Brevet FR2482907A1 — publié le 19811127

L'invention concerne un mécanisme destiné à changer des rapports de vitesse d'une transmission entre des valeurs pouvant être choisies. L'invention concerne plus particulièrement un mécanisme de changement de vitesse comportant un étrier de changement de vitesse actionné par un écrou à billes pouvant se déplacer sur un arbre fileté. Des dispositifs antérieurs de ce type sont sujets à de fréquentes défaillances résultant d'une usure prématurée de l'arbre fileté. Cette usure résulte de la rotation en roue libre de l'arbre aux extrémités de la course, les billes frottant alors contre l'arbre fileté pendant que ce dernier continue de tourner librement jusqu'à l'arrêt. Ceci est dû au fait que l'arbre fileté tourne sans provoquer un mouvement axial de l'écrou mobile à billes. L'usure qui en résulte pour les billes et le filetage progresse, les billes diminuant de dimension et les contraintes de contact devenant de plus en plus grandes. La détérioration finit par bloquer l'ensemble fileté, ce qui a pour effet de griller le moteur. Le mécanisme selon l'invention évite l'application de charges radiales, normalement exercées par l'étrier de commande sur l'arbre fileté d'entraînement, par la transmission de ces charges à une selle d'appui placée au- dessus de l'écrou. La forme géométrique de l'étrier soulage l'arbre fileté des charges axiales pendant la rotation en roue libre de cet arbre. Ainsi, de cette manière, on évite l'application des charges à l'écrou et à l'arbre fileté, se produisant normalement pendant la rotation en roue libre, de sorte que les billes du mécanisme à écrou et billes ne frottent pas contre l'arbre fileté. Une forme préférée de réalisation du mécanisme selon l'invention comprend, brièvement décrite, la selle de charge indiquée ci-dessus et qui comporte des ergots disposés de manière à supporter toutes les charges radiales et axiales.. Ces ergots s'engagent dans des ouvertures de l'étrier qui présentent des rampes d'échappement au moyen desquelles les ergots peuvent glisser librement vers l'extérieur des ouvertures pendant la rotation en roue libre de l'arbre fileté. L'écrou comporte des pattes radiales empêchant la selle de se déplacer autrement que radialement par rapport à l'écrou. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation, avec arrachement partiel, d'une forme préférée de réalisation du mécanisme de changement de vitesse selon l'invention; la figure 2 est une élévation partielle de l'écrou, de l'arbre fileté, de la selle et de l'étrier du mécanisme représenté sur la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1; la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 2; la figure 5 est une élévation, avec arrachement partiel, d'une forme préférée de réalisation de la selle du mécanisme selon l'invention; et la figure 6 est une élévation d'une forme préférée de réalisation de l'écrou du mécanisme selon l'invention. La figure 1 est une élévation d'une forme préférée de réalisation du mécanisme de changement de vitesse selon l'invention. Ainsi, un dispositif 10 de changement de vitesse d'essieu à deux vitesses comporte un carter 8 dont une partie est représentée avec arrachement afin de montrer un écrou mobile 12 à billes qui peut se déplacer axialement, mais ne peut pas tourner, sur un arbre fileté 14 de commande, cet écrou pouvant se déplacer entre deux limites extrêmes. Un moteur électrique réversible 6 fait tourner l'arbre fileté. Comme représenté sur la figure 2, l'écrou 12 provoque le déplacement d'un étrier 16 de commande au moyen d'ergots 18 qui s'engagent dans des ouvertures 19 ménagées dans l'étrier 16. Les ergots 18 font saillie de côtés opposés d'une selle 20 qui est montée radialement au-dessus de l'écrou 12 (voir également sur la figure 4). L'écrou 12 est réalisé d'une seule pièce avec des pattes 50 (figure 6) situées à ses extrémités longitudinales respectives et retenant axialement 248290/ la selle 20 sur cet écrou afin que cette selle ne puisse se déplacer que radialement par rapport à l'écrou 12. Ainsi, lorsque l'écrou 12 est déplacé axialement entre les limites du dispositif de translation sur l'arbre fileté 14, les ergots 18 de la selle 20 s'engagent dans les ouvertures 19 de l'étrier 16 de commande et font tourner ce dernier d'une position vers l'autre. Aux limites extrêmes précitées, l'étrier permet l'échappement des ergots 18 des ouvertures 19 pour des raisons et par des moyens décrits ci-après. La figure 3 montre que l'écrou mobile 12 déplace toujours l'étrier 16 contre la force d'un ressort. Ainsi, un dispositif 22 de traction à ressort comprend un ressort 24 de torsion monté sur un axe 25 de levier (représenté en