Brevet FR2002143A1 — publié le 19691017

-i- 2002143 Pour faciliter les changements de vitesse en charge entre les différents rapports d'unè transmission de véhicule, telle que celles montées sur les véhicules à grande puissance comme les tracteurs, les camions, etc.., on a utilisé des transmissions comportant des accouplements ou embrayages unidirectionnels ou à roue libre. Lorsqu'on emploie un tel accouplement en combinaison avec tua accouplement bi-directionnel, on peut obtenir une transmission dans laquelle au moins certains des changements de rapport de vitesse peuvent être effectués par simple déplacement d'une valve contrôlant un seul élément actionné par un fluide. En raison de sa caractéristique unidirectionnelle l'accouplement à roue libre agit de manière à assumer ou non automatiquement la transmission de puissance suivant que l'accouplement bidirectionnel ne l'assume plus ou l'assume de nouveau. En particulier, l'utilisation d'un accouplement à griffes ou crabots assure une transmission de puissance automatique, simple et positive, sans les problèmes inhérents aux systèmes à bandes de friction qui nécessitent un diamètre relativement large et de fréquents réglages pour cause d'usure. Les bandes de friction nécessitent également un réglage et un contrôle de pression précis pour l'application ou le retrait de la bande. L'utilisation d'accouplements à crabots élimine les problèmes de frais et d'entretien qu.' entraîne l'emploi d'embrayages unidirectionnels du type à coins ou à rouleaux. Pour surmonter l'un des inconvénients inhérents aux embrayages unidirectionnels, à savoir leur inaptitude à transmettre un couple en sens inverse pour tirer parti du frein moteur lorsqu'un véhicule descend une côte, on a essayé de bloquer l'effet de roue libre au moyen d'un piston hydraulique qui maintient les dents de l'embrayage unidirectionnel en prise pour une transmission bi-direc-tionnelle. Un exemple de transmission comportant un tel agencement est décrit dans le brevet américain 3 302 475. Il est bien évident que le verrouillage hydraulique de l'effet de roue libre n'est souhaitable que lorsque l'embrayage unidirectionnel est en prise. Toute tentative de verrouillage hydraulique de l'embrayage pendant qu'il est débrayé provoque un enclique-tage inutile et des surcharges sur l'embrayage, en particulier lorsqu'il s'agit d'un embrayage à griffes en dents de loup. Pour assurer que le verrouillage hydraulique de l'effet de roue libre de l'embrayage n'agit pas sur ce dernier pendant la venue en prise des dents et pendant leur encliquetage, on n'exerce une pression 6902795 -2- 2002143 sur le verrouillage hydraulique que lorsque les dents sont en prise. Un tel agencement est couvert par le brevet américain numéro 3 362 245. Bien que le dispositif décrit dans le brevet américain 3 362 245 5 donne toute satisfaction, on s'est aperçu que pendant la séparation des dents sous l'effet d'un couple inverse, les dents sont soumises à certaines charges excessives qui proviennent de ce que la séparation des dents et par suite le déplacement du piston hydraulique se produisent si rapidement que le fluide déplacé par le pis-10 ton dans le cylindre ne peut être évacué assez vite du cylindre pour éviter une surpression momentanée qui empêche la séparation complète des dents de l'embrayage. Il peut en résulter des charges élevées et -une usure rapide des dents. En d'autres termes, les dents commencent à se séparer du fait de leurs angles lorsque l'un 15 des éléments tourne plus vite que l'autre, mais le fluide ou l'huile contenu dans le cylindre, même s'il n'est pas sous pression reste en fait emprisonné à l'intérieur. Dans un dispositif classique, la séparation s'effectue en 5 à 15 millièmes de seconde, la pression qui s'établit dans le cylindre est de l'ordre de 63 à 20 77 kg/cm2 environ, ce qui impose aux dents des charges trop grandes et provoque leur usure