Brevet FR2137047A1 — publié le 19721229

La présente invention se rapporte à un système de transmission de couple à partir d'une source d'énergie et elle a trait plus particulièrement à un système utilisant une boîte de vitesses à marche avant et marche arrière du type à engrenages épicycloldaux. On a utilisé des boîtes de vitesses à marche avant et marche arrière en combinaison avec des transmissions mécaniques et hydrauli-ques dont certaines permettent un changement de vitesse en cours de marche du véhicule alors que d'autres nécessitent que le vehicule soit immobile pendant le changement de vitesse et que d'autres exigent que l'ensemble de la boîte tourne unitairement lors du déplacement dans une direction. L'inventiox a pour but de fournir une boîte de vitesses à marche avant et marche arriere-qui soit appropriée pour être utilisée dans des lignes de transmissions de véhicules nécessitant les mêmes vitesses de marche avant et de marche arrière mais également dans des autobus et des camions. L'invention a également pour but de fournir une boîte de vitesses utilisable dans des transmissions à convertisseur de couple comportant un taux de multiplication de couple élevé et nécessitant par conséqùent une boîte de vitesses agencée pour produire un couple très élevé sans avoir des dimensions importantes. Suivant I'invention, une boîte de vitesses du type à engrenages épicycloi- daux comportant des éléments d'entrée et de sortie et un porte-satellites et agencée de manière à permettre un enclenchement de marche avant, un enclenchement de marche arrière et l'établissement d'un point mort, comprend un premier embrayage pour accoupler et désscqpler ltélement d'entrée et une source d'énergie, un second embrayage pour accoupler et désaccoupler l'élément d'entrée et l'élément de sortie, un troisième embrayage pour empecher sélective- ment de tourner le porte-satellites, un dispositif de commande permettant l'en- clenchement du premier embrayage seulement lorsque le second embrayage assure l'accouplement entre les éléments d'entrée et de sortie et lorsque le troisième embrayage empêche le porte-satellites de tourner et des moyens pour commander l'enclenchement du second et du troisième embrayages de façon qu'un seul des embrayages soit enclenché à un instant donne. L'invention concerne également un système pour transmettre un couple produit par une, source d'énergie, comprenant une boîte de vitesses de marche avant et marche arrière du type à engrenages épicycloidaux comportant un em- brayage de déclenchement interposé entre la source d'énergie et la boîte de vitesses, un servo-moteur agissant de manière à accoupler et désaccoupler l'embrayage de déclenchement, des moyens pour bloquer les éléments d'entrée et de sortie de la boîte en les empêchant de se déplacer angulairement l'un par rapport à l'autre et des moyens pour empêcher de tourner le porte-satellites de la bote lorsque les moyens de blocage des éléments sont en service. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, les éléments d'entrée et de sortie et les trains d'engrenages de la boîte comprennent des pignons coniques. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnés à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels la Fig.l est une coupe longitudinale d'une boîte de vitesse à marche avant et marche arrière incorporée à la transmission d'un convertisseur de couple. ta Fig.2 représente la boîte de vitesses de la Fig.l à échelle agrandie. La Fig.3 est une coupe faite suivant la ligne A-A de la Fig.l. La Fig.4 est une coupe faite suivant la ligne C-C de la Fig.3. La Fig.5 est une coupe faite suivant la ligne B-B de la Fig.l. La Fig.6 représente le porte-satellites de la boîte de vitesses. La Fig.7 représente un plateau évidé coopérant avec le porte-satellites pour empêcher sa rotation. La Fig.8 donne schématiquement un dispositif de commande à distance ser vant à actionner la boite de vitesses. Sur la Fig.1, on a représenté un mécanisme à pignon conique comprenant un pignon relié à un arbre d'entrée, un pignon relié à un arbre de sortie et un porte-satellites placé entre les pignons d'entrée et de