Brevet FR2483553A1 — publié le 19811204

La présente invention concerne une botte de vitesses à trains planétaires à plusieurs étages, pour véhicules automobiles et machines de construction et de terrassement, cette bolte étant constituée de deux ou trois planétaires simples, de deux ou trois embrayages et de trois ou quatre freins. Les botes de vitesses à trains planétaires à plusieurs étages existantes sont constituées, sur la base du schéma cinématique de Simpson ou de Wilson, avec des étages de transmission déterminés pour les rapports les plus bas. Leur inconvénient réside en une vitesse de rotation relativement élevée des pignons périphériques (satellites) et dans les couples élevés des organes intérieurs de quelques étages, ce qui impose de fortes sollicitations aux paliers des pignons périphériques, et limite la capacité de charge et la durée de service de la botte de vitesses. Egalement, la possibilité de choisir, en les adaptant,lesrapports de trans missiontest rendue plus difficile. Les bottes de vitesses à trains planétaires à six é- tages de types connus utilisent le schéma cinématique qui est dérivé de la botte de vitesses de base (3 + 1 ) en amont de laquelle est disposé un groupe de division ou un groupe à plusieurs gammes. L'inconvénient d'un tel agencement consiste dans la commande simultanée de deux embrayages ou freins appartenant à différents étages, ce qui altère la continuité de la commande. Les inconvénients mentionnés ci-dessus sont éliminés à l'aide de la botte de vitesses à trains planétaires à plusieurs étages selon l'invention, qui est formée de trois à quatre trains planétaires simples, de deux à quatre embrayages et de trois à quatre freins, la botte étant caractérisée en ce que l'entratneur du troisième train est relié rigidement à la couronne extérieure du second train, en ce que la couronne extérieure du premier train est reliée à l'entratneur du second train et à la couronne extérieure du troisième train, en ce que l'embrayage des étages de marche avant relie l'ar bre d'entrée avec l'arbre des étages de marche avant, qui est relié rigidement avec le pignon central du troisième train, en ceque l'embrayage de marche arrière relie l'arbre d'entrée à l'arbre de marche arrière, qui est relié rigidement avec le pignon central du premier train et avec le pignon central du second train, le carter de botte étant relié rigidement à l'aide du premier frein avec l'arbre de marche arrière, à l'aide du second frein avec l'entratneur du premier train, à l'aide du troisième frein avec la couronne extérieure du premier train, tandis que l'arbre de sortie est relié rigidement à l'entratneur du troisième train. Avantageusement, le rapport de vitesse surmultiplié est établi en reliant l'arbre d'entrée, à l'aide de l'embrayage de surmultipliée, avec l'arbre de surmultipliée, qui est en outre relie avec l'entratneur du second train. La botte de vitesses de base peut en outre être modifiée de telle sorte que l'arbre de sortie soit relié rigidement au pignon central du quatrième train, que la couronne extérieure du quatrième train soit reliée avec la couronne extérieure du troisième train, et que le carter de botte puisse être accouplé à l'aide du quatrième frein avec l'entratneur du quatrième train. Selon une autre modification, l'arbre de sortie est relié à l'entratneur du quatrième train, l'arbre des étages de marche avant est relié au pignon central du quatrième train et le carter de botte peut être accouplé à l'aide du quatrième frein avec la couronne extérieure du quatrième train. Selon une autre caractéristique de l'invention, la couronne extérieure du quatrième train est reliée rigidement à l'arbre de sortie, le pignon central du quatrième train est relié rigidement à la couronne extérieure du troisième train et le carter de botte est relié, à l'aide du quatrième frein, avec l'entratneur du quatrième train. Selon une autre caractéristique de l'invention concernant la surmultipliée l'arbre desortie est relié rigi dement au pignon central du quatrième train, la couronne extérieure du quatrième train est reliée rigidement à la couronne du troisième train et le carter de botte peut être accouplé à l'aide du quatrième frein avec l'entralneur du quatrième train. Selon une autre variante de l'invention, l'arbre de sortie est relié rigidement à l'entratneur du quatrième train, le pignon central du quatrième train est relié rigidement à l'arbre des étages de marche avant et le carter de botte peut être accouplé, à l'aide du quatrième frein, avec la couronne extérieure du quatrième train. Selon encore une autre variante, l'arbre de sortie est relié rigidement à la couronne extérieure du quatrième train, le pignon central du quatrième train est relié rigidement à la couronne extérieure du troisième train et le carter de botte peut être accouplé à l'aide du quatrième frein, avec l'entratneur du quatrième train. D'autres avantages et caractéristiques de l'inven-- tion seront mis en évidence, dans lasuite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 montre schématiquement la disposition de la botte de vitesses de base (4 + 20).. Fig. 2 montre une extension de la botte de vitesses de base à une botte à surmultipliée 6 + 20. Fig. 3, 4 et 5 montrent une extension de-la botte de vitesses de base à la bote de vitesses à prise directe 6 + 30. Fig. 6,7 et 8 montrent une extension de la botte de vitesses de la figure 2 à une botte de vitesses à surmultipliée 7 + 3 . Fig. 9 montre un tableau donnant les nombres de dents des couronnes extérieures et des pignons centraux de différents trains d'engrenages intervenant dans les bottes de vitesses des figures 1, 2 5 3, 5, 6 et 8. Fig. 10 est un tableau donnant les nombres de dents des couronnes extérieures et des pignons centraux intervenant dans les bottes de vitesses des figures 4 et 7; et Fig, 11 à 18 donnent dans la meme séquence, les tableaux de commande et les rapports de transmission pouvant être obtenus avec les bottes de vitesses des figures 1 à 8. L'arbre de sortie 4 de la botte de vitesses de base 4 + 20 est relié rigidement avec l'entratneur du troisième train C et avec la couronne extérieure du second train B. La couronne extérieure du premier train A est reliée rigidement avec l'entratneur du second train B et avec la couronne extérieure du troisième train C. L'embrayage des étages de marche avant S 1 relie l'arbre d'entrée 1 avec l'arbre 2 des étages de marche avant, qui est lui-meme relié rigidement avec le pignon central du troisième train C. L'embrayage S 2 de marche arrière relie l'arbre d'entrée 1 avec l'arbre 3 de marche arrière. L'arbre 3 de marche arrière est relié rigidement avec le pignon central du premier train A et avec le pignon central du second train B.Le carter de botte 5 est relié, à l'aide du premier frein B 1 avec l'arbre 3 de marche arrière, à l'aide du second frein B 2 avec l'en- tratneur du premier train A, et à l'aide du troisième frein B 3, avec la couronne extérieure du premier train A. Pour le -rapport IO, l'embrayage S 1 des étages de marche avant et le troisième frein B 3 sont accouplés. Le troisième train C fonctionne comme un simple train planétaire, tandis que le premier train A et le second train B tournent à vide, c'est-à-dire sans charge. Pour le rapport IIO, l'embrayage S 1 des étagea de marche avant et le second frein B 2 sont accouplés. Le premier train A, le second train B et le troisième train C constituent une transmission différentielle compound. Pour le rapport IIIO, l'embrayage S 1 des étages de marche avant et le premier frein B 1 sont accouplés. Le second train B et le troisième train C fonctionnent comme une transmission différentielle compound, le premier train A tourne à vide sans charge. Pour le rapport IVO, l'embrayage S 1 des étages de marche avant et l'embrayage S 2 de marche arrière sont simultanément enclenchés. Toute la partie planétaire tourne de façon monobloc. Pour la marche arrière R IO, l'embrayage S 2 de marche arrière et le troisième frein B 3 sont enclenchés. Le second train B fonctionne comme un simple train planétaire, le premier train A et le troisième train C tournent à vide sans charge. Pour la marche arrière R IIO, l'embrayage S 2 de marche arrière et le second frein B 2 sont enclenchés. Le premier train A et le second train B fonctionnent comme une transmission différentielle compound, le troisième train C tourne à vide sans charge. Sur la figure 11, on a indiqué le nombre maximal de régimes de travail. Quelques régimes de travail et les rapports correspondants de transmission ne doivent pas être utilisés, par exemple la marche arrière R IIO. A partir de la botte de vitesses de base de la figure 1, on a créé la boîte de vitesses à surmultipliée 6 + 20 par addition de l'embrayage S 3 de surmultipliée qui assure la liaison de l'arbre d'entrée 1 (cf. figure 2) avec l'arbre 6 de vitesse surmultipliée. L'arbre 6 de vitesse surmultipliée est relié rigidement avec l'entratneur du second train B. Les étages de transmission 1 à 3 et R I et R II correspondent par le type de commande, par l'étage de transmission (cf. figure 12) et par le flux de force, aux étages de transmission 1 à 3 et R I et R Il de la botte de vitesses de base de la figure 1. Pour le rapport IVO, l'embrayage S 1 des étages de marche avant et l'embrayage S 3 de surmultipliée sont accouplés. Tout l'ensemble planétaire tourne de façon monobloc, Pour le rapport V , ltembrayage S 3 de surmultipliéeet le premier frein B 1 sont accouplés. Le second train B fonctionne comme un simple train planétaire, le premier train A et le troisième train C tournent à vide sans charge. Pour le rapport VIO, l'embrayage S 3 de surmultipliée et le second frein B 2 sont accouplés. Le premier train A et le second train B fonctionnent comme une botte de vitesses compound, tandis que le troisième train C tourne à vide sans charge. A partir de la botte de vitesses de base de la figure 1, on crée la botte de vitesses à prise directe 5 + 30 (cf. figure 3) par addition du quatrième frein B 4 es du quatrième train D, cn faisant en sorte que son pignon central soit relié à 11 arbre de sortie 4, que sa couronne extérieure soit reliée avec le troisième train C, et que son entraîneur puisse être accouplé à l'aide du quatrième frein B 4, avec le carter de botte 5. Pour le rapport Inouvellement obtenu, l'embrayage S 1 des étages de marche avant et le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le quatrième train D fonctionne en train planétaire simple, les autres trains tournent à vide sans charge. Le rapport IIO correspond à IO de la botte de vitesses de base de la figure 1, le rapport IIIO correspond à IIO, le rapport IVO correspond à IIIO, le rapport VO correspond à IVO, la marche arrière R II correspond à la marche arrière R I, la marche arrière R III correspond à la marche arrière R II, tous ces agencements concernant le type de commande, la grandeur des rapports de transmission et le flux de force, comme le montre le tableau de la figure 13. Pour la marche arrière nouvellement obtenue R I, l'embrayage S 2 de marche arrière et le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le second train B et le quatrième train D fonctionnent comme un train planétaire compound, le pre A mier train! eut le troisième train C tournent à vide sans charge. A partir de la botte de vitesses de base de la figure 1, on crée une botte de vitesses à prise directe 5 + 30 (cf. figure 4) par addition du quatrième frein B 4 et du quatrième train D, dont l'entratneur est relié rigidement à l'arbre de sortie 4, tandis que le pignon central est relié rigidement à l'arbre 2 des étages de marche avant et que la couronne extérieure peut être accouplée à l'aide du frein B 4 avec le carter de botte 5. Pour le nouvel agencement obtenu IO, l'embrayage S 1 des étages de marche avant et le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le quatrième train D fonctionne comme un simple train planétaire, les autres trains tournent à vide sans charge. Le rapport IIO correspond à PO de la bot- te de vitesses de base de la figure 1, le rapport IIIO correspond à IIO, le rapport IVO correspond à III , le rapport VO correspond à IVO, la marche arrière R II correspond à la marche arrière R I et la marche arrière R III correspond à la marche arrière R II, ce qui est défini par le type de commande, la grandeur des rapports de transmission (cf. figure 14) et le flux de force. Pour la marche arrière R I, l'embrayage S 2 de la marche arrière et le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le second train B, le troisième train C, et le quatrième train D fonctionnent comme un train planétaire compound, tandis que le premier train A tourne à vide sans charge. Avec cette bolte de vitesses (figure 4), on peut atteindre, à la différence de la botte de vitesses de la figure 3 qui comporte le meme nombre d'étages de transmission et qui est également à prise directe, un plus grand rapport de transmission pour IO et pour la marche arrière R I. A partir de la bolte de vitesses de base de la figure ; on obtient la botte de vitesses à prise directe de la figure 5 par addition du quatrième frein B 4 et du quatrième train D, dont la couronne extérieure est reliée rigidement à l'arbre de sortie 4, tandis que le pignon central est relié rigidement à la couronne extérieure du troisième train C, et que l'entraîneur peut être accouplé, à l'aide du quatrième frein B 4, avec le carter de botte 5. Avec l'agencement nouvellement obtenu du rapport et IO, l'embrayage S 1 des étages de marche avant/le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le troisième train C et le quatrième train D fonctionnent comme un train planétaire compound, tandis que les autres trains tournent à vide sans char ge. Le rapport IIO de cette botte de vitessescorrespond à IO de la botte de vitesses de base de la figure 1, le rapport IIIO correspond à IIO, le rapport IVO correspond à IIIO, le rapport VO correspond à IVO, la marche arrière R II correspond à la marche arrière R I et la marche arrière R III correspond à la marche arrière R II, ce qui est imputable au type de commande, à la grandeur des rapports de transmission et au flux de force, (cf. le tableau de la figure 15). Pour la marche arrière R I nouvellement obtenue, l'embrayage S 2 de marche arrière et le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le second train B et le quatrième train D fonctionnent comme un train planétaire, et les autres trains tournent à vide sans charge. Dans cette botte de vitesses (figure 5) à la différence des bottes de vitesses des figures 3 et 4, on peut obtenir encore un plus grand rapport de transmission pour