Brevet FR2222581A1 — publié le 19741018

La présente invention se rapporte à une boite à deux vitesses du type à embrayage à friction, pouvant être agencée pour transmettre un couple dans les deux directions aux deux vitesses et comportant par exemple un train planétaire associé à un embrayage à friction pour la prise directe et un second embrayage à friction ou frein pour un second rapport d'entraînement. De nombreux types de botes de vitesses de ce genre sont utilisés en combinaison avec des transmissions hydromécaniques afin d'obtenir de hautes performances mais, lorsque ces boîtes sont pourvues d'embrayage à friction servant au changement de vitesses, elles sont normalement très lourdes du fait que l'embrayage et le frein doivent avoir une grande capacité et/ou au minimum elles ne permettent pas de transmettre un couple dans les deux directions à l'une des vitesses lorsqu'on utilise une roue libre à la place d'un embrayage. Cela est également le cas lorsque, au lieu d'agencer la boîte comme un système à surmultipliée, elle est agencée sous forme d'un système à sousmultipliêe comportant une roue libre pour empêcher une partie du train planétaire de tourner dans le sens inverse. L'invention a pour but général de fournir une boîte relativement petite capable de transmettre un couple aux deux vitesses et dans les deux directions tout en étant simultanément d'un prix de revient relativement bas. L'invention a en outre pour but dtapporter une solution au problème consistant à engendrer des forces d'actionnement des mécanismes d'entraînement ou des embrayages d'une manière perpendiculairement favorable. L'invention a également pour but de fournir une solution qui permette d'utiliser des embrayages et des freins présentant des surfaces de friction relativement petites. L'invention a en outre pour but de fournir une solution qui, au moins dans une des vitesses, ne nécessite pas l'actionnement d'un servo-moteur pour établir un rapport. L'invention a de plus pour but de fournir une boîte à deux vitesses qui, dans un des rapports, établit une prise directe entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie de sorte que les parties tournantes de la boîte tournent à l'unisson sans exercer à l'extérieur de forces autres que celles résultant du touril lonnement du mécanisme alors que, lors de l'entraînement dans le second rapport, la force d'actionnement du dispositif de freinage est maintenue à l'intérieur du carter fixe. Suivant l'invention, il est prévu une boîte de vitesses comprenant un arbre d'entrée, un arbre de sortie, un porte-satellites de train planétaire associé à un arbre, un pignon central et une couronne dentée extérieure associée à l'autre arbre, un premier embrayage pour accoupler et désaccoupler le pignon central et la couronne dentée extérievure et un second embrayage ou frein pour accoupler et désaccoupler le pignon central et une butée fixe, la bote étant caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'actionnement agissant de façon à maintenir le premier embrayage normalement embrayé par l'intermédiaire d'une force de poussee s exerçant entre la couronne dentée extérieure et son arbre associé et une première partie du premier embrayage reliée au pignon central. Les moyens d'actionnement sont constitués de préférence par un système élastique monté de manière à tourner avec une première partie du premier embrayage et tourillonné par rapport à l'arbre approprié et à sa couronne dentée extérieure associée en vue de permettre ainsi une rotation relative entre le pignon central et ledit arbre lors diurne rotation avec la couronne dentée exterieure pendant la période où le premier embrayage est débrayé. Le système élastique du dispositif d'actionnemçnt présente une caractéristique de génération de force élastique telle qu'une force élastique maximale soit exercée lorsque le premier embrayage est embrayé et telle qu'une force élastique relativement faible soit exercée lorsque le premier embrayage est débrayé alors que le second embrayage est embrayé. Le second embrayage, qui est agencé pour accoupler et désaccoupler le pignon central et la butée fixe en vue d'établir ou d'arrêter la transmission de mouvement est en fait un frein. Un servo-système; comportant un servo-piston non tournant, sert à débrayer le premier embrayage normalement embrayé par le système élastique puis à embrayer le second embrayage ou frein. Le système élastique est tourillonné sur l'arbre de sortie et de préférence ce résultat est obtenu à l'aide d'un palier conique. Lors du fonctionnement du second embrayage ou du frein, ce