Brevet FR2496818A1 — publié le 19820625

La présente lnvention concerne un dispositif de verrouillage de la commande de changement de vitesses en fonction de la vitesse du véhicule, pour boîte de vitesses à engrenages, destiné notamment à empêcher l'engagement de la marche arrière sur des véhicules utilitaires se déplaçant en marche avant et à vitesses trop élevée, dans lequel le pignon de marche arrière comporte un organe de couplage solidaire de ce pignon, dont la denture extérieure engrène la denture intérieure d'un manchon coulissant lors de l'engagement de la marche arrière. Le brevet allemand No 1 946 496 décrit un dispositif de ver- rouillage pour empêcher l'engagement de la marche arrière dans certaines con- ditions, sur une boîte de vitesses constituée d'un groupe principal et d'un groupe-relais, ce dispositif étant activé au moyen de verins pneumatiques. La commande du vérin de verrouillage s'effectue partiellement par des moyens pneu- matiques et partiellement par des moyens hydrauliques par l'intermédiaire d'un certain nombre de soupapes, ce qui rend le dispositif de verrouillage relati- vement complexe. La présente invention se propose de pallier cet inconvénient en réalisant un dispositif de verrouillage de la commande de changement de vi- tesses, pour boite de vitesses à engrenages, ce dispositif étant réalisé de façon simple et sans nécessiter un grand nombre de composants, de sorte qu'il soit relativement peu encombrant. Ce dispositif de verrouillage fonctionne sans commande assistée, c'est-à-dire sans assistance pneumatique, hydraulique ou mécanique, ce qui supprime les frais d'entretien et permet son montage ou son démontage aisés. Ce but est atteint par un dispositif de verrouillage selon l'invention caractérisé en ce qu'il comprend une bague d'arrêt montée entre le pignon de marche arrière et l'organe de couplage, cette bague étant composée de deux demi-coquilles maintenues ensemble par un ressort qui les entoure au moins partiellement, chaque demi-coquille comportant au moins une butée de ver- rouillage disposée sur sa face en regard de l'organe de couplage, cette butée comprenant un échelon constitué par une surface annulaire et une rampe, en ce que l'organe de couplage comporte au moins deux évidements axiaux ménagés à sa périphérie, dans lesquels sont respectivement engagés axialement une des butées de verrouillage, et en ce que la douille coulissante comporte une rampe cor- respondant à la rampe de butée de verrouillage et disposée sur son alésage in- térieur parallèle à la surface annulaire. Le dispositif de verrouillage selon l'invention se compose essentiellement d'une bague de verrouillage, comportant deux demi- coquilles, et qui est disposée entre le pignon de marche arrière et un organe de couplage, les deux demi-coquilles étant assemblées par l'intermédiaire d'un ressort qui les entoure. Chaque demi-coquille comporte sur la face orientée vers l'organe -2 - de couplage, une butée de verrouillage façonnée en échelon qui définit une sur- face annulaire et une rampe. L'organe de couplage comporte un évidement axial périphérique traversé respectivement par une butée de verrouillage axiale. Si, lorsque le véhicule a une vitesse supérieure à 10 km/h, les demicoquilles s'écartent radialement en s'opposant à la force de rappel du ressort, la douille coulissante pouvant glisser sur la surface annulaire jusqu'au moment o une surface intérieure inclinée constituant une rampe, prend appui sur la rampe de l'échelon de la butée de verrouillage, empêchant ainsi la progression du mouvement d'engagement de la marche arrière. Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse de la présente invention, la bague de verrouillage comporte un flasque dis- posé sur la face en regard du pignon de marche arrière et un évidement annu- laire destiné à loger le ressort, disposé entre le flasque et la butée de verrouillage de la bague d'arrêt. Pour limiter le déplacement des demi-coquilles susceptibles de s'écarter radialement sous l'action de la force centrifuge, le dispositif peut comporter sur la face frontale du pignon de marche arrière, trois chevilles protubérantes par rapport à cette surface frontale, ces chevilles constituant une butée d'arrêt des demi-coquilles s'écartant radialement sous l'action de la force centrifuge. Dans ce cas, la distance entre les chevilles et le pourtour extérieur du flasque est légèrement inférieure ou au plus égab à la distance qui sépare la surface annulaire de la butée de verrouillage du contour de l'a- lésage intérieur de la douille coulissante. Cette limitation radiale du dépla- cement des demi-coquilles peut également être obtentelorsque le pignon de marche arrière comporte sur sa face frontale un évidement annulaire dans le- quel le flasque de la bague de verrouillage s'engage