Cette nouvelle conception permet de contrôler, avec un effort très faible, la variation du rapport de démultiplication de façon continue dans une très large gamme de valeurs. Elle permet aussi d'assurer les fonctions de point mort, d'embrayage et d'inversion de sens de rotation.

L'invention peut trouver application dans toute machine ou vehicule requérant la transmission d'un mouvement rotatif avec un rapport de démultiplication pouvant tre fixe ou variable ou capable de s'annuler ou capable de s'inverser.

Les mécanismes à disques toroïdaux conventionnels comportent fondamentalement deux pièces de révolution à surface toroidale concaves concaves que l'on appelera disques toroidaux. Le disque toroïdal d'entrée et le disque toroïdal de sortie sont disposés de manière à former une cavité torique tout en étant libres en rotation, de manière indépendante, autour de leur axe commun de révolution. La transmission de puissance du disque d'entrée vers le disque de sortie est assuré par un ou plusieurs galets écartés circonférentiellement, en contact de roulement à friction avec les surfaces toroïdales des disques. Chaque galet est libre en rotation autour d'un axe monté dans un support mobile. L'axe de chaque galet peut s'incliner dans un plan en faisant pivoter son support autour d'un axe perpendiculaire à 1'axe de rotation des disques toroïdaux et tangent au cercle médiant du tore (lieu du centre du cercle engendrant le tore par sa révolution). Cette inclinaison identique et synchronisée de tous les galets modifie la position des points de contact des galets sur chacune des surfaces toroïdales et ainsi provoque une variation du rapport de démultiplication du mécanisme.

Dans ces mécanismes conventionnels, la variation du rapport de démultiplication peut tre obtenue suivant deux principes : -Par commande directe. L'angle d'inclinaison de I'axe de rotation des galets est contrôlé directement au moyen de dispositifs mécaniques à action positive. Cette méthode a pour avantage de permettre une sélection directe du rapport de démultiplication. Mais le déplacement des galets sur les surfaces toroïdales des disques s'apparente à un glissement pur. Pour obtenir ce déplacement, il faut donc vaincre des forces de friction de glissement dont l'intensité élevée est proportionnelle et de mme ordre de grandeur que l'intensité des forces de précontrainte introduites dans le mécanisme pour établir la friction permettant de transmettre la puissance. Il est ainsi souvent nécessaire d'introduire un complexe système externe de puissance pour assurer le contrôle et la synchronisation de l'inclinaison des axes de galets. Cela induit aussi une usure accélérée des pièces de contact du mécanisme et ne permet qu'une variation lente du rapport de démultiplication.

-Par commande indirecte. La variation de 1'angle d'inclaison de l'axe de rotation des galets est obtenue, de manière induite, en imposant de faibles déplacements en translation à chacun des supports mobiles des galets dans des directions perpendiculaires à 1'axe de rotation des disques torofdaux et tangentes au cercle médiant du tore. Pour un rapport de démultiplication donné, I'axe de rotation de chaque galet prend une position d'équilibre où il reste sécant avec 1'axe de rotation des disques toroïdaux. En écartant légèrement et pendant un temps très court, I'axe de rotation de chaque galet de sa position d'équilibre par la translation décrite précédemment, I'axe de rotation du galet s'incline de lui mme. Ceci modifie la position des points de contact des galets sur chacune des surfaces toroïdales et ainsi provoque une variation du rapport de démultiplication du mécanisme. Ce contrôle indirect par impulsion requiert la mise au point d'un dispositif complexe d'asservissement et de synchronisation des supports mobiles de galet. 11 ne permet pas de faire varier le rapport de démultiplication du mécanisme de manière instantanée. II est totalement inopérant à l'arrt, lorsque la vitesse de rotation du disque d'entrée est nulle.

Le rapport de démultiplication des mécanismes conventionnels est limité par conception à varier dans une plage de valeurs étroite. Communément il peut évoluer de manière continue et réversible d'un rapport de réduction de 1/3 en passant par un mode de prise directe 1/1, vers un rapport de démultiplication de 3/1.

Pour assurer les fonctions de point mort, d'embrayage et d'inversion du sens de rotation, les mécanismes conventionnels disques toroïdaux doivent tre accouplés à un train d'engrenages épicycloïdal par l'intermédiaire d'une transmission utilisant deux lignes de puissance parallèles.

La présente invention vise à pallier les inconvénients des mécanismes conventionnels précités.

Un premier objectif de l'invention est de quasiment annuler l'intensité des forces requises pour contrôler le rapport de démultiplication. Ceci permet de transmettre des puissances élevées sans que la sélection du rapport de démultiplication ne nécessite le recours à un système externe de puissance ni l'utilisation d'un système d'asservissement sophistiqué. La synchronisation des différents supports mobiles en est aussi grandement simplifiée. Il devient alors possible de sélectionner n'importe quel rapport de démultiplication d'une manière directe, de façon extrmement rapide et précise, y compris à l'arrt.