palier transmet en cours~de rotation la force élastique restante. En d'autres termes, le fonctionnement du servo-piston sert en premier à vaincre la force élastique maximale en vue d'établir la prise directe, puis le servo-piston est utilisé pour enclencher le second embrayage ou frein. Pendant la période s'écoulant entre l'embrayage du premier embrayage (prise directe) et l'embrayage du second embrayage ou frein (rapport), le système élastique réduit sa force axiale et, dans un mode préféré de réalisation, ce problème est résolu en utilisant une rondelle Belleville ou un système de ressorts agissant avec dépassement de point mort. La boîte de vitesses suivant l'invention, qui a été décrite ci-dessus, convient particulièrement bien pour être utilisée en combinaison avec un convertisseur de couple hydrodynamique comportant un composant à aubage de transmission de couple qui présente une possibilité de débrayage du fait que cela permet de réduire l'étendue de surface de friction des embrayage et du frein de la boîte jusqu'à un minimum ou jusqu'à un degré permettant une synchronisation lorsqu'aucun couple n'est simultanément transmis, la force d'embrayage étant ensuite augmentée pour permettre la transmission d'un couple élevé. Cette disposition garantit également une douceur de changement de vitesses. Ainsi l'invention permet d'obtenir une boîte à deux vitesses comportant un embrayage de verrouillage interne pouvant être débrayé à laide d'une force exercée par un servo-moteur fixe agissant sur un palier. Ce servo-moteur enclenche un frein qui bloque le pignon central du train planétaire et qui débraye simultanément l'embrayage de verrouillage interne. De préférence, le frein et l'embrayage ont une forme tronconique. Lorsque la boîte peut fonctionner comme un système à surmultipliée, la conicité de l'embrayage est plus petite que celle du frein D'autre part, lorsque la boîte est utilisée commue un système à sousmultipliée, la conicité du frein est plus petite que celle de irembrayage. La boîte de-vitesses suivant l'invention peut être pourvue d'une roue libre, par exemple une roue libre à rouleaux, reliant arbre dentrée S l'arbre de sortie pat-ailèlement -au premier embrayage lorsque selui-cl a seulement besoin d'--être bloque pour la transmission d'un couple inférieur en cote. D'autres avantages et caractérisriques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la Fig. 1 représente une boîte de vitesses suivant l'invention sans roue libre, et la Fig. 2 représente une boîte de vitesses suivant l'invention avec roue libre. Dans chaque cas, laboîte de vitesses a été représentée en association avec une transmission comprenant un convertisseur de couple de hautesperformances comportant une marche arrière. Sur le dessin, la boîte de vitesses a été désignée dans son ensemble par"G" et le convertisseur de couple par "T". On va d'abord considérer la boîte de vitesses "G" Un train planétaire désigné par P est monté concentriquement par rapport à un arbre d'entrée 10 et un arbre de sortie 12. Ce train planétaire P comporte un porte-satellites 14 accouplé à l'arbre d'entrée 10 par l'intermédiaire de cannelures 16. Un des satellites 18 porté par le porte-satellites 14 est visible sur la figure. Le pignon central 20 du train planétaire est porté par un élément 22 qui, comme cela sera précisé dans la suite, constitue une partie commune à un premier et un second embrayage. Une couronne dentée extérieure 24' du train planétaire comporte une surface extérieure conique 28 qui constitue en coopération avec une surface conique 30 de profil correspondant prévue sur l'élément 22, le premier embrayage. Comme le montre la Fig. 1, l'élément 24 est relié à l'arbre de sortie 12 en 32. Le second embrayage, qui peut également etre considéré comme un frein, comprend une surface conique 34 formée sur l'élément 22 et une surface conique 36 de profil correspondant qui est formée sur une butée fixe 38 portée par un carter 40 de la boîte de vitesse. Il est prévu entre les surfaces coniques 34, 36 du second embrayage une bande de matière de friction 4-2. L'embrayage et le débrayage du premier embrayage 28, 30 et du second embrayage 34, 36 sont assurés à l'aide d'un dispositifï à ressorts à dépassement de point mort S et à l'aide d'un servo-moteur V. Le système élas- tique S comprend des ressorts 4i' du type à rondelles Belleville qui sont supportés intérieurement par un palier conique 44 par l'intermédiaire d'un manchon intercalaire 46 à collerettes. L'autre côté du système élastique S est appliqué contre la partie 22a qui tourne à l'unisson avec