Brevet FR2596127A1 — publié le 19870925

Boîte de vitesses. La présente invention concerne les boites de vitesses comportant deux arbres parallèles portant au moins deux paires de pignons constamment en orise, les pignons montés sur un arbre étant solidaires à la rotation dudit arbre et les pignons montés sur l'autre arbre étant sélectivement solidarisés avec ce dernier pour assurer le rapport de transmission correspondant à la paire de pignons dont le pignon est solidarisé avec l'arbre. TJne boîte de ce type est décrite par exemple dans US-A-3.l54.962, les pignons étant montés fous sur l'arbre moteur et-solidarisés s lectivement avec ledit arbre par engagement élastique de clavettes portées par ledit arbre dans des logements réalisés nans la surface interne du moyeu des pignons. Dans ce brevet le dénlacemen; de l'arbre moteur déterminant la sélection des rapports est assuré automatiquement en fonction du couple d'entrée. Il était également connu de monter les pignons à rotation libre sur l'arbre de sortie. Dans tous les cas, ces boîtes de vitesses étaient longues et encombrantes du fait que dans les boîtes dans lesquelles les clavettes sont déplacées par coulissement de 11 arbre portant les pignons fous, l'arbre moteur transmettant la puissance aux clavettes doit coulisser dans un pignon d'entrée sur une distance gale à l'écartement des plans médians des deux pignons extrêmes et que dans les boîtes avec clavette coulissant dans une rainure périphérique de l'arbre portant les pignons fous, le déplacement de la clavette doit être assuré par des organes d'entraînement extérieures à l'arbre ayant une course égale également à l'écartement des plans médians des deux pignons extreres. En cette tour éviter la salissure par les agents extérieurs de la partie mobile de l'arbre ou des organes d'entraînement assurant le positionnement de la clavette, le carter de la boîte de vitesses doit être dimensionné pour protéger l'arbre dans ses deux positions extrmes.I1 en résulte également une augmentation de longueur des arbres entre portées et on est conduit à réduire l'épaisseur des pignons pour réduire l'encombrement global de la boîte, ce qui la rend plus fragile. ta pressente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et la boite de vitesses conforme à l'invention du type cidessus est caractérisée en ce que les pignons montés fous et comportant dans la surface intérieure de leur moyeu au moins un logement pour l'engagement d'une clavette sont montés sur un arbre cylindrique creux monté en position fixe dans le carter, cet arbre comportant une fente longitudinale dont la longueur correspond à l'épaisseur de l'empilement des pignons, la clavette étant montée mobile dans cette fente en étant entrainée par un élément coulissant à l'intérieur de l'arbre cylindrique creux. Ao la disposition conforme à l'invention, la longueur des zabres entre portées est en pratique sensielement égale à la somme des épaisseurs des pignons que porte chaque arbre. L'élément coulissant qui commande le déplacent de la clavette n'est soumis pratiquement à aucune torsion puisque le couple est transmis sous forme d'une force agissant au cisaillement sur la section de la clavette-entre l'arrête de la fente de l'arbre cylindrique creux et l'arête du logement dans le moyeu du pignon. L'élément coulissant peut donc être éventuellement limité à un curseur cylindrique de faible longueur déplacé oar un câble agissant à la traction et à la poussée avec interposition d'une rotule. Selon une autre caractéristique l'élément coulissant est un bout d'axe cylindrique coulissant de façon étanche dans l'arbre cylindrique creux. La clavette est de préférence sollicitée élastiquement pour venir en saillie à travers la fente de l'arbre cylindrique creux. A cet effet la clavette peut être montée coulissante dans un logement radial de l'élément coulissant avec un ressort de poussée la sollicitant vers l'extérieur. I1 est également possible d'utiliser une clavette montée à l'extrémité d'un ressort à lame, le ressort étant monté dans une saignée périphérique de l'élément coulissant. Un tel mode de montage avec ressort à lame ?ermet de monter deux ou plusieurs clavettes réparties angulairement sur l'élément coulissant. Lorsque les vitesses doivent être changées en marche, il est possible de prévoir, de la manière~connue, son éclipsée au osent du oassage d'un pignon à 11 autre par une portée cylindrique au diamètre intérieur des mo.e x des pignons prévue entre les logements des deux pignons successifs.Chaque portée peut être réalisée en limitant le logement dans la surface intérieure du moyeu de chaque pignon à la partie centrale du moyeu comme décrit dans US-A-3.154.962 ou en intercalant des bagues entre les p gnons. I1 se produit toutefois un frottement important entre l'extrémité de la clavette et la portée cylindrique du fait des vitesses différentes des pignons juxtaposés, ce qu peut se traduire par une usure de ladite portée cylindrique si elle est trop mince ou par une usure de la clavette avec eventuellenent des coincements.Pour y remédier il est possible selon une autre caractéristique de l'invention de commander l'éclipsage de la clavette par une rampe solidaire de l'arbre cylindrique creux et s'engageant dans