en munissant chacun des arbres de roues de transmissions selon l'invention. Le rendement de l'ensemble est meilleur que celui d'un différentiel.

Il ne s'agit là que d'exemples, et de très nombreuses combinaisons peuvent être envisagées par l'homme de l'art.

Deux mécanismes de transmission selon l'invention peuvent être assemblés en série. Dans une disposition préférée, l'arbre de sortie 6 du variateur amont est solidaire de la couronne 10 du variateur aval, ce qui permet d'aligner l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie comme illustré par les figures 16 à 19.

Deux transmissions peuvent également être associées en série selon d'autres architectures, comme par exemple en faisant coopérer deux ensembles d'aubes avec l'intérieur du même cylindre 6. La distance entre les axes de rotation des deux dits ensembles d'aubes peut alors être fixe. Deux ensembles d'aubes peuvent aussi coopérer par deux cylindres 60A et 60B tangents entre eux (versions non représentées).

D'une façon générale les roues selon l'invention peuvent se substituer à des engrenages dans le plus grand nombre des combinaisons connues, pour réaliser des boites de vitesses, des palans, des winches, des treuils et des transmissions de toutes sortes.

Les trains d'atterrissase et les eneins roulants

Une roue selon l'invention peut être utilisée pour mouvoir un engin sur terre et aussi sur l'eau. Les aubes souples comme celles décrites à la figure 7 peuvent par exemple être utilisées comme aubes de bateaux à aubes.

L'un des avantages des roues selon l'invention est cependant que leur diamètre est variable, et donc que la roue peut être placée en position de repos lorsqu'on n'en a pas besoin. L'invention est donc aussi un train d'atterrissage pour tout type d'engin, comportant une roue selon l'invention qui concourt à la stabilité de l'engin ou permet sa mobilité lorsqu'elle est en position de travail. Il peut équiper un avion ou un bateau par exemple.

Pour éviter que les aubes 21, 22 et suivantes soient en contact direct avec une route qui peut être boueuse ou sale, ainsi que pour constituer une couche d'usure et améliorer la continuité de la surface de roulement, il est dans certains cas avantageux de munir la roue d'une enveloppe extérieure 650. Cette enveloppe extérieure permet de faire coopérer deux roues selon l'invention entre elles. Elle peut aussi constituer l'arbre fixe d'un mécanisme de transmission de mouvement. L'enveloppe extérieure 650 comporte avantageusement deux flancs latéraux 652 et 653. Un passage 651 peut être pratiqué dans l'un de ces flancs pour permettre le passage de l'axe de la RDV.

Dans une version perfectionnée, une telle roue comporte un moteur qui peut être situé à l'intérieur de ladite enveloppe extérieure 650 (version non représentée).

L'enveloppe extérieure 650 peut aussi ne pas être cylindrique. Il peut par exemple s'agir d'une chenille coopérant avec une roue selon l'invention. L'homme de l'art peut concevoir de nombreux types de chenille compatibles, comportant ou non des flancs latéraux servant pour le guidage, ou pouvant être réduits à un simple fil ou à un filet.

Une telle enveloppe extérieure 651 permet aussi de faire coopérer entre elles deux RDV selon l'invention.

Une roue selon l'invention peut être utilisée pour mouvoir un engin sur terre et aussi sur l'eau. Les aubes souples comme celles décrites à la figure 7 peuvent par exemple être utilisées comme aubes de bateaux à aubes.

L'un des avantages des roues selon l'invention est cependant que leur diamètre est variable, et donc que la roue peut être placée en position de repos lorsqu'on n'en a pas besoin. L'invention est donc aussi un train d'atterrissage pour tout type d'engin, comportant une roue selon l'invention qui concourt à la stabilité de l'engin ou permet sa mobilité lorsqu'elle est en position de travail. Il peut équiper un avion ou un bateau par exemple.

La présente invention permet ainsi de réaliser des roues stabilisatrices pour engins à une ou deux roues. On équipe l'engin d'au moins une RDV qui permet de stabiliser l'engin, par exemple à basse vitesse ou à l'arrêt, alors que la RDV ne touche pas le sol à grande vitesse.

Ces roues peuvent aussi être motrices à la condition que leur axe de rotation soit mis en mouvement par le moteur de l'engin considéré ou la force de son utilisateur. C'est le cas en particulier lorsque la roue arrière d'un vélo fait tourner avec elle deux RDV qui servent de stabilisateurs latéraux à basse vitesse.

La présente invention permet aussi de réaliser des trains roulants comportant deux RDV. L'homme de l'art dispose de très nombreux moyens pour relier mécaniquement les deux RDV de telle sorte que le diamètre d'une roue augmente, celui de l'autre diminue et réciproquement.

