Brevet FR2627567A1 — publié le 19890825

A Boite de vitesses à plusieurs étages ayant des embraya- ges à friction L'invention est relative aux boites de vitesses à plusieurs étages, notamment pour des transmissions de laminoir, comprenant au moins deux pignons de deux étages, montés tournants sur un arbre d'entrée entraîné par un moteur et susceptibles d'être accouplés au choix avec celui-ci, pour entraîner des roues dentées solidaires en rotation d'un arbre de sortie. Dans les laminoirs, par exemple pour l'entraî- nement des cylindres de travail et des dévidoirs d'un laminoir à tôle fine d'aluminium, on utilise des boites de vitesses à deux étages,qui ont été commandées jus- qu'ici mécaniquement,pour entraîner les cylindres et d'une manière correspondante aussi les dévidoirs,avec une vitesse de rotation plus basse ou plus élevée en fonction du couple de laminage qui est nécessaire. Une boite de vitesses de ce genre à deux étages comprend un manchon de commande ayant une denture exté- rieure,qui est monté solidaire en rotation et coulissant en direction axiale sur l'arbre d'entrée et qui,lorsque l'arbre d'entrée est à l'arrêt, peut engrener,au moyen d'un servomoteur hydraulique, au choix dans une couronne dentée à denture intérieure du pignon de la paire de roues dentées du premier étage ou du second étage. Ce passage de vitesses qui e lieu principalement dans la position de changement de vitesse dans laquelle,lors de l'engrenage du manchon coulissant, les dents de celui- ci ne se trouvent pas exactement devant les entredents correspondantes de la denture intérieure de la roue dentée du pignon de la paire de roues dentées à accou- pler,est compliqué et prend du temps. Dans ce cas,le manchon coulissant est ramené en une position intermé- diaire par le servomoteur hydraulique et l'arbre d'en- trée avec le manchon coulissant est remis en rotation par le moteur d'entraînement. Ensuite, l'arbre d'entrée est arrêté en arrêtant le moteur et le manchon coulis- sant est déplacé à nouveau contre le pignon de l'étage de la boite de vitesses à enclencher. Dans le cas o à nouveau le manchon coulissant et le pignon ne se trou- vent pas dans la position d'engrenage, il faut répéter le processus de passage de vitesse, jusqu'à ce que le manchon puisse engrener dans la roue dentée du pignon. La pratique a montré que le servomoteur hydraulique du manchon coulissant doit être verrouillé dans sa position engrenée, car sinon, on court le danger que le manchon coulissant sorte des roues dentées dans lesquelles il engrène en raison de micro-déplacements. Mais un verrouillage de ce genre ne donne pas la grande sécurité de fonctionnement qui est souhaitée, car on ne peut exclure que,sous l'effet des micro-déplacements des roues dentées, il s'exerce sur le manchon coulissant une pression si grande que la tringle du servomoteur se courbe et qu'ainsi le manchon coulissant sorte des roues dentées. L'invention vise à simplifier le passage de vitesse dans une boite de vitesses du type indiqué au début du présent mémoire. Ce problème est résolu,suivant l'invention,par des embrayages à friction pouvant être enclenchés au choix pour accoupler les pignons d'entraînement à l'arbre d'entrée. De préférence: - les embrayages à friction comportent un manchon de blocage à double paroi, ayant une chambre ménagée dans la surface latérale et pouvarncommuniquer avec une source de fluide sous pression et une surface latérale extérieure pouvant s'exmanser radialement sous l'action du fluide sous pression de la chambre ménagée dans la surface latéraleipour le blocage par friction de l'arbre d'entrée et du moyeu de pignon ou de roue dentée; - les manchons de blocage des embrayages à friction sont solidaires de l'arbre d'entrée par leur partie inté- rieure comprise entre les roulements a billes des pignons de transmission. - les manchons de blocage des embrayages friction sont montés sur l'arbre d'entrée; - les manchons de blocage des embrayages à friction communiquent par des canaux d'amenée ménagés dans l'arbre d'entrée, par le bloc hydraulique d'une alimentation tournante, qui est supporté par un roule- ment à billes sur l'arbre d'entrée et qui est bloqué en rotation, par des conduits de liaison et par une vanne à plusieurs voies, avec une pompe à huile; - le bloc hydraulique comporte deux raccords radiaux pour les conduits de liaison allant à la pompe à huile, qui communiquent, respectivement par un canal radial du bloc hydraulique et par un canal annulaire de l'alésage de palier du bloc, avec les canaux d'amenée ménagés dans l'arbre d'entrée et allant au manchon de blocage de l'étage I de la botte de vitesses et avec les canaux d'amenée ménagés dans l'arbre d'entrée et allant au manchon de blocage de l'étage II