sortie et por tant deux ou plusieurs satellites en prise avec les pignons d'entrée et de sortie. L'arbre traversant la boîte de vitesses peut être relié à l'extrémi- té d'entrée et l'extrémité de sortie et il porte un engrenage fixé de façon non tournante tandis que l'autre engrenage est monté à rotation de façon à déterminer les positions axiales relatives des engrenages. Le porte-satellites peut tourner librement entre les engrenages et il est réglable automatiquement en position. Plus spécifiquement, en référence à la Fig.2, le porte satellites 30 est d'une construction monobloc et il comporte des saillies radiales 28 sur lesquelles sont montés les satellites 20. Un manchon 26 entoure chaque saillie 28 et est fixé sur celle-ci par une vis 27. Des paliers 24 et 22 sont interposés entre le manchon 26 et le pignon conique 20 afin de déterminer la position radiale de ce dernier et à permettre la rotation libre du manchon 26. Le porte-satellites 30 est pourvu d'évidements radiaux 2 (Fig.6) placés entre des saillies adjacentes 28 et agencés chacun pour recevoir un rayon 4 d'un plateau évidé 6 (Fig. 3 et 7) monté de façon à pouvoir être déplacé axialement par rapport au support 30. Le plateau 6 est appliqué axialement contre une collerette 8A d'un manchon 8 qui peut coulisser axialement le long de l'arbre 44 de la boite de vitesses. Le manchon 8 est normalement maintenu dans sa position de gauche par un ressort 10 (Fig.2). Le manchon 8 est fixé sur l'engrenage de sortie 12 par une liaison cannelée 14 et, dans sa position de gauche, il est fixé sur l'engrenage d'entrée 18 par une liaison cannelée 16. En conséquence, une vitesse de marche avant est normalement établie à partir de l'engrenage 18 qui est actionné par l'intermédiaire d'une liaison cannelée 32 à l'aide d'un accouplement à friction 86 relié à une source d'énergie, par exemple un convertisseur de couple, une liaison étant établie par l'intermédiaire des cannelures 16 avec le manchon 8, par l'intermédiaire des cannelures 14 avec l'engrenage de sortie 12 et par l'intermédiaire des cannelures 34 avec un flasque de sortie 36. L'engrenage 12 est monté à rotation dans le carter fixe 38 de la bolte de vitesses par l'intermédiaire d'un roulement à billes 40, l'étanchéité étant assurée par un joint 42.Les engrenages 12 et 18 sont maintenus à l'écartement axial désiré par l'arbre 44 relié à l'engrenage 12 par des cannelures 48 et à la collerette de sortie 36 par des vis 35 et muni d'une butée axiale à billes 46 placée entre l'arbre et le pignon 18. La prévision des cannelures 48 sur l'arbre 44 facilite le montage de cet arbre dans le pignon 12, les cannelures 48 s'engageant dans les cannelures 34 du pignon 12. Le plateau 6 est pourvu sur sa périphérie extérieure d'une partie annulaire cannelée 52 qui est agencée pour stembolter sur des cannelures 54 formées sur un anneau 50 fixé sur le carter 38. Un levier 56 (Fig.4) compo tant une extrémité fourchue est monté à rotation sur le carter 38 et l'extré- mité opposée 62 est en contact avec le plateau 6. L'extrémité fourchue s'applique contre un élément 60 d'un servomoteur 58 également monté sur le carter 38. Lorsque le servo-moteur est actionné, l'élément 60 se déplace vers la gauche en entraînant l'extrémité fourchue du levier 56 avec lui de sorte que l'extrémité 62 se déplace vers la droite et entraîne le plateau 6 également vers la droite. Le plateau 6 entraîne le manchon 8 avec lui vers la droite en opposition à la force du ressort 10 en assurant d'abord la séparation de la liaison cannelée 16 puis en ayant tendance à assurer l'emboitement des cannelures 52 et 54 dont les extrémités avant sont inelinées pour faciliter cet engagement. Le mouvement du moteur portant le convertisseur de couple et du carter de la boite de vitesses produit un accouplement des cannelures 52 et 54 du fait que le plateau 6 peut tourner, le pignon 18 étant désaccouplé de la source d'énergie. Comme le montre le schéma de commande à distance de la Fig.8, le mouve- ment du plateau 6 actionne un distributeur 78 représenté sur la Fig.5. Le distributeur 78 fait en sorte que le pignon 18 soit relié à la source d'énergie seulement lorsque le plateau 6 est écarté de sa position extérieure, c'est-à-dire seulement lorsque des vitesses de marche avant ou de marche arrière sont enclenchées. La Fig.8 représente schématiquement un dispositif de commande par air comprimé et un distributeur comprenant une position neutre, une position de marche avant, une position de marche arrière, le système comprenant également l'embrayage de déclenchement 86 placé entre la source d'énergie as sociée à la boîte dè vitesses decrite plus haut et le distributeur 78 de la Fig.