Brevet FR2473664A1 — publié le 19810717

Mécanisme de changement de vitesse. La présente invention concerne un mécanisme de chan- gement de vitesse ou bolte de vitesses comprenant un arbre primaire dont deux pignons d'entrée ayant des diamètres de dentures différents peuvent être rendus angulairement soli- daires par l'intermédiaire d'un accouplement à synchronisa- tion et dont un pignon de marche arrière non synchronisé peut lui-même être rendu solidaire par un autre accouplement un pignon de sortie monté sur un arbre de sortie, des pignons intermédiaires montés à rotation et pouvant être solidarisés angulairement par au moins un accouplement, le couple d'en- trée étant transmis à ce pignon de sortie par ces pignons intermédiaires, des pignons d'arbres de renvoi calés angulai- rement sur un arbre de renvoi, l'un au moins de ces pignons engrenant avec l'un des pignons intermédiaires, tandis qu'un autre engrène avec le pignon de plus grand diamètre et qu'un autre encore engrène avec le pignon de plus petit diamètre, et au moins un pignon de marche arrière qui engrène avec le pignon inverseur et avec l'un des pignons de l'arbre de ren- voi, l'accouplement à synchronisation étant associé à un ba- ladeur à synchronisation, tandis que l'accouplement prévu pour le pignon de marche arrière est associé à un baladeur de marche arrière. Des mécanismes de changement de vitesse de ce type peuvent être utilisés dans les machines de travaux publics. Ils sont en général équipés d'une partie assurant l'enclen- chement des vitesses et d'une autre partie assurant l'en- clenchement des gammes, cette dernière pouvant être enclen- chée pendant la marche et également en charge. A cet effet, un dispositif de synchronisation est normalement nécessaire. Celui-ci n'intervient toutefois que pour l'enclenchement des vitesses en marche avant, étant donné que pour enclen- cher la ou les vitesses en marche arrière, on prévoit pour des raisons d'encombrement et (ou) de prix de revient un baladeur de type classique, comme décrit notamment dans le brevet U.S. NR 3 774 475. Etant donré que la ou les vites- ses en marche arrière ne sont ras synchronisées dans le cas 2 2473664 de ces mécanismes de changement de vitesse, des difficultés peuvent apparaître lors de l'enclenchement de la marche ar- rière, car même quand le véhicule est à l'arrêt certaines parties de l'arbre primaire peuvent encore tourner, en par- ticulier lorsoue seul l'accouplement associé à la partie d'en- clenchement des vitesses a été débrayé, ou bien quand l'em- brayage principal est réembrayé. Ceci présente des inconvé- nients particulièrement importants en cas de régimes élevés. Il est déjà connu par ailleurs, dans le cas de mé- canismes de changement de vitesse, de prévoir le train de pi- gnons fournissant la marche arrière dans la partie de la boi- te de vitesses correspondant à la commande de gamme, et de l'écuiper d'un dispositif de synchronisation, comme décrit dans le brevet U.S. N2 2 772 652. Cette boîte de vitesses connue révèle déjà la possibilité de commander conjointement le dispositif de synchronisation prévu pour la partie de commande de gamme et la marche arrière par l'intermédiaire d'un plateau-came. Le but de l'invention est de perfectionner les mé- canismes de changement de vitesse du type indiqué précédem- ment, afin que le pignon de marche arrière puisse être relié à l'arbre primaire même pendant la rotation de celui-ci. On parvient à ce résultat, suivant l'invention, par le fait qu'une came de commande est reliée au baladeur à synchronisation et au baladeur de marche arrière, ces deux baladeurs pouvant être actionnés par cette came, celle-ci étant agencée de telle sorte que le baladeur à synchronisa- tion soit embrayé et à nouveau débrayé immédiatement avant l'enclenchement du baladeur de marche arrière. Il se produit de cette manière un effet de synchronisation sans que le baladeur du pignon de marche arrière doive être équipé d'un dispositif de synchronisation particulier. Dans l'ensemble, il en résulte une économie et par ailleurs la partie de la boîte de vitesses corresrondant