IO et pour la marche arrière R I (se référer aux tableaux des figures 13, 14 et 15), ce qui la rend appropriée pour être utilisée sur des machines de construction et de terrassement. A partir de la botte à surmultipliée 6 + 2b de la figure 2, on obtient une botte à surmultipliée 7 + 30 (cf. figure 6) par l'addition du quatrième frein B 4 et du quatrième train D, de telle sorte que son pignon central soit relié rigidement à l'arbre de sortie 4, que la couronne extérieure soit reliée à la couronne extérieure du troisième train C et que l'entratneur puisse être accouplé, à l'aide du quatrième frein B 4, avec le carter de botte 5. Avec l'agencement nouvellement obtenu IO, ltem- brayage S 1 des étages de marche avant et le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le troisième train C et le quatrième train D fonctionnent comme un train planétaire compound, tandis que les autres trains tournent à vide sans charge. Le rapport IIO de cette botte de vitesses correspond à 10 de la botte de vitesses de la figure 2, le rapport IIIO correspond à IIO, le rapport IVO correspond à 1110, le rapport VO correspond à IVO,le rapport VIO correspond à VO, VIIO correspond à VIO, la marche arrière R II correspond à la marche arrière R I et la marche arrière R III correspond à la marche arrière R II, ce qui résulte du type de commande, de la grandeur du rapport de transmission et du flux de force, comme indiqué sur le tableau de la figure 16. Pour la marche arrière R I nouvellement obtenue, l'embrayage S 2 de marche arrière et le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le second train B et le quatrième train D fonctionnent comme un train planétaire compound et les autres trains tournent à vide et sans charge. A partir de la botte de vitesses à prise directe 6 + 20 de la figure 2, on peut obtenir la botte de vitesses à surmultipliée 7 + 30 (cf, figure 7), par addition du quatrième frein B 4 et du quatrième train D, de telle sorte que son entraîneur soit relié rigidement à l'arbre de sortie 4, que son pignon central soit relié rigidement à l'arbre 2 des étages de marche avant et que sa couronne extérieure soit reliée, à l'aide du quatrième frein B 4, avec le carter de botte 5. Avec l'agencement IO nouvellement obtenu, l'embrayage S 1 des étages de marche avant et le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le quatrième train D fonctionne comme un train planétaire simple, les autres trains tournent à vide sans charge.Le rapport IIO de cette botte de vitesses correspond à IO de la botte de vitesses de la figure 2, le rapport IIIO correspond à II , le rapport IVO correspond à IIIO, le rapport VO correspond à IVO, le rapport VI correspond à VO, le rapport VIIO correspond à VIO, la marche arrière RII correspond à la marche arrière R I et la marche carrière R III correspond à la marche arrière R II, ce qui découle du type de commande, de la grandeur des rapports de transmission et du flux de force (cf. tableaux de la figure 7). Avec la marche arrière R I nouvellement obtenue, l'embrayage S 2 de marche arrière et le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le second train B, le troisième train C et le quatrième train D fonctionnent comme un train planétaire compound et le premier train A tourne à vide. Avec cette botte de vitesses (figure 7), il est possible, à la différence de la botte de vitesses de la figure 6, qui comporte le même nombre d'étages de transmission et qui constitue également une botte à prise directe, d'obtenir un plus grand rapport de transmission pour IO et pour la marche arrière R I. A partir de la botte de vitesses à surmultipliée 6 + 20de la figure 1, on peut obtenir la botte de vitesses à surmultipliée 7 + 30de la figure 8 par addition du quatrième frein B 4 et du quatrième train D en faisant en sorte que sa couronne extérieure soit reliée rigidement avec l'arbre de sortie 4, que son pignon central soit relié rigidement à la couronne extérieure du troisième train C et que son entraîneur puisse être accouplé, à l'aide du quatrième frein B 4, avec le carter de botte 5. Pour le rapport IO nouvellement obtenu, l'embrayage S 1 des étages de marche avant et le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le troisième train C et le quatrième train D fonctionnent comme un train planétaire compound et les autres trains tournent à vide sans charge. Le rapport IIO de cette botte de vitesses correspond à IO de la botte de vitesses de la figure 2, le rapport IIIO correspond à IfO, le rapport IVO correspond à IIIO, le rapport VO correspond à IVO, le rapport VIO correspond à VO, le rapport VIIO correspond à VIO, la marche arrière R II correspond à la marche arrière R I, la marche arrière R III correspond à la marche arrière R II, ce qui découle du type de commande, de la grandeur des rapports de transmission et du flux de force, comme indiqué sur le tableau de la figure 