Brevet FR2594198A1 — publié le 19870814

La présente invention a pour objet une boite de vitesses et plus particulièrement, une boite de vitesses avec un rapport extra-court. Cette boite de vitesses est, notamment, des tinée aux véhicules tout terrain et, en particulier, å ceux d'entre eux dont toutes les roues sont motrices ou peuvent l'etre. Cette boite de vitesses est plus particulièrement destinée aux véhicules dans lesquels moteur. embrayage, boite de vitesses et sorties d'arbres de transmission sont réunis en un groupe mototracteur orienté transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule qui le reçoit. Les véhicules tout terrain. en particulier ceux à quatre roues motrices, ont parfois à gravir des pentes importantes. Dans une telle situation, il est important d'obtenir une bonne stabilité de la marche de l'engin moteur quelle que soit la vitesse de déplacement du véhicule. I1 est essentiel que le moteur puisse tourner à son régime normal, même pour des vitesses extrèmement faibles du véhicule, de manière à pouvoir franchir en souplesse certains passages difficiles en particulier lorsque le vehicule se trouve sur des pistes accidentées, par exemple creusées d'or nières, ou des chemins recouverts de boue ou de neige. On a déJa proposé de realiser des boites de vitesses qui présentent un rapport exceptionnel extracourt. A partir d'une boite de vitesses d architecture classique, on augmente le rapport de démultiplication du couple d'engrenages de la première vitesse en particulier en réduisant la dimension du pignon d'attaque de la première vitesse. Mais cette réduction atteint vite une limite correspondant au taillage de la denture de ce pignon à un diamètre qui est celui de l'arbre qui le porte.En général, le pignon de pre mière se trouve du côté du moteur. au début de l'arbre primaire, c'est-à-dire que lorsqu'un autre des rapports est en prise le couple moteur est transmis par la partie de l'arbre primaire qui se trouve à l'aplomb du pignon de première, partie qui se trouve donc soumise à des efforts de torsion importants. On conçoit donc que lorsqu'on diminue la dimension du pignon de première pour obtenir un rapport des plus court on risque d'atteindre, à fond de dents, un diamètre qui amoindrit celui de l'arbre, ce qui ne va pas sans fragiliser ce dernier.Un tel amoindrissement du diamètre de l'arbre primaire menant au droit du pignon de première provoque donc un risque de rupture de la boite de vitesses.' Selon une autre technique déjà proposée pour des boites de vitesses avec rapport extra-court on dispose à l'extrémité de la boite de vitesses, du côté opposé au moteur, un système réducteur, par exemple à deux arbres intermédiaires car il est nécessaire d'avoir un nombre d'engrènements impairs pour respecter le sens de rotation des roues par rapport au sens normal de rotation du moteur. Un tel changement de la boite de vitesses par adjonction d'un sous-ensemble est coûteux et compliqué et. très souvent, entraine une modification considérable et de l'architecture de la boite de vitesses et de sa commande.On sait que toute modification aux usinages principaux des élé- ments d'une boite de vitesses est extrmement coûteuse car elle oblige à la fabrication de moyens spécifiques, distincts des pièces de la grande série ou contraint a une modification des éléments de cette dernière ce qui, bien sûr, n'est pas favorable aux gains de productivité et à l'abaissement des coûts. L'un des buts de l'invention est de réaliser une boite de vitesses à rapport exceptionnel extracourt, notamment pour véhicule tout terrain, qui soit aussi peu différente que possible d'une boite de vitesses de série existante afin d'en réduire le prix de revient. Pour parvenir à ce but notamment pour une boite de vitesses qui comprend essentiellement deux arbres menant et mené disposés transversalement par rapport au véhicule, en bout du moteur, on aménage un rapport extra-court à la place du rapport le plus long, par exemple la cinquième vitesse d'une boite de série, auquel il se substitue. Selon l'invention la boite de vitesses qui comprend un couple de pignons montés en porte-å-faux par rapport a une cloison du carter de la boite de vitesses, un pignon de ce couple étant solidaire d'une portion extrême d'un arbre traversant la cloison, est caractérisée en ce que ce pignon est taillé directement dans cette portion extreme de l'arbre, cette portion étant cylindrique et emmanchée dans la bague intérieure d'un roulement porté par la cloison. Selon une autre caractéristique de 1' inven- tion, les dents du pignon se prolongent au droit du roulement. Selon une autre caractéristique de 1' inven- tion, un pignon d'un autre couple est emmanché sur cette portion extrême de l'arbre et est disposé contre la face du roulement opposée à celle tournée vers le pignon taillé dans l'arbre. Selon une autre caractéristique, l'arbre dont une partie extrême est pourvue du pignon taillé directement sur lui est l'arbre primaire menant d'une boite de vitesses et le couple dont fait partie ce pignon procure un rapport extra-court. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la lecture de la description qui suit et de l'examen du dessin où - le Fig.l est une vue schématique partiellement en coupe d'une boite de vitesses selon la technique antérieure; - la Fig.2 est un schéma de la grille de commande des vitesses de la boite dessinée sur la Fig.1 - la Fig.3 est une vue analogue à celle de la Fig.l mais illustrant un mode de réalisation d'une boite de vitesses perfectionnée selon l'invention - la Fig.4 est un schéma de la grille de commande de la boite de vitesses perfectionnée de la Fig.3 ; et - la Fig.5 est une vue de détail du mode de réalisation de la boite perfectionnée suivant l'inven- tion de la Fig.3. On a représenté sur la Fig.l une vue schématique d'une partie des organes de la transmission d'un véhicule automobile, de préférence à quatre roues motrices, dont le moteur et la boite de vitesses qui lui est associée sont disposés transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. Comme on le remarque immédiatement la boite de vitesses se trouve disposée en bout du moteur. L'ensemble comprend un moteur, non représenté, dont seul apparait une partie du bloc 10. Ce moteur comporte un vilebrequin 11. Associée au bloc 10. on trouve une cloche 20 contenant un embrayage 21. La cloche d'embrayage se termine par une cloison 22A la suite, fixé par toute technique convenable. par exemple. a l'aide de vis ou de boulons, se trouve un carter 30 qui contient la boite de vitesses. Ce carter se termine par deux cloisons 31 et 32, comme repré senté sur la Fig.l. A l'extrémité libre du carter 30, un capot 33 est appliqué contre la cloison 32. Ce capot est maintenu par toute technique classique appropriée. Fixée aux éléments que l'on vient d'indiquer, se trouve une coquille 60 dans la laquelle est logé un différentiel 61. Du différentiel sortent des demi-arbres transversaux 71a et 71b destinés à entrainer en rotation les roues avant du véhicule et un arbre longitudinal 72 destiné à animer les roues du train arrière. Tous ces éléments étant classiques dans un véhicule automobile on ne s'étendra pas plus longuement sur leurs détails constitutifs. Comme on le voit aussi sur la Fig.1, l'em- brayage entraine un arbre primaire menant 40 de la boite de vitesses. Sur cet arbre sont montés. ou usines, des pignons 41, 42, 43, 44 et 45 correspondant aux première, deuxième, troisième, quatrième et cin quiète vitesses et aussi, entre les pignons 41 et 42 un pignon 49 correspondant à la marche arrière. Parallèlement à l'arbre primaire 40, se trouve disposé un arbre secondaire mené 50 qui porte des pignons 51, 52, 53, 54 et 55 en prise respectivement avec les pignons 41, 42, 43, 44 et 45 précédemment indiqués. Comme il est bien connu, les pignons que porte l'arbre secondaire sont solidarisés en rotation de ce dernier gracie à des éléments baladeurs et synchroniseurs qui coulissent sur l'arbre secondaire lorsqu'on agit sur le levier de vitesses. Un baladeur 512 permet d'enclencher les pignons 51 et/ou 52 de première et de seconde; un baladeur et synchroniseur 535 permet d'enclencher les pignons 53 ou 54 de troi sième et quatriéme et le synchroniseur 555 permet d'enclencher le pignon 55 de cinquième.Tous ces élé- ments et la manière dont ils opèrent étant classiques, on ne s'étendra pas plus longuement sur eux. En examinant la Fig.1 on remarquera qu'aussi bien l'arbre primaire 40 que l'arbre secondaire 50 traversent la cloison 32 et que leurs prolongements portent, d une part, le pignon 45 et d'autre part, le pignon 55 et le baladeur synchroniseur 555. Ces trois éléments se trouvent donc en porte-å-faux en bout d'arbre. Comme il est classique les deux arbres sont montés dans les cloisons 31 et 32 à l'aide de roulements à billes dont un seul est référencé 100. En examinant la Fig.2, on voit la manière dont la grille de commande des vitesses est organisée. On observera que la cinquième vitesse est face à la marche arrière. Pour éviter un passage intempestif en marche arrière, il est classique de disposer une interdiction ou 'sécurité 80, déverrouillable manuellemen, empechant de faire passer le levier de commande des vitesses sur la position marche arrière Si elle n'est pas au préalable neutralisée. Le déverrouillage s'effectue généralement en enfonçant un bouton disposé sur le pommeau du levier de commande, ou en déplaçant axialement ce dernier, Ce type de sécurité est classique, c'est pourquoi il ne sera pas décrit plus amplement. Le perfectionnement selon l'invention de la boite de vitesses, porte sur des parties de cette dernière qui se trouvent sous le capot 33, c'est-à- dire en porte-å-faux à l extrémité de la boite de vitesses, au-delå de la cloison 32. du côte opposé au moteur. là où se trouve genéralement le rapport de la cinquième vitesses par exemple prise directe ou surmultipliée. En examinant la Fig.3 et plus spécialement la Fig.5, on comprendra mieux en quoi consiste l'in- vention. Pour obtenir un rapport de