Un second objectif est de permettre au rapport de démultiplication de varier dans une gamme de valeurs bien plus large que celle offerte par les mécanismes conventionnels.

Un troisième objectif est de permettre à la transmission d'assurer les fonctions de point mort, d'embrayage et d'inversion du sens de rotation sans nécessiter l'utilisation additionelle d'un mécanisme de transmission externe.

L'invention permet de réaliser tous ces objectifs en remplaçant le ou les galets utilisés dans les mécanismes conventionnels par un nombre réduit de pièces mécaniques simples.

Le mécanisme selon l'invention comporte selon une première caractéristique, une pièce ayant une portion de surface extérieure de forme sphèrique que l'on appelera sphère, maintenue dans un berceau, deux billes maintenues dans une cage, deux pièces de révolution coaxiales à surface extérieure torique concave que l'on appelera disques toroïdaux et un carter assurant le positionnement, la lubrification et la protection de ces éléments.

La sphère est libre en rotation autour d'un axe diamétral porté par le berceau. Cet axe est inclinable dans un plan contenant 1'axe de rotation commun des deux disques toroïdaux.

Les billes sont libres en rotation autour de leurs centres. Une bille assure par friction la transmission du mouvement de rotation du disque toroïdal d'entrée à la sphère. L'autre bille assurant par friction la transmission du mouvement de rotation de la sphère au disque torofdal de sortie.

La géométrie du mécanisme et l'introduction de forces de précontrainte adéquates entre les éléments assurent à chacune des deux billes deux contacts permanents de type roulement sans glissement. Ceci, quels que soient les vitesses de rotation des disques toroïdaux et la variation d'inclinaison de 1'axe de la sphère.

C'est la combinaison de l'inclinaison de 1'axe de la sphère et du déplacement induit des deux billes qui permet de faire varier, à l'arrt comme en fonctionnement, le rapport de démultiplication du mécanisme d'une manière continue.

Par un choix judicieux de sa géométrie, le mécanisme peut aussi permettre d'assurer les fonctions de point mort, d'embrayage et d'inversion de sens de rotation.

La figure I représente une vue en trois dimensions simplifiée d'un premier mécanisme selon l'invention La figure 2 représente en coupe simplifiée un second mécanisme selon 1'invention avec les points géométriques de référence utilisés.

La figure 3 représente en coupe simplifiée) le mme mécanisme avec les dimensions et angles caractéristiques utilisés.

La figure 4 représente la courbe de variation du rapport de démultiplication d'un troisième mécanisme selon l'invention.

La figure 5 représente en coupe simplifiée la configuration du mécanisme correspondant au point Q5 de la courbe de la figure 4.

La figure 6 représente en coupe simplifiée la configuration du mécanisme correspondant au point Q6 de la courbe de la figure 4.

La figure 7 représente en coupe simplifiée la configuration du mécanisme correspondant au point Q7 de la courbe de la figure 4.

La figure 8 représente la courbe de variation du rapport de démultiplication d'un quatrième mécanisme selon l'invention.

La figure 9 représente en coupe simplifiée la configuration du mécanisme correspondant au point Q9 de la courbe de la figure 8.

La figure 10 représente en coupe simplifiée la configuration du mécanisme correspondant au point Q10 de la courbe de la figure 8.

La figure 11 représente en coupe simplifiée la configuration du mécanisme correspondant au point Q I I de la courbe de la figure 8.

La figure 12 représente en coupe un cinquième mécanisme selon l'invention.

La figure 13 représente une vue selon la coupe brisée A-A du mécanisme représenté à la figure 12.

La figure 14 représente en coupe simplifiée une première variante possible d'un mécanisme selon l'invention.

La figure 15 représente en coupe simplifiée une deuxième variante possible d'un mécanisme selon l'invention.

La figure 16 représente en coupe simplifiée une troisième variante possible d'un mécanisme selon l'invention.

Dans la forme de réalisation représentée sur les figures I, 2,12 et 13, le mécanisme est constitué des sept éléments principaux suivants : -Une pièce à portion de surface extérieure sphèrique (3) que l'on appellera la phère, de rayon Rs et de centre O. La sphère (3) est libre en rotation autour d'un axe diamétral OE. La sphère (3) peut avoir, par exemple, la forme représentée sur les figures 1, 12 et 13.

-Un berceau (7) portant 1'axe de rotation OE de la sphère. Le berceau permet d'incliner I'axe de rotation OE de la sphère (3) dans un plan P, tout en conservant la position dans 1'espace du centre O de ta sphère (3). Le berceau (7) peut pivoter autour d'un axe perpendiculaire au plan P et passant par le centre O de la sphère (3). Enfin, la forme du berceau doit aussi permettre à une bille de diamètre Ob de circuler librement sur une portion maximale de la surface de la sphère (3). Pour assurer simultanément 1'ensemble de ces fonctions, le berceau (7) peut avoir, par exemple, la forme représentée sur les figures 1, 12 et 13.