Avantageusement, le rayon de courbure de la partie d'une aube ou de son patin associé coopérant avec ledit support de roulement 6 est égal au plus grand rayon possible de la RDV, de telle sorte que la roue soit parfaitement circulaire en position de travail. Dans un mode perfectionné, illustré aux figures 83 à 86, une roue selon l'invention comporte un moyen de déplacement 101 de son axe de rotation, pour passer d'une position dite de repos à une position dite de travail.

Lorsque cette roue est destinée à soutenir et/ou propulser un bateau sur la terre ferme, l'engin comporte avantageusement un volet amovible 102 fermant le volume dans laquelle la roue peut être rangée dans une position de repos,

L'invention est donc aussi un bateau comportant une roue selon l'invention, et ledit volet amovible 102 est alors une partie de la coque du bateau.

Un bateau selon l'invention comporte avantageusement au moins deux RDV, et la projection de son centre de gravité sur ledit support de roulement 6 est situé à l'intérieur ou à proximité de l'enveloppe de la surface comprenant les surfaces de contact entre lesdites RDV et ledit support de roulement.

Toutes les descriptions de mécanismes de transmission décrits ci-dessus peuvent fonctionner aussi bien en faisant coopérer les aubes ou patins par l'extérieur que par l'intérieur de la RDV avec le support de roulement 6. L'arbre décrit comme fixe et celui décrit comme RDV sont aussi bien moteur que récepteur, selon les choix du concepteurs d'une transmission selon l'invention. Il est bien sûr possible de remplacer tout moyen décrit ci-dessus par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

La plupart des moyens définis ci-avant peuvent être sans difficulté combinés avec d'autres également décrits. A titre d'exemple un mécanisme de transmission selon l'invention peut combiner une élasticité angulaire d'une aube 21 et/ou de son patin associé 218 et/ou de la cannelure de l'arbre fixe 60, avec un moyen 219 de détection de la non synchronisation et une dent de contrainte 215, une chaîne ou une courroie crantée, une garde 66, etc..

Applications

La présente invention permet de remplacer la transmission et les pneus des voitures par un dispositif unique plus simple, très robuste et susceptible de transmettre une puissance importante, une roue dont le diamètre varie soit en fonction de sa propre vitesse de rotation soit selon un autre paramètre.

Même en l'absence d'enveloppe extérieure cylindrique, la bande de roulement reste presque parfaitement plan quelque soit la valeur de son diamètre.

Les aubes agissent également comme suspension, la force centrifuge opposant une raideur proportionnelle à la vitesse tangentielle donc par exemple celle du véhicule, ce qui est requis pour une meilleure tenue de route mais n'est obtenu avec l'art antérieur qu'au prix d'asservissements coûteux. Cette suspension est sans perte ni usure car la force centrifuge ne travaille pas, ne s'use pas, et ne génère aucune fatigue de matériaux.

Au contraire d'un pneu soumis à des cycles de compression et décompression et déformations élastiques permanents, cette suspension sans perte réduit la puissance nécessaire au roulement et réduit donc la puissance consommée.

Enfin les aubes assurent un amortissement, car la vitesse et la variation de diamètre apparent sont reliées à la variation de la vitesse de rotation de l'axe, lui-même connecté au moteur. C'est donc le moteur lui-même qui assure la fonction d'amortissement sans perte d'énergie.

Un véhicule muni de roues selon l'invention a une garde au sol qui varie en fonction du diamètre variable de la roue. Dans le cas où les aubes s'écartent en fonction de la vitesse de rotation de la roue, la garde au sol du véhicule augment avec sa vitesse linéaire.

La roue selon l'invention a aussi la fonction d'une suspension variable sans dissipation ni fatigue, d'un amortissement par transmission, et celle de boite de vitesse automatique dans la mesure ou l'augmentation de la vitesse tangentielle s'accompagne spontanément d'une augmentation du développement.

Elle transmet par effet du couple gyroscopique au véhicule pendant un tournant à haute vitesse un couple stabilisateur qui compense l'effet de la force centrifuge du véhicule. Cette roue contribue donc aussi à la tenue de route du véhicule pour éviter les tonneaux résultant d'une perte de contrôle.

Elle agit par elle-même comme une boite de vitesse automatique et permet de faire l'économie d'une boite de vitesses. Sa vitesse de rotation propre et la force centrifuge augment son diamètre, celui-ci peut être réduit par l'effet du couple résistant du secondaire, converti par différents moyens en force centripète.

En conséquence, une augmentation du couple résistant contracte la roue et afin de diminuer le développement, pour plus de puissance et de vitesse de l'arbre moteur. Une réduction du couple résistant autorise la dilatation centrifuge de la roue, augmentant le développement et évitant le surrégime.

Ceci s'apparente à une boite de vitesse à rapport continûment variable commandée par un régulateur de Watt.

Le diamètre de la roue étant régulé par l'angle entre les deux disques d'orientation, cet angle peut être converti en mouvement linéaire dans l'axe de la roue par une vis.