de telle manière, qu'il existe entre son contour extérieur et le contour du flasqueun écart équivalent à celui qui sépare la cheville du contour du flasque. En outre, la limitation de déplacement radial des demi-coquilles dans la face frontale du pignon de marche arrière peut être obtenue par la présence d'une rainure radiale, au mi- lieu de chaque demi-coquille, cette rainure étant agencée pour loger au moins une cheville axiale solidaire du flasque. De cette manière, la limitation du déplacement peut être obtenue par la mise en place sur le flasque d'un boulon qui s'engage également dans cette rainure, la cheville assumant alors le rôle d'une cheville de guidage. Selon une autre forme de Réalisation de la présente invention, chaque demi-coquille ne comporte qu'une butée de verrouillage relativement é- troite, montée sensiblement au milieu de la face frontale des demicoquilles. Cette butée de verrouillage relativement étroite est avantageuse du fait que, si les demi-coquilles, soumises à la force centrifuge se déplacent jusqu'au point de butée, l'alésage intérieur de la douille coulissante peut encore cou- - 3 - 2 4968 18 lisser avec précision par dessus la surface annulaire. Si à la place d'une butée de verrouillage relativement étroite on utilisait une demi- bague d'arrêt ou un grand nombre de butées de verrouillage, constituant en fait une demi- bague de verrouillage, ces butées étant disposées concentriquement par rapport à la bague de couplage, l'introduction de la douille coulissante ne serait plus possible lorsque les demi-coquilles occupent une position écartée, son alésage inLérieur ne pouvant plus s'engager par dessus la surface annulaire, mais la douille coulissante buterait contre la surface frontale, notamment contre les extrémités disposées en regard des surfaces de séparation de la bague de ver- rouillage. Selon une autre forme de réalisation du dispositif selon l'invention, le ressort qui maintient ensemble les deux demi-coquilles de la bague de couplag est un ressort ouvert. Ce ressort ouvert peut être réalisé de différentes ma- nières, notamment selon une première forme de réalisation, les extrémités de ce ressort peuvent être repliées radialp;nant de manière que lorsque les deux demi-coquilles sont repoussées l'une contre l'autre, les extrémités recourbées du ressort se touchent ou présentent un très faible écart l'une par rapport à l'autre. Selon une autre forme de réalisation, les extrémités du ressort peu- vent également être recourbées radialement vers l'intérieur. Selon cette ré- alisation les surfaces de séparation comportent des rainures radiales dans les- quelles il est possible d'introduite les extrémités repliées du ressort. Les extrémités du ressort peuvent être conçues de telle manière que l'une d'elle forme un oeillet tandis que l'autre forme un crochet, le crochet étant engagé dans l'oeillet lorsque les surfaces de contact des demi-coquilles sont adja- centes, la distance selon une direction tangentielle qui sépare le crochet de l'oeillet correspondant à l'écart maximal des demi-coquilles lorsqu'elles se trouvent dans la position de verrouillage. Le ressort peut avoit une section circulaire, une section rectangulaire ou une section de forme quelconque a- daptée aux besoins ou selon l'application prévue. Le dispositif de verrouillage selon l'invention est conçu de façon relativement simple et peut être réalisé par une transformation d'un élément présent dans une boite de vitesses à engrenages, plus précisément du pignon et de l'organe de couplage, et par l'adjonction d'une bague de verrouillage d'un ressort et d'une cheville d'ar- rêt. Le dispositif de verrouillage selon l'invention fonctionne par l'ef- fet de la force centrifuge, le ressort annulaire étant choisi de telle manière qu'il s'ouvre au dessus d'une vitesse angulaire donnée pour permettre une expansion vers l'extérieur des demi-coquilles. Aucune force extérieure ni aucune assistance ne sont nécessaires dans ce dispositif pour atteindre l'effet de verrouillage souhaité. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'exemples de réalisation et des dessins annexés dans lesquels: 24968 18 la figure 1 représente une vue en coupe axiale partielle d'un dispositif de verrouillage selon l'invention, monté dans une boite de vitesses, la figure 2 représente une vue frontale du dispositif de ver- rouillage, partiellement coupée, permettant d'illustrer plus en détail la dis- position de la butée de blocage, la figure 3 représente une vue en coupe radiale du dispositif de verrouillage, cette coupe étant effectuée au niveau du ressort annulaire dont la position devient plus apparente, et la figure 4 représente une vue en coupe partielle d'un ressort annulaire dont les extrémités sont façonnées en forme de crochet et d'oeillet. Le dispositif