-Deux billes identiques (2) et (4) de diamètre b.

-Une cage (6) de maintien des deux billes qui : * Maintient une distance fixe entre le centre des deux billes (2) et (4).

* Permet aux centres des deux billes (2) et (4) de se déplacer suivant un arc de cercle contenu dans le plan P.

* Assure un contact permanent entre chacune des billes (2) et (4) et la sphère (3).

* Laisse chacune des deux billes (2) et (4) libre en rotation dans les trois axes autour de son centre.

La cage doit ainsi pouvoir pivoter autour d'un axe qui est l'axe de pivotement du berceau (7). Pour assurer simultanément 1'ensemble de ces fonctions, la cage (6) peut avoir, par exemple, la forme représentée sur tes figures 1, 12 et 13.

-Deux pièces de révolution (1) et (5) à surface extérieure torique concave que 1'on appellera disques toroïdaux. Ces surfaces toriques, dont la génératrice est un arc de cercle, permettent, dans le plan P d'épouser parfaitement la surface d'une sphère théorique de rayon Rs + Ob et de centre O.

Les axes de révolution des deux disques toroïdaux (1) et (5) sont confondus et situés dans le plan P.

Les deux disques toroïdaux (1) et (5) sont libres en rotation, de manière indépendante, autour de leur axe de révolution commun. Ils sont positionnés de façon à ce que leurs faces circulaires de rayon minimal soient parallèles, proches l'une de l'autre, mais ne puissent se toucher. L'ensemble formé des deux disques toroïdaux (1) et (5) peut avoir, par exemple, la forme représentée sur les figures 1, 2 , 12 et 13.

-Un carter (8), ensemble de pièces dont la fonction primaire est de maintenir en position les sept éléments décrits ci-dessus, de manière à assurer un contact permanent de type roulement sans glissement au niveau des quatre zones d'interface représentées sur les figures 2 et 3 : * Le disque toroïdal (1) avec la bille (2) au point A * La bille (2) avec la sphère (3) au point B * La sphère (3) avec la bille (4) au point C * La bille (4) avec le disque toroidal (5) au point D Le carter constitue l'interface du mécanisme avec son environnement. Il doit assurer la lubrification et le refroidissement de ses éléments internes à l'aide d'une huile synthétique spécialement adaptée aux mécanismes de transmission à friction. En chacune des quatre zones de contact entre disques, billes et sphère, I'huile devra constituer un film très fin et prévenir tout contact de type métal sur métal à sec. Le carter doit enfin assurer l'entraînement et la protection des éléments et fournir les solutions optimales aux problèmes d'usure, de vibration et d'asservissement en fonctionnement. Pour répondre à 1'ensemble de ces contraintes on pourra utiliser les solutions technologiques déjà développées pour les transmissions à disques toroïdaux conventionnelles. Pour assurer simultanément l'ensemble de ces fonctions, le carter (8) peut avoir, par exemple, la forme représentée sur les figures 12 et 13.

Par un choix judicieux des dimensions du carter on introduit des précontraintes au niveau des quatre interfaces. Ces précontraintes ont pour but l'établissement d'une force normale au plan de contact en chacun des quatre points A, B, C et D. En respectant certaines conditions relatives au rapport entre ces précontraintes et la puissance transmise, les phénomènes de friction assurent l'établissement d'une liaison de type roulement sans glissement en chacune de ces quatre zones de contact. Ce type de liaison permet simultanément : -La transmission du mouvement de rotation du disque toroïdal (1) vers le disque toroïdal (5) au travers des deux billes (2) et (4) et de la sphère (3).

-Le déplacement induit de l'ensemble formé par les deux billes (2) et (4) et la cage (6) lorsque l'on modifie l'inclinaison de I'axe OE de la sphère (3).

-La modification induite de l'inclinaison de 1'axe OE de la sphère (3) lorsque l'on déplace 1'ensemble forme par les deux billes (2) et (4) et la cage (6).

On définit/ !,, rapport de démultiplication du mécanisme comme étant le quotient de la vitesse de rotation Cos du disque toroïdal de sortie (5) par la vitesse de rotation I du disque toroïdal d'entrée (I).

C'est l'induction réciproque et la combinaison de l'inclinaison de 1'axe OE de la sphère (3) avec le déplacement des deux billes (2) et (4), qui, modifiant la position des quatre zones de contact, permet une variation continue du rapport de démultiplication k. Cette variation peut tre indifféremment obtenue par 1'une, au moins, des deux actions suivantes : -Le déplacement de l'ensemble formé des deux billes (2) et (4) par le pivotement de la cage (6).

-La modification de l'inclinaison de 1'axe OE de la sphère (3) par le pivotement du berceau (7).

