Brevet FR2556067A1 — publié le 19850607

La présente invention se rapporte à une boite de dé- multiplication pour véhicules à moteur, devant être réunie à l'arbre de sortie d'une boite de vitessesprincipale et com- prenant un ensemble à engrenage planétaire muni d'un engre- nage central monté sur un arbre d'entrée et en prise avec des engrenages planétaires qui sont portés par un support d'engrenage planétaire réuni à un arbre de sortie et qui sont en prise avec une couronne dentée pouvant être verrouillée par des moyens d'accouplement soit contre la rotation par rapport audit carter afin d'établir un entrainement à rapport de réduction entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie, soit contre la rotation par rapport aux arbres d'entrée et de sor- tie afin d'établir un entraînement. direct':entre les arbres. Les transmissions de véhicule consistant en une boite de vitesses de base et une boite de démultiplication fixée à la sortie de celle-ci sont tout à fait répandues particulié- rement dans les poids lourds, afin de fournir un grand nombre de rapports d'engrenage et de rendre possible le fonctionne- ment du moteur à un régime en tours/minute favorable, sous des charges et vitesses variées. Une boîte de vitesses de base à quatre rapports et une boîte de démultiplication à deux rapports fournissent ainsi un total de huit rapports d'engrenage. Dans une boite de démultiplication du type décrit dans l'introduction, dans une conception connue, la couronne dentée est réunie à un support de couronne dentée monté de manière rotative sur l'arbre de sortie. Pour engager le rap- port de vitesse bas, un manchon d'embrayage qui est axiale- ment dé.plaçable mais non rotatif par rapport au support de couronne dentée est glissé en position de prise avec une couronne d'entraînement qui est fixée à une paroi intermé- diaire rigidement réunie au carter de la boite de démultipli- cation. Le passage du rapport haut, c'est-à-dire l'entraîne- ment direct, est accompli en mettant le manchon d'embrayage en prise avec une couronne d'entraînement qui- est fixée à l'arbre de sortie. Cette boite de vitesse contient un certain nombre de composants qui doivent être dimensionnés en fonction de la forte charge sur l'engrenage planétaire due au couple appelé couple de torsion entre le support d'engrenage plané- taire et la couronne dentée lorsqu'on fonctionne en mode de rapport élevé. Le couple de torsion est renvoyé par le support d'engrenage planétaire, l'arbre de sortie, la couronne d'en- trainement, le manchon d'embrayage et le support de couronne dentée, à la couronne dentée. Du fait que d'aussi nombreux composants doivent être dimensionnés pour des charges impor- tantes, la boîte de démultiplication sera relativement chère. Son encombrement axial est également important. Dans une autre boite de démultiplication connue, la couronne dentée elle-même est utilisée comme manchon d'em- brayage. La couronne dentée est déplaçable axialement pour être mise en prise avec des couronnes d'entraînement devant et derrière l'engrenage planétaire. Alors qu'il est vrai que cette conception élimine quelques uns des composants décrits ci-dessus, plusieurs inconvénients apparaissent cependant. En premier lieu, l'ensemble à engrenage planétaire doit être placé bien plus à l'arrière que dans la construction décrite précédemment de manière à faire de la place pour une couronne d'entraînement de synchronisation devant l'ensemble à engre- nage planétaire, ce qui signifie que le "porte à faux" sera plus important, c'est-à-dire la longueur de l'arbre principal (arbre d'entrée) entre le-palier côté entrée et l'extrémité d'arbre intérieure munie de l'engrenage central. Du fait que l'ensemble à engrenage planétaire sert de point d' appui in- térieur pour l'arbre de sortie, il est souhaitable de mainte- nir le porte à faux aussi faible que possible, du fait que la flexion de l'arbre principal déplace l'ensemble à engrenage planétaire par rapport à sa position idéale. Ces déplacements augmentent avec un porte à faux accru et peuvent provoquer une mise en biais des engrenages ayant pour conséquence une faible prise entre les dents. En second lieu, les couronnes d'entraînement et les dispositifs de synchronisation doivent être adaptés au diamètre de la couronne dentée, ce qui signi- fie, par exemple, qu'ils auront des diamètres si grands qu'il ne sera pas possible d'utiliser les mêmes composants que dans la boîte de vitesses de base. Le but de la présente invention est de réaliser une boite de démultiplication du type décrit;-dans l'introduction, qui peut être construite en utilisant un plus petit nombre de composants, et en particulier un plus petit nombre de com- posants soumis au couple de torsion que dans la première boi- te de démultiplication mentionnée, et qui en même temps.main- tient un porte à faux minimal et laisse la possibilité d'uti- liser des composants