rapide. L'usure des dents d'un embrayage unidirectionnel à griffes peut diminuer sa capacité de transmettre le couple dans le sens de l'entraînement. Lorsque les dents s'usent, l'embrayage risque de faire roue libre dans les 25 deux sens. La présente invention vise un embrayage unidirectionnel du type à griffes ou dents de loup comportant un verrouillage hydraulique de l'effet de roue libre et pourvu d'organes destinés à limiter la pression dans l'appareil de verrouillage hydraulique lors-30 que les dents de l'embrayage se séparent. L'invention vise également une transmission dans laquelle l'entraînement peut être assuré alternativement par l'intermédiaire d'un embrayage bi-directionnel et d'un embrayage normalement unidirectionnel pourvu d'organes lui permettant de fonctionner bi-35 directionnellement et de reprendre son fonctionnement unidirectionnel lorsque l'embrayage bi-directionnel assume l'entraînement transmis par l'embrayage unidirectionnel. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés, qui re-40 présentent, à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation 6902795 -3- 2002143 de l'invention. la fig. 1 est une vue schématique d'une partie d'une transmission suivant l'invention. La fig. 2 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la 5 transmission. Comme représenté sur les dessins, un arbre d'entrée 1 peut être relié par un embrayage à friction 3 et par des pignons 7 et 9 à un arbre de prise de force 11. Cette construction ne fait pas partie de l'invention mais on la rencontre généralement dans les transit) missions utilisées dans l'agriculture et l'industrie. Un deuxième embrayage à friction 13 relie l'arbre d'entrée 1 à un arbre 15 sur lequel est fixé un pignon 16. le pignon 16 engrène avec un pignon de plus grand diamètre 17 qui est relié à un premier élément 19 d'un accouplement à crabots ou à griffes. Un 15 deuxième élément 21 de l'accouplement à crabots a la forme d'un piston annulaire qui coulisse et s'engage par une cannelure 22 dans un cylindre 23 en forme de cloche, les éléments d'accouplement à crabots forment ensemble un accouplement ou embrayage à roue libre qui sera désigné dans la suite de la description par la réfé-20 rence A. la cannelure 22 peut être hélicoïdale pour faciliter la séparation des éléments 21 et 23- le cylindre 23 est relié à un arbre intermédiaire 25 qu'il entraîne, l'arbre intermédiaire 25 est disposé normalement à gauche de la figure 1 pour entraîner d'autres éléments non représentés d'une transmission complète. De telles 25 transmissions complètes sont par exemple décrites dans le brevet américain 3 362 245 précité. l'arbre 15 entraîne non seulement le pignon 16 mais il entraîne également de façon continue un élément d'entrée d'embrayage 27 comportant un disque/d^lmfrayage 29 qui entraîne à son tour un pi-30 gnon 31. les éléments d'embrayage 27 et 29 forment ensemble un embrayage à friction à commande hydraulique B„ Un pignon 31, de plus grand diamètre que le pignon 16 engrène en permanence avec une denture 33 formée sur le cylindre 23 de l'embrayage A. l'embrayage B est commandé en totalité et l'embrayage A en par-35 tie par un système hydraulique tel que représenté sur la figure 1. Un conduit hydraulique 35 relie une valve de contrôle 37 à l'embrayage B. la valve 37 est reliée à son tour à une pompe à fluide 39. Une soupape de sûreté 40 régularise la pression à l'intérieur du système et la pompe aspire du fluide contenu dans un réservoir 41. la valve de contrôle 37 est également reliée à l'embrayage A 6902^95 -4- 2002143 par un conduit 43 qui comporte un clapet anti-retour 45 et un étranglement 47. le clapet 45 et l'étranglement 47 permettent un débit de fluide relativement rapide de l'embrayage A vers la valve 37 mais n'autorisent qu'un débit relativement lent en direc-5 tion de l'embrayage A. la valve 37 est une valve à deux positions qui relie alternativement