à la commande de gamme peut être réalisée d'une manière qui demeure ccmnacte. L'exnloi- tation de l'effet de synchronisation du dispositif de syn- chronisation de la partie de la boîte de vitesses assurant la commande de gamme sur le pignon de marche arrière n'est pas limitée à un mécanisme de changement de vitesse du type général indiqué, et cet agencement peut 9tre appliqué à d'au- tres types de boîtes de vitesses, par exemple à des boites dans lesquelles les pignons intermédiaires sont montés sur l'arbre de sortie. Suivant une autre particularité de l'invention, la came de commande est montée de façon pivotante et comprend une première et une seconde rainures, l'élément actionnant le baladeur à synchronisation étant guidé dans une rainure, tandis que l'élément actionnant le baladeur de marche arrière est guidé dans l'autre rainure. Suivant une autre particularité encore, le baladeur à synchronisation et le baladeur de marche arrière sont mon- tés de façon coulissante sur une tige et peuvent être dépla- cés dans une rainure de guidage par l'intermédiaire d'un coulisseau. La description qui vasuivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La Fig. 1 est une vue en élévation avec coupe éga- lement partielle montrant une boite de vitesses suivant l'in- vention. La Fig. 2 est une vue en élévation avec coupe par- tielle de l'arbre de renvoi de marche arrière de la boite de vitesses. La Fig. 3 est une vue en élévation avec coupe par- tielle de la boite de vitesses et des organes de commande de changement de rapport. La Fig. 4 est une vue en élévation d'une came de changement de vitesse. On a représenté sur la Fig. 1 la partie comportant des arbres parallèles d'une botte de vitesses fournissant plusieurs rapports, du type utilisé sur les véhicules tous terrains. Un carter ll comprend une paroi avant et une paroi arrière 13 et 15 respectivement. Un arbre primaire 19 est tourillonné dans la paroi avant 13, ainsi que dans une paroi ou cloison intérieure 17. L'arbre primaire 19 est claveté sur un arbre d'entrée 21 en 23. De façon en soi classique, l'ar- bre d'entrée est relié à un embrayage principal(non repré- senté), afin de recevoir un couple d'un moteur (également non représenté). Il est parfois usuel de combiner l'arbre d'entrée 21 à un train épicycloidal pour augmenter le nombre des rapports fournis par la boîte de vitesses. L'arbre primaire 19 porte un pignon d'entrée 25 ou pignon de gamme basse et un pignon d'entrée 27 ou pignon de gamme haute. Afin d'obtenir un enclenchement positif de fa- çon sélective, pour fournir la gamme basse ou la gamme haute, entre l'arbre primaire 19 et les pignons 25 et 27. La botte de vitesses comprend un accouplement sélecteur de gamme 29, qui est monté entre les pignons d'entrée 25 et 27. Cet ac- couplement sélecteur de gamme 29, qui est un accouplement double, comprend deux bagues de synchronisation 31 disposées sur les côtés opposés d'un élément de synchronisation 33, ce dernier étant claveté sur un moyeu 35 comme indiqué en 37. L'une des bagues de synchronisation 31 est clavetée comme indiqué en 39 sur le pignon d'entrée 25, tandis que l'autre bague de synchronisation 31 est clavetée comme indiqué en 41 sur le pignon d'entrée 27. Quand les bagues de synchronisa- tion 31 sont déplacées dans la direction de la flèche B, la synchronisation est assurée entre la bague arrière 31 et l'é- lément de synchronisation 33, après quoi la liaison établie par clavetage en 39 est engagée sur les cannelures 37 du moyeu 35. Ainsi, le moyeu 35, le pignon de gamme basse 25 et la bague de synchronisation 31 sont reliés entre eux de fa- çon à tourner ensemble. Ceci établit une liaison positive entre le pignon de gamme basse 25 et l'arbre primaire 19. Le déplacement de la bague de synchronisation 31 en sens opposé, c'est-à-dire dans la direction de la flèche H, éta- blit tout d'abord une synchronisation entre la première ba- gue 31 et l'élément de synchronisation 33 et provoque en- suite une venue en prise positive entre le pignon de gamme haute 27 et le moyeu 35, par engagement de la liaison par clavetage 41 