- 3. Un levier de manoeuvre 64 est agencé pour actionner une soupape 66 sons la commande du conducteur. Lé soupape 66 est munie de deux dispositifs de verrouillage 68 et 70 deplacés en position de travail par des ressorts et écartés par air comprimé.La soupape 66 ne peut pas être actionnée tant que de l'air comprimé n'a pas été introduit dans les deux dispositifs de verrouillage 68 et 70. Il est a noter que le dispositif 70 n'est normalement pas necessaire máis qu'il. est prévu pour satisfaire aux conditions imposées par certaines compagnies d'autobus. Ce dispositif de verrouillage 70 peut être libéré par actionnement manuel d'une soupape 72. Le dispositif de verrouillage 68 communique par l'intermédiaire d'un tube 74 avec une source d'air comprimé réagissant au relâchement au papillon d'accélérateur du moteur d'entraînement. Le tube 74 fait partie d'un tuyau souple en plusieurs éléments representé par les lignes en traits mixtes M H. En d'autres termes, un transfert entre la marche avant et la marche arrière peut s'effectuer aux basses vitesses du véhicule et en conséquence on peut utiliser en pratique un convertisseur de couple comme frein d'urgence dans la transmission.Dans certains cas il est recommandé d'établir une communication entre le dispositif de verrouillage 70 et le circuit d'air comprimé actionnant les freins de roues, ce qui nécessite alors à la fois un relâckément de la pédale d'accélérateur- et un serrage des freins de roue avant d'~effectúer un changement de vitesses, ôu bien; comme décrit plus hàut, ce qui nécessite que le conducteur actionne manuelleXent la soupape 72 et relâche la pédale d'accélé- rateur avant d'effectuer le changement de-vitesses. Ces précautions ne sont pas absuluent necéssaíres pour la boîte de vitesses: décrite plus haut puisqu'un mouvement de la soupape 66 pour passer de la position neutre à-la position de marcheavantjr?lie le pignon 18 à la source d'entraînement seulement lorsque la soupape 76 est actionnée. Pour actionner cette soupape, de l'air comprimé doit passer dans le distributeur 78 qui, si le distributeur de marche avant et de marche arrière est correctement- poussé en position de marche avant par le ressort 10, permet à l'air de passer du tuyau 82 dans le tuyau 80 de manière actionner la soupape 76 en vue de relier le pignon 18 à la source d'entraînement.Si le manchon 8 ne se trouve pas dans la position correcte, le distributeur 78 ne permet pas à l'air comprimé d'arriver à la soupape 76. Cette commande est prévue pour éviter une usure par frottement de la liaison cannelée 16. Si les cannelures 16 ne sont pas accouplées, le moteur est à l'arrêt ou bien il peut se produire un incident mécanique. Dans toutes les conditions normales de marche, un accouplement s'effectue sans risque d'engagement des cannelures. L'ensemble des soupapes et du distributeur décrit plus haut est prévu pour éviter une déterioration dû par exemple à un coincement du manchon 8. Lorsque la Soupape 66 est déplacée dans la position de marche arrière, les tuyaux 80 et 82 sont déchargés avant que l'air comprimé arrive au piston du servo-moteur 58 par l'intermédiaire du tuyau 84 ce qui signifie que la liaison entre le pignon 18 et la sourca d'énergie est supprimée.Lorsque le plateau 6 est relié à la partie annulaire 50 par l'in- termédiaire des cannelures 52, 54, le distributeur 78 a ouvert la communication entre les tuyaux 82 et 84 de façon à déplacer Ia soupape 76 pour enclencher ltaecouplement, à condition que l'engagement des cannelures 52,54 soit terminé. On a montré plus haut comment le pignon 18 peut être