la pompe 39 à l'embrayage A ou à l'embrayage B et qui relie simultanément l'autre embrayage au réservoir 41. les éléments d'embrayage à crabots 19 et 21 sont poussés l'un 10 vers l'autre par un ressort 46 qui agit sur un manchon 48 logé à l'intérieur du piston 21. les éléments 19 et 21 sont également poussés l'un vers l'autre ou plus précisément maintenus ensemble par la pression du fluide provenant par intervalles d'un passage 51 formé dans l'arbre 11 et qui est relié au conduit 43 qui mène à 15 la valve 37. Un passage radial 53 relie une gorge 54 à 1'intérieur 49 du piston 21. Le piston 21 comporte un orifice radial 59 qui, dans l'exemple représenté sur la figure 2, communique avec un orifice 60 formé dans le cylindre 23. A l'intérieur 49 du cylindre 23 est disposée une garniture an-20 nulaire déformable 61 qui peut présenter diverses formes et être faite dans un grand nombre de matériaux divers. La garniture est représentée comme faite dans un caoutchouc alvéolaire ou "Néoprène" à structure fermée renfermant des cellules d'air.La pression du fluide comprime fortement la garniture par rapport à son volume 25 normal. On pourrait également utiliser d'autres garnitures défor-mables telles qu'un manchon en caoutchouc» La transmission suivant l'invention fonctionne de la façon suivante : Lorsque l'embrayage 13 est enclenché, la force motrice est 30 transmise de l'arbre d'entrée 1 à l'arbre 15. Si la valve 37 occupe la position représentée sur la figure 1, la pression de la pompe 39 est dirigée vers l'embrayage B et le pignon 31 est entraîné à son tour. Le pignon 31 entraîne la denture 33 de l'élément 23 qui est relié à l'arbre 25. Du fait que le pignon 31 entraîne la 35 denture 33 plus vite que le pignon 16 n'entraîne le pignon 17 et l'élément à crabots associé 19, l'élément 21 tourne en roue libre ou plus vite que l'élément 19 .La configuration angulaire des dents des éléments 19 et 21 est telle que les forces axiales exercées sur les dents de l'élément 21 déplacent ce dernier à l'encon-40 tre du ressort 46 alors que les faces radiales des dents de l'un 6902795 -5- 2002143 des éléments glissent sur les faces radiales des dents de l'autre élément. Si la cannelure 22 est hélicoïdale, elle exerce également une force axiale sur l'élément 21 et tend à l'écarter de l'élément 19 par suite de la force d'entraînement rotative entre le piston 5 21 et le cylindre 23. A ce moment la chambre 49 est reliée à l'échappement par les orifices 59, 60 et par la valve 37.Aucune pression de fluide ne s'exerce donc dans la chambre 49 pour rapprocher les dents des éléments 19 et 21. Si la valve 37 est déplacée vers son autre position (vers la 10 droite sur la figure 1) la pression du fluide qui agit sur l'embrayage B se relâche et le fluide est envoyé du réservoir au cylindre 23 par le conduit 43. Du fait que les orifices 59 et 60 communiquent encore entre eux, il ne peut pas s'établir de pression à l'intérieur de la chambre 49 à ce moment. Tandis que l'embrayageB 15 relâche sa prise sur le pignon 31, le cylindre 23 et le piston 21 commencent à ralentir jusqu'à ce qu'ils atteignent la vitesse de l'élément 19 tel qu'entraîné par les pignons 16 et 17. A ce moment, la force de séparation qui s'exerce entre les éléments 19 et 21 est réduite et le ressort 46 est en mesure de déplacer l'élément 20 21 à la position représentée sur la figure 1. La transmission de puissance est alors effectuée entièrement par l'embrayage A. Lorsque le piston d'embrayage 21 se déplace vers la gauche (fig. 2) l'orifice 60 est obturé et la pression monte dans la chambre 49 du cylindre pour égaler celle établie par la soupape de sûreté 25 40. Cette pression est suffisante pour maintenir les éléments 19 et 21 en prise même lorsque le sens de la transmission de couple s'inverse dans les éléments, comme c'est le cas lorsqu'un véhicule descend en roue libre ou ralentit. La transmission de puissance est ainsi assumée en retour vers le moteur du véhicule dont on 30 peut utiliser le frein moteur pour ralentir le véhicule .Lorsque la pression monte dans la chambre 49 elle agit sur la garniture 6l pour comprimer fortement cette dernière. A ce moment il y a donc plus de fluide dans la chambre 49 que son volume normal le permettrait. 