sur les cannelures 37 du moyeu. de gamme haute 27 en prise avec l'arbre 19, l'accouplement à synchronisation 45 étant au repos. L'intersection des rai- nures 125 et 127 avec les lignes 3-3 et 7-7 indique un mode de transmission correspondant au point mort. Le profil de la rainure 125 présente un décrochement latéral en 133, avec une amplitude suffisante pour que le baladeur 108 déplace l'accouplement à synchronisation de gamme haute/basse 29, afin d'embrayer et de débrayer momentanément le pignon de gamme haute 27 juste avant l'enclenchement de l'accouplement de marche arrière 111, en décalant l'effet d'embrayage dé- crit ci-dessus pour supprimer tout choc au moment de l'en- clenchement de la marche arrière. Des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit dans le domaine des équivalences tech- niques, sans s'écarter de l'invention. C, 1.- iiécan:isme de changement de vitesse ou boite de vitesses ccmr-renant un arbre primaire dont deux pignons d'en- trée ayant des diamètres de dentures différents peuvent être rendus angulsirement solidaires car un accouplement à syn- chronisation et dont un pignon de marche arrière non syn- chronisé peut être rendu solidaire par un autre accouplement, un pignon de sortie monté sur un arbre de sortie, des pignons intermédiaires montés à rotation et pouvant être solidarisés angulairement par l'intermédiaire d'au moins un accouplement, le couple fourni nar le moteur étant transmis au pignon de sortie par ces pignons intermédiaires, des pignons d'arbre de renvoi calés angulairement sur un arbre de renvoi, l'un au moins de ces pignons engrenant avec l'un des pignons inter- médiaires, tandis qu'un autre engrène avec le pignon de plus grand diamètre et qu'un autre encore engrène le pignon de plus petit diamètre, et au moins un pignon-de marche arrière qui engrène avec un pignon inverseur et avec l'un des pignons de l'arbre de renvoi, l'accouplement à synchronisation com- prenant un baladeur à synchronisation, tandis que l'accouple- ment du pignon de marche.arrière est conjugué à un baladeur de marche arrière, caractérisé en ce qu'une came de commande (123) est reliée au baladeur à synchronisation (108) et au baladeur de marche arrière (111), ces baladeurs pouvant être tous deux actionnés par cette came, celle-ci étant agencée de telle sorte qu'immédiatement avant l'enclenchement du ba- ladeur de marche arrière (111) le baladeur à synchronisation (108) soit embrayé et à nouveau débrayé. 2.- Mécanisme de changement de vitesse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la came de commande (123) est montée de façon pivotante et comporte une première et une seconde rainures (125, 127), le baladeur à synchroni- sation (108) étant guidé dans une rainure, tandis que le baladeur de marche arrière (111) est guidé dans l'autre rai- nure. 3.- Mécanisme de changement de vitesse suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce-oue le baladeur à la première et la seconde vitesses; le pignon 71 fournit la troisième et la quatrième vitesses, et le pignon 69 fournit la cinquième et la sixième vitesses. On notera que, lorsqu'un véhicule équipé de la bot- te de vitesses suivant l'invention est arrêté, l'arbre de sortie 83 est lui-m9me arrêté, ce qui provoque également l'arrêt de l'arbre 65 du fait de la liaison établie entre les pignons 73, 75 et 81. L'arbre primaire 19 va, même si l'embrayage principal est débrayé (cet embrayage principal n'est pas représenté), avoir un effet d'inertie ou de trai- née qui est créé à partir du moteur, de sorte que cet arbre primaire 19 continue de tourner quand le moteur tourne lui- même au ralenti. Il est usuel d'amener le pignon 67, 69 ou 71 en prise avec l'arbre 65 avant l'enclenchement de la mar- che arrière, et par suite l'arbre de renvoi 55 va être ar- rêté. En conséquence, le mouvement entre les pignons 59, 109 et 107 et le pignon de marche arrière 49 cesse. Etant donné que l'arbre primaire 19 subit un certain degré de rotation, les forces d'inertie ou de traînée vont provoquer la rota- tion de l'accouplement de marche arrière 45, de sorte que le déplacement