FR3057046A3

FR3057046A3 - VARIABLE DIAMETER GEAR

Info

Publication number: FR3057046A3
Application number: FR1670679A
Authority: FR
Inventors: Franck Guigan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2016-11-13
Publication date: 2018-04-06

Abstract

L'engrenage à diamètre variable comporte plusieurs dentures 301 et 302 de longueur totale égale ou supérieure à sa plus petite circonférence possible. Chacune est fixée en un point à une roue à diamètre variable 2 autour duquel elle s'enroule. Les dentures sont décalées latéralement pour ne pas se superposer lorsque le diamètre est le plus faible possible et que la longueur totale des dentures est supérieure à la circonférence de la roue à diamètre variable. Avantageusement, des dents de synchronisation 3021 3022 et suivantes de la denture 302 dont l'avant est en approche de la denture 301 coopèrent avec des dents de synchronisation 3011 3012 et suivantes de la denture 301, en poussant la denture en approche vers l'avant, position dans laquelle elle reste parce que chaque denture est reliée à la roue à diamètre variable par une roue libre.The variable diameter gear has a plurality of teeth 301 and 302 of total length equal to or greater than its smallest possible circumference. Each is fixed at a point to a variable diameter wheel 2 around which it winds. The teeth are shifted laterally so as not to be superimposed when the diameter is as small as possible and the total length of the teeth is greater than the circumference of the variable diameter wheel. Advantageously, synchronizing teeth 3021 3022 and following of the toothing 302 whose front is in approach of the toothing 301 cooperate with synchronizing teeth 3011 3012 and following of the toothing 301, by pushing the toothing forward approaching position in which it remains because each toothing is connected to the variable diameter wheel by a freewheel.

Description

Engrenage a diamètre variableVariable diameter gear

Domaine d’application L’invention est un engrenage dont le diamètre est variable. C'est aussi une transmission à rapport de démultiplication variable ou une machine munie d’un tel engrenage.Field of application The invention is a gear whose diameter is variable. It is also a transmission with variable gear ratio or a machine equipped with such a gear.

Problème posé L’objectif poursuivi par la présente invention est : - en premier lieu de simplifier le travail des personnes utilisant des engrenages, en leur permettant créer de nombreux engrenages de diamètre et nombre de dents différentes à partir d’un même produit, - et en second lieu de permettre la réalisation de transmissions à rapport de démultiplication variable.Problem The objective pursued by the present invention is: first of all to simplify the work of persons using gears, by allowing them to create numerous gears of different diameters and number of teeth from the same product, and second to allow the realization of transmissions with variable gear ratio.

Art antérieurPrior art

On connaît plusieurs méthodes permettant de réaliser des engrenages à diamètre variables et des transmissions à rapport de démultiplication variable comme par exemple W02014068202 Al, de Franck Guigan [FR] et Janick Simmeray [FR] 8 mai 2014, et WO/2014/125177 de Franck Guigan [FR] 21.08.2014, ainsi que tous les documents cités dans ces documents et leurs rapports de recherche.Several methods are known for making gears with variable diameters and transmissions with a variable gear ratio, for example W02014068202 A1, by Franck Guigan [FR] and Janick Simmeray [FR] 8 May 2014, and WO / 2014/125177 by Franck Guigan [EN] 21.08.2014, as well as all documents cited in these documents and their search reports.

Aucune des solutions proposées dans ces documents ne permet de réaliser des engrenages qui soient toujours en prise et n’entraînent aucun acyclisme.None of the solutions proposed in these documents makes it possible to produce gears which are always in engagement and do not involve any acyclism.

Description sommaire des dessins 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 21 qui représentent toutes des dispositifs ou parties de dispositifs selon l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d’une roue à diamètre variable dans deux configurations. Celle du haut a un diamètre plus faible que celle du bas.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be better understood, and other objects, advantages and characteristics thereof will appear more clearly on reading the description which follows, which is illustrated by FIGS. devices or parts of devices according to the invention. Figure 1 is a perspective view of a variable diameter wheel in two configurations. The top one has a smaller diameter than the bottom one.

La figure 2 est une vue en perspective d’un autre type de roue à diamètre variable, comportant des aubes qui s’écartent plus ou moins de l’axe de rotation 1. De haut en bas, le diamètre de chacune des trois roues est de plus en plus petit parce que les aubes sont de plus en plus repliées. La figure 3 est une vue en perspective d’une roue à diamètre variable selon l’invention, comportant des supports de denture 21 22 et suivants, et une denture 301 fixée par l’une de ses extrémités au support de denture 21, avant qu’elle ne soit entourée autour de la roue à diamètre variable 2.FIG. 2 is a perspective view of another type of variable diameter wheel, comprising blades that deviate more or less from the axis of rotation 1. From top to bottom, the diameter of each of the three wheels is more and more small because the blades are more and more folded. FIG. 3 is a perspective view of a variable diameter wheel according to the invention, comprising toothed supports 21 and following, and a toothing 301 fastened at one of its ends to the tooth support 21, before it is surrounded around the variable diameter wheel 2.

La figure 4 est une vue en perspective du dispositif de la figure 3, la denture 301 étant ici enroulée autour de la roue à diamètre variable 2.FIG. 4 is a perspective view of the device of FIG. 3, the toothing 301 being here wound around the variable-diameter wheel 2.

La figure 5 est une série de deux vues en perspective d’une denture 301 selon l’invention, dans deux configurations correspondant à des diamètres différents. A gauche, le diamètre est le plus faible possible, et à droite il est trop important pour que l’engrenage soit complet.Figure 5 is a series of two perspective views of a toothing 301 according to the invention, in two configurations corresponding to different diameters. On the left, the diameter is as small as possible, and on the right it is too important for the gearing to be complete.

La figure 6 est une vue en perspective d’une denture 301 dans un autre mode de réalisation, dans lequel les moyens de synchronisation sont les bords latéraux de la denture 301. Une seconde denture 302 non représentée s’encastre entre les spires de cette denture 301 et est donc stabilisée dans une position dans laquelle ses dents sont alignées avec celles de la denture 301.FIG. 6 is a perspective view of a toothing 301 in another embodiment, in which the synchronization means are the lateral edges of the toothing 301. A second toothing 302, not shown, fits between the turns of this toothing. 301 and is thus stabilized in a position in which its teeth are aligned with those of the toothing 301.

La figure 7 est une vue en perspective de 5 dentures formant un engrenage selon l’invention.Figure 7 is a perspective view of toothings forming a gear according to the invention.

La figure 8 montre une variante dans laquelle une denture est constituée de maillons, coopérant moyen d’engrainement qui est ici un ensemble de trois plateaux faits chacun pour coopérer avec une chaîne. La figure 9 montre des détails de cette variante : le maillon d’une première denture entraînant le moyen d’engrainement par son centre, et celui d’une deuxième denture entraînant le moyen d’engrainement par ses deux plateaux latéraux.Figure 8 shows a variant in which a toothing consists of links, cooperating means of engraining which is here a set of three trays each made to cooperate with a chain. FIG. 9 shows details of this variant: the link of a first toothing driving the means of engraining by its center, and that of a second toothing driving the means of engraining by its two lateral plates.

La figure 10 montre une variante dans laquelle les dentures coopèrent avec un moyen d’engrainement qui est ici un ensemble de deux courroies crantées jumelées. L’ensemble représenté tourne dans le sens trigonométrique. La figure 11 montre la partie avant de la deuxième denture 302, qui est poussée vers l’avant par ses dents de synchronisation 3021 3022 et suivantes, c'est-à-dire vers la gauche de la figure, lorsqu’elle vient coopérer avec la première denture 301 représentée à la figure 12, qui est munie de dents de synchronisation 3011 3012 et suivantes. La figure 13 montre l’ensemble de deux courroies crantées jumelées, qui sont solidaires l’une de l’autre.Figure 10 shows a variant in which the teeth cooperate with a means of engrainement which is here a set of two twin toothed belts. The set shown rotates in the trigonometrical direction. FIG. 11 shows the front portion of the second toothing 302, which is pushed forward by its synchronizing teeth 3021 and following 3022, that is to the left of the figure, when it comes to cooperate with the first toothing 301 shown in Figure 12, which is provided with timing teeth 3011 3012 and following. Figure 13 shows the set of two twin toothed belts, which are secured to one another.

Les figures 14 à 16 sont des vues en perspective qui montrent un moyen de synchronisation particulièrement avantageux, constitué par un bracelet 50 dont la coopération avec les dents de synchronisation 3011 3012 synchronise le bracelet 50 avec la denture 301 en prise avec un autre moyen d’engrainement, et sa coopération avec les dents de synchronisation 3021 3022 de la denture 302 en approche de cet autre moyen d’engrainement synchronise à son tour cette denture 302 en approche.FIGS. 14 to 16 are perspective views which show a particularly advantageous means of synchronization, constituted by a bracelet 50 whose cooperation with the synchronizing teeth 3011 3012 synchronizes the bracelet 50 with the toothing 301 engaged with another means of synchronization. engrainement, and its cooperation with the synchronizing teeth 3021 3022 of the toothing 302 approaching this other means engrainement synchronizes in turn this toothing 302 approaching.

La figure 17 est une vue en perspective de deux transmissions assemblées en série. Chacune est composée de deux engrenages à diamètre variable coopérant avec une courroie synchrone. Les arbres d’entrée et de sortie, au premier plan, sont alignés.Figure 17 is a perspective view of two transmissions assembled in series. Each is composed of two variable diameter gears cooperating with a synchronous belt. The input and output trees in the foreground are aligned.

Les figures 18 à 20 sont des vues en perspective d’éléments d’un train épicycloïdal selon l’invention. L’engrenage à diamètre variable constitué des dentures 301 et 302 coopère avec les engrenages 811, 812 et 813 dits satellites secondaires, lesquels entraînent à leur tour les satellites 711, 712 et 713 qui font tourner le porte satellite 71 à l’intérieur de la couronne 71.Figures 18 to 20 are perspective views of elements of an epicyclic train according to the invention. The gear with variable diameter consisting of the teeth 301 and 302 cooperates with the gears 811, 812 and 813 called secondary satellites, which in turn drive the satellites 711, 712 and 713 which rotate the satellite gate 71 inside the crown 71.

La figure 21 est une vue en perspective d’un engrenage à diamètre variable selon l’invention, coopérant avec un engrenage à diamètre fixe par l’intermédiaire d’un dispositif dit engrenage intermédiaire.Figure 21 is a perspective view of a variable diameter gear according to the invention, cooperating with a fixed diameter gear via a so-called intermediate gear device.

Exposé de l’invention L'invention est un engrenage à diamètre variable comprenant : - un arbre d’entraînement 1, - une pluralité de dentures 301, 302 et suivantes le cas échéant composés chacune d’un ensemble d’éléments dits dents d’entraînement 31, 32 et suivants reliés entre eux par des liens permettant une rotation d’un de ces élément par rapport au suivant autour d’un axe sensiblement parallèle audit arbre d’entraînement 1 caractérisé par le fait : - qu’il comprend un ensemble dit roue à diamètre variable 2 composé d’éléments dits supports de denture 21, 22 et suivants situés à une distance sensiblement constante dudit arbre d’entraînement 1, - qu’une denture 301, ou 302 ou suivante est maintenue dans une forme sensiblement circulaire autour dudit arbre d’entraînement 1 par contact avec ladite roue à diamètre variable 2 - qu’une denture 301, ou 302 ou suivante est entraînée en rotation par ledit arbre d’entrainement 1 autour de son axe, - qu’une denture 301 est décalée par rapport à une autre denture 302 de telle sorte que deux dentures 301 et 302 peuvent se juxtaposer.DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention is a gear with variable diameter comprising: a drive shaft 1, a plurality of teeth 301, 302 and following, where appropriate each composed of a set of elements known as toothed teeth. 31, 32 and following drive interconnected by links allowing rotation of one of these element relative to the next about an axis substantially parallel to said drive shaft 1 characterized by the fact: - it comprises a set said variable diameter wheel 2 composed of so-called tooth support elements 21, 22 and following located at a substantially constant distance from said drive shaft 1, - that a toothing 301, or 302 or following is maintained in a substantially circular shape around said drive shaft 1 by contact with said variable diameter wheel 2 - that a toothing 301, or 302 or thereafter is rotated by said drive shaft 1 aut its axis, that a toothing 301 is offset relative to another toothing 302 so that two sets of teeth 301 and 302 can be juxtaposed.

Selon d’autres caractéristiques - une denture 301 comporte un moyen de synchronisation de ses dents d’entraînement avec une autre denture 302; - une denture est reliée à l’arbre d’entraînement 1 par une roue libre ; - ladite roue libre permet à une denture 302 en approche de son point de contact avec un autre moyen d’engrainement avec lequel elle coopère de tourner plus vite qu’une autre denture 301 déjà en prise avec ledit autre moyen d’engrainement - deux denture 301 et une autre denture 302 sont décalées l’une par rapport à l’autre dans une direction parallèle audit arbre d’entraînement 1 ; - l’engrenage à diamètre variable comporte un moyen mécanique permettant de déterminer la circonférence de l’engrenage pour qu’elle soit égale à la somme du pas des dents des différentes dentures constituant un tour complet ; - lorsqu’une denture 301 coopère de façon synchronisée avec une partie d’un autre moyen d’engrainement, une autre denture 302 coopère de façon synchronisée avec une autre partie dudit autre moyen d’engrainement. ; - l’engrenage à diamètre variable comporte un moyen mécanique écartant une denture dudit autre moyen d’engrainement lorsqu’elle ne peut pas coopérer avec ce dernier, c'est-à-dire lorsqu’un décalage en rotation desdites dents d’entrainement de la denture considérée ne leur permettent pas de s’encastrer pas dans les espaces situées entre les dents dudit autre moyen d’engrainement ; - une ou plusieurs dents de ladite première denture sont pointues pour s’encastrer plus facilement entres les dents d’un autre moyen d’engrainement avec lequel il coopère ; - une denture 301 comporte des dents supplémentaires 3011 3012 et suivantes dites dents de synchronisation qui coopèrent directement ou indirectement avec des dents de synchronisation 3021 3022 et suivantes d’une autre denture 302. - la coopération entre les dents d’entraînement 3011 3012 et suivantes d’une denture 301 et les dents de synchronisation 3021 3022 et suivantes d’une autre denture 302 se fait par l’intermédiaire d’une bague 50 qui limite cette coopération aux emplacements proches de celui ou l’engrenage variable est en prise avec un autre moyen d’engrainement avec lequel il coopère. - le pas entre une ou plusieurs dents de ladite première denture est légèrement différent du pas du reste de cette denture. ; - l’engrenage à diamètre variable comporte un moyen de coopération par friction avec une surface de friction 53 d’un autre moyen d’engrainement ; - deux transmissions sont assemblées en parallèle et sont toutes les deux munies de roues libres de sens de rotation opposé ; - l’invention est un train épicycloïdal dont les trois types d’éléments que sont le soleil, les satellites ou la couronne comportent un engrenage à diamètre variable et des moyens de coopération 811 812 et suivants avec l’un au moins des deux autres types d’éléments. - une machine est munie d’un engrenage à diamètre variable la présente invention ; - une transmission ou un autre dispositif comporte un engrenage à diamètre variable selon la présente invention.According to other features - a toothing 301 includes means for synchronizing its drive teeth with another toothing 302; a toothing is connected to the drive shaft 1 by a freewheel; said free wheel allows a toothing 302 approaching its point of contact with another engraining means with which it co-operates to turn faster than another toothing 301 already engaged with said other means of engraining - two toothing 301 and another toothing 302 are offset relative to each other in a direction parallel to said drive shaft 1; - The variable diameter gear comprises a mechanical means for determining the circumference of the gear so that it is equal to the sum of the pitch of the teeth of the various teeth constituting a complete turn; - When a toothing 301 cooperates synchronously with a part of another means of engrainement, another toothing 302 cooperates synchronously with another part of said other means engrainement. ; - The variable diameter gear comprises mechanical means spacing a toothing of said other means of engraining when it can not cooperate with the latter, that is to say when a shift in rotation of said drive teeth of the teeth considered do not allow them to fit into the spaces between the teeth of said other means of engraining; - One or more teeth of said first toothing are pointed to fit more easily between the teeth of another engraining means with which it cooperates; a toothing 301 comprises additional teeth 3011 3012 and following said synchronizing teeth which cooperate directly or indirectly with timing teeth 3021 3022 and following of another toothing 302. - the cooperation between the drive teeth 3011 3012 and following a toothing 301 and synchronizing teeth 3021 3022 and following of another toothing 302 is via a ring 50 which limits this cooperation to locations close to that or the variable gear is engaged with a another means of engrainement with which it cooperates. the pitch between one or more teeth of said first toothing is slightly different from the pitch of the rest of this toothing. ; - the variable diameter gear comprises a frictional engagement means with a friction surface 53 of another means engrainement; - Two transmissions are assembled in parallel and are both provided with freewheels of opposite direction of rotation; the invention is an epicyclic gear train, the three types of elements of which are the sun, the satellites or the ring gear comprise a gear with variable diameter and means of cooperation 811 812 and following with at least one of the two other types. elements. - A machine is provided with a variable diameter gear the present invention; a transmission or other device comprises a gear with variable diameter according to the present invention.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

Comme tous les engrenages, celui selon l’invention comporte un arbre d’entraînement 1, et une denture 301 composé d’un ensemble de dents d’entraînement 31, 32 et suivantes. Pour que le diamètre de l’engrenage puisse varier, il faut que ces dents soient reliées entre elles par des liens permettant une rotation d’une dent par rapport à la suivante autour d’un axe sensiblement parallèle à l’arbre d’entraînement 1.Like all the gears, the one according to the invention comprises a drive shaft 1, and a toothing 301 composed of a set of drive teeth 31, 32 and following. So that the diameter of the gear can vary, it is necessary that these teeth are interconnected by links allowing rotation of a tooth relative to the next around an axis substantially parallel to the drive shaft 1 .

Cette denture peut être aussi bien une courroie crantée qu’une chaîne ou un pignon de chaîne ainsi que tout type d’engrenage classique tel que dentures droites, hélicoïdales ou à chevron, lanternes, roues dentées non circulaires, engrenages conique ou à vis sans fin, etc.),. Il est recommandé cependant de privilégier un dispositif d’engrainement dont le pas ne varie pas avec le diamètre de l’engrenage, comme une courroie synchrone, une chaîne de transmission ou un engrenage à lanterne par exemple.This toothing may be both a toothed belt chain or a chain sprocket and any type of conventional gear such as straight, helical or chevron gear, lanterns, non-circular gear wheels, bevel gear or worm gear , etc.) ,. It is recommended, however, to favor a gearing device whose pitch does not vary with the diameter of the gear, such as a synchronous belt, a transmission chain or a lantern gear, for example.

Le dispositif comprend une roue à diamètre variable 3 maintenant la denture 2 dans une forme sensiblement circulaire autour dudit arbre d’entraînement 1 par contact avec ladite roue à diamètre variable 2. On connaît différentes sortes de roues à diamètre variable comme celles exposées dans par exemple dans les documents WO2014068202 Al et WO/2014/125177 déjà cités. La figure 2 montre une roue à diamètre variable selon WO2014068202 Al. Une autre façon très simple de concevoir une telle roue à diamètre variable est illustrée par la figure 1 qui montre une roue conçue comme deux parapluies opposés par le sommet de leur armature, dans deux positions différentes correspondant à des diamètres différents.The device comprises a variable diameter wheel 3 holding the toothing 2 in a substantially circular shape around said drive shaft 1 by contact with said variable diameter wheel 2. Various types of variable diameter wheels are known, such as those exhibited in, for example in the documents WO2014068202 A1 and WO / 2014/125177 already mentioned. FIG. 2 shows a variable diameter wheel according to WO2014068202 A1. Another very simple way of designing such a variable diameter wheel is illustrated in FIG. 1 which shows a wheel designed as two umbrellas opposed by the vertex of their armature, in two different positions corresponding to different diameters.

Pour que la denture 301 ne change pas de pas lors du changement de diamètre de la roue à diamètre variable 2, elle 3 est entraînée en rotation autour de l’arbre d’entraînement 1 par une seule liaison mécanique, par exemple par son extrémité avant ou par son extrémité arrière ou par tout autre point de la denture. Cette liaison mécanique peut être divisée en plusieurs éléments mais ces derniers doivent, par leur disposition, se comporter comme une liaison mécanique unique afin que la denture conserve une forme circulaire qui ait sensiblement le même axe de rotation que l’axe de rotation 1 de la roue à diamètre variable.So that the toothing 301 does not change steps when changing the diameter of the variable diameter wheel 2, it 3 is rotated around the drive shaft 1 by a single mechanical connection, for example by its front end. or by its rear end or any other point of the toothing. This mechanical connection can be divided into several elements but these must, by their arrangement, behave as a single mechanical connection so that the toothing retains a circular shape which has substantially the same axis of rotation as the axis of rotation 1 of the wheel with variable diameter.

Ainsi, si la première dent de la denture est synchrone avec les dents d’un autre moyen d’engrainement comme par exemple une chaîne ou une courroie crantée ou un autre engrenage, les suivantes le sont donc aussi obligatoirement. Ceci est illustré par la figure 3 qui montre la première dent 31 de la denture 301 qui est solidaire du support de denture 21 Pour que la denture 301 puisse faire plus d’une fois le tour de la roue à diamètre variable 2, il faut qu’elle soit divisée en au moins deux parties 301 et 302 qui sont décalées latéralement l’une par rapport à l’autre. Ces deux parties de denture 301 et 302 peuvent ainsi se juxtaposer latéralement lorsque l’on diminue le diamètre de l’engrenage à diamètre variable. Avantageusement ce décalage est fait dans une direction parallèle à l’arbre d’entraînement 1, mais d’autres géométries peuvent être conçues par l’homme de l’art pour d’autres types d’engrenages..Thus, if the first tooth of the toothing is synchronous with the teeth of another engraining means such as a chain or a toothed belt or another gear, the following are therefore also obligatorily. This is illustrated by FIG. 3 which shows the first tooth 31 of the toothing 301 which is integral with the tooth support 21. In order for the toothing 301 to be able to make more than one turn around the variable diameter wheel 2, it is necessary that it is divided into at least two parts 301 and 302 which are offset laterally with respect to each other. These two tooth portions 301 and 302 can thus juxtapose laterally when the diameter of the variable-diameter gear is reduced. Advantageously this offset is made in a direction parallel to the drive shaft 1, but other geometries can be designed by those skilled in the art for other types of gears.

Rien ne dit que le pas de la denture 301 et celui de la denture 302 doivent être égaux. Le seul point important est qu’ils correspondent chacun au pas de l’autre moyen d’engrainement avec lequel la denture concernée doit coopérer.Nothing says that the pitch of the toothing 301 and that of the toothing 302 must be equal. The only important point is that they each correspond to the step of the other means of engrainement with which the teeth concerned must cooperate.

Le dispositif décrit ci-avant fonctionne parfaitement à la condition que la circonférence de l’engrenage soit égale à la somme du pas des dents différentes parties de la denture le composant sur 360°. L’homme de l’art peut prévoir toutes sortes de moyens connus pour que la circonférence soit déterminée soit lors du montage de l’engrenage, soit par un moyen mécanique comme par exemple un rappel élastique contraignant la circonférence à prendre par préférence l’une des dimensions dans laquelle l’engrenage selon l’invention a un nombre entier de dents, de telle sorte que ces dernières coopèrent sans conflit avec celle de l’autre moyen d’engrainement. La transmission formée par l’engrenage selon l’invention et un autre moyen d’engrainement n’est donc pas une transmission à rapport de transmission variable en continu. Le nombre de possibilités est égal à la différence entre le plus petit nombre de dents, lorsque le diamètre de l’engrenage est le plus faible, et le plus grand nombre de dents lorsqu’il est le plus grand. Cela permet un nombre de rapport de transmissions différents très important.The device described above works perfectly provided that the circumference of the gear is equal to the sum of the pitch of the teeth different parts of the toothing component 360 °. Those skilled in the art can provide all kinds of known means for the circumference is determined either during assembly of the gear, or by mechanical means such as for example a resilient bias binding the circumference to take preferably one of dimensions in which the gear according to the invention has an integer number of teeth, so that the latter cooperate without conflict with that of the other means of engrainement. The transmission formed by the gear according to the invention and another gearing means is therefore not a continuously variable transmission ratio transmission. The number of possibilities is equal to the difference between the smallest number of teeth, when the diameter of the gear is the lowest, and the greatest number of teeth when it is the largest. This allows a number of different transmission ratios very important.

Dans un mode perfectionné, il est possible de faire varier le diamètre de l’engrenage en continu lorsqu’il tourne et coopère avec un autre moyen d’engrainement, tout en évitant les conflits entre une denture de l’engrenage à diamètre variable et une partie de denture de l’autre moyen d’engrainement avec lequel il doit coopérer. A cet effet, l’engrenage à diamètre variable comporte un moyen mécanique permettant d’écarter la denture 301 ou 302 de l’engrenage de la denture du moyen d’engrainement avec lequel il coopère lorsqu’elle ne peut pas coopérer avec lui. Une illustration de ceci est donnée par la figure 3 : la seconde denture 302 comporte des tiges 301, 302 et suivantes qui s’encastrent dans des gorges 401, 402 et suivantes des dents de la première denture. Lorsqu’une telle tige ne s’encastre dans une telle gorge, les dents ne se situent pas à la même distance de l’axe de rotation 1, et une seule de ces dents peut coopérer avec l’autre moyen d’engrainement, celle qui est la plus proche de lui.In an improved mode, it is possible to vary the diameter of the gear continuously when it rotates and cooperates with another means of engrainement, while avoiding conflicts between gearing of the variable diameter gear and a part of teeth of the other means of engrainement with which it must cooperate. For this purpose, the variable diameter gearing comprises a mechanical means for moving the gear teeth 301 or 302 away from the gear of the toothing of the gearing means with which it cooperates when it can not cooperate with it. An illustration of this is given in Figure 3: the second toothing 302 comprises rods 301, 302 and following which fit into grooves 401, 402 and following teeth of the first toothing. When such a rod does not fit in such a groove, the teeth are not located at the same distance from the axis of rotation 1, and only one of these teeth can cooperate with the other means of engraining, that who is closest to him.

Dans la situation où la circonférence de l’engrenage n’est pas égale à la somme du pas des dents des différentes parties de la denture constituant un tour complet, ce sont les dents proches du début de la denture 2 qui seront les premières à ne pas se retrouver en vis-à-vis des dents de la denture qui sont situées dans une denture décalée qui est sur le même plan passant par l’axe de rotation 1, et donc en conflit avec celles du moyen d’engrainement avec lequel l’engrenage coopère.In the situation where the circumference of the gear is not equal to the sum of the pitch of the teeth of the different parts of the toothing constituting a complete turn, it is the teeth close to the beginning of the toothing 2 which will be the first to not be found vis-à-vis the teeth of the toothing which are located in an offset gear which is on the same plane passing through the axis of rotation 1, and therefore in conflict with those of the engraining means with which the gear cooperates.

Le moyen de synchronisation précité, comme par exemple un rappel élastique, peut permettre de résoudre rapidement le problème, mais un perfectionnement consiste à ce que les dents les plus proches du début de la denture soient pointues pour limiter les possibilités de conflit entre la tête de ces dents et la tête des dents du moyen d’engrainement. L’homme de l’art a aussi avantage à ce que la forme des tiges 301, 302 et suivantes et celles des gorges 401, 402 et suivantes des dents soient elles aussi pointues de façon à faciliter la synchronisation.The aforementioned synchronizing means, such as an elastic return, can quickly solve the problem, but an improvement is that the teeth closest to the start of the toothing are pointed to limit the possibility of conflict between the head of the these teeth and the head of the teeth of the means of engraining. Those skilled in the art also have the advantage that the shape of the rods 301, 302 and following and those of the grooves 401, 402 and following teeth are also pointed to facilitate synchronization.

Un perfectionnement supplémentaire consiste à ce que le pas des dents de cette denture situées à l’avant de la denture soit légèrement différent de celui du reste de la denture, pour que, dans le cas où une dent de la denture se retrouve en conflit avec une dent du moyen d’engrainement, ce ne puisse pas être le cas de l’une des dents suivantes et que le problème se retrouve ainsi résolu. Un autre perfectionnement consiste à doter l’engrenage selon l’invention d’un moyen de synchronisation qui sert à synchroniser l’engrenage à diamètre variable avec le moyen d’engrainement avec lequel il coopère. L’engrenage à diamètre variable peut comporter à cet effet un moyen de coopération par friction avec une surface de friction d’un autre moyen d’engrainement avec lequel il est appelé à coopérer (non représenté).A further improvement is that the pitch of the teeth of this toothing located at the front of the toothing is slightly different from that of the rest of the toothing, so that, in the case where a tooth of the toothing is in conflict with a tooth of the means of engrainement, this can not be the case of one of the following teeth and that the problem is thus solved. Another improvement is to provide the gear according to the invention with a synchronization means which serves to synchronize the variable diameter gear with the means of engrainement with which it cooperates. For this purpose, the variable-diameter gearing may comprise a means of frictional engagement with a friction surface of another engaging means with which it is called to cooperate (not shown).

Dans un mode de mise en œuvre préféré, les dents d’une denture s’avancent sous l’effet du moyen de synchronisation de dentures, et une roue libre permet cette avance d’une denture par rapport à l’autre. La roue libre permet ainsi à une denture 302 en approche de son point de contact avec un autre moyen d’engrainement avec lequel elle coopère de tourner plus vite qu’une autre denture 301 déjà en prise avec ledit autre moyen d’engrainement.In a preferred embodiment, the teeth of a toothing advance under the effect of the gear synchronization means, and a free wheel allows this advance of a toothing relative to the other. The freewheel thus allows a toothing 302 approaching its point of contact with another engraining means with which it co-operates to turn faster than another set of teeth 301 already engaged with the said other de-engraining means.

Une denture 301 comporte avantageusement une ou plusieurs dents supplémentaire dites dents de synchronisation 3011 3012 et suivantes qui coopèrent non pas avec les dents d’un autre moyen d’engrainement, mais avec une ou plusieurs dents de synchronisation 3021 3022 et suivantes d’une autre denture 302, de telle sorte que la denture 302 qui arrive en approche des dents de l’autre moyen d’engrainement avec lequel elle est appelée à coopérer tourne autour de l’axe de l’arbre d’entraînement 1 pour se synchroniser avec l’autre denture 301 qui est déjà en prise avec cet autre moyen d’engrainement 1.A toothing 301 advantageously comprises one or more additional teeth called synchronizing teeth 3011 3012 et seq which cooperate not with the teeth of another means of de-engraining, but with one or more synchronizing teeth 3021 3022 and following of another 302 teeth, so that the toothing 302 which comes into approach of the teeth of the other means of engrainement with which it is called to cooperate rotates about the axis of the drive shaft 1 to synchronize with the other gear 301 which is already engaged with this other gearing means 1.

Dans un mode perfectionné, c’est un anneau 50 assure la coopération entre les dents de synchronisation d’une denture et celles d’une autre denture. Cet anneau ne coopère avec ces dents que dans la partie de l’engrenage à diamètre variable qui est proche de la zone de coopération ente l’engrenage à diamètre variable et le moyen d’engrainement avec lequel il coopère. L’avantage est que les dentures ne sont liées entre elles que dans cette zone, et que leur diamètre peut donc plus facilement s’agrandir ou se rétrécir lorsque cela est souhaité. La circonférence de l’anneau 50 est plus grande que la plus grande circonférence possible de l’engrenage variable quand ses dents sont extérieures, et plus petite dans le cas inverse, lorsque l’engrenage variable est une couronne. L’anneau peut être rigide comme représenté à la figure 16, ou souple comme une courroie synchrone, solution plus adaptée lorsque l’engrenage à diamètre variable entraîne une courroie synchrone. Π est recommandé de munir les dentures de l’engrenage à diamètre variable d’un moyen de rappel élastique les replaçant à une position dans laquelle la répartition des masses autour de l’axe de rotation de l’engrenage est régulière, afin d’éviter les vibrations. Ce replacement d’une denture se fait facilement dans la position où ses dents de coopération ne coopèrent pas avec celles d’une autre denture.In an improved mode, it is a ring 50 ensures the cooperation between the synchronizing teeth of a toothing and those of another toothing. This ring cooperates with these teeth only in the portion of the variable diameter gear that is close to the cooperation zone between the variable diameter gear and the engraining means with which it cooperates. The advantage is that the teeth are bonded to each other only in this area, and that their diameter can therefore more easily expand or shrink when desired. The circumference of the ring 50 is larger than the largest possible circumference of the variable gear when its teeth are external, and smaller in the opposite case, when the variable gear is a ring gear. The ring may be rigid as shown in Figure 16, or flexible as a synchronous belt, more suitable solution when the variable diameter gear drives a synchronous belt. It is recommended to provide the teeth of the variable-diameter gear with an elastic return means to replace them at a position in which the distribution of the masses around the axis of rotation of the gear is regular, in order to avoid the vibrations. This replacement of a toothing is easily done in the position where its cooperation teeth do not cooperate with those of another toothing.

Plusieurs méthodes sont proposées pour modifier le diamètre de l’engrenage selon l’invention, comme la force centrifuge qui s'applique à un élément de la roue à diamètre variable 2 choisi par l’homme de l’art, ou un rappel élastique. Ces moyens peuvent être utilisés pour faire varier le rapport de transmission en fonction de la vitesse de rotation mais aussi en fonction du couple exercé en temps réel sur la transmission lorsque la roue à diamètre variable est du type illustré à la figure 2, puisque les aubes de cette roue ont tendance à se fermer ou à s’ouvrir selon le sens du couple qui s’applique à elle. On peut aussi modifier manuellement le diamètre de l’engrenage, par tous moyens mécaniques ou électro-mécaniques connus.Several methods are proposed for modifying the diameter of the gear according to the invention, such as the centrifugal force that applies to an element of the variable diameter wheel 2 chosen by those skilled in the art, or an elastic return. These means can be used to vary the transmission ratio as a function of the speed of rotation but also as a function of the torque exerted in real time on the transmission when the variable diameter wheel is of the type illustrated in FIG. 2, since the blades of this wheel tend to close or open according to the direction of the couple that applies to it. The diameter of the gear can also be manually modified by any known mechanical or electromechanical means.

Pour simplifier l’exposé, on a décrit ci-avant la denture comme ayant une première partie 301 et une seconde partie 302. L’homme de l’art peut évidemment doter le dispositif d’autant de parties supplémentaires qu’il le souhaite, en décalant à chaque fois la partie supplémentaire pour qu’elle ne se superpose pas à une partie existante comme illustré par la figure 7. Cela a l’avantage de permettre une beaucoup plus grande variation de rapports de transmission.To simplify the disclosure, the gear teeth have been described above as having a first part 301 and a second part 302. Those skilled in the art can of course provide the device with as many additional parts as it wishes, each time shifting the additional portion so that it does not overlap an existing portion as shown in Figure 7. This has the advantage of allowing a much greater variation in transmission ratios.

Toutes les dispositions de mécanismes de transmission de mouvement décrites dans W02014068202 Al, dans WO/2014/125177 et dans la demande FR2014-00441 du 19 02 2014 -Système inertiel à vitesse croissante de Franck Guigan [FR] peuvent être mises en œuvre sans sortir du cadre de la présente invention. On notera en particulier la possibilité d’associer ces engrenages en parallèle, ou en série comme illustré par la figure 17, et de les utiliser dans la construction de trains épicycloïdaux comme ceux décrits dans l’un ou l’autre de ces documents et comme celui représenté par la figure 18.All the arrangements of motion transmission mechanisms described in W02014068202 A1, in WO / 2014/125177 and in Application FR2014-00441 of 19 02 2014 -Intertial system with increasing speed of Franck Guigan [FR] can be implemented without leaving of the scope of the present invention. It will be noted in particular the possibility of associating these gears in parallel, or in series as illustrated in FIG. 17, and of using them in the construction of planetary gear trains such as those described in one or the other of these documents and as that represented by FIG. 18.

Pour faciliter le changement de diamètre d’un engrenage à diamètre variable coopérant simultanément avec plusieurs autres dispositifs d’engrènement, il est recommandé d’avoir autant de dentures qu’il y a d’autres dispositifs d’engrènement, pour qu’une denture ne soit pas simultanément en prise avec deux dispositifs d’engrènement tournant à la même vitesse. Un dispositif à 6 dentures est représenté à la figure 7. Une autre solution consiste à munir ces autres dispositifs d’engrènement de roues libres pour que l’un d’eux puisse tourner plus vite que le mouvement imposé par sa coopération avec l’engrenage à diamètre variable.To facilitate the change of diameter of a variable diameter gear cooperating simultaneously with several other meshing devices, it is recommended to have as many teeth as there are other meshing devices, so that a toothing is not simultaneously engaged with two meshing devices rotating at the same speed. A device with 6 teeth is shown in Figure 7. Another solution is to provide these other meshing devices freewheels so that one of them can turn faster than the movement imposed by its cooperation with the gear with variable diameter.

Une disposition particulièrement avantageuse, non représentée, consiste à faire coopérer une courroie avec deux dispositifs selon l’invention, et à munir chacun d’eux d’un moyen de rappel élastique vers une position dans laquelle la circonférence est la plus élevée afin que la courroie soit toujours tendue.A particularly advantageous arrangement, not shown, is to cooperate a belt with two devices according to the invention, and to provide each of them with an elastic return means to a position in which the circumference is the highest so that the belt is always tight.