35 Lorsque la valve 37 est déplacée de nouveau vers la position re présentée sur la figure 1, le fluide est renvoyé vers l'embrayage B tandis que la chambre 49 est reliée au réservoir 41. Au fur et à mesure que la pression diminue dans la chambre 49, la garniture 61 se dilate et contribue à chasser le fluide par les passages 53 40 et 51. La garniture 61 recouvre rapidement sa forme et son volume 6902795 -6- 2002143 habituels. Dès que la pression sur l'embrayage B est suffisante pour que ce dernier commence à assurer la transmission de charge ,1a denture 35 tourne plus vite et les éléments de mâchoire tendent immédiates-sui. 5 à se séparer. Cette séparation déplace le piston 23 vers la &r^%-te à 1'encontre du fluide dans la chambre 49. Du fait que 1!orifice 59 ne communique pas avec l'orifice 60 jusqu'à ce que les soient séparées, la seule issue pour le fluide est formée par '.Os passages 53, 51, 43 et la valve 37. Si la chambre 49 ne compor+ 20 Du fait que la garniture 61 de la chambre 49 est dilatée après la première chute de pression dans la chambre 49 lorsque la valve 37 est actionnée de manière à mettre en prise l'embrayage B,cette garniture va se comprimer au fur et à mesure du déplacement du piston 21 et de l'élévation de pression dans la chambre 49. La 25 chambre 49 comporte donc en fait un volume auxiliaire de réserve qui permet au piston 21 de se déplacer rapidement sans qu'une surpression s'oppose à ce déplacement. Aussitôt que le piston a teint la position représentée sur la figure 2,les orifices 59 «t 60 permettent l'écoulement du fluide et cette purge supplémenô&l-30 re associée à la purge principale du passage 53 fait tomber pression à l'intérieur de la chambre 49 de sorte que la garnitrxe 61 reprend son volume normal. La différence de volume de la garniture 61 avant et après déformation doit être choisie de façon telle que la pression dans la 35 chambre 49 n'atteigne pas un niveau risquant de provoquer l'ubUi^ des dents pendant leur déplacement. Bien entendu, si cette différence de volume est égale ou supérieure au déplacement du piston entre les positions de prise ou de séparation des dents de la choire à crabots il ne se produit en principe aucune élévation de 40 pression dans la chambre 49 pendant le débrayage de l'accouplement 6902795 -7- 2002143 A„ En fait, un changement de volume moins important suffit puisqu'une certaine quantité de fluide s'échappe par l'orifice 53.1'expérience permet de déterminer facilement le volume normal et de compression qui est souhaitable en pratique pour la garniture 61. Ce volume est également fonction des dimensions des autres éléments de l'embrayage , des dimensions des orifices, des angles des dents, des charges, des vitesses etc.... Comme indiqué précédemment, la garniture disposée dans la chambre 49 pour permettre les déplacements du piston sans élévation excessive de pression peut prendre d'autres formes que celle représentée. En général, toute structure susceptible de se comprimer sous une pression et de reprendre ses dimensions initiales lorsque cette pression diminue peut convenir. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de l'invention. 6902795 -8- 2002143 -REVENDICATION S- 1.