direct de cet accouplement de marche arrière 45 dans la direction indiquée par la flèche R pour l'attaque des dents 53 va provoquer un choc entre les dents 53 du pi- gnon de marche arrière et l'accouplement de marche arrière 45. Pour supprimer ce choc, le déplacement de l'accouple- ment à synchronisation 29 dans la direction de la flèche H ou L va provoquer un ralentissement de l'arbre primaire 19, en établissant une liaison positive entre cet arbre pri- maire 19 et l'arbre arrêté 55. Une fois que l'arbre pri- maire 19 a été ralenti ou même arrêté, l'accouplement de marche arrière 45 peut être commandé sans provoquer de choc. Si l'on se reporte à la Fig. 3, on voit qu'une boite de vitesses va comporter en outre un baladeur 108 d'accouplement à synchronisation, comprenant un bras formant biellette 110. Le baladeur est disposé autour de l'accou- plement à synchronisation 29. Un baladeur 111 muni d'un bras formant biellette 113 entoure l'accouplement 45. Une !0' REVEDICATiCNS 1.Kécanisme dec-hangement de vitesse ou boîte de vitesses ccrnrenant un arbre primaire dont deux pignons d'en- trée ayant des diamètres de dentures différents reuvent être rendus anglairement solidaires par un accouplement à syn- chronisation et dont un pignon de marche arrière non synm- chronisé peut être rendu solidaire par un autre accouplement, un pignon de sortie monté sur un arbre de sortie, des pignons intermédiaires montés à rotation et pouvant être solidarisés angulairement par l'intermédiaire d'au moins un accouplement, le couple fourni par le moteur étant transmis au pignon de sortie par ces pignons intermédiaires, des pignons d'arbre de renvoi calés angulairement sur un arbre de renvoi, l'un au moins de ces pignons engrenant avec l'un des pignons inter- médiaires, tandis qu'un autre engrène avec le pignon de plus grand diamètre et Qu'un autre encore engrène le pignon de plus petit diamètre, et au moins un pignon de marche arrière qui engrène avec un pignon inverseur et avec l'-des-ignons de l'arbre de renvoi, l'accouplement à synchronisation com- prenant un baladeur à synchronisation, tandis que l'accouple- ment du pignon de marche arrière est conjugué à un baladeur de marche arrière, car ctérisé en ce qu'une came de commande (125) est reliée au baladeur à synchronisation (108) et au baladeur de marche o-rrière (111), ces baladeurs pouvant être tous deux actionnés par cette came, celle-ci étant agencée de telle sorte qu'immédiatement avant l'enclenchement du ba- ladeur de marche arrière (111) le-baladeur à synchronisation (108) soit embrayé et à nouveau débrayé. 2.- Mécanisme de changement de vitesse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la came de commande (123) est montée de façon Pivotante et comporte une première et une seconde rainures (125, 127), le baladeur à synchroni- sation (108) étant-guidé dans une rainure, tandis que le baladeur de marche arrière (111) est guidé dans l'autre rai- nure. 3.- Mécanisme de changement de vitesse suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en--ce- ue le baladeur à - 2473664 la première et la seconde vitesses; le pignon 71 fournit la troisième et la quatrième vitesses, et le pignon 69 fournit la cinquième et la sixième vitesses. On notera que, lorsqu'un véhicule équipé de la bo - f te de vitesses suivant l'invention est arrêté, l'arbre de sortie 83 est lui-même arrêté, ce qui provoque également l'arrêt de l'arbre 65 du fait de la liaison établie entre les pignons 73, 75 et 81. L'arbre primaire 19 va, même si l'embrayage principal est débrayé (cet embrayage principal n'est pas représenté), avoir un effet d'inertie ou de tral- née qui est créé à partir du moteur, de sorte que cet arbre primaire 19 continue de tourner quand le moteur tourne lui- même au ralenti. Il est usuel d'amener le pignon 67, 69 ou 71 en prise avec l'arbre 65 avant l'enclenchement de la mar- che arrière, et par suite l'arbre de renvoi 55 va être ar- rêté. En conséquence, le mouvement entre les pignons 59, 109 et 107 et le pignon de marche arrière 49 cesse. Etant donné que l'arbre primaire 19 subit un certain degré