l'élément coulissant pour coopérer avec une portée prévue sur la clavette de manière à repousser celle-ci contre la sollicitation de l'élément élastique. La rampe pourrait assurer elle-même positivement le positionnement de la clavette mais, dans ce cas, il est préférable d'incorporer un élément élastique dans la commande du déplacement de l'élément coulissant ou dans la fixation de la rampe. Lorsque la commande assurant le déplacement de l'élément coulissant ne comporte pas en elle-même un repère de positionnement de la clavette, il est possible de prévoir des points durs au droit de chaque vitesse dans le déplacement de l'élément coulissant afin que ce dernier soit placé en position correcte pendant que la clavette est éclipsée par mise en appui sur les secteurs cylindriques de la face interne du moyeu séparant deux logements de clavette. Ces points durs peuvent etre réalisés par engagement d'une bille, sollicitée vers l'extérieur et montée dans l'élément coulissant, dans des logements dans la face interne de l'arbre cylindrique creux. On décrira ci-a?rès différents modes de réalisation de la boîte de vitessesconforme à l'invention avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe par le plan des axes d'une boîte de vitesses; la figure 2 est une vue en coupe de détail d'un autre mode de réalisation et la figure 3 est une vue analogie à figure 2 d'encore un autre mode de réalisation. Dans les dessins la référence 1 désigne d'une manière générale le carter ou les boîtiers de roulement solidaires du carter et la référence 2 les roulements. La référence 3 désigne l'arbre d'entrée entraîné depuis le moteur par un renvoi conique dont seul le plateau 4 claveté sur l'arbre 3 est représenté. Sur l'arbre d'entrée sont clavetés les pignons 5 de marche avant et le pignon 6 de marche carrière. Parallèlement à l'arbre d'entrée 3 est monté l'arbre de sortie 7, sur lequel sont montés à rotation libre les pignons de marche avant 8 qui sont en engrènement avec les pignons 5 et le pignon de marche arrière 9 en engrènement avec le pignon 6 par l'interméd-aire d'un pignon 10. ronformément à l'invention l'arbre 7 est constitué au droit des pignons 8 et 9 par une longueur tubulaire 11 débouchant à l'extérieur du carter 1 et comportant selon une génératrice une fente 12 dans laquelle coulisse la clavette 13. L'arbre 7 porte en outre le pignon 14 qui entraîne la couronne 15 du differentiel 16 qui assure l'entraînement des deux arbres de sortie 17. Une poulie 18 est comme habituellement fixée en bout d'arbre. Dans le mode de réalisation de la figure 1 des bagues 19 sont interposees entre les pignons 8 et une bague 20 plus épaisse entre le pignon 9 et le pignon 8 adjacent. Ces bagues ont pour but d'éclipser la clavette 13 lors de son passage de l'un à l'autre des pignons 8-9. Dans ce mode de réalisation quatre logements 21 s'étendant sur toute la longueur du moyeu sont prévus sur la longueur du moyeu, ces logements étant séparés par des secteurs cylindriques qui assurent la portée sur la partie 11 de l'arbre 7.Lorsque la clavette 13 qui est encavée dans un logement 21 est déplacée dans la fente 12, elle eqt repoussez par l'arête de la bague 19 ou 20 contre l'action du ressort 22 puis elle franchit ladite bague pour venir e appui sur un des secteur-s cylindriques du moyeu du pignon vOisin et retomber dans un logement 21 de ce moyeu pour assurer la solidarisation du pignon avec l'arbre de la manire connue. Dans ce mode de réalisation la clavette 13 est montée coulissante dans un chambrage diamétral 23 d'un cylindre 24 monté coulissant dans l'alésage de la partie Il de l'arbre 7. La clavette 13 comporte un perçage dans lequel est monté le ressort 22 avec un poussoir 25 qui s'appuie sur la paroi interne de l'alésage de la partie 11 pour comprimer le ressort 22. La position du cylindre coulissant 24 déplacé sous l'action de la commande de changement de vitesse (non représentée) attelée en 26 est rendue détectable par des points durs correspondant aux différentes vitesses. Ces points durs sont réalisés par une bille montée dans un trou radial 27 dans le cylindre 24 avec interposition d'un ressort, cette bille venant s'engager dans des trous 28 réalisés dans la paroi de la partie tubulaire 11 de l'arbre 7. Un joint 29 agit entre la paroi intérieure de la partie tubulaire 11 et la périphérie du cylindre coulissant 24 pour éviter l'introduction d saletés. Dans le m.ode de réalisation de la figure 2 les mêmes références désignent les éléments semblables. Dans ce'mode de réalisation le bayes 19 entre les pignons 8 sont supprimées et- la bague 2n' qu- correspond au point mort entre les pignons de marche avant 8 et le pignon de marche arrière 9 est plus large que la bague 20. Ce mode de réalisation diffère essentiellement du mode de réalisation précédent par le mode de réalisation de la clavette et de son dispositif d'éclipsage substitué aux bagues 19.La clavette 30 est réalisée à l'extrémité d'un bras plat 31 articulé en 32 dans une fente diamétrale de la nièce coulissante 33 qui coulisse à l'intérieur de la partie tubulaire fl de l'arbre de sortie 7. Le bras 31 est soumis à l'action d'un ressort à lame ou à fil 34 qui sollicite élas tiquent la clavette 30 vers sa position en saillie à travers la fente 12. A son extrémité opposez à l'articulation 32 le bras 31 perte un téton 35 ou fait saillie sur ses deux faces latérales et ces deux tétons coopèrent avec une came 36 réalisée sur deux lames minces en U dont la base est rivetée en 37 dans le fond de la partie tubulaire Il de l'axe 7. Avec ce mode de réalisation la clavette 30 est éclipsée contre l'action du ressort 31, lors de son déplacement longitudinal de sorte qu'elle ne peut pas s'engager simultanément dans les logements 21 de deux pignons 8 adjacents qui tournent à des vitesses différentes. Les points durs matérialisant la mise en coïncidence de la clavette avec l'un des pignons 8-9 ou le point mort 20' sont réalisés par des gorges 38 réalisées dans la périphérie de la pionce coulissante 33,ces gorges coopérant avec un téton 39 sollicité radialement par une bague élastique 40 montée sur l'extrémité de la partie tubulaire 11 de l'arbre 7. Dans le mode de réalisation de la figure 3 les zones références désignent les mêmes éléments ou des éléments éq-valents. Le différence essentielle avec le mode de réalisation de la figure 1 est que les logements 41 dans le moyeu des pignons 8 et 9 ont, e coupe axiale, une section s'adaptant à la forme de ''extrémité de la clavette 13 de sorte que lorsque la cla veste est déplacée longitudinalement dans la fente 12 elle es- olitsée contre l'action du ressort 22 par la rampe que constitue le flanc 42 du logement 41 d'o sort la clavette 13. La clavette 13 est montée coulissante dans un logement diamétral 23 d'un élément coulissant 43 qui est constitué par un dé cylindrique qui peut comporter un ergot 44 de guidage dans la fente 12 pour éviter le guidage par la clavette 13. Le dé cylindrique 43 est déplacé par une commande à cabale rigide ou analogue 45 qui est attelé sur le dé par une liaison à rotation libre 46. Les modes cie réalisation ci-dessus décrits à tit.e d'exemples sont susceptibles de recevoir de nombreuses modifications notamment par transposition d'un mode de réalisation dans l'autre des caractéristiques concernant le dispositif d'éclipsage de la clavette, la constitution de la clavette et la réalisation de son mode d'entraînement. Revendications 1. Une boîte de vitesses du type comportant deux arbres paral lèles portant au moins deux paires de pignons constamment en prise, les pignons montés sur un arbre étant solidaires à la rotation dudit arbre et les pignons montés sur l'autre arbre étant sélectivement solidarisés avec ce dernier pour assurer le rapport de transmission correspondant à la paire de pignons dont le pignon est solidarisé avec l'arbre, caractérisée en ce que les pignons (8-9) montés fous et comportant dans la surface intérieure de leur moyeu au moins un logement (21) pour l'engagement d'une clavette (13! sont montés sur un arbre cylindrique creux (11) monté en position fixe dans le carter, cet arbre comportant une fente longitudinale (12) dont la longueur correspond à l'épaisseur de l'empilement des pignons (8-9), la clavette étant montée mobile dans cette fente en étant entraînée par un élément (24) coulissant à l'intérieur de l'arbre cylindrique creux. 2. Une boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément coulissant est limité à un curseur cylindrique (43) de faible longueur déplacé par un câble (45) agissant à la traction et à la poussée avec interposition d'une rotule (46). 3. Une boite de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément coulissant est un bout d'axe cylindrique (24)coulissant de façon étanche (29) dans l'arbre cylindrique creux (11). 4. Une boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la clavette (13) est montée coulissante dans un logement radial (23) de l'élément coulissant (24) avec un ressort de poussée (22) la sollicitant vers l'extérieur. 5. Une boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la clavette (30) est montée à l'extrémité d'un ressort à lame (34), le ressort étant monté dans une saignée périphérique de l'élément coulissant. 6. Une boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'une portée cylindrique (19-20) au diamètre intérieur des moyeux des planons (8-9) est prévue entre les logements (21) ces deux pignons successifs. 7. Une boîte de vitesses selon la revendication 6, caractérisée en ce que la portée est réalisée en limitant le logement (41) dans la surface intérieure du moyeu de chaque pignon (8-9) à la partie centrale du moyeu. 8. Une boite de vitesses selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'éclipsage de la clavette (30) est commandé par une rampe (36) solidaire de l'arbre cylindrique creux (7-11) et s'engageant dans l'élément coulissant (33) pour coopérer avec une portée (35) prévue sur la clavette (30) de manière à repousser celle-ci contre la sollicitation de l'élément élastique (34). 9. Une boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 8, caractérisée en ce que le déplacement de la clavette (13) comporte des points durs. 10. Une boîte de vitesses selon la revendication 9, caractérisée en ce que les points durs sont obtenus par engage- ment d'une bille, sollicitée vers l'extérieur et montee (en 2,) dans l'élément coulissant (24), dans des logements (28) dans la face interne de l'arbre cylindrique creux (11-7).