- Une transmission de changement de vitesse qui comportes-un arbre menant et un arbre mené; une pluralité d'engrenages reliant lesdits arbres; des premiers moyens d'accouplement pouvant établir une transmission entre lesdits arbres par l'intermédiaire de l'un 5 des engrenages; des deuxièmes moyens d'accouplement pouvant établir une transmission entre lesdits arbres par l'intermédiaire d'autres engrenages, les deuxièmes moyens d'accouplement comprenant un embrayage unidirectionnel à griffes du type comportant deux éléments tournants ayant des dents coopérantes qui assurent 10 une transmission positive entre lesdits éléments lorsque le premier desdits éléments est entraîné plus vite que l'autre et qui se séparent et font roue libre lorsque le deuxième élément est entraîné plus vite que le premier; des organes pour empêcher les dents coopérantes de se séparer, lesdits organes comportant un piston 15 hydraulique qui pousse lesdits éléments l'un vers l'autre; des organes sélectifs pour diriger un fluide sous pression dans le piston de manière à empêcher la séparation desdits éléments; et des organes d'accumulation de fluide sous pression, sensible à la pression agissant sur ledit piston et servant à contrôler la vites-20 se d'élévation.de pression du fluide agissant sur ledit piston provoquée par la séparation des dents qui déplace positivement ledit piston à 1'encontre du fluide lorsque lesdits organes sélectifs ne dirigent pas le fluide sous pression vers le piston et lorsque les dents se séparent. 25 2.- Transmission suivant 1 dans laquelle le piston se déplace dans un cylindre et dans laquelle les organes de contrôle de pression comprennent un orifice de purge formé dans le cylindre, ledit orifice agissant pour évacuer une partie du fluide sous pres= sion dirigé sur le piston par les organes sélectifs et ledit pis-30 ton se déplaçant pour fermer ledit orifice lorsque les dents coopérantes engrènent de façon positive. 3.- Transmission suivant 2 dans laquelle les organes d'accumulation de fluide sous pression comprennent un élément à volume variable logé dans le cylindre et présentant un volume normal expansé 35 prédéterminé lorsqu'il est soumis à une pression fluide relativement faible et un volume comprimé prédéterminé lorsqu'il est soumis à une pression fluide élevée, la différence entre lesdits volumes prédéterminés étant suffisante pour un mouvement suffisant 6902795 -9- 2002143 du piston et un déplacement suffisant du fluide pour permettre à son tour la séparation des dents sans nécessiter qu'un tel mouvement du piston chasse du fluide dudit cylindre par l'orifice précité» 5 4.- Transmission suivant 3 dans laquelle les organes d'accumulation de fluide sous pression comprennent un élément flexible dans lequel un gaz est emprisonné. 5.- Transmission suivant 3 , dans laquelle les organes d'accumulation de fluide sous pression comprennent un élément flexible com- 10 portant une pluralité de cellules fermées renfermant un gaz. 6.- Embrayage unidirectionnel qui comprend : deux éléments tournants à griffes du type à dents de loup coopérantes qui sont sollicitées l'une vers l'autre par une force de rappel pour assurer une transmission positive lorsque le premier des éléments est en- 15 traîné plus vite que l'autre et tendent normalement à se séparer à 1'encontre de ladite force de rappel et par suite à faire roue libre lorsque le deuxième élément est entraîné plus vite que le premier; des organes pour empêcher l'embrayage de faire roue libre qui comprennent un piston hydraulique destiné à empêcher les dents 20 de se séparer; des organes sélectifs pour envoyer du fluide sous pression vers le piston, ledit piston et un cylindre dans lequel il coulisse définissant des organes à volume variable comportant un premier volume prédéterminé, des organes auxiliaires à volume variable ayant un deuxième volume prédéterminé dans ledit cylindre 25 et pouvant se déformer sous pression pour assurer une variation de volume additionnelle lorsque la pression qui agit sur le piston à l'intérieur du cylindre augmente du fait du déplacement du piston par suite de la séparation des dents à 1'encontre de la force de rappel. 30 7.- Application des transmissions suivant l'un des paragraphes 1 à 6 aux véhicules routiers et agricoles.