de rotation, les forces d'inertie ou de traînée vont provoquer la rota- tion de l'accouplement de marche arrière 45, de sorte que le déplacement direct de cet accouplement de marche arrière 45 dans la direction indiquée par la flèche R pour l'attaque des dents 53 va provoquer un choc entre les dents 53 du pi- gnon de marche arrière et l'accouplement de marche arrière 45. Pour supprimer ce choc, le déplacement de l'accouple- ment à synchronisation 29 dans la direction de la flèche H ou L va provoquer un ralentissement de l'arbre primaire 19, en établissant une liaison positive entre cet arbre pri- maire 19 et l'arbre arrêté 55. Une fois que l'arbre pri- maire 19 a été ralenti ou même arrêté, l'accouplement de marche arrière 45 peut être commandé sans provoquer de choc. Si l'on se reporte à la Fig. 3, on voit qu'une boite de vitesses va comporter en outre un baladeur 108 d'accouplement à synchronisation, comprenant un bras formant biellette 110. Le baladeur est disposé autour de l'accou- plement à synchronisation 29. Un baladeur 111 muni d'un bras formant biellette 113 entoure l'accouplement 45. Une ou cloison intérieure 17. L'jarbre primaire 19 est claveté sur un arbre d'entrée 21 en 23. De façon en soi classique, l'ar- bre d'entrée est relié à un embrayage principal(non repré- senté), afin de recevoir un couple d'un moteur (également non représenté). Il est parfois usuel de combiner l'arbre d'entrée 21 à un train épicycloYdal pour augmenter le nombre des rapports fournis par la boîte de vitesses. L'arbre primaire 19 porte un pignon d'entrée 25 ou pignon de gamme basse et un pignon d'entrée 27 ou pignon de gamme haute. Afin d'obtenir un enclenchement positif de fa- çon sélective, pour fournir la gamme basse ou la gamme haute, entre l'arbre primaire 19 et les pignons 25 et 27. La boite de vitesses comprend un accouplement sélecteur de gamme 29, qui est monté entre les pignons d'entrée 25 et 27. Cet ac- couplement sélecteur de gamme 29, qui est un accouplement double, comprend deux bagues de synchronisation 31 disposées sur les côtés opposés d'un élément de synchronisation 33, ce dernier étant claveté sur un moyeu 35 comme indiqué en 37. L'une des bagues de synchronisation 31 est clavetée comme indiqué en 39 sur le pignon d'entrée 25, tandis que l'autre bague de synchronisation 31 est clavetée comme indiqué en 41 sur le pignon d'entrée 27. Quand les bagues de synchronisa- tion 31 sont déplacées dans la direction de la flèche L, la synchronisation est assurée entre la bague arrière 31 et l'é- lément de synchronisation 33, après quoi la liaison établie par clavetage en 39 est engagée sur les cannelures 37 du moyeu 35. Ainsi, le moyeu 35, le pignon de gamme basse 25 et la bague de synchronisation 31 sont reliés entre eux de fa- çon à tourner ensemble. Ceci établit une liaison positive entre le pignon de gamme basse 25 et l'arbre primaire 19. Le déplacement de la bague de synchronisation 31 en sens opposé, c'est-à-dire dans la direction de la flèche H, éta- blit tout d'abord une synchronisation entre la première ba- gue 31 et l'élément de synchronisation 33 et provoque en- suite une venue en prise positive entre le pignon de gamme haute 27 et le moyeu 35, par engagement de la liaison par clavetage 41 sur les cannelures 37 du moyeu. de gamme haute 27 en prise avec l'arbre 19, l'accouplement à synchronisation 45 étant au repos. L'intersection des rai- nures 125 et 127 avec les lignes 3-3 et 7-7 indique un mode de transmission correspondant au point mort. Le Drofil de la rainure 125 présente un décrochement latéral en 133, avec une amplitude suffisante pour que le baladeur 108 déplace l'accouplement à synchronisation de gamme haute/basse 29, afin d'embrayer et de débrayer momentanément le pignon de gamme haute 27 juste avant l'enclenchement de l'accouplement de marche arrière 111, en décalant l'effet d'embrayage dé- crit ci-dessus pour supprimer tout choc au moment de l'en- clenchement de la marche arrière. Des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit dans le domaine des équivalences tech- niques, sans s'écarter de l'invention.