lui sans mouvements angulaires relatifs. Dans la position représentée sur la Fig. 1, le premier embrayage 28, 30 a été représenté dans la position embrayée, le ressort 42' poussant l'élément 22 vers la droite contre l'élé-- ment 24. Le débrayage du premier embrayage 28, 30 et l'embrayage du second embrayage 34, 36 sont assurés par actionnement du servomoteur V en opposition à la force élastique exercée par les ressorts 42'. Le servo-moteur V comprend un servo-piston 48 nontournant mais mobile axialement et de façon étanche dans un cylindre 50 ménagé dans une partie du carter 40a de la boîte de vitesses. Il est prévu entre le ressort 42' et le servo-piston 48 une partie de l'élément 22 constituant un anneau intermédiaire 22a.Comme le montre la Fig. 1, l'arbre de sortie 12 est supporté indirectement par l'intermédiaire d'un roulement à billes 54 par le servo-cylindre 50 non tournant et il peut tourner avec les éléments 22, 22a, 20, 42 et 46. La surface d'appui 52 de l'été ment annulaire 22a est lubrifiée par de l'huile arrivant par l'intermédiaires de canaux 52b formés dans le servo-piston 48, au lieu d'être actionnée par de lthuile sous pression. Il est à noter que le palier lisse existant entre le piston 48 et l'anneau 22a peut seulement exécuter un mouvement relatif pendant la courte première partie de- la course du servo-piston 48 jusqu'à ce que le frein 34, 36 soit serré, en enclenchant la vitesse correspondante dans la boîte. Le convertisseur de couple et le mécanisme de marche arrière sont de types bien connus et ne seront pas décrits en détail dans la présente demande de brevet. Il est évident que la disposition représentée sur la Fig. 1 peut fonctionner comme un système à surmultipliée mais il est également clair qu'une boîte de vitesses suivant l'invention et telle que celle de la Fig. 1 peut être également utilisée comme un système à sousmultipliée, c'est-à-dire lorsque les arbres d'entrée et de sortie permutent de fonctions. Il est également clair qu'il serait en outre possible d'obtenir des caractéristiques aussi bonnes avec un système tel que celui décrit plus haut, coopérant avec un convertisseur de couple comportant un composant à aubage de transmission de couple pouvant être embrayé ou débrayé, cet agencement nécessitant seulement un nouveau dimensionnement du frein et des arbres. En référence à la Fig. 2 où des parties correspondant à celles de la Fig. 1 ont été désignées par les mêmes références numériques, on voit que la différence essentielle entre les deux structures consiste dans l'incorporation d'une roue libre S du type à rouleaux, qui est disposée en parallèle au premier embrayage 28, 30. La roue libre F est en fait montée dans un prolongement de l'élément 24, comme indiqué sur la figure, et la partie intérieure 56 est reliée directement au porte-satellites 14 du train planétaire et peut être utilisée de la même manière que mentionné ci-dessus. En outre, il est clair que le système de l'invention peut fonctionner en marche arrière en changeant le type de train planétaire de façon à avoir deux satellites en prise entre le pignon central et la couronne dentée extérieure. Dans ce cas, cependant, on peut ne pas prévoir de roue libre entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie. Bien entendu, l'invention nTest nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variations accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarteur pour cela de l'es- prit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Boîte de vitesses comprenant un arbre d'entrée, un arbre de sortie, un porte-satellites de train planétaire associé à un arbre, un pignon central et une couronne dentée extérieure associée à l'autre arbre, un premier embrayage pour accoupler et désaccoupler le pignon central et la couronne dentée extérieure et un second embrayage ou frein pour accoupler et désaccoupler le pignon central et une butée fixe, boîte caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'actionnement agissant de façon à maintenir le premier embrayage normalement embrayé par l'intermédiaire d'une force de poussée s'exerçant entre la couronne dentée extérieure et son arbre associé et une première partie du premier embrayage reliée au pignon central. 2.- Boite de vitesses suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la force de poussée est exercée à l'aide d'un système élastique monté de manière à tourner avec une partie du premier embrayage et placé entre la première et la-seconde partie de l'embrayage. 3.