Brevet FR2412758A1 — publié le 19790720

L'invention se rapporte à une boîte de vitesse réversible à un multiplicateur ou réducteur peu encombrant à trois rapports, de structure simple et de construction économique. On connaît déjà de nombreuses versions de boites de vitesse à deux ou plusieurs arbres. En général, leur structure se montre complexe et de fabrication onéreuse. C'est en particulier le cas, mais non exclusivement, des boites de cyclomoteurs et motos, ainsi que des motoculteurs. En ce qui concerne les boîtes à deux arbres, on distingue plusieurs conceptions. I1 s'agit tout d'abord d'une boîte dont l'axe secondaire comporte un train de renvoi unique réalisant les rapports avec réduction ou multiplication. Cette boite, de structure globale simple, comporte deux inconvénients majeurs - boite limitée à des différences faibles entre les rapports pour des dimensions raisonnables - entrée et sortie décalées pouvant poser des problemes d'insertion mécanique I1 existe aussi ensemble à crabotage. I1 s'agit d'une boîte à deux arbres à entrée et sortie décalées. L'entrée s'effectue, par exemple, sur un premier arbre sur lequel sont calés trois pignons et le mouvement est transmis au deuxième arbre par translation et enclenchement au centre d'un engrenage baladeur ou crabot qui en se déplaçant latéralement peut mettre en prise ou craboter l'un ou l'autre des pignons secondaires montés fous sur le deuxième arbre pour établir la liaison cinétique selon un rapport donné entre l'entrée et la sortie. Le pignon baladeur lui-meme fait office de troisième rapport. On note ici un encombrement ,ugé important pour la majorité des applications lorsque l'on souhaite des rapports à grande différence et toujours le décalage entre l'entrée et la sortie. I1 existe également les boites de vitesse de motos comprenant de multiples engrenages sur deux axes. On met en service l'un ou l'autre engrenage à l'aide d'un dispositif de crabotage ou de décrabotage à billes. Sans entrer dans les détails, la structure de cette boite se montre complexe car nécessitant plusieurs rapports étagés. I1 en découle une construction difficile entrainant un coût important. En réalisant une boîte de vitesse complète, un réducteur ou multiplicateur à trois rapports sur deux arbres, de structure simple et de prix de revient bas, d'encombrement réduit et à sortie dans l'axe de l'entrée, l'inventeur a réussi à résoudre les problèmes de fabrication et de montage de ce genre de boîte de vitesse ainsi que pratiquement toutes les difficultés d'ordre économique liées àleur production et utilisation. En effet, il est très difficile d'obtenir avec seulement deux axes de grandes différences de rapports dans un encombrement peu important. Ceci s'applique le cas échéant à l'inversion de marche qui est forcément très démultipliée. Ainsi l'invention se caractérise par une entrée et une sortie sur l'arbre primaire et se compose sur l'arbre primaire, au point de vue structure et mouvement de commande, en un étage fixe, un étage semi-mobile, un étage mobile, le tout entraînant un ensemble récepteur. Cette boîte de vitesse, outre sa construction particulièrement économique, présente de multiples avantages dont on citera quelques-uns ci-après - usinage et montage très faciles et simples, - faibles poids et encombrement pour des différences de rapports importantes, - structure compacte présentant la totalité de la puissance sur deux axes, - trois vitesses avec sorties sur le même axe entraî- nant une possibilité d'alignement intéressante, - structure autorisant des puissances mêmes élevées, - possibilités de sorties multiples sortie latérale au fourreau avec ou sans prise de force sur arbre moteur sortie directe du fourreau avec ou sans sorties latérales sortie directe du fourreau et prise de force sur arbre moteur. - possibilité d'exécutions soit en trois vitesses étagées à même sens de rotation, soit deux vitesses étagées et inversion possible du sens de rotation sur le troisième rapport, - diminution notable du nombre de pièces, - gain de temps au montage, - prix de revient faible, - possibilité de prise de force à vitesse constante par l'axe d'entrée pouvant être utilisée à son extrémité opposée à l'entraînement de dispositifs divers. D'une façon générale, sa simplicité de conception et sa facilité de réalisation en font un produit particulièrement intéressant. D'autres caractéristiques plus techniques apparaîtront à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif en liaison aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue composite en élévation et en coupe longitudinale de la boite de vitesse, réducteur ou multiplicateur selon l'invention, premier rapport engagé - la figure 2 est une vue composite en élévation et en coupe longitudinale de la boîte de vitesse, réducteur ou multiplicateur selon l'invention, en position de prise second rapport engagé - la figure 3 est une vue composite en élévation et en coupe longitudinale de la boite de vitesse, réducteur ou multiplicateur selon l'invention, dernier rapport engagé - la figure 4 est une vue composite comme ci-dessus de la boîte selon l'invention version trois rapports dans le même sens représentée à titre indicatif sur la réalisation de la figure 1 ; - la figure 5 est une vue composite en élévation et en coupe longitudinale de la boite de vitesse, réducteur ou multiplicateur selon l'invention, avec sortie directe du fourreau et prise de force - la figure 6 est une vue composite en élévation et en coupe longitudinale de la boite de vitesse selon l'invention avec sortie directe du fourreau avec ou sans sortie latérale Comme indique, la boîte de vitesse, réducteur ou multiplicateur selon l'invention, possède une structure simple et compacte, des rapports étagés dans un encombrement réduit. Elle se compose, de deux arbres, un arbre primaire 1 recevant le mouvement cinétique moteur et un arbre secondaire 2. Chaque arbre est supporté par des paliers d'extrémité tels que 4 et 5 leur assurant un bon maintien mécanique. Sur l'arbre primaire se trouve monté à rotation libre, par l'intermédiaire de deux roulements tels que 6, par exemple à aiguilles, un fourreau 7 occupant pratiquement toute la longueur utile dudit arbre primaire. Ce dernier possède sur sa partie terminale soit taillé dans la masse,soit rapporté, un pignon de sortie latérale 8 venant s'engrener sur un pignon d'utilisation 9.L'arbre primaire comporte également une gorge centrale 10 dans laquelle se trouve logé à rotation libre, en ménageant un jeu 11 approprié, un pignon 12, par exemple de chaîne, présentant une couronne latérale à cannelures 13 pour la transmission du mouvement. Le fourreau se prolonge vers l'entrée par une partie terminale cannelée 14 comportant un pignon baladeur 15 actionné en translation par une fourchette ou un doigt 16 ou tout autre organe de commande. L'abre primaire possède en tête un ensemble d'entrai- nement 17 jointif au fourreau mais dissocié sur le plan cinétique, ensemble monobloc comprenant un pignon d'entraînement 18 et une couronne 19 cannelée en prolongement de la partie terminale 14. Le pignon 18 entraîne en rotation l'arbre secondaire 2 portant un train de renvoi 20 constitué d'un pignon d'extrémité 21 et d'un pignon intermédiaire 22 renvoyant le mouvement au pignon baladeur 15 dans la position d'entraînement avec réduction (figure 1). Le train de renvoi se compose également à environ milongueur de l'arbre secondaire d'un pignon secondaire 23, par exemple de chaîne, entraînant son homologue 12 pour réaliser une marche arrière. Dans le cas du remplacement de la chaîne par des engrenages tels que 24 et 25 représentés en figure 4, l'étage inversé pourvu de la chaîne se transforme en un troisième rapport dans le même sens de rotation que les précédentes. Ce troisième couple d'engrenages sera prévu plus particulièrement dans le cas de réducteurs ou multiplicateurs sans inversion de sens de marche mais aussi à titre de boîte de vitesse sur des véhicules. On prévoit également des variantes d'exécution en ce qui concerne la ou les sorties. Elles sont représentées en figures 5 et 6. On remarquera que dans les réalisations représentées en figures de 1 à 5, l'arbre d'entrée forme prise de force indépendante pour l'entraînement de dispositifs divers. Ainsi, en figure 5, la boîte de vitesse, réducteur ou multiplicateur selon l'invention, comporte un fourreau qui se prolonge au-delà du palier d'extrémité correspondant se terminant à l'extérieur par une partie cannelée 26 sur laquelle vient s'engrener un pignon d'utilisation. Cette variante possède également une prise de force 27 par prolongation de l'arbre primaire et sortie directe. La figure 6 présente une autre variante comportant une sortie par prolongation et réduction du fourreau se transformant ainsi par réduction avant le palier 5 pour former un arbre de sortie distinct 28 en liaison cinétique indirecte avec l'arbre primaire. Pour les variantes ci-dessus, il peut exister, en plus, selon les besoins une sortie latérale du type de celle examinée ci-dessus. D'une façon générale, l'idée centrale de cette invention consiste à prévoir une boîte de vitesse à deux arbres présentant plusieurs étages cinétiques à différences de rapport importantes sous un volume faible. I1 s'agit d'un premier étage dit fixe 30 solidaire de l'arbre primaire, formé de l'ensemble d'entraînement 17, d'un étage semi-mobile 31 constitué de la partie terminale cannelée 14, d'un étage mobile 32 comportant le pignon par exemple de chaîne monté à rotation libre sur le fourreau dans sa gorge cen trale et finalement un étage de sortie 33 constitué de la partie terminale du fourreau et de la sortie du mouvement cinétique. Le fonctionnement de cet ensemble s'explique en consultant les figures de 1 à 3 représentant les trois positions possibles du pignon baladeur 15. Ainsi, le mouvement moteur se communique par l'interme- diaire du pignon d'entraînement 18 au train de renvoi 20 qui met en prise le pignon baladeur à l'aide de son pignon intermédiaire 22. I1 s'agit de la transmission avec réduction ou multiplication. Ce rapport se compose en fait de trois réductions ou multiplications successives : la première entre le pignon 18 et le pignon 21, la deuxième entre le pignon intermédiaire 22 et le pignon baladeur 15 et la troisième s'effectuant par le pignon baladeur lui-même en prise sur le fourreau 7. Par crabotage du pignon baladeur 15 avec la couronne 19 on provoque l'entraînement par prise directe (figure 2). Par crabotage du pignon baladeur 15 avec la couronne 13 du pignon 12, par exemple de chaîne, on provoque la transmission du mouvement moteur de 11 arbre secondaire avec le fourreau de l'arbre primaire pour constituer ainsi la marche arrière ou un troisième rapport comprenant la première réduction vue cidessus. La sortie de la boîte s'effectue comme indiqué ci-dessus par le pignon de sortie 8 pour une sortie latérale, soit en sortie directe sur l'extrémité du fourreau et par l'arbre primaire moteur pour une prise de force. Bien entendu, les applications de cette boîte s'étendent aux véhicules et engins de toute puissance : voitures automobiles, tracteurs, engins de manutention, camions... à l'ensemble des réducteurs et multiplicateurs et d'une façon générale à tous les besoins de mécanique générale. REVENDICATIONS 1. Boite de vitesse réversible, multiplicateur ou réducteur à trois rapports sur deux arbres, arbre primaire et arbre secondaire, de structure simple et de construction économique, caractérisée en ce qu'elle comprend sur l'arbre primaire, relié cinétiquement à un train de renvoi porté par l'arbre secondaire un premier étage dit fixe, solidaire de l'arbre primaire, un deuxième étage semi-mobile porté par l'arbre primaire, dis socié cinétiquement, un étage mobile monté à rotation libre sur une pièce principale dont l'extrémité constitue l'étage semi-mobile, et finalement un étage de sortie constitué par la partie terminale de ladite pièce principale pour la transmission du mouvement à un organe récepteur. 2. Boite de vitesse selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'étage fixe se compose d'un ensemble d'entrainement monobloc solidaire de l'arbre primaire formé d'un pignon d'entraînement et d'une couronne cannelée en prolongement de la pièce formant l'étage semi-mobile et en ce que l'étage semimobile est constitué par la partie terminale cannelée de la pièce principale constituée d'un fourreau occupant pratiquement toute la longueur utile de l'arbre primaire et porté par l'arbre primaire par l'intermédiaire de roulements ledit fourreau possédant une gorge centrale dans laquelle se trouve monté à rotation libre l'étage mobile constitué d'un pignon, par exemple de chaîne, ou d'un engrenage, ledit fourreau présentant une couronne latérale à cannelures pour la transmission du mouvement, et se poursuivant par l'étage de sortie. 3. Boite de vitesse selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que la transmission du mouvement et le changement de vitesse s'effectuent par I'intermédiaire d'un pignon baladeur prévu sur la partie terminale du fourreau et monté en translation sur sa partie cannelée. 4. Boîte de vitesse selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisée en ce que l'étage de sortie se compose d'un pignon taillé dans la masse du fourreau ou rapporté, permettant une sortie latérale par entraînement d'un pignon récepteur. 5. Boîte de vitesse selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisée en ce que l'étage de sortie se compose d'une sortie directe par prolongation du fourreau au-delà du palier d'extrémité et d'une prise de force par prolongation de l'arbre primaire avec ou sans sortie latérale. 6. Boîte de vitesse selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisée en ce que l'étage de sottie est formé par la prolongation et la réduction du fourreau à travers le palier d'extrémité correspondant, l'arbre de sortie se terminant avant ledit palier. 7. Boite de vitesse selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que le pignon de charnue sur le train de renvoi porté par l'arbre secondaire et son homologue logé dans la gorge du fourreau sont remplacés par un couple d'engrenages afin de réaliser un troisième rapport dans le même sens que les premiers.