traits mixtes). Le ressort 24 est placé entre un levier 26 d'enroulement du ressort et un levier 30 de commande d'une fourchette. Le levier 26 d'enroulement comporte un doigt axial 28 d'enroulement à son extrémité extérieure, tandis que le levier 30 de la fourchette comporte un doigt 32 de commande qui est orienté axialement et chevauche radialement le doigt 28. Les extrémités opposées 34 *du ressort 24 sont coudées radialement vers l'extérieur afin d'être placées-dans le même plan radial et de se loger dans des encoches 36 des doigts 28 et 32. Ainsi, lorsque l'on fait tourner dans un sens ou dans l'autre le levier 26 d'enroulement du ressort, le doigt 28 passe sous le doigt 32 et porte contre l'une des extrémités 34 du ressort 24 de manière à pouvoir appliquer une force de rotation à ce dernier, dans un sens ou dans l'autre. Comme représenté sur la figure 4, il apparaît que le levier 26 d'enroulement du ressort comprend en outre un bras 38 auquel est fixé l'étrier 16 de commande. Ainsi, il apparaît de manière évidente que le mouvement axial de l'écrou 12, produit par une rotation de l'arbre fileté 14, provoque une rotation de l'étrier 16, du bras 38 et donc du levier 26 d'enroulement sous l'action des ergots 18 de la selle 20 (ces ergots s'engageant dans les ouvertures- 19 de l'étrier 16). Comme représenté sur la figure 3, le levier 30 de commande de la fourchette comporte une bague rectangulaire destinée à s'engager dans un logement 42 d'un levier 44 de fourchette à deux bras, dont la fonction est bien connue de l'homme de l'art sans nécessiter d'autres explications. Ainsi, le conducteur d'un véhicule actionne un commutateur afin de mettre en marche le moteur 6. Ce dernier fait tourner l'arbre fileté 14 qui entraîne l'écrou 12 vers sa position limite opposée. Les ergots 18 de la selle 20 s'enclenchent avec l'étrier 16 afin de le faire tourner contre la force exercée par le mécanisme 22 de tension du ressort. Ce mécanisme emmagasine l'énergie du ressort dans le dispositif de changement de vitesse, ce qui, lors d'une réduction du couple de l'engrenage d'essieu en prise, permet le passage des engrenages d'essieu d'une vitesse d'essieu à l'autre. La figure 5 représente une forme préférée de réalisation de la selle 20 de charge du mécanisme selon l'invention. Comme indiqué précédemment, la selle 20 comporte deux ergots 18 qui font saillie vers l'extérieur sur ses côtés et qui sont destinés à s'engager dans les ouvertures 19 de l'étrier 16. Chaque ergot 18 comporte une partie 46 de fixation à la selle et une partie 48 destinée à s'engager dans une ouverture de l'étrier, et chaque ergot est de préférence soudé à la selle comme représenté. La selle 20 de la figure 5 s'ajuste en glissant sur l'écrou 12 de la figure 6, cet écrou 12 comportant des pattes 50 qui retiennent la selle 20 dans la direction axiale afin de ne permettre qu'un mouvement radial de cette dernière sur l'écrou. Celui-ci présente également une gorge intérieure 52 destinée à recevoir des billes 53 qui sont représentées en trait pointillé sur la figure 4. Les billes 53 exercent une force axiale appliquée par l'arbre fileté à l'écrou 12 qui ne peut tourner, mais qui peut se déplacer axialement et librement sur l'arbre fileté 14, de manière que les ergots 18 de la selle 20 fassent tourner l'étrier 16 et, par consé- quent, le levier 26 d'enroulement du ressort, comme indiqué précédemment. Comme représenté sur la figure 2, les extrémités des ouvertures 19 comportent des rampes 54 d'échappement qui permettent aux ergots 18 de la selle 20 de se dégager en *2482907 glissant des ouvertures 19 pendant la rotation en roue libre de l'arbre fileté 14, ce qui se produit à chaque extrémité de la course de commande. A cet effet, les rampes 54 présentent des surfaces parallèles à l'axe "aa" de l'arbre fileté lorsque l'étrier 16 est à une extrémité de son arc de rotation. Ainsi, la selle, l'écrou ou l'arbre fileté n'est soumis à aucune charge axiale pendant la rotation en roue libre, car les ergots 18 sont totalement dégagés des ouvertures 19 de l'étrier. On a mentionné précédemment que le mécanisme 22 de tension du ressort (figure 3) emmagasine l'énergie d'un ressort qui est libérée lors d'une réduction du couple d'un engrenage d'essieu en prise. L'énergie du ressort ainsi emmagasinée fait apparaître une composante de force radiale exercée par l'étrier 16 sur les ergots 18. Comme montré sur les figures 2 et 4, il apparaît que ces forces radiales sont transmises par les ergots 18 et la selle directement à la paroi 56 du carter du dispositif 10 de changement de vitesse. La selle 20 porte directement contre la paroi 56 du carter, cette paroi supportant finalement la totalité des forces radiales appliquées à la selle. Lorsque la selle 20 coulisse le long de la paroi 56 au cours des cycles de changement de vitesse, une usure minimale apparaît de manière inévitable, bien que les surfaces de glissement baignent dans du. lubrifiant. Même dans des conditions d'usure, il apparaît que l'écrou 12 et l'arbre fileté 14 ne sont soumis à aucune charge radiale, car la selle, qui peut coulisser librement et radialement sur l'écrou, rattrape la totalité du jeu dû à l'usure. Le fait que l'écrou 12 et l'arbre fileté 14 ne soient soumis à aucune charge radiale ni axiale pendant la rotation en roue libre réduit notablement les forces de frottement apparaissant entre les billes précitées 53 et l'arbre fileté 14, ce qui accroit sensiblement la durée de vie du dispositif de changement de vitesse. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mécanisme décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de changement de vitesse comportant un étrier (16) de changement de vitesse pouvant être actionné par un ensemble à écrou (12) et arbre fileté (14), le mécanisme étant caractérisé en ce qu'il comporte une selle (20) de charge-montée sur l'écrou et pouvant s'enclencher avec l'étrier, cette selle comprenant des éléments qui empêchent la transmission de charges radiales de l'étrier à l'écrou et à l'arbre fileté, tout en assurant la transmission de charges axiales dudit écrou et de l'arbre fileté à l'étrier. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étrier peut tourner entre des première et seconde positions limites et comprend des éléments le soulageant des charges axiales exercées par l'écrou et l'arbre fileté sur cet étrier lorsque ce dernier est placé dans l'une ou l'autre de ses première et seconde positions limites. 3. Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments de la selle destinés à empêcher la transmission des charges radiales comprennent des bossages (18) portés par la selle et destinés à s'enclencher avec l'étrier. 4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étrier présente en outre des ouvertures (19) destinées à recevoir les bossages de la selle, ces bossages déplaçant l'étrier entre ses première et seconde positions limites. 5. Mécanisme selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de l'étrier soulageant ce dernier des charges axiales exercées par l'écrou et l'arbre fileté comprennent des rampes (54) d'échappement formées aux extrémités de chaque ouverture, de manière que les bossages puissent se dégager en glissant de ces ouvertures dans l'une ou l'autre des première et seconde positions limites. 6. Mécanisme selon la revendication 5, caractérisé en ce que la selle de charge comporte en outre des pattes (50) situées radialement sur l'écrou et ne 248290? permettant qu'un mouvement radial de la selle par rapport à l'écrou. 7. Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un carter qui comprend des parois intérieures (56), la selle présentant une surface radiale de charge qui peut glisser contre au moins l'une des parois intérieures du carter. 8. Mécanisme selon la revendication 7, caractérisé en ce que les bossages comprennent des ergots (18) qui font saillie vers l'extérieur de côtés opposés de la selle et qui sont fixés, sans pouvoir tourner, à ladite selle afin d'actionner l'étrier. 9. Selle de charge montée de manière à pouvoir glisseraradialement sur un écrou (12) à billes (53), mobile sur un arbre fileté (14), caractérisée en ce qu'elle comporte des éléments destinés à s'enclencher avec des ouvertures (19) d'un étrier (16) de changement de vitesse. 10. Selle selon la revendication 9, caractérisée en ce que les éléments destinés à s'enclencher avec des ouvertures d'un étrier de changement de vitesse comprennent des bossages (18) portés par la selle et destinés à pénétrer dans lesdites ouvertures afin d'actionner l'étrier. 11. Etrier, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments destinés à s'enclencher avec un écrou (12) à billes (53), mobile sur un arbre fileté (14), afin de déplacer ledit étrier (16) entre des première et seconde positions limites, cet étrier comprenant également des éléments destinés à le soulager des charges axiales exercées par l'écrou et l'arbre fileté sur ledit étrier lorsque ce dernier est placé dans l'une ou l'autre de ses première et seconde positions limites. 12. Etrier selon la revendication 11i caractérisé en ce que les éléments destinés à s'enclencher avec l'écrou pour actionner ce dernier comprennent des ouvertures (19) ménagées dans l'étrier, lesdits éléments destinés à soulager ce dernier des charges axiales comprenant une rampe (54) d'échappement formée à chaque extrémité de chaque ouverture.