- Bote de vitesses suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le moyen d'actionnement est monté à rotation par rapport à la seconde partie du premier embrayage, en permettant une rotation relativé entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie lorsque le premier embrayage est débrayé. 4.- Boîte de vitesses suivant la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le système élastique comprend un dispositif à ressortsprésentant une caractéristique de génération de force élastique telle qu'une force élastique maximale soit exercée lorsque le premier embrayage est embrayé alors qu'une force élastique relativement faible est exercée lorsque le premier embrayage est débrayé et lorsque le second embrayage est embrayé. 5.- Boîte de vitesses suivant la revendication 4, caractériséeen ce que les ressorts sont constitués par des rondelles annulaires de section droite tronconique. 6.- Boîte de vitesses suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le moyen d'actionnement est un servo-systeme comportant un servo-piston non tournant se déplaçant sur un appui prévu sur la partie du second embrayage qui est reliée au pignon central-du train planétaire. 7.- Boîte de vitesses suivant la revendication 5 ou 6, carac térisée en ce que le système élastique est monté à rotation sur l'arbre de sortie par l'intermédiaire d'un palier qui absorbe un mouvement différentiel pendant le débrayage du premier embrayage et pendant l'embrayage du second embrayage. 8.- Boite de vitesses suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est associée à un convertisseur de couple comportant un composant à aubage de transmission de couple qui présente une possibilité de débrayage. 9.- Boîte de vitesses suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la force exercée par le système élastique pour embrayer le premier embrayage est suffisamment grande pour etre compatible avec une capacité de transmission de couple suffisamment élevée de l'embrayage en vue de bloquer le train planétaire de surmultipliée de manière à transmettre un couple en marche avant et en marche arrière. 10.- Boîte de vitesses suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée- en ce que le premier et le second embrayages sont des embrayages à friction. 11.- Boîte à deux vitesses, caractérisée en ce qu'elle comprend un embrayage de verrouillage interne qui peut être débrayé sous lteffet d'une force exercée par un servo-moteur fixe agissant sur un palier. 12.- Boîte de vitesses suivant la revendication 11, caractérisée en ce que le servo-moteur actionne un frein bloquant le pignon central du train planétaire et assure simultanément le débrayage de l'embrayage de verrouillage interne. 13.- Boîte de vitesses suivant la revendication 11, caractérisée en ce que l'embrayage et le frein ont une forme tronconique. 14.- Boîte de vitesses suivant la revendication 13, caractérisée en ce que la conicité de l'embrayage est plus petite que la conicité du frein et en ce que la boite de vitesses fonctionne comme un système à surmultipliée. 15.- Boîte de vitesses suivant la revendication 14, caractérisée en ce que la conicité du frein est plus petite que la conicité du second embrayage et en ce que la boîte de vitesses fonctionne comme un système à sousmultipliée. 16.- Boîte de vitesses suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le porte-satellites comporte deux satellites en prise entre le pignon central et la couronne dentée extérieure de façon à pourvoir la boîte de vitesses d'une vitesse de marche avant et d'une vitesse de marche arrière. 17.- Boîte de vitesses suivant l'une quelconque des revendication 8 à 16, caractérisée en ce que le composant à aubage assurant la transmission du couple peut être désaccouplé de ou bien accouplé directement ou indirectement avec son arbre associé et en ce que ledit composant à aubage est toujours désaccouplé lorsqu'un changement de vitesses s'effectue entre les deux rapports de la boîte. 18.- Boîte de vitesses suivant l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisée en ce que l'embrayage et le frein sont du type à blocage et comportent des surfaces de friction dimensionnées de façon à enclencher une vitesse seulement lorsque le composant à aubage est désaccouplé et en ce qutil est prévu des moyens pour augmenter la force d'actionnement des embrayages ou des freins avant que le composant à aubage soit accouplé en vue de transmettre le couple nécessaire lorsque le composant à aubage est enclenché dans toutes les conditions d'entraînement. 19.- Boîte de vitesses suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une roue libre placée en parallèle au premier embrayage.