standards pour la synchronisation. Ceci est réalisé selon l'invention par la couronne dentée qui est accouplée de manière non rotative à un manchon d'embrayage servant de support de la couronne dentée et mon- té concentriquement à l'arbre de sortie, ledit manchon d'em- brayage étant déplaçable axialement entre une premiere posi- tion d'embrayage-dans laquelle il établit un couplage non rotatif entre la couronne dentée et l'arbre de sortie, et une seconde position d'embrayage, dans laquelle il établit un couplage non rotatif entre la couronne dentée et le carter. Dans la forme de réalisation selon l'invention, la couronne d'entraînement pour le rapport haut, peut être ri- gidement réunie au moyeu du support d'engrenage planétaire, ce *qui signifie que le couple de torsion sera transmis depuis le support d'engrenage planétaire jusqu'à la couronne dentée uniquement par l'intermédiaire de la couronne d'entraînement et du manchon d'embrayage. La couronne d'entraînement pour le rapport bas peut être fermement réunie à la paroi d'extré- mité arrière du carter, éliminant ainsi la nécessité de la paroi intermédiaire précédemment mentionnée. Ceci, ainsi que l'absence d'une part d'un support de couronne dentée monté de manière rotative sur l'arbre de sortie et d'autre part, d'une couronne d'entraînement fermement réunie à l'arbre de sortie, permet la réalisation d'une boîte de démultiplication de longueur minimale dans la direction axiale. La conception rend possible l'utilisation d'un manchon d'embrayage d'un dia- mètre plus petit que celui de la couronne dentée, la consé- -quence directe en étant que la fourchette de débrayage, les cônes de synchronisation et les couronnes d'entraînement se- ront plus petits et moins chers que dans la construction con- nue, dans laquelle la couronne dentée elle-même est utilisée comme manchon d'embrayage. L'invention sera décrite plus en détails en référence à un exemple montré sur le dessin annexé. La figure montre une coupe longitudinale de la moitié supérieure d'une boite de démultiplication accolée à une boite de vitesses de base. Sur la figure, le repère 1 désigne la partie arrière du carter d'une boite de vitesses de base à laquelle est so- lidement boulonnée une bride 2 sur le carter:3 ouvert vers l'avant d'une boite de démultiplication. La paroi arrière 4 du carter 1 forme ainsi la paroi d'extrémité frontale de la boîte de démultiplication 3. La boîte de vitesses de base est munie d'un arbre de sortie 5 qui est monté dans un palier 6, et s'étend dans le carter 3 de la boîte de démultiplication. L'arbre 5 forme l'arbre d'entrée de la boîte de démultiplica- tion, qui est couplé par l'intermédiaire d'un ensemble à en- grenages planétaire, désigné dans son ensemble par le repère 7, à un arbre de sortie 8, équipé d'une bride pour être relié à l'arbre de transmission du véhicule. L'ensemble à engrenage planétaire 7 comprend un en- grenage central 9 solidement fixé à l'arbre d'entrée 5. L'en- grenage central 9 est en prise avec des engrenages planétai- res 10, qui sont montés sur des arbres 11 portés par un sup- port d'engrenage planétaire 12, qui est, à son tour, monté - de manière non rotative grâce à des cannelures 13 sur l'ar- bre de sortie 8. Les engrenages planétaires 10 sont en prise avec une couronne dentée 14 munie de cannelures internes 15 qui sont.en prise avec des cannelures externes 16 sur une bri- de annulaire 17 qui est faite d'une seule pièce avec un man- chon d'embrayage 18. Une bague de verrouillage 19 située dans une gorge dans;la couronne dentée fixe axialement ces compo- sants. Le manchon 18 est déplaçable axialement grâce à une fourchette de débrayage (non représentée) couplée au méca- nisme d'embrayage du véhicule. Le manchon d'embrayage 18 est muni d'une denture in- terne 20, qui dans la position montrée sur la figure et en prise avec la denture correspondante d'une couronne d'entrai- nement 21, qui est accouplée de manière non rotative au moyen de cannelures 22-au moyeu du support d'engrenage planétaire. La couronne d'entrainement 21 est munie d'un cône de synchro- nisation 23 qui, porte une couronne de synchronisation 24 en prise avec la denture 20 du manchon d'embrayage 18. Une cou- ronne d'entrainement dentée correspondante 25 munie d'un cô- ne de synchronisation 26 portant une couronne de synchronisa- tion 27 est fermement fixée à la paroi d'extrémité arrière du carter de la boite de démultiplication 3 par une plaque annulaire 28, ayant une denture externe 29 qui est en prise avec une denture 30 formée à l'intérieur du carter 3 et ayant une denture interne 31 qui est en prise avec la denture de la couronne d'entrainement 25. La denture 20 du manchon d'embrayage 18 comporte des évidements 32 et'33, destinés à maintenir un ressort annulai- re 34 qui.est monté entre les couronnes de synchronisation 24 et 27. La fonction de ce ressort 34 est de transmettre la - force d'embrayage