Le variateur complet est défini par selon la chaîne de puissance suivante :

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1 TP 9 GMP2 Variateurs de vitesses à éléments déformables PRENDRE CONNAISSANCE DE TOUTES LES ANNEXES AVANT DE LIRE LE TP Variateur SNT On donne le dessin d ensemble du mécanisme sous la forme d'un premier plan au format A2 à ré-assembler (plan «1»), et un second plan au format A2 détaillant la partie roue et vis sans fin, avec nomenclature spécifique (plan «2»), Ce variateur est utilisé lorsqu il est nécessaire d obtenir une grande plage de vitesses avec une grande fiabilité. Sa fonction principale est de transformer une énergie électrique en une énergie mécanique de rotation dont on puisse contrôler la vitesse de rotation. Il est utilisé dans les mécanismes suivants : - bandes transporteuses ; - machines à bois ; - machines textiles ; - machines de conditionnement ; - machines agricoles ; - distributeurs de capsules ; - pompes... Exemples d'utilisation : Convoyeur à rouleaux Bande transporteuse Le variateur complet est défini par selon la chaîne de puissance suivante : Energie électrique Pe=U.I Moteur électrique Energie mécanique P1=C1.ω1 Variateur à courroie trapézoïdale Pour chaque élément du schéma, il existe un rendement énergétique. Energie mécanique P2=C2.ω2 Réducteur roue et vis sans fin Energie mécanique Ps=Cs.ωs

2 On donne ci-dessous l analyse descendante du mécanisme par la méthode SADT de premier et deuxième niveaux. On suppose que le volant 17 est en butée (pentes entre flasques 26 ). La vis sans fin 3 est à un filet. Sauf indication contraire les repères précisés sont ceux du plan «1». On prendra toutes les cotes nécessaires directement sur les plans. Travail demandé Q1 - Quel est le rôle des pièces 14 et 22? Q2 - Quelle pièce assure la variation automatique d'ouverture du flasque mobile 35? Q3 Expliquer le rôle de l'ensemble Q4 Réaliser le schéma cinématique complet du variateur. Q5 Analyser le montage des roulements 14 et 4 de la vis sans fin (plan «2») : nombre d'arrêts sur les bagues, ajustements, jeux (indiquer les ajustements et les jeux éventuels sur votre plan). Q6 Même question pour le montage des roulements 50. Q7 Déterminer le rapport de transmission mini et maxi du variateur en prenant en compte le variateur à courroie et le réducteur à roue et vis sans fin. Q8 Le moteur a une puissance utile valant 3kW ; en déduire le couple en sortie disponible. On prendra les rendements mécaniques suivants : variateur 0,85 réducteur roue et vis sans fin 0,7 (frottement de glissement) Q9 Déterminer les efforts sur les roulements 4 et 12 (plan «2») en s'aidant de la document technique proposée en annexe (ou de votre guide) sur le système roue et vis sans fin.

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4 Annexe 1 Les variateurs mécaniques à éléments déformables obsolète Inventaire des différents types de variateurs mécaniques à éléments déformables Généralement, la chaîne de puissance suit l'ordre suivant : Moteur Variateur réducteur récepteur En termes d'applications, on peut citer : - le pilotage de la sortie d'une tige de vérin (le réducteur serait alors un système vis-écrou permettant de transformer le mouvement de rotation en translation) - mise en mouvement de rouleaux avec régulation de la vitesse de défilement du papier (imprimerie) - variation de vitesses de ventilateurs pour une régulation de température - mise en mouvement de véhicule (mobylette, locomotive, métro, navire) - propulsion d'engins divers de chantier (bulldozer) - entrainement de machines industrielles (broyeur, mélangeur, doseur, convoyeur) - mise en mouvement de treuils de levage Pour les variateurs à courroies, il faut noter que les courroies sont spécifiques. Elles diffèrent des courroies à usage ordinaire essentiellement : - par leur largeur accrue, - par l'angle déterminant leur section trapézoïdale, compris entre 26 et par leur souplesse résultant de la présence indispensable de crans sur la partie intérieure. Notons que ces derniers favorisent la ventilation du variateur. - par l'importance du coefficient de frottement aux contacts (courroie flancs des poulies), dû essentiellement à un non enveloppage de la courroie sur ses flancs. - par leur résistance aux attaques chimiques des huiles.

5 Le variateur à courroies est très utilisé dans le domaine des transports. C'est celui que l'on retrouve sur les mobylettes et les scooters mais aussi en automobile avec par exemple, les DAF variomatic ou plus récemment les Audi A4 et A6 (ci-contre). Au début des années 90, un prototype de F1 à variateur de ce type avait même été réalisé par Renault, les essais avaient été très concluants mais pourtant sans suite pour cause de règlement concernant les boîtes de vitesse. Ce type de variateur est aussi utilisé dans le domaine industriel, pour donner des grandes plages d'utilisation aux machines sans régime de discontinuité. Schéma d un variateur de scooter (Suzuki Burgman 650cm 3)

6 variateur à commande mécanique sur poulie

7 commande hydraulique sur variateur à poulie (détail) Courroie métallique dans une transmission à variation continue «CTV» (Audi) Détail d'une courroie métallique utilisée dans les CVT

8 Variateur à courroie métallique (boite de vitesse Volvo qui a racheté DAF!) Coupe de la boîte de vitesse Schéma cinématique

9 Variateur à Chaîne (PIV) Chaîne spécifique ci-dessous

10 Annexe 2 Les variateurs mécaniques à éléments rigides Par rapport aux variateurs à éléments déformables, ils disposent en général d'une plage de variation de vitesse accrue dans un encombrement réduit. La plupart d'entre eux, à train ordinaire ou épicycloïdal, offrent aussi l'avantage d'une coaxialité des arbres en entrée et sortie. Variateur type «épicycloïdal à galet biconique» ou épizoïdal à galet biconique

11 Schéma du variateur «épicycloïdal à galet biconique» ou épizoïdal à galet biconique variateur épicycloïdal à billes (voir plan page suivante)

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