Le diamètre de la roue est donc aussi un paramètre mesurable contrôlable et susceptible d'être commandé par un actionneur longitudinal parallèle à l'axe de la roue.

Lorsque les aubes tournent à rebrousse poil, elles convertissent la différence entre les couples moteur et récepteur en une force centrifuge ayant le même effet que celle inertielle. Le couple résistant réduit le diamètre, la baisse de ce couple autorise le déploiement, sans plus recourir à la force centrifuge pour les transmissions lentes de forte puissance.

Enfin, une roue selon l'invention est increvable.

Lorsque le déploiement est contrôlé par l'utilisateur, un déploiement sans perte par friction à une vitesse élevée soumet le véhicule à une force ascensionnelle, qui se combine avec un effet de perche et peut permettre de le projeter en hauteur si le véhicule est assez léger au regard de l'énergie cinétique libérée. Cela s'applique à des jouets télécommandés, et à des véhicules ludiques dont le saut est contrôlé à volonté et ne dépend que de la survitesse en mode replié. Selon l'invention, le saut est déclenché par la libération du mécanisme reliant les aubes par moyen mécanique ou électromécanique.

Une fois déployées, les aubes augmentent le rayon apparent de la roue d'un facteur 2,5 environ. Ce déploiement agit comme un changement de vitesse automatique.

L'homme de l'art peut avantageusement munir la couronne 10 et/ ou la couronne de synchronisation 7 de moteurs et/ou de freins, pour faire varier brutalement l'ouverture des aubes. Une roue selon l'invention peu équiper un véhicule amphibie, son déploiement dans l'eau réalise une fonction conjointe de turbine centrifuge assurant une portance dynamique de propulsion par réaction.

La force centrifuge MV ² /r, (V vitesse tangentielle de la roue et r distance du centre de gravité à l'axe), appliquée à l'ensemble des aubes de masse globale M et transmise aux aubes en contact avec l'eau équilibre pour une vitesse suffisante le poids du véhicule Mv par une relation Mv g = M V ² /r.

L'équilibre est trouvé à rayon r dépendant de V vitesse tangentielle de la roue, régulant le volume apparent de la roue, donc sa flottaison.

La flottaison de la roue dépend donc de sa vitesse de rotation.

Cette roue peut équiper un véhicule qui roule sur l'eau, même s'il n'a pas de flottaison intrinsèque, aussi longtemps que les roues tournent à une vitesse suffisante.

Cette version de roue à aube de forme sensiblement spirale peut être optimisée pour rouler aussi bien sur tous terrains solides ou fluides et pour assurer à la fois la portance dynamique et la propulsion.

La présente invention modifie profondément la façon de concevoir les mécanismes de transmission de mouvement, parce qu'elle permet de se passer d'embrayage et de faire varier par étages ou en continu le rapport de transmission, jusqu'à l'infini lorsque l'objet de l'invention est un train épicycloïdal à diamètre variable. La transmission joue aussi le rôle d'inverseur. 013 000285

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Le rapport de transmission peut être déterminé automatiquement en fonction du couple résistant, mais aussi par une commande pilotée par ordinateur pour optimiser la consommation ou la production d'énergie, selon l'application.

L'invention s'applique en particulier :

aux roues et pneus équipant des patins à roulettes, des trottinettes motorisées ou non, des fauteuils roulants, des voitures de golf, des chariots, des tracteurs agricoles, des engins de chantier ou militaires, des automobiles, des camions, des bateaux et remorques de bateaux, des avions, des jouets, etc.,

aux engrenages à diamètre variable en continu ou par étage,

- aux transmissions mécaniques de toutes natures, comme par exemple les palans, les crics, les treuils, les winches, les boites de vitesse et les variateurs continus ou par étages,

aux suspensions, amortisseurs, embrayages, réducteurs et réducteurs variables,

aux régulateurs de vitesse ou de couple y compris les réducteurs variables,

- aux turbines, et donc à la ventilation,

aux éoliennes et aux hydroliennes, et d'une façon plus générale à la régulation de la rotation des générateurs d'énergie électrique.

aux broyeurs et concasseurs de minerais et aux mélangeurs,

aux tapis roulants et ascenseurs, remonte-pentes, téléphériques, etc.,

- aux appareils électroménager et à l'outillage,

- aux stabilisateurs de trajectoire pour les automobiles,

- aux moyens de transport flottant,

aux moulinets de cannes à pêche

aux véhicules à deux roues pour les munir de stabilisateurs et de transmissions variables,

- aux engins à pédales, voiturettes et bicyclettes en solo ou en tandem.

- aux jouets,

- aux bateaux, tout spécialement au barges de débarquement, aux dinghies et dériveurs de plage, et aux bateaux pneumatiques semi-rigides.

- et d'une façon générale à tous les cas où un moteur doit, pour rester efficace, s'adapter à la variation du couple résistant.