depuis le manchon 18 jusqu'aux couronnes de synchronisation au cours de l'embrayage. Les évidements 32 et 33 forment ainsi en principe une paire de gorges annu- laires-entre lesquelles le ressort 34 est déplacé lorsque l'on passe un rapport d'engrenage, le ressort étant comprimé pendant le mouvement d'embrayage par la saillie 35 formée entre le.s évidements ou gorges. Dans la position- du manchon d'embrayage 18 représen- tée sur la figure, la couronne dentée 14 est verrouillée contre une rotation par rapport au support d'engrenage pla- nétaire 12 par la denture du manchon d'embrayage en prise avec la denture de la couronne d'entrainement 21. L'ensemble à engrenage planétaire est ainsi verrouillé, établissant un 255606? entraînement direct entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sor- tie. Lorsque le manchon d'embrayage 18, et avec lui la cou- ronne dentée 14, sont déplacés vers la droite de la figure, le manchon 18 est d'abord-dégagé de la denture de la couronne d'entrainement. Apres avoir été déplacé d'une certaine distan- ce, le ressort annulaire 34 heurte la couronne de synchroni- sation opposée 27 et l'appuie contre le cône 26 de la couron- ne d'entraînement 25, initiant le freinage du manchon d'em- brayage et de la couronne dentée. Au cours du déplacement continu du manchon 18, le ressort 34 est comprimé par l'in- teraction des surfaces de bord inclinées de la gorge 33 et du ressort 34 et est finalement déplacé par dessus la saillie 35 jusqu'à la gorge 32. Dans cette position, l'opération de syn- chronisation est terminée et le manchon d'embrayage peut être amené en prise avec la couronne d'entraînement 25 afin de verrouiller la couronne dentée 14 par rapport au carter. 7. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Boite de démultiplication pour véhicules à moteur, destinée à être accolée au côté de sortie d'une boite de vi- tesses principale et comprenant un ensemble à engrenage pla- nétaire muni d'un engrenage central monté sur un arbre-d'en- trée et en prise avec des engrenages planétaires, qui sont portés par un support d'engrenage planétaire réuni à un ar- bre de sortie et-qui sont en prise avec une couronne dentée qui peut être verrouillée par des moyens d'accouplement soit lO contre une rotation par rapport audit carter afin d'établir un entraînement à rapport de réduction entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie soit contre une rotation par rapport aux arbres d'entrée et de sortie afin d'établir un entraînement direct entre les arbres, caractérisée en ce que la couronne dentée (14) est accouplée de manière non rotative à un man- chon d'embrayage (18) servant de support à la couronne dentée et monté concentriquement à l'arbre de sortie (8), ledit man- chon d'embrayage étant déplaçable axialement entre une pre- mière position d'embrayage dans laquelle il établit un coupla- ge non rotatif entre la couronne dentée et l'arbre de sortie (8), et une secornde position d'embrayage, dans laquelle il é- tablit un couplage non rotatif entre la couronne dentée et le carter (3). 2 - Boîte de démultiplication selon la revendication 1, caractérisée en ce que le manchon d'embrayage (18) est en prise, dans une première position d'embrayage, avec une. première couronne d'entraînement (21) fixe par rapport au sup- port d'engrenage planétaire (12) et est en prise, dans une seconde position d'embrayage, avec une seconde couronne d'en- traînement (25) fixe par rapport au carter (3). 3 - Boite de démultiplication selon la revendication 2, caractérisée en ce que les couronnes d'entraînement (21, ) sont munies de cônes de synchronisation (23, 26), diri- gés.l'un vers l'autre, et coopérant chacun avec une couronne de synchronisation individuelle (24, 27) qui est en prise avec le manchon d'embrayage (18). 4 - Boite de démultiplication selon la revendication 3, caractérisée en ce que chacune des couronnes de synchro- nisation (24, 27) peut être pressée contre son cône de synchro- nisation respectif (23, 26) à l'aide d'un ressort annulaire (34) disposé entre les cônes, ledit ressort annulaire étant placé, dans une première position d'embrayage, dans une pre- mière gorge annulaire interne (32) dans le manchon d'embraya- ge (18) et, lors du déplacement du manchon d'embrayage jus- qu'à la seconde position d'embrayage, déplacé jusqu'à une se- conde gorge interne (33) dans le manchon-par la couronne de synchronisation active dans la seconde position. - Boite de démultiplication selon l'une quelconque des revendications 1-4, caractérisée en ce que le manchon d'embrayage (18) est muni d'une bride annulaire (17) munie de cannelures externes (16) qui sont en prise avec des canne- lures internes (15) dans la couronne dentée (14), et en ce que le manchon d'embrayage est fixé axialement par rapport à la couronne dentée au moyen d'une bague de verrouillage (19) montée dans une gorge dans la couronne dentée.