En effet, la sélection d'un rapport par inclinaison de I'axe de la sphère entraine les billes à rouler entre les surfaces toroidales des disques (1) et (5) et la surface de la sphère (3). Les déplacements de la sphère (3), des billes (2) et (4) et de la cage (6) sont analogues, respectivement, aux déplacements de la bague intérieure, des billes et de la cage d'un roulement à billes dont la cage extérieure est fixe. L'effort de sélection de rapport ne devra donc vaincre que des forces de frottement tangentielles dont les intensités très faibles sont, en première approximation, proportionnelles au produit du coefficient de roulement des billes par l'intensité des forces de précontraintes.

Par contraste, dans les mécanismes à disques toroïdaux conventionnels à contrôle direct décrits précédemment, ce mme effort est proportionnel au coefficient de frottement de glissemet du galet sur les disques. La variation du rapport A de démultiplication s'obtient en inclinant l'axe du galet dans un plan contenant l'axe de rotation commun des disques toroïdaux. Ceci modifie la position des points de contact. Ce déplacement s'apparente à un glissement pur. Pour obtenir ce déplacement, il faut donc appliquer un effort de sélection capable de vaincre des forces de friction tangentielles dont les intensités élevées sont, en première approximation, proportionnelles au produit du coefficient de frottement dynamique du galet sur les disques par l'intensité des forces de précontrainte.

Pour des matériaux, des dimensions et une puissance à transmettre similaires, le mécanisme suivant l'invention permet donc une réduction en magnitude (de l'ordre de 10 5) de l'intensité de 1'effort de sélection à appliquer. II n'est ainsi plus nécessaire d'asservir cette commande de variation du rapport de démultiplication à 1'aide d'un système externe de puissance. La sélection de n'importe quelle valeur du rapport A dans la gamme disponible peut tre réalisée de manière très précise et quasi instantanée. On s'affranchit aussi de l'usure importante du galet et des surfaces toroiques causée par le glissement relatif de ces éléments lors de toute nouvelle sélection de rapport.

La variation du rapport de transmission peut tre effectuée quelle que soit la vitesse de rotation du disque toroïdal d'entrée ; y compris à t'arrt. Le rapport de transmission peut aussi tre rendu invariable en empchant toute modification de la position angulaire de 1'axe OE de la sphère (3) ou de la cage (6).

De par sa géométrie, le mécanisme cumule les variations de rapport des trois sous-systèmes suivants : -Le sous-système disque torofdal d'entrée ( !)/sphère (3) par l'intermédiaire de la bille (2).

-Le sous-systeme bille (2)/bille (4) par t'intermédiaire de ta sphère (3).

-Le sous-systeme sphère (3)/disque torofdal de sortie (5) par l'intermédiaire de la bille (4).

A partir des grandeurs géométriques caractéristiques du mécanisme, on peut établir la relation mathématique liant le rapport de démultiplication A et l'inclinaison de 1'axe OE de la sphere (3).

On simplifiera la relation en supposant que les quatre zones de contact se réduisent à quatre points géométriques A, B, C et D comme illustré sur les figures 2 et 3. Pour ces quatre points de contact, les équations cinématiques sont établies dans le repère cartésien (O, Ox, Oy, Oz) en supposant un roulement sans glissement.

* Grandeurs constantes Rd Rayon minimal commun des disques toroïdaux (1) et (5). Soit la distance entre les points F et F'.

0b- Diamètre commun des billes (2) et (4).

Rs o Rayon de ta sphère (3).

Angle BOC, angle fixe formé par les segments joignant les centres de chacune des deux billes (2) et (4) avec le centre O de la sphère (3).

* Grandeurs variables , o Vitesse de rotation du disque torofdal d'entrée (1) 2 o Vitesse de rotation de la bille (2) 0) 3 Vitesse de rotation de la sphère (3) tt) 4 < Vitesse de rotation de la bille (4) d) 5 < Vitesse de rotation du disque torofdal de sortie (5) A o Rapport de démultiplication du mécanisme Ob-> Angle XOB, angle formé par l'axe OX et le segment joignant le centre O de la sphère (3) et le point de contact B.

0, e Angle XOE, angle formé par 1'axe OX et I'axe OE de rotation de la sphère (3).

L'induction du déplacement de 1'ensemble formé de la cage (6) et des deux billes (2) et (4) par l'inclinaison de 1'axe OE de rotation de la sphère (3) est décrit par t'équation : équation [I] a représente la valeur fixe et théorique de 1'angle oh lorsque l'angle S a une valeur nulle.

Pour simplifier c'est l'angle que formerait une droite passant par le centre de la sphère (3) et le centre de la bille (2) avec l'horizontale, si l'on inclinait 1'axe de la sphère à l'horizontale. L'angle a est une constante, déterminée par la position relative de la cage (6) par rapport au berceau (7) lors de l'assemblage du mécanisme.

Cette relation entre la position angulaire de l'axe OE de la sphère (3) et la position angulaire du centre des billes (2) et (4) peut tre conservée, sans recours à aucun dispositif spécifique de couplage , tant que l'on maintient un contact permanent de roulement sans glissement entre tous les éléments d'au moins un des deux sous-ensembles disque/bille/sphère.