accouplé à la sour ce d'énergie seulement si la boîte de vitesses est complètement engagée dans la position de marche avant ou de marche arrière, du fait que la soupape 76 de détection de la position du plateau 6 établit la position correcte de la boîte avant que l'embrayage de déclenchement soit sollicité par déplacement de ladite soupape 76. Si pour une raison quelconque, au cours de l'actionnement de la boîte de vitesses, l'accouplement de la boite de marche avant ou marche arrière alors engagé commence à débrayer du fait par exemple d'un mésalignement ou d'une usure d'une liaison à cannelures, la soupape 76 se déplace dans une position de débrayage de l'embrayage de déclenchement avant le desaccouplement de la liaison cannelée.En outre si par exemple la pression d'air comprimé diminue lors d'un entraînement à marche arrière, l'em- brayage de déclenchement à friction esst désaccouplé, ce qui protège les- liaisons cannelées contre une destruction. Sur la Fig. 8, la référence 93 désigne le tuyau d'air comprimé qui est pourvu d'un filtre à air et d'une purge d'eau 92. Le tuyau 94 partant de la soupape 76 est relié au convertisseur de couple afin d'établir un désaccouplement en prise directe lorsque le tuyau 94 est déchargé en pression. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés, elle est susceptible de nombreuses autres variantes accessibles à l1homse de l'art, suivant les applications envisagées, sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention REVENDICATIONS 1.- Boîte de vitèsses de marche avant et marche arrière à engrenages épicycloïdaux comprenant des éléments d'entrée et de sortie et un porte- satellites et agencée de façon à établir des vitesses de marche avant et de marche arrière et un point mort, caractérisée en ce que la boîte comprend un premier embrayage pour accoupler l'élément d'entrée et une sourced'éner gie, un second embrayage pour accoupler et désaccoupler les éIéme'nts d'entrée et de sortie, un troisième embrayage pour empêcher de tourner le porte sateIlites, un dispositif de commande permettant l'enclenchement du premier embrayage seulement lorsque le second embrayage assure la liaison entre les éléments d'entrée et de sortie ou-bien lorsque le troisième embrayage empê- che de tourner le porte-satellites et des moyens pour commander l'engagement du second et du troisième embrayages de manière que l'un des embrayages soit enclenché à un instant donné. 2.- Boîte de vitesses suivant la revendication 1, caractérisée en ce qutua manchon est maintenu en position par un ressort de manière à empêcher une rotation relative des élements d'entrez et de- sortie et en ce que le porte-satellites est empêché de tourner par rapport à un carter fixe à l'aide d'un servo-moteur agissant simultanément de façon à déplacer le manchon dans une position où la liaison entre les deux éléments est interrompue. 3.- Boîte de vitesses suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le manchon comporte des cannelures externes agencées pour stengager dans des cannelures prévues sur chacun des éléments d'entrée et de sortie dans une position axiale extrême du manchon et pour s'engager dans des cannelures prévues sur un seul des éléments dans l'autre position axiale extrême du manchon. 4.- Boîte de vitesses suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu des moyens pour maintenir normalement le second embrayage dans une position de liaison des éléments d'entrée et de sortie et un servo-moteur agissant de manière à enclencher et déclencher le troisième embrayage. 5.- Boîte de vitesses suivant la revendication 4 > caractérisée en ce que le servomoteur sert à relier le troisième embrayage à une butée relativement fixe en même temps qu'il désaccôuple le second embrayage pour~la marche avant. 6.-Boîte de vitesses suivant l'un des revendications 1 > 4ùu 5, caractérisée en ce que le porte-satellites est profilé demanière à permettre à des rayons d'un plateau évidé de passer d'un anneau- intérieur sur- un-anneaû extérieur, les rayons servant à transmettre un couple de l'anneau-exterieur au porte-satellites et le plateau évidé servant à-relier-le porte-satellites à un seulement relativement fixe pour la marche arrière. 