18. Pour la marche arrière R I nouvellement obtenue, l'embrayage S 2 de marche arrière et le quatrième frein B 4 sont accouplés. Le second train B et le quatrième train D fonctionnent comme un train planétaire compound et les autres trains tournent à vide sans charge. Avec cette botte de vitesses (figure 8), il est possible, à la différence des bottes de vitesses 6 et 7, d'obtenir encore un plus grand rapport de transmission pour IO et pour la marche arrière (cf. tableaux des figures 16, 17, 18), ce qui convient pour l'utilisation de la botte de vitesses dans des machines de construction et de terrassement. REVENDICATIONS 1. Botte de vitesses à trains planétaires à plusieurs étages pour des véhicules automobiles et des machines de construction et de terrassement, constituée de deux ou quatre trains d'engrenages simples, de deux ou trois embrayages et de trois, et éventuellement quatre freins, caractériséeen ce que l'entratneur du troisième train (C) est relié rigidement à la couronne extérieure du second train (B), en ce que la couronne extérieure du premier train (A) est reliée rigidement à l'entratneur du second train (B) et à la couronne extérieure du troisième train (C), en ce que l'embrayage (S 1) des étages de marche avant relie l'arbre d'entrée (1) avec l'arbre (2) des étages de marche avant, qui est relié rigidement avec le pignon central du troisième train (C)., en ce que ltembrayage (S 2) de marche arrière relie l'arbre d'entrée (1) à l'arbre (3) de marche arrière, qui est relié rigidement avec le pignon central du premier train (A) et avec le pignon central du second train (B), le carter de botte étant relié à l'aide du premier frein (B 1) avec l'arbre (3) de marche arrière, à l'aide du second frein ( B 2) avec l'entraîneur du premier train (A), à l'aide du troisième frein ( B 3) avec la couronne extérieure du premier train (A), tandisque l'arbre de sortie (4) est relié rigidement à lten- tratneur du troisième train (C). 2. Botte de vitessesà trains planétaires à plusieurs étages selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre d'entrée (1) peut être accouplé à l'aide de l'embrayage de surmultipliée (S 3), avec l'arbre (6) de surmultipliée, qui est en outre relié avec l'entratneur du second train (B). 3. Botte de vitesses à trains planétaires à plusieurs étages selon la revendication 1, caractériséeen ce que l'arbre de sortie (4) est relié rigidement au pignon central du quatrième train (D), la couronne extérieure du quatrième train (D) est reliée avec la couronne extérieure du troisième train (C) et le carter de botte (5) est accouplé, à l'aide du quatrième frein (B 4), avec l'entratneur du quatrième train (D). 4. Bolte de vitesses à trains planétaires à plusieurs étages selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre de sortie (4) est relié à l'entratneur du quatrième train (D), et l'arbre (2) des étages de marche avant est relié au pignon central du quatrième train (D) et en ce que le carter de botte (5) peut être accouplé à l'aide du quatrième frein (B 4) avec la couronne extérieure du quatrième train (D). 5. Botte de vitesses à trains planétaires à plusieurs étages selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre de sortie (4) est relié rigidement à la couronne extérieure du quatrième train (D), en ce que le pignon central du quatrième train (D) est relié rigidement à la couronne extérieure du troisième train (C) et en ce que le carter de botte (5) est relié, à l'aide du quatrième frein (B 4), avec l'entratneur du quatrième train (D). 6. Botte de vitesses à trains planétaires à plu-. sieurs étages selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arbre de sortie (4) est relié rigidement au pignon central du quatrième train (D), en ce que la couronne extérieure du quatrième train (D) est reliée rigidement à la couronne extérieure du troisième train (C), et en ce que le carter de botte (5) est accouplé, à l'aide du quatrième frein (B 4))avec l'entraîneur du quatrième train (D). 7. Botte de vitesses à trains planétaires à plusieurs étages selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arbre de sortie (4) est relié rigidement à l'entralneur du quatrième train (D), en ce que le pignon central du quatrième train (D) est relié rigidement à l'arbre des étages de marche avant et en ce que le carter de botte (5) est accouplé, à l'aide du quatrième frein avec la couronne extérieure du quatrième train (D). 8. Botte de vitesses à trains planétaires à plusieurs étages selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arbre de sortie (4) est relié rigidement à la couronne extérieure du quatrième train (D), en ce que le pignon central du quatrième train (D) est relié rigidement à la couronne extérieure du troisième train (C) et en ce que le carter de bote (5) peut être accouplé, à l'aide du quatrième frein(B 4), avec l'entratneur du quatrième train (D).