Le rapport R s'exprime en fonction de la position angulaire de 1'axe OE de la sphère (3) par la relation : Equation [2] Le rapport A est dépendant des rapports choisis entre les trois dimensions caractéristiques des éléments (Rd, Rs, b) et de leurs positions relatives lors de l'assemblage (angle (x et angle ç).

L'équation [2] permet d'établir les limites théoriques du domaine de variation du rapport de démultiplication X.

On peut par exemple établir le domaine de variation du rapport A pour un mécanisme aux grandeurs caractéristiques suivantes : a = 0 deg ç = 90 deg Rd= = 2x0b Rs = 3 x b Ainsi, lorsque 1'axe de la sphère (3) est horizontale, le centre de la bille (2) se trouve aussi sur 1'axe horizontal Ox. Le centre de la bille (4) se trouve, lui, sur 1'axe vertical Oy.

En faisant varier 1'angle Os de 0 à 180 deg, on obtient une variation continue du rapport A de l'infini à 0. Cette courbe de variation est représentée sur la figure 4. La configuration du mécanisme pour les trois points Q5, Q6 et Q7 de la courbe est représentée respectivement sur les figures 5,6 et 7.

La plage de variation du rapport de démultiplication dans un mécanisme selon l'invention peut tre ainsi beaucoup plus étendue que celle d'un mécanisme à disques torofdaux conventionnel. En fonction de l'application, on peut limiter cette plage de variation en limitant le débattemement angulaire du berceau (7) ou le déplacement angulaire de la cage (6).

Un mécanisme à disques toroïdaux conventionnel ne peut annuler ni inverser le sens de rotation de son disque toroïdal de sortie. Pour assurer les fonctions de point mort et de marche arrière il doit tre intégré dans une transmission complexe. Celle ci comprend une première ligne de transmission dont la vitesse de rotation peut tre variée à 1'aide d'un mécanisme à disques toroïdaux conventionnel et une seconde ligne parallèle à vitesse de rotation fixe. Ces deux lignes sont intégrées dans un train d'engrenages épicyctoïdat. La vitesse de rotation de 1'arbre de sortie du train est une résultante de la difference entre les vitesses de rotation des deux lignes de transmissions parallèles. En faisant varier la vitesse de la premièreligne de transmission on peut faire décroître la vitesse de rotation de 1'arbre de sortie jusqu'à 1'annuler, puis, inverser son sens de rotation et la faire croître à nouveau.

L'invention permet d'assurer les fonctions de point mort, d'embrayage et de marche arrière de manière complètement autonome. On peut illustrer ces trois modes de fonctionnements avec un mécanisme aux caractéristiques suivantes : a = 75 deg f = 90 deg Rd = 2 x b Rs = 3 x Ob La courbe correspondant à la variation du rapport de démultiplication A en fonction de l'angle d'inclinaison de la sphère 6s est représentée sur la figure 8. En faisant varier 1'angle 6s de 0 à 90 deg, on obtient une variation continue du rapport a, de + 0. 11 a-0. 91. Le rapport A s'annule en changeant de signe pour une valeur de Os égale à-30 deg. C'est la position de point mort illustrée par le point Q10 de la courbe. La configuration correspondante du mécanisme est représentée sur la figure 10. Dans cette position le centre de la bille (4) se trouve exactement aligné sur 1'axe de rotation OE de la sphère (3). La bille (4) est ainsi animée d'un mouvement de pivotement pur sur elle-mme autour d'un axe géométrique dont la direction est perpendiculaire à la surface de contact du disque torofdal de sortie (5). La bille (4) ne peut plus entrainer en rotation le disque torofdal de sortie (5) qui reste immobile quelque soit le régime de rotation du disque torofdal d'entrée (1). Pour obtenir ce mode de fonctionnement il suffit que l'un des deux centre de rotation des zones de contact B pour la bille (2) ou C pour la bille (4) se trouve situé sur t'axe géométrique de rotation OE de la sphère (3).

Dés que l'on incline l'axe de rotation OE de la sphère (3) par rapport à cette position, on augmente de manière progressive la valeur absolue du rapport A. Pour une vitesse de rotation du disque toroïdal d'entrée (1) quelconque, on assure une mise en rotation progressive du disque toroïdal de sortie (5). Ce mode de fonctionnement correspond à celui d'un mécanisme d'embrayage.

Si l'on incline I'axe de rotation OE de la sphère (3) de manière symétrique par rapport à sa position lorsque le mécanisme assure la fonction de point mort, on obtient une inversion du sens relatif de rotation du disque toroïdal de sortie (5) par rapport au disque toroïdal d'entrée (1). C'est le mode de fonctionnement en inversion de sens de rotation analogue à la marche arrière d'une boite de vitesse d'automobile. Les configurations du mécanisme correspondant aux points Q9 et Qll de la courbe sont représentées respectivement sur les figures 9 et 11.