vitesse suffisamment démultipliée. et ainsi obtenir un couple maximal, on voit qu'on a taillé sur la partie en porte-å-faux de l arbre primaire 40 un pignon 400 de rapport exceptionnel extra-court. Ce pignon est taillé directement dans l'arbre primaire. En examinant le dessin, on voit que la taille est faite à l'aide d'une fraise qui prolonge la denture sous la portée d'un roulement 100 monté dans la cloison 32. Ce pignon 400, taillé dans l'arbre lui-même est en prise avec un pignon complémentaire 500 monté en porte-å-faux en bout de l'arbre secondaire 50. Ce pignon 500 peut être enclenché à l'aide du baladeur et synchroniseur 555, comme cela est classique. Comme on le voit aussi sur la Fig.5, dans ce mode de réalisation le pignon 44, dans cet exemple le pignon de quatrième, est rapporté sur l'arbre primaire 40 dont il est rendu solidaire en rotation par toute technique appropriée convenable, par exemple, à l'aide de cannelures, par frettage, par collage, par soudage. Le maintien en position de l'arbre primaire et du roulement 100 est assuré par un clip 101 ou analogue qui est au contact de la denture du pignon 400 de rapport extra-court. La grille de commande de la boite de vitesses perfectionnée selon-l'invention est dessinée sur le schéma de la Fig.4. Comme on le voit, le rapport extra-court de la boite de vitesses selon l'invention a pris la place de la vitesse de cinquième habituelle et la position sur la grille de commande de l engage- ment du rapport extra-court EC correspond lui aussi à la position qu'occupait la cinquième. La sécurité, dont on a parlé précédemment ne permet l'engagement de la marche arrière que lorsqu'elle est neutralisée volontairement ; elle est schématisée par le repère 80 qui se trouve sur la ligne transversale de sélection des vitesses, entre la ligne de passage des troisième et quatrième vitesses et la ligne de passage du rapport extra-court EC et de la marche arrière AR.On voit donc que grâce à cette disposition judicieuse ni la marche arrière ni le rapport extra-court ne peuvent être engagés accidentellement pour le cas ou l'on manoeuvrerait trop loin le levier de changement de vitesses pour passer de seconde en troisième. On voit donc que grâce à l'invention on a pu modifier d'une manière extrêmement facile et donc peu coûteuse une boite de vitesses de série. En effet, les carters de la boite de vitesses et l'essentiel de son architecture n'ont pas été modifiés. La seule adaptation faite concerne l'arbre primaire et le pignon complémentaire correspondant monté sur l'arbre secondaire ainsi que leurs moyens de montage. En outre, on observera que la commande interne de la boite de vitesses. avantage notable, est entièrement conservée. De même, toute la timonerie et les sorties de commande à l'intérieur de la boite ainsi que toute la tringlerie extérieure reliant la boite de vitesses au levier de commande, sont totalement conservés y compris le dispositif de sécurité. Il est donc clair que grâce à l'invention. on peut passer facilement, au moindre coût, d'une boite de vitesses classique a cinq vitesses et marche arrière a une boite de vitesses à rapport extra-court et marche arrière et quatre vitesses normales, le rapport extra-court étant substitué à la cinquiéme. REVENDICATIONS 1. Boite de vitesses dans laquelle un couple de pignons (400, 500) est monté en porte-a-faux par rapport à une cloison (32) du carter (30) de la boite, un pignon de ce couple étant solidaire d'une portion extrême d'un arbre (40) traversant la cloison, boite de vitesses caractérisée en ce que ledit pignon (400) est taillé directement dans ladite portion extrême, celle-ci étant cylindrique et emmanchée dans la bague intérieure d'un roulement (100) porté par la cloison. 2. Boite de vitesses conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les dents du pignon taillé directement en bout de l'arbre se prolonge au droit du roulement. 3. Boite de vitesses conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un autre pignon (44) d'un couple (4i, 54) est emmanche sur ladite portion extrême et disposé contre la face du roulement opposée à celle tournée vers le pignon taillé dans l'arbre. 4. Boite de vitesses conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'arbre (40) dont la portion extrême est pourvue du pignon taillé directement sur lui est l'arbre primaire d'une boite de vitesses et le couple de pignons comprenant ce pignon procure un rapport extrêmement court, 5. Boite de vitesses conforme à l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisée en ce que les moyens de commande associés au couple de pignons monté en porte-a-faux comprennent une sécuritré déverrouillable manuellement interdisant l'engagement du rapport correspondant au susdit couple ainsi que de la marche arrière. 6. Application de la boite de vitesses conforme à l'une quelconque des revendications qui pré cédent à un véhicule automobile où elle fait partie d'un groupe mototracteur orienté transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule.