FR3102526A3 - Continuously variable transmission with planetary gear - Google Patents
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Abstract
L'invention est une transmission mécanique à variation continue assurée par le biais d’une roue à diamètre variable. Elle est constituée d’un train épicycloïdal dont l’arbre d’entrée est le porte satellite, l’arbre de sortie le pignon central et le bâti une couronne en plusieurs parties dont on peut faire varier le diamètre. La variation du diamètre des différentes parties de la couronne est assurée par des rainures pratiquées dans une roue dite roue de contrôle. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 11The invention is a continuously variable mechanical transmission provided by means of a variable-diameter wheel. It consists of an epicyclic gear whose input shaft is the planet carrier, the output shaft is the central pinion and the frame is a ring gear in several parts, the diameter of which can be varied. The variation in the diameter of the different parts of the crown is ensured by grooves made in a wheel known as the control wheel. Figure to be published with the abstract: Fig. 11
Description
L’invention est une transmission à variation continue utilisant un train épicycloïdal et une couronne de diamètre variable.The invention is a continuously variable transmission using a planetary gear and a crown of variable diameter.
Problème poséProblem
La présente invention est une version améliorée de la transmission décrite dans le brevet WO2018065679 (A1) 2018-04-12 de Franck Guigan. Elle est plus simple et permet de résoudre plusieurs problèmes posés par la nature même d’un tel mécanisme. Elle permet notamment d’assurer la transmission de l’effort sur toute la durée d’une révolution du mécanisme, d’assurer une synchronisation plus simple que celle proposée dans la demande citée précédemment, d’assurer un contact permanent lors de l’engrènement des différentes roues et de permettre un contrôle précis du rapport voulu.The present invention is an improved version of the transmission described in patent WO2018065679 (A1) 2018-04-12 by Franck Guigan. It is simpler and solves several problems posed by the very nature of such a mechanism. It makes it possible in particular to ensure the transmission of the force over the entire duration of a revolution of the mechanism, to ensure simpler synchronization than that proposed in the application cited above, to ensure permanent contact during engagement. different wheels and allow precise control of the desired gear.
On connaît le brevet WO2018065679 déjà cité qui met en œuvre une mécanique de synchronisation complexe utilisant des roues libres, lesquelles sont fragiles.We know the patent WO2018065679 already cited which implements a complex synchronization mechanism using free wheels, which are fragile.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
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 14 qui représentent toutes des dispositifs selon l'invention ou des parties d’un tel dispositifThe invention will be well understood, and other objects, advantages and characteristics thereof will emerge more clearly on reading the description which follows, which is illustrated by FIGS. 1 to 14 which all represent devices according to FIG. invention or parts of such a device
Dans toutes ces figures, les roues sont nommées de 1 à 4, la roue 1 étant la roue centrale, la roue 2 étant la roue en liaison pivot avec le porte satellites 20 et dont la denture est contact avec la denture de la roue 1 et la denture de la roue 3 dite de liaison qui est la roue en liaison pivot sur le porte satellites 30 (lui-même en liaison pivot avec le porte satellites 20) et dont la denture est en contact avec la roue 3 et dont l’axe est le même que les roue 4g et 4d dites roues de transmission dont l’axe est le même que celui de la roue 3 et dont les dentures rencontrent périodiquement les couronnes à diamètre variable 5g et 5d qui sont composées de plusieurs chaînes dont les axes des pivots rentrent dans des saignées usinées dans une pièce qui sert de guide appelée guide 50 et dans des saignées usinées dans une pièce qui les contraint sur une position de la pièce guide appelée roue de contrôle 51. Pour chaque couronne à diamètre variable 5d ou 5g on retrouve de part et d’autre un guide 50 et seulement une roue de contrôle 51. Il y a donc 4 guides 50 et 2 roues de contrôles 51.In all these figures, the wheels are named 1 to 4, the wheel 1 being the central wheel, the wheel 2 being the wheel in pivot connection with the planet carrier 20 and whose teeth are in contact with the teeth of wheel 1 and the toothing of the so-called link wheel 3 which is the wheel in a pivot connection on the planet carrier 30 (itself in a pivot connection with the planet carrier 20) and whose teeth are in contact with the wheel 3 and whose axis is the same as the wheel 4g and 4d called transmission wheels whose axis is the same as that of the wheel 3 and whose teeth periodically meet the variable-diameter crowns 5g and 5d which are composed of several chains whose axes of pivots fit into grooves machined in a part which serves as a guide called guide 50 and into grooves machined in a part which constrains them to a position of the guide part called control wheel 51. For each crown with variable diameter 5d or 5g one found on both sides u n guide 50 and only one control wheel 51. There are therefore 4 guides 50 and 2 control wheels 51.
L’invention est une transmission mécanique à double train épicycloïdal et à couronnes à diamètre variable comprenant:
- un système de train d’engrenages formant un train épicycloïdal dont un moteur entraîne le porte satellite (20),
- une pluralité de couronnes à diamètre variable (5d et 5g) décalées angulairement l’une par rapport à l’autre selon l’axe de révolution du mécanisme,
- des roues dites de transmission (4d et 4g) transférant le mouvement de rotation du porte-satellite auxdites couronnes à diamètre variable,
un moyen mécanique maintenant en contact lesdites roues de transmission avec lesdites couronnes à diamètre variable,
caractérisée en ce que ledit moyen mécanique détermine la position angulaire desdites roues de transmission pour les synchroniser avec lesdites couronnes à diamètre variable.The invention is a mechanical transmission with double epicyclic gear and variable diameter crowns comprising:
- a gear train system forming an epicyclic train, one motor of which drives the planet carrier (20),
- a plurality of variable diameter crowns (5d and 5g) angularly offset with respect to one another along the axis of revolution of the mechanism,
- so-called transmission wheels (4d and 4g) transferring the rotational movement of the planet carrier to said variable-diameter crowns,
mechanical means maintaining said transmission wheels in contact with said variable-diameter crowns,
characterized in that said mechanical means determines the angular position of said transmission wheels to synchronize them with said variable diameter crowns.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
Voici comment fonctionne le mécanisme présenté, étape par étape lors d’une révolution du porte satellite 20 autour de son axe de révolution.Here is how the presented mechanism works, step by step, during a revolution of the planet carrier 20 around its axis of revolution.
Comme cela est visible sur la figure 3, un moteur (non représenté) fait tourner le porte satellites 20 dans le sens anti-horaire. Les couronnes 5d et 5g du train épicycloïdal sont solidaires et forment le bâti. Les roues et leurs dents roulent entre elles jusqu’à ce que la roue de transmission 4d quitte le secteur où il y a des dents sur la couronne à diamètre variable 5d. Lorsqu’elle était entraînée, la roue de transmission 4d était dans la configuration figure 7 solidaire de la roue 3 ; en quittant le secteur denté elle revient dans la configuration de la figure 6 (grâce à des éléments élastiques par exemple).As can be seen in FIG. 3, a motor (not shown) rotates the planet carrier 20 in the counterclockwise direction. The crowns 5d and 5g of the epicyclic train are integral and form the frame. The wheels and their teeth roll together until the transmission wheel 4d leaves the area where there are teeth on the variable-diameter crown wheel 5d. When it was driven, the transmission wheel 4d was in the configuration in FIG. 7 integral with the wheel 3; on leaving the toothed sector, it returns to the configuration of FIG. 6 (thanks to elastic elements for example).
Le porte satellite 20 continue de tourner et la roue de transmission 4d arrive à nouveau sur un secteur angulaire, elle est dans la position neutre de la figure 6 et sur le bon cercle de fonctionnement (c’est le cercle décrit par le point de pivot des roues 4d et 4g voir figure 3 le cercle en gras). L’une de ces dents rencontre l’une des dents de la couronne à diamètre variable 5d voir figure 12, il y a alors deux possibilités : soit la dent de la roue 4d fait chiquer la roue 4d vers l’avant comme dans la figure 13 soit elle l’a fait chiquer vers l’arrière comme dans la figure 14. Pendant cette étape la roue 4d est toujours libre sur son secteur angulaire et aucun effort n’est transmis par elle. Ce n’est qu’a la fin de cette étape de synchronisation que la couronne 5d conduit la roue 4d à reprendre sa position figure 7 elle entraine alors à nouveau.The planet carrier 20 continues to rotate and the transmission wheel 4d arrives again on an angular sector, it is in the neutral position of FIG. 6 and on the correct operating circle (this is the circle described by the pivot point wheels 4d and 4g see figure 3 the circle in bold). One of these teeth meets one of the teeth of the variable-diameter crown wheel 5d see figure 12, there are then two possibilities: either the tooth of the wheel 4d makes the wheel 4d bite forward as in the figure 13 or she made it chew backwards as in FIG. 14. During this step the wheel 4d is still free on its angular sector and no force is transmitted by it. It is only at the end of this synchronization step that the crown 5d causes the wheel 4d to return to its position in figure 7, which it then drives again.
Dans le paragraphe précédent il est indiqué que lorsque la roue 4d arrive sur la couronne 5d pour se synchroniser, elle est sur son « cercle de fonctionnement ». Mais rien ne contraint la roue 4d à être sur ce cercle, d’ailleurs les forces centripètes tendent à agrandir ce cercle de fonctionnement ; de plus la somme des forces extérieures sur le porte satellite 30 ne s’annule pas forcément et elles peuvent créer un couple autour du point de pivot entre le porte satellite 20 et le porte satellite 30 qui ferait chiquer les roues de transmission 4d et 4g en dehors de leur cercle de fonctionnement (vers l’intérieur) si le diamètre du cercle de fonctionnement est inférieur au diamètre du porte satellite 20 par exemple.In the previous paragraph it is indicated that when the wheel 4d arrives on the crown wheel 5d to synchronize, it is on its “operating circle”. But nothing forces the wheel 4d to be on this circle, moreover the centripetal forces tend to enlarge this operating circle; moreover, the sum of the external forces on the planet carrier 30 does not necessarily cancel each other out and they can create a torque around the pivot point between the planet carrier 20 and the planet carrier 30 which would cause the transmission wheels 4d and 4g to bite in outside their operating circle (towards the inside) if the diameter of the operating circle is less than the diameter of the planet carrier 20 for example.
Pour cette raison il y a une deuxième couronne 5, la couronne 5g décalée angulairement par rapport à la couronne 5d (voir figure 11), et un système qui repousse le porte satellite 30 et les roues 4d et 4g vers l’extérieur. Ce décalage angulaire permet à la roue 4g d’être en contact avec la couronne 5g lorsque la roue 4d quitte un secteur denté de la couronne 5d ; ce qui a pour effet d’empêcher la roue 4d de quitter son cercle de fonctionnement et permettre une transmission du couple lors d’une révolution complète du porte satellite 20 autour de son axe, même si le mécanisme ne possède qu’un seul porte satellites 30.For this reason there is a second ring gear 5, the ring gear 5g angularly offset from the ring gear 5d (see figure 11), and a system which pushes the planet carrier 30 and the wheels 4d and 4g outwards. This angular offset allows the wheel 4g to be in contact with the crown 5g when the wheel 4d leaves a toothed sector of the crown 5d; which has the effect of preventing the wheel 4d from leaving its operating circle and allowing torque transmission during a complete revolution of the planet carrier 20 around its axis, even if the mechanism has only one planet carrier 30.
Sans la couronne 5g il pourrait y avoir conflit de denture au moment de la synchronisation de la roue 4d sur la couronne 5d même avec la liberté angulaire autorisée sur les roues de transmission 4d et 4g. On peut imaginer au lieu d’une deuxième couronne 5 un système permettant de maintenir la roue 4d sur son cercle de fonctionnement. De même pour faciliter l’étape de synchronisation des dents pointues sur la roue 4d faciliterait la chose ou une ou plusieurs dents en moins sur la roue 4d permettrait d’éviter de faire chiquer la roue vers l’avant (figure 13) et de toujours la faire chiquer vers l’arrière (figure 14).Without the crown wheel 5g there could be a conflict of teeth when synchronizing the wheel 4d on the crown wheel 5d even with the angular freedom authorized on the transmission wheels 4d and 4g. One can imagine instead of a second crown 5 a system for keeping the wheel 4d on its operating circle. Similarly, to facilitate the step of synchronizing the pointed teeth on the wheel 4d would facilitate the thing or one or more teeth less on the wheel 4d would make it possible to avoid chewing the wheel forward (figure 13) and always chew it backwards (figure 14).
Lorsque l’on veut changer le rapport de transmission il suffit de faire varier le diamètre des couronnes à diamètre variable 5d et 5g au moyen de la roue de contrôle 51(en la faisant tourner autour de son axe de révolution). Les éléments repoussant les roues de transmission 4d et 4g adaptent le diamètre du cercle de fonctionnement. Il faut cependant veiller lors de la conception du mécanisme à éviter d’avoir plusieurs satellites sur le même secteur denté (voir règle du haricot d’un train épicycloïdal).When you want to change the transmission ratio, it suffices to vary the diameter of the variable-diameter crowns 5d and 5g by means of the control wheel 51 (by making it rotate around its axis of revolution). The elements repelling the transmission wheels 4d and 4g adapt the diameter of the operating circle. However, when designing the mechanism, care must be taken to avoid having several satellites on the same toothed sector (see rule of the bean of an epicyclic train).