7*- Boîte de vitesses suivant l'une des revendications 1- -à 6 > caractérisée en ce qu'il est prévu un système de commande actionné par fluide et agissant de façon que le premier embrayage assure l'accouplement du pignon d'entrée avec la source d'énergie seulement lorsque les deux pignons sont accouplés de manière à tourner à l'unisson ou bien lorsque le porte-satellites est obligé par le troisième embrayage de se déplacer angulairement par rapport au carter. 8.- Bolte de vitesses suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le système de commande comprend une première soupape pour décharger deux tuyaux ou bien pour décharger un tuyau et à laisser passer du fluide dans l'autre, une-seconde soupape prévue dans le circuit des deux tuyaux et commandée en position par un élément agissant de façon à solliciter la boîte pour son enclenchement en marche avant ou en marche arrière, la seconde soupape laissant passerez un fluide pour la marche avant seulement lorsque la boîte de vitesses est placée dans la position de marche avant et laissant passer un fluide pour lamarchearrière lorsque la bolte de vitesses est placée dans marche posit+QEx,sse marche arrière, les deux tuyaux s'étendant au-delà de la se- conde soupape et communiquant avec un moteur agissant de façon à déplacer une troisième soupape servant à enclencher le premier embrayage, la première soupape étant agencée de façon que, lorsqu'eAle est placée dans la position neutre, les tuyaux soient en service pendant la marche avant et la marche arrière ou bien soient tous deux déchargés alors que lorsqu'elle est placée en position de marche avant, le tuyau de marche arrière est déchargé, et lorsqu' elle est placee en position de marche arrière le tuyau de marche avant est déchargé, les tuyaux de marche arrière étant piacés entre la première soupape et la seconde soupape et communiquant avec un servo-moteur agissant de ma nière à placer la boîte de vitesses en position de marche arrière. 9.- Boîte de vitesses suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le troisième embrayage comprend un plateau pouvant tourner avec le porte-satellites et déplaçable axialement dans une pqsition d'accouplement en opposition à l'action d'un ressort par un levier monté à rotation et actionné par un servo-moteur. 10.- Bote de vitesses suivant la revendication 9, caracterisee en ce que la reIation entre Ia force du ressort et les dimensions du servo-moteur et du levier est telle que la pression de fluide servant a actionner le premier embrayage soit supérieure à celle servant à actionner le troisième embrayage en vue d'enclencher la marche arrière. 1}.- Boîte de vitesses suivant l'une des revendications 9 ou IO, caractérisée en ce que le plateau est pourvu de rayons passant dans des évidements radiaux ménagés dans le porte-satellites pendant le déplacement axial du plateau jusque dans et à partir d'une position d'accouplement. 12.- Boîte de vitesses suivant ligne des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les éléments d'entréb et de s-ortie et les satellites comprennent des pignons coniques. 13.- Système pour transmettre un couple produit par une source d'énergie et comprenant une boite de vitesses à marche avant et marche arrière du type à satellites, caracterise en ce qu'il comprend un embrayage de déclen chement interposé entre la source d'énergie-et la boîte de vitesses, un servomoteur agissant dé manière. à accoupler ou désaccoupler l'embrayage de déclenchement, des moyens pour bloquer les éléments d'entrée et de sortie de la boîte afin de les empêcher d'exécuter un déplacement angulaire relatif, et des moyens pour empêcher de tournerYle porte-satellites de la boite lorsque les moyens de blocage des dits éléments sont dans la condition de repos. 24. Système de transmission suivant la revendication 13, caraetérisé en ce qu il comprend un convertisseur de couple pourvu d'un embrayage de prise directe et en ce qu'il est prévu des moyens pour désaccoupler l'embrayage de prise directe lorsque l'embrayage de déclenchement à friction est débrayé.