Les arbres de chacun des engrenages selon l’invention sont ainsi fixes et la variation possible du rapport de transmission est plus élevé. Cet ensemble peut être associé en série avec quatre engrenages selon l’invention, avec l’avantage que les arbres d’entrée et de sortie peuvent être alignés. En permettant à l’arbre secondaire du premier ensemble, qui est aussi l’arbre primaire du second ensemble, de tourner, voire en motorisant ou en freinant cette rotation, on obtient des combinaisons très riches dont le fonctionnement se rapproche de celui d’un train épicycloïdal. L’homme de l’art doit tenir compte du rayon de deux engrenages coopérant entre eux pour dessiner leurs dents respectives, car ces formes dépendent directement des deux rayons pour que les engrenages roulent l’un sur l’autre sans frottement. Cela constitue une difficulté pour la conception des engrenages à diamètre variable qui peut être contournée en insérant un engrenage intermédiaire à diamètre fixe 90 entre l’engrenage à diamètre variable et l’engrenage à diamètre fixe 91 avec lequel on veut le faire coopérer. Pour ce qui concerne la coopération entre l’engrenage à diamètre variable et l’engrenage intermédiaire, on reste limité aux principes de coopération entre un pignon et une courroie synchrone ou une chaîne de transmission, l’un des deux étant de préférence convexe si l’autre et concave et réciproquement, ce qui permet de ne générer que très peu de frottements, mais l’engrenage intermédiaire ayant un diamètre fixe, on peut le faire coopérer sans frottement avec tout type d’autre engrenage 91. Une telle mise en œuvre est illustrée par la figure 21 dans laquelle l’engrenage à diamètre fixe 91 est un engrenage droit, mais tous les modes de coopération entre engrenages deviennent possibles dans les meilleures conditions. On peut donc réaliser avec cette méthode des engrenages de tous types connus comme des engrenages cylindriques ou conique, à vis sans fin, etc.. L’homme de l’art sait trouver des moyens simples pour que les dentures restent en contact quelque soit la variation du diamètre de l’engrenage à diamètre variable.The shafts of each of the gears according to the invention are thus fixed and the possible variation of the transmission ratio is higher. This assembly can be associated in series with four gears according to the invention, with the advantage that the input and output shafts can be aligned. By allowing the secondary shaft of the first set, which is also the primary shaft of the second set, to rotate or even motorize or brake this rotation, we obtain very rich combinations whose operation is similar to that of a epicyclic train. Those skilled in the art must take into account the radius of two gears cooperating with each other to draw their respective teeth, because these forms depend directly on the two spokes so that the gears roll on one another without friction. This is a difficulty for the design of the variable diameter gears which can be bypassed by inserting a fixed diameter intermediate gear 90 between the variable diameter gear and the fixed diameter gear 91 with which it is desired to cooperate. With regard to the cooperation between the variable diameter gear and the intermediate gear, it remains limited to the principles of cooperation between a pinion and a synchronous belt or a transmission chain, one of the two being preferably convex if the other and concave and reciprocally, which allows to generate very little friction, but the intermediate gear having a fixed diameter, it can be made to cooperate without friction with any other type of gear 91. Such an implementation is illustrated in Figure 21 wherein the fixed diameter gear 91 is a right gear, but all modes of cooperation between gears become possible under the best conditions. It is therefore possible with this method gears of all types known as cylindrical or conical gears, worm, etc. The skilled person knows how to find simple ways that the teeth remain in contact whatever the variation of the diameter of the variable diameter gearing.

Applications L'invention s’applique en particulier : a) 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, b) aux réducteurs et réducteurs variables, c) aux régulateurs de vitesse ou de couple y compris les réducteurs variables, d) aux turbines, et donc à la ventilation, e) aux éoliennes et aux hydroliennes, et d'une façon plus générale à la régulation de la rotation des générateurs d'énergie électrique. f) aux broyeurs et concasseurs de minerais et aux mélangeurs, g) aux tapis roulants et ascenseurs, remonte-pentes, téléphériques, etc., h) aux appareils électroménager et à l'outillage, i) aux moulinets de cannes à pêche j) aux engins à pédales, voiturettes et bicyclettes en solo ou en tandem. k) aux jouets, l) et d'une façon générale à tous les cas où un moteur doit, pour rester efficace, s’adapter à la variation du couple résistant.Applications The invention applies in particular to: a) mechanical transmissions of all kinds, such as hoists, jacks, winches, winches, gearboxes and continuous or stage dimmers, b) gearboxes and variable reducers, c) speed or torque regulators including variable reducers, d) turbines, and therefore ventilation, e) wind turbines and tidal turbines, and more generally, the regulation of rotation of electric power generators. (f) mills and crushers and mixers, (g) treadmills and lifts, ski lifts, cable cars, etc., (h) appliances and tools, (i) fishing rod reels (j) pedals, carts and bikes in solo or in tandem. (k) toys, (l) and in general, in all cases where an engine must, in order to remain effective, adapt to the variation of the resistant torque.

Claims

claims

1. Variable diameter gearing comprising: a drive shaft (1) a plurality of teeth (301, 302 and following if appropriate) each composed of a set of elements called driving teeth (31, 32 and following). ) interconnected by links allowing a rotation of one of these elements relative to the next about an axis substantially parallel to said drive shaft (1) characterized by the fact that it comprises a set called diameter wheel variable (2) composed of so-called tooth support elements (21, 22 and following) located at a substantially constant distance from said drive shaft (1), that a toothing (301, or 302 or following) is maintained in a substantially circular shape around said drive shaft (1) by contact with said variable diameter wheel (2) that a toothing (301, or 302 or following) is rotated by said drive shaft (1) around its axis, that a toothing (301) is offset relative to another toothing (302) so that two sets of teeth (301 and 302) can be juxtaposed.

2. Variable diameter gear according to claim 1 characterized in that a toothing (301) comprises means for synchronizing its drive teeth with another toothing (302).

3. Variable diameter gear according to claim 1 or claim 2 characterized in that a toothing (301) is connected to the drive shaft (1) by a freewheel.

4. Variable diameter gear according to claim 3 characterized in that said free wheel allows a toothing (302) approaching its point of contact with another engraining means with which it co-operates to rotate faster than other toothing (301) already engaged with said other means of de-engraining.

5. Variable diameter gearing according to any one of the preceding claims, characterized in that a toothing (301) and another toothing (302) are offset relative to each other in a direction parallel to said gear shaft. training (1).

6. Variable diameter gear according to claim 1 or claim 2 characterized in that it comprises a mechanical means for determining the circumference of the gear so that it is equal to the sum of the pitch of the teeth of the different teeth constituting a complete turn.

7. variable diameter gear according to any one of the preceding claims characterized in that it comprises a mechanical means spacing a toothing of said other means of engrainement when it can not cooperate with the latter, that is to say that is, when a rotational offset of said drive teeth of the teeth considered does not allow them to fit into the spaces between the teeth of said other means of de-engraining.

8. Variable diameter gear according to any one of the preceding claims, characterized in that the pitch between one or more teeth of said first toothing is slightly different from the pitch of the rest of this toothing.

A transmission or other device having a variable diameter gear according to any one of the preceding claims.

Machine with variable diameter gearing according to any one of the preceding claims.