Cette invention présente de nombreux avantages (comme ceux cités dans le brevet FR3078379A3) : possibilité d’une infinité de rapports dans une plage, possibilité de changer le rapport à l’arrêt, la plage de variation de diamètre de la couronne peut être différent de la plage de variation des rapports de sortie (par exemple une division de 1,2 fois le diamètre de la couronne à diamètre variable 5 provoque la multiplication du rapport de sortie par 5,7 pour le mécanisme présenté dans les figures). Possibilité de passer de manière continue d’une marche avant vers une marche arrière en passant par un point « 0 » (attention à ce point « 0 » le mécanisme devient irréversible car le rapport est infini dans l’autre sens, on peut y remédier partiellement en ajoutant une roue libre à la sortie du mécanisme par exemple), pas d’acyclisme et un excellent rendement grâce à la présence d’éléments roulants. De plus il est possible en changeant certains éléments d’obtenir une grande famille de mécanisme de la même manière que cela est fait sur les trains épicycloïdaux classiques : double contact intérieur, double contact extérieur…This invention has many advantages (such as those cited in patent FR3078379A3): possibility of an infinite number of ratios in a range, possibility of changing the ratio when stationary, the range of variation in the diameter of the crown can be different from the range of variation of the output ratios (for example a division of 1.2 times the diameter of the variable-diameter crown 5 causes the output ratio to be multiplied by 5.7 for the mechanism shown in the figures). Possibility of switching continuously from a forward gear to a reverse gear through a point "0" (be careful at this point "0" the mechanism becomes irreversible because the ratio is infinite in the other direction, this can be remedied partially by adding a freewheel at the exit of the mechanism for example), no acyclism and excellent performance thanks to the presence of rolling elements. In addition, it is possible by changing certain elements to obtain a large family of mechanisms in the same way as is done on conventional planetary gears: internal double contact, external double contact ...
La couronne à diamètre variable peut être en plusieurs parties ou non. Les maillons qui relient chaque axe pivot de la chaîne peuvent être présents ou non.The variable-diameter crown may or may not be in several parts. The links which connect each pivot axis of the chain may or may not be present.
La couronne à diamètre variable peut être une chaîne dont chaque axe ou chaque rouleau peut être cylindrique ou non.The variable-diameter crown can be a chain of which each axis or each roller may or may not be cylindrical.
Une transmission selon l’invention peut comprendre un moyen mécanique permettant de plaquer ou non la roue qui s’engrène sur ladite couronne variable pour assurer la transmission de l’effort.A transmission according to the invention may include a mechanical means making it possible to press or not the wheel which meshes with said variable ring gear to ensure the transmission of the force.
Une transmission selon l’invention peut comprendre un moyen de contrainte de la couronne a diamètre variable à un diamètre donné, comme des saignées en spirale sur une roue (dans les figures proposées) ou un mécanisme qui vient encercler d’un côté ou de l’autre ou les deux la couronne variable comme un diaphragme optique.A transmission according to the invention can comprise a means of constraining the crown of variable diameter to a given diameter, such as spiral grooves on a wheel (in the figures proposed) or a mechanism which encircles one side or the other. 'other or both the variable crown as an optical diaphragm.
Une transmission selon l’invention peut permettre à une desdites roues de transmission en contact avec ladite couronne à diamètre variable associée de se décaler angulairement, sur un secteur angulaire, la roue peut être contrainte ou non de revenir à une position d’origine.A transmission according to the invention can allow one of said transmission wheels in contact with said associated variable-diameter ring gear to shift angularly, over an angular sector, the wheel may or may not be forced to return to an original position.
Une des couronnes à diamètre variable, et la roue de transmission associée, peut être décalée angulairement l’une par rapport à l’autre desdites couronnes à diamètre variable pour assurer la transmission du mouvement pendant la révolution complète du mécanisme. On peut aussi prévoir tout moyen mécanique qui permettrait d’assurer que la roue de transmission 4 en contact avec la couronne à diamètre variable 5 à diamètre variable soit sur le bon diamètre de fonctionnement avant de s’engrener sur la couronne à diamètre variable.One of the variable-diameter crowns, and the associated transmission wheel, may be angularly offset from one another of said variable-diameter crowns to ensure transmission of movement during the complete revolution of the mechanism. Any mechanical means can also be provided which would make it possible to ensure that the transmission wheel 4 in contact with the variable-diameter crown wheel 5 with variable diameter is on the correct operating diameter before meshing with the variable-diameter crown wheel.