Les modes de point mort, d'embrayage et d'inversion de sens de rotation prennent tous les trois place, en se combinant, au voisinage de la position de point mort. Cette simultanéité rend possible leur utilisation en évitant tout choc ou à-coup dommageable au mécanisme.

L'équation [2] définit la relation mathématique existant entre le rapport de démultiplication A du mécanisme et la position du berceau (7). A un rapport A donné correspond une valeur angulaire précise du berceau (7) et une valeur angulaire précise de 1'ensemble formé de la cage (6) et des deux billes (2) et (4). Le mécanisme permet donc de mesurer le rapport entre les vitesses de rotation des deux disques toroïdaux (1) et (5) en mesurant des positions angulaires, ou, d'une manière plus générale, la position relative de ces éléments. I1 suffit pour cela d'équiper le mécanisme d'un dispositif permettant la mesure de la position du berceau ou de la cage par rapport à une référence.

Le mécanisme selon l'invention est susceptible d'tre employé dans toute application ou la transmission d'un mouvement de rotation requiert l'une, au moins, des caractéristiques citées ci-après.

-La possibilité de conserver un rapport de démultiplication fixe entre la vitesse de rotation à l'entrée et celui à la sortie du mécanisme.

-La possibilité de sélectionner un rapport de démultiplication, parmi plusieurs, à l'arrt.

-La possibilité de faire varier, de manière continue, le rapport de démultiplication, en fonctionnement.

-La possibilité d'inverser le sens de rotation relatif de la sortie par rapport à l'entrée, en fonctionnement.

-La possibilité d'annuler la vitesse de rotation de la sortie, en fonctionnement.

-La possibilité de mesurer la variation du rapport de transmission.

Les termes"en fonctionnement"désignent ici toute utilisation du mécanisme pour laquelle la vitesse de rotation du disque toroïdal d'entrée (1) n'est pas nulle. Ceci par opposition aux termes "à l'arrt".

La structure et le fonctionnement du mécanisme permettent d'envisager un grand nombre de variantes adaptées à des applications multiples. C'est en fixant les grandeurs caractéristiques du mécanisme définies précédement de manière adéquate que l'on pourra adapter très précisément le mécanisme à une application donnée. Grace à l'équation [2] il est ainsi possible de choisir dans la famille de courbes représentant les fonctions f (Rd, Rs, b, Cf, ?, ) celle qui correspond le mieux à l'application.

La simplicité et le nombre réduit des pièces rendent possible la fabrication de mécanismes de tailles très différentes, dans des materiaux divers. La gamme de puissance transmissible est ainsi très étendue.

Un grand nombre de variantes du mécanisme peuvent tre dérivées de la configuration de base décrite jusqu'ici.

-La forme des disques toroïdaux peut tre adaptée à l'application comme illustré sur la figure 14.

-Les axes des disques toroïdaux d'entrée et de sortie peuvent tre confondus, comme dans la configuration de base, mais aussi parallèles ou encore sécants comme illustré sur la figure 15.

-Le nombre de disques toroïdaux peut tre supérieur à deux. Ceci permet la transmission d'un ou de deux mouvements de rotation d'entrée vers un ou plusieurs disques toroïdaux de sortie comme illustré sur la figure ! 5.

-Dans le cas d'une configuration à axes confondus, le mécanisme peut comporter plusieurs équipages sphère/berceau/cage/billes identiques, répartis autour de cet axe de manière à permettre leur fonctionnement synchronisé. Un dispositf de synchronisation devra donner à la cage et au berceau de chaque équipage la mme position angulaire par rapport à l'axe de rotation commun des deux disques toroïdaux. Ceci de manière permanente et avec un grande exactitude. Pour un faible accroissement d'encombrement on peut ainsi accroître la puissance transmissible en multipliant le nombre de zones de contact. Une telle configuration est illustrée sur les figures 12, 13 et 16. Une répartition spatiale judicieuse de ces équipages identiques permet aussi d'équilibrer les efforts de précontrainte introduits dans le mécanisme. Dans un mécanisme conventionnel le rapport entre les dimensions des disques toroïdaux et la taille des galets est directement déterminé par la plage de variation du rapport de démultiplication que l'on désire obtenir. Ces contraintes dimensionnelles obligent habituellement à limiter le nombre de galets par couple de disques à un maximum de quatre. Un mécanisme suivant l'invention autorise, pour une plage de variation du rapport de démultiplication donnée, de choisir les caractéristiques géométriques des éléments (Rd, Rs, Ob, a, ç,) parmi toutes les combinaisons différentes respectant t'équation [2]. Si l'on choisit de maximiser Rd, rayon minimal commun des disques toroïdaux, on peut ainsi disposer circonférentiellement un grand nombre d'ensembles sphère/berceau/cage/billes. Une telle construction, illustrée sur la figure 16, est particulièrement bien adaptée à des applications où le mécanisme travaille à faible régime de rotation et doit transmettre un fort couple.