de verrouillage selon l'invention comprend es- sentiellement, comme le montre la figure 1, une bague de verrouillage 20 dis- posée dans l'intervalle qui sépare un pignon de marche arrière 22 solidaire d'un organe de couplage 23, qui peut également être réalisé d'une pièce avec le pi- gnon. La bague de verrouillage 20 comporte d'une part un flasque 21 par lequel el- le s'appuie contre la face frontale du pignon 22, et d'autre part un échelon annulaire 17, qui s'engage dans une gorge ménagée dans le pignon 22. L'organe de couplage 23 comporte une denture extérieure 4 qui engrène la denture in- térieure 10 d'une douille coulissante 9. Sur le pourtour de la bague de verrouil- lage 20 est prévu un évidement annulaire 2 dans lequel est logé un ressort an- nulaire ouvert 18. La bague de verrouillage 20 est constituée de deux parties, les demi-coquilles 24 et 25, dont les surfaces de séparation 26 sont en appui, lorsque le ressort est en place et lorsque la boite de vitesses est à l'arrêt ou si le véhicule a une vitesse inférieure à 10 km/h. Les deux demi-coquilles 24 et 25 présentent dans leurs zones médianes orientét vers la douille coulis- sante 9, une butée d'arrêt 15 qui forme un échelon à son extrémité supérieure, cet échelon comportant une surface plane annulaire 13 et une rampe 14. La douil- le coulissante 9 est pourvue d'un alésage intérieur 7 et comporte à son ex- trémité une rampe 14 parallèle à la rampe 6. La surface annulaire 13, la rampe 14, la rampe 6 et l'alésage intérieur 7 sont ajustés de telle manière que dans la position de verrouillage de la bague de verrouillage 20, la douille coulis- sante 9, lorsqu'elle se déplace dans le sens de la flèche 8, coulisse sur la surface annulaire 13 jusqu'à ce que la rampe 6 vienne en appui sur la rampe 14. Pour limiter le déplacement radial des demi-coquilles 24 et 25, trois chevilles 1 sont montées dans la face frontale du pignon 22, de telle manière que lors d' un déplacement radial vers l'extérieur de ces demicoquilles, sous l'effet de la force centrifuge, elles gardent une position relativement concentrique par rapport à leur position de repos. Comme le montre la figure 3, les extrémités du ressort ouvert 18 sont repliées vers l'intérieur de façon à pénétrer dans les rainures 28 ménagées dans la bague de verrouillage 20 au niveau des zones de séparation des -5- 2 4 968 18 deux demi-coquilles. Les extrémités 27 du ressort, repliées vers l'intérieur sont formées de telle manière qu'elles se touchent à peine ou sont séparées par une faible distance lorsque les surfaces de contact 26 des demi-coquilles sont en contact l'une avec l'autre. L'angleC La figure 4 illustre une autre forme de réalisation des extré- mités du ressort 18. L'une est repliée en forme d'oeillet 29 et l'autre en forme de crochet 30. Le crochet 30 est engagé dans l'oeillet 29 de telle ma- nière que lorsque les surfaces de contact 26 des demi-coquilles 24 et 25 sont en appui l'une sur l'autre, un espace est ménagé entre les deux extrémités. Le dispositif de verrouillage selon l'invention fonctionne de la manière sui- vante: lorsque la boîte de vitesses est au repos, ou lorsque le véhicule circule en marche avant à une vitesse inférieure à 10 km/h, les demi-coquilles 24 et 25 sont assemblées par la force du ressort 18, c'està- dire que les surfaces de contact 26 sont en appui l'une sur l'autre. Si le con- ducteur engage la marche arrière, la douille coulissante 9 se déplace dans la direction de la flèche 8, en glissant sur l'organe de couplage 23. Dans ce cas la douille coulissante 9, glisse par dessus la butée d'arrêt 15, de telle ma- nière que la denture intérieure 10 de cette douille 9 engrène la denture ex- térieure 4 de l'organe de couplage 23. De cette manière, la marche arrière est engagée. Par contre, si le véhicule a une vitesse en marche avant su- périeure à 10 km/h, les demi-coquilles 24 et 25 de la bague de verrouillage 20, se dégagent radialement vers l'extérieur sous l'effet de la force centri- fuge, cette force étant alors supérieure à la force de compression exercée par le ressort 18, le déplacement des demi-coquilles s'effectuant jusqu'au moment o leurs surfaces extérieures se trouvent en butée contre les chevilles 1. Si dans ces conditions le conducteur tente d'engager la marche arrière, la douille coulissante est repoussée dans le sens de la flèche 8 en direction de l'organe de couplage 23. Cette douille s'engage sur la surface annulaire 13 définie par la butée d'arrêt 15, jusqu'à ce que la rampe 6 soit en appui contre la rampe correspondante 14 de la butée d'arrêt. De cette manière la douille coulissante 9 est bloquée, ce qui empêche l'enclenchement de la mar- che arrière. Ce n'est que lorsque le conducteur a réduit sa vitesse jusqu'à la limite mentionnée précédemment, que les demi-coquilles