Une transmission selon l’invention peut comprendre une roue ou plusieurs roues de transmission supplémentaireA transmission according to the invention may include one wheel or more additional transmission wheels
Une couronne à diamètre variable peut être une roue intérieure à diamètre variable. La transmission peut aussi comprendre un moyen mécanique permettant de combiner une couronne extérieure à diamètre variable et une roue intérieure à diamètre variable.A variable-diameter crown wheel can be a variable-diameter inner wheel. The transmission can also include a mechanical means making it possible to combine an outer ring of variable diameter and an inner wheel of variable diameter.
Une transmission selon l’invention peut aussi comprendre une ou plusieurs roues pour chaque porte-satellite 30 voir un autre type de transmission permettent d’assurer la transmission d’un couple entre la roue 2 et les roues 4 comme une chaîne.A transmission according to the invention can also include one or more wheels for each planet carrier 30 or another type of transmission makes it possible to ensure the transmission of a torque between the wheel 2 and the wheels 4 like a chain.
ApplicationsApplications
L'invention s’applique en particulier :
- aux transmissions mécaniques de toutes natures, par exemple les palans, les crics, les treuils, les winches, les boites de vitesse et les variateurs continus ou par étages,
- aux réducteurs et réducteurs variables,
- aux régulateurs de vitesse ou de couple,
- aux turbines,
- 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 électroménagers et à l'outillage,
- aux moulinets de cannes à pêche,
- aux engins à pédales, voiturettes et bicyclettes en solo ou en tandem.
- aux jouets, a l’horlogerie,
- et aux robots.
The invention applies in particular:
- mechanical transmissions of all kinds, for example hoists, jacks, winches, winches, gearboxes and continuous or stepped variators,
- variable reducers and reducers,
- speed or torque regulators,
- turbines,
- wind turbines and tidal turbines, and more generally the regulation of the rotation of electric power generators.
- ore crushers and crushers and mixers,
- conveyor belts and lifts, ski lifts, cable cars, etc.,
- household appliances and tools,
- fishing rod reels,
- pedals, carts and bicycles, solo or in tandem.
- toys, watchmaking,
- and robots.
Claims (8)
- un système de train d’engrenages formant un train épicycloïdal dont un moteur entraîne le porte satellite (20),
- une pluralité de couronnes à diamètre variable (5d et 5g) décalées angulairement l’une par rapport à l’autre selon l’axe de révolution du mécanisme,
- des roues dites de transmission (4d et 4g) transférant le mouvement de rotation du porte-satellite auxdites couronnes à diamètre variable, et un système qui leur permettent de se décaler angulairement, sur un secteur angulaire, par rapport à la roue 3 dont elles partagent l’axe afin d’assurer leur synchronisation.
Mechanical transmission with double epicyclic gear and variable-diameter crowns comprising:
- a gear train system forming an epicyclic train, one motor of which drives the planet carrier (20),
- a plurality of variable diameter crowns (5d and 5g) angularly offset with respect to one another along the axis of revolution of the mechanism,
- So-called transmission wheels (4d and 4g) transferring the rotational movement of the planet carrier to said variable-diameter crowns, and a system which allows them to shift angularly, over an angular sector, relative to the wheel 3 of which they share the axis to ensure their synchronization.
Priority Applications (1)
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FR1912086A FR3102526A3 (en) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | Continuously variable transmission with planetary gear |
Applications Claiming Priority (2)
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FR1912086A FR3102526A3 (en) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | Continuously variable transmission with planetary gear |
Publications (1)
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FR3102526A3 true FR3102526A3 (en) | 2021-04-30 |
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Family Applications (1)
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FR1912086A Withdrawn FR3102526A3 (en) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | Continuously variable transmission with planetary gear |
Country Status (1)
Country | Link |
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FR (1) | FR3102526A3 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115194456A (en) * | 2022-09-16 | 2022-10-18 | 爱夫迪(沈阳)自动化科技有限公司 | Automatic shaft-changing and diameter-reducing screwing device and control method |
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2019
- 2019-10-28 FR FR1912086A patent/FR3102526A3/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115194456A (en) * | 2022-09-16 | 2022-10-18 | 爱夫迪(沈阳)自动化科技有限公司 | Automatic shaft-changing and diameter-reducing screwing device and control method |
CN115194456B (en) * | 2022-09-16 | 2023-01-10 | 爱夫迪(沈阳)自动化科技有限公司 | Automatic shaft-changing and diameter-reducing screwing device and control method |
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