-Le mécanisme peut tre équipé d'un dispositif permettant de faire varier l'intensité ou la direction des efforts de précontrainte aux differentes zones de contact par modification des positions respectives des éléments. Un tel dispositif permet ainsi : * De faire varier l'intensité ou la direction des forces de contact en fonction de la puissance à transmettre. En limitant l'intensité de ces forces de précontrainte au minimum requis pour assurer un roulement sans glissement, on peut améliorer le rendement et la longévité du mécanisme.

* De réduire l'intensité des forces de contact jusqu'à transformer progressivement les contacts de roulement sans glissement des billes en contact de glissement pur, voir mme de supprimer tout contact. On assure ainsi, d'une autre manière, les fonctions d'embrayage et de point mort décrites précédemment * D'utiliser ces déplacements relatifs entre les éléments pour compenser les changements géométriques causés par leur usure en fonctionnement.

Pour faire varier l'intensité des forces de précontrainte, il suffit de modifier, très légèrement, la distance entre le centre O de la sphère et les surfaces toriques des disques toroïdaux.

Diverses solutions techniques peuvent tre employées comme, par exemple et de manière non exhaustive : * La translation du centre O de la sphère le long de son axe OE. L'axe OE télescopique, ayant sa longueur asservie par un verin hydraulique.

* Le déplacement relatif des axes d'attache de 1'ensemble berceau/cage par rapport au carter a l'aide d'un dispositif à bagues excentriques.

* Le déplacement relatif de 1'axe de rotation commun des disques toroïdaux par rapport au centre O de la sphère, dans le plan P.

La variation de l'intensité des forces de précontrainte peut aussi tre obtenue par un déplacement relatif en translation d'un disque toroïdal par rapport à l'autre le long de leur axe commun de rotation.

En utilisant un assemblage de cames et de plateaux on peut introduire dans le mécanisme des forces de précontrainte dont l'intensité est proportionnelle à la valeur du couple transmis. Cette solution illustrée sur la figure 12 est la plus souvent employée dans les transmissions à disques toroïdaux conventionnelles.

Un exemple de réalisation suivant l'invention est représenté sur les figures 12 et 13.

Le mécanisme est constitué fondamentalement des éléments décrits précédemment. Un carter, formé d'un fût (11) constitué de deux coquilles semi-cylindriques boulonnées ensembles et fermé à ses extrémités par deux flasques (9) et (10) contient l'ensemble des éléments. Un disque toroïdal d'entrée (1) assure la réception du mouvement. Le disque toroïdal d'entrée (1), libre en rotation, a son diamètre extérieur supporté par un roulement à billes simple monté serré dans une flasque (9) du carter. Le disque toroïdal d'entrée (1) a son diamètre intérieur supporté par un roulement à billes à contact oblique (14) et un roulement à aiguilles (16) montés autour de l'arbre de sortie concentrique (26). Cet arbre de sortie (26) a son diamètre extérieur supporté par un roulement à billes à contact oblique (20) monté serré dans l'autre flasque (10) du carter. L'arbre de sortie (26) sert de support au disque toroïdal de sortie (5). Le disque toroïdal de sortie (5) peut librement tourner et coulisser axialement autour de l'arbre de sortie (26) par l'intermédiaire du roulement à aiguilles (19). La transmission du mouvement de rotation entre le disque toroïdal de sortie (5) et 1'arbre de sortie (26) s'opère grace à un dispositif classique, de type à cames et rouleaux, permettant de faire varier l'intensité des forces de précontrainte entre les éléments en fonction de la valeur du couple transmis par le mécanisme. Ce dispositif peut par exemple, comprendre un certain nombre de rouleaux cylindriques (25) disposés radialement, montés dans un anneau ajouré (24) et portant contre les faces opposées formant cames aménagées sur la face externe du disque toroïdal de sortie (5) et la face interne d'un disque de pression (23) solidaire de l'arbre de sortie (26).

La transmission de puissance du disque toroïdal d'entrée (1) vers le le disque toroïdal de sortie (5) est assurée par quatre équipages identiques espacés circonférentiellement de manière régulière.

Chaque équipage est constitué fondamentalement d'une pièce à portion de surface sphérique (3) que l'on appelera par commodité la sphère. Cette sphère est libre en rotation autour d'un axe (13) grace à un roulement à aiguilles (17) et un roulement à billes à contact oblique (18). L'axe (13) est encastré dans un berceau (7). Le berceau (7) peut pivoter autour d'un axe géométrique passant par le centre la sphère (13) et perpendiculaire au plan contenant 1'axe de rotation des disques toroïdaux (1) et (5) et 1'axe de la sphère (13). Comme illustré sur la figure 13, le berceau (7) peut tre une pièce forgée et usinée de manière à présenter deux extrémités (7a) et (7b) assurant simultanément plusieurs fonctions.