peuvent reprendre leur position de repos, c'est-à-dire leur position comprimée sous l'effet du ressort, dans laquelle leurs surfaces de contact 26 sont en appui l'une sur 39 l'autre. Alors la marche arrière peut être engagée. -6- 2 4968 18 REVENDICATIONS 1. Dispositif de verrouillage de la commande de changement de vitesses en fonction de la vitesse du véhicule, pour boite de vitesses à en- grenages, destiné notamment à empêcher l'engagement de la marche arrière sur des véhicules utilitaires se déplaçant en marche avant et à vitesse trop éle- vée, dans lequel le pignon de marche arrière comporte un organe de couplage solidaire de ce pignon, dont la denture extérieure engrène la denture inté- rieure d'un manchon coulissant lors de l'engagement de la marche arrière, ca- ractérisé en ce qu'il comprend une bague d'arrêt 20 montée entre le pignon de marche arrière 22 et l'organe de couplage 23, cette bague étant composée de deux demi-coquilles 24, 25 maintenues ensemble par un ressort 18 qui les en- toure au moins partiellement, chaque demi-coquille 24,25 comportant au moins une butée de verrouillage 15 disposée sur sa face en regard de l'organe de cou- plage 23; cette butée comprenant un échelon constitué par une surface annu- laire 13 et une rampe 14, en ce que l'organe de couplage 23 comporte au moins deux évidements axiaux 16 ménagés à sa périphérie, dans lesquels sont respec- tivement engagés axialement une des butées de verrouillage 15, et en ce que la douille coulissante 9 comporte une rampe 6 correspondant à la rampe 14 et disposée sur son alésage intérieur 7 parallèle à la surface annulaire 13. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de verrouillage 20 comporte un flasque 21 solidaire de sa face arrière en regard du pignon de marche arrière 22 et en appui contre lui, et un évi- dement annulaire 2 disposé entre le flasque 21 et la butée de verrouillage 15 pour loger le ressort 18. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le pignon 22 comporte trois chevilles 1, disposées sur sa face en regard de l'organe de couplage 23, pour limiter le déplacement des demicoquilles 24,25, ces chevilles étant montées de telle manière qu'elles dépassent partiel- lement la surface frontale du pignon 22 et que la distance s1 3 entre chaque goupille 1 et le contour extérieur du flasque 21 soit inférieur ou au plus égal à la distance s2 12 qui sépare la surface annulaire 13 du contour de l'a- lésage intérieur 10. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface frontale du pignon 22 comporte un évidement annulaire, dans lequel s'engage axialement le flasque 21, et en ce que le contour extérieur du flasque 21 est écarté radialement des chevilles 1 d'une distance 3. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque demi-coquille 24,25 comporte une butée de verrouillage 15 disposée sen- siblement au milieu de la face frontale des demi-coquilles 24,25. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort 18 est une bague-ressort ouverte. - 7 -2496 18 - 2 496818 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les extrémités 27 du ressort 18 sont recourbées, en ce que les demi-coquilles 24,25 comportent respectivement une rainure 28 symétriques l'une par rapport à l'autre et disposée sur leurs surfaces de séparation respective 26 au niveau de l'évidement 2, cette rainure 28 ayant une largeur sensiblement égale à cel- le de l'évidement 2, et en ce que les extrémités 27 du ressort pénètrent au travers de la rainure 28 à l'intérieur de la bague d'arrêt 20. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'une des extrémités du ressort 18 a la forme d'un oeillet 29, et l'autre ex- trémité celle d'un crochet 30 de sorte que le crochet 30 puisse s'engager dans l'oeillet 29, ces éléments étant agencés de telle manière qu'il existe un cer- tain jeu entre eux lorsque les surfaces de séparation 26 des demicoquilles 24,25 sont en appui l'une sur l'autre. 9. Dispositif selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que le ressort 18 a une section circulaire. 10. Dispositif selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que le ressort 18 a une section rectangulaire. 11. Dispositif selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que les extrémités 27 du ressort sont recourbées, sensiblement radialement vers l'intérieur, de sorte que les demi-coquilles 24,25 soient en contact tan- gentiel lorsque leurs surfaces de séparation 26 se touchent. 12. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les demi-coquilles 24,25 comportent respectivement une gorge radiale, disposée sensiblement au milieu de chaque demi-coquille, cette gorge étant a- gencée pour loger au moins une cheville axiale, montée sur le flasque 21 pour assurer la limitation du déplacement de la face frontale du pignon 22.