Chacune de ces extrémités (7a) et (7b) s'appuie sur un guide (12). Les guides sont de simples barres cylindriques disposées parallèlement à 1'axe de rotation des disques toroïdaux (1) et (5) dont les deux extrémitées sont respectivement encastrées dans les flasques (9) et (10). Le support et le positionement précis du berceau (7) est ainsi assuré par simple contact de la partie épaulée des extrémités (7a) et (7b) du berceau contre les guides (12) et permet à la fois le pivotement du berceau (7) décrit précédemment et son glissement le long des guides (12) dans une direction parallèle à 1'axe de rotation des disques toroïdaux (I) et (5). Les faces externes des extrémités (7a) et (7b) sont usinés comme des pignons coniques et assurent la fonction de synchronisation des positions des quatres équipages. Les quatres berceaux (7) sont ainsi mécaniquement liés et pivotent, tous ensemble.

Chaque équipage comprend encore deux billes identiques (2) et (4) maintenues par une cage (6).

L'interface entre chaque bille (2) et (4) et la cage (6) est assurée respectivement par une bague (21) et (22). La fonction de ces bagues (21) et (22) est de maintenir très exactement la position relative du centre de la bille (2) par rapport au centre de la bille (4), tout en permettant aux billles (2) et (4) de pivoter avec un minimum de friction autour de leur centre dans toutes les directions. Les bagues (21) et (22) peuvent avoir, par exemple, des caractéristiques physiques et dimensionnelles permettant au fluide de transmission d'établir un film lubrifiant entre bille et bague analogue à celui crée dans un palier lisse hydrodynamique. La cage (6) est construite de manière à pouvoir pivoter autour du mme axe géométrique que 1'axe de pivotement du berceau (7). Elle peut, par exemple, tre constituée de trois pièces assemblées et prendre la forme en coquille représentée sur les figures 12 et 13. Chacune des deux extrémitées recourbées de la cage comporte un alésage dans lequel passe avec un ajustement à faible jeu une des extrémités (7a) et (7b) du berceau (7). La cage (6) est ainsi centrée sur le berceau (7) tout en pouvant pivoter indépendamment de lui. Quels que soient les positions angulaires de la cage (6) et du berceau (7), le centre des billes (2) et (4) et I'axe de rotation (13) de la sphère (3) restent contenus dans un mme plan contenant aussi 1'axe de rotation des disques toroïdaux (1) et (5). Les billes (2) et (4) restent en contact permanent avec la surface de la sphère (3) et la surface torique de leur disque torofdal respectif (1) et (5).

La position angulaire des quatres berceaux (7) peut tre commandée de manière directe et simultanée par l'intermédiaire d'un ensemble axe/levier (27). Le levier, placé à l'extérieur du carter, est solidaire d'un axe pénétrant dans le fût (11) du carter à travers un alésage. Cet axe est solidaire et concentrique à l'une des extrémité (7a) d'un des quatre berceaux (7). En déplaçant angulairement le levier (27), on provoque une rotation identique de tous les équipages et on assure ainsi le contrôle du rapport de démultiplication du mécanisme.

Le fonctionnement du mécanisme est fondamentalement identique à celui des mécanismes décrits précédemment. Seul le dispositif d'introduction des forces de précontrainte sera détaillé ici.

Lorsque le mécanisme transmet un couple, des efforts de torsions produisent une rotation relative entre le disque toroïdal de sortie (5) et le disque de pression (23). L'engagement des rouleaux cylindriques (25) entre les faces formant cames du disque toroïdal de sortie (5) et du disque de pression (23) transforme 1'effort de torsion en une poussée axiale tendant à rapprocher par glissement le disque toroïdal de sortie (5) du disque torofdal d'entrée (1) fixe suivant une translation ayant pour direction leur axe de rotation commun. Ce mouvement, qui réduit le volume de la cavité dans laquelle les équipages sont situés, tend à repousser les équipages de manière centrifuge, vers la périphérie du mécanisme. Les guides (12) sur lesquels reposent les extrémités (7a) et (7b) des berceaux s'opposent à ces déplacements. On introduit ainsi les forces de précontrainte dans le mécanisme qui sont nécessaires à l'établissement de la friction entre les éléments pour permettre la transmission de puissance. De par la forme de ces différents éléments, les contraintes de compression au niveau des deux billes (2) et (4) ont pour résultantes deux forces d'action sur la sphère de direction radiales, concourantes au centre géométrique de la sphère. Du fait que chaque berceau (7) peut glisser le long des guides (12), la force résultante de réaction de la sphère (3) sur les deux billes (2) et (4) a une direction quasiment perpendiculaire à I'axe commun de rotation des disques toroïdaux (1) et (5). Cette disposition est optimale car elle permet, quelque soit le rapport de transmission choisi, de minimiser l'intensité des forces de précontrainte subies par les éléments pour un couple à transmettre donné. On optimise ainsi la compacité, la longévité et le rendement du mécanisme.