de la boite de vitesses; - un dispositif de sécurité en cas de sur- charge, comprend une soupape de sûreté, qui est montée sur l'arbre d'entrée et qui communique avec le canal d'amenée du manchon de blocage d'un embrayage à friction, et une butée qui est montée sur le moyeu du pignon associé,pour ouvrir la soupape de sûreté dans le cas d'une rotation relative entre l'arbre d'entrée -et le pignon lorsque survient une surcharge. La boite de vitesses suivant l'invention se caractérise,par rapport aux boites de vitesses connues, par un passage de vitesses sensiblement simplifié et plus rapide,ainsi que par un moindre encombrement, ce qui a une importance considérable,par exemple dans un laminoir,et qui fait que l'on peut monter sur l'arbre d'entrée ou incorporer à l'arbre d'entrée les embraya- ges à friction constitués sous la forme de manchons hydrauliques de blocage et destinés à accoupler les pignons d'entraînement des étages individuels de vitesse à l'arbre d'entrée dans le tronçon en longueur de l'arbre d'entrée,qui est utilisé par les pignons. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation représenté schématiquement au dessin, dans lequel: - la figure 1 est une vue en coupe longitu- nale d'une boite de vitesses à deux étages; et - la figure 2 représente une boite de vitesses à deux étages,entraînée par deux moteurs montés en paral- lèle. La boite de vitessesl à deux étages, représen- tée à la figure 1 et ayant les étages I et II,comprend deux pignons 2, 3 qui sont montés tournants,au moyen respectivement de deux roulements à billes 4,sur un arbre d'entrée 5 entraîné par un moteur et qui entraînent au choix les roues dentées 6 et 7 solidaires en rotation d'un arbre de sortiekqui n'est pas représenté. Les pignons d'entraînement 2, 3 des étages de vitesse 1, 2 peuvent être accouplés au choix à l'arbre d'entrée 5 par des embrayages à friction 8, 9. Les embrayages à friction 8, 9 sont cons- titués d'un manchon de blocage 10 à double paroi,ayant une chambre ménagée dans la surface latérale 12 et pouvant communiquer avec une pompe à huile 11, une partie intérieure 13 montée solidaire de l'arbre d'en- trée 5 entre les roulements à billes 4 des pignons d'en- trainement 2, 3 et une surface latérale extérieure 14 qui peut s'allonger radialement sous l'action de la pres- sion de l'huile dans la chambre ménagée dans la surface latérale 12 et qui est destiné à bloquer par friction l'arbre d'entrée 5 avec les moyeux 15, 16 des pignons d'entraînement 2, 3. La chambre ménagée dans la surface latérale 12 du manchon de blocage 10 de l'embrayage à friction 8 de l'étage I de la boîte de vitesses communique par uncanal radial 17 ménagé dans la partie intérieure 13, par un canal radial 18 coaxial au canal 17, par un canal axial 19 et par un autre canal radial 20 ménagé dans l'arbre d'entrée 5, par le bloc hydraulique 23 d'une alimentation tournante 22, qui est supporté à l'extrémité libre de l'arbre d'entrée 5 des roulements à billes 21 et qui est bloqué en rotation, par un conduit de liaison 24 et par une vanne à 4/2 voies 25,avec la pompe à huile 11. La chambre ménagée dans la surface latérale 12 du manchon de blocage 10 de l'embrayage à friction 9 de l'étage II de la boîte de vitesses communique par un canal radial 26 ménagé dans la partie intérieure 16,par un canal radial 27 coaxial au canal 26, par un canal axial 28 et par un autre canal radial 29 ménagé dans l'arbre d'entrée 5, par le bloc hydraulique 23, par un conduit de raccordement 3.0 et par la vanne à 4/2 voies ,avec la pompe à huile 11. Le bloc hydraulique 23 comporte deux raccords radiaux 31, 32 pour des conduits de liaison 24, 30 menant à la pompe à huile 11. Les raccords 31, 32 commu- niquent respectivement par un canal radial 33, 34 du bloc hydraulique 33 et par un canal annulaire 35, 36 de l'alésage de palier 37 du bloc avec les canaux d'amenée , 19, 18 ménagés dans l'arbre d'entrée 5 et allant'au manchon de blocage 10 de l'étage I de la boîte de vitesses et avec les canaux d'amenée 29, 28, 27 allant au manchon de blocage 10 de l'étage 2 de la boite de vitesses. Le bloc hydraulique 23 monté sur l'arbre d'entrée 5 est empêché de tourner par un doigt de butée 38,qui est monté du côté frontal et qui coopère avec une contre-butée 39 sur un bâti de la boite de vitesses qui n'est pas représenté. La boite de vitesses 1 peut être munie;pour les deux étages,d'un dispositif de sécurité en cas de surcharge. Le dispositif de sécurité en cas de surcharge de l'étage I comporte une vanne de sûreté,qui est montée sur l'arbre d'entrée 5 et qui communique avec le canal axial d'amenée 19 allant au manchon hydraulique de blo- cage 10 de 1' embrayage à friction 8 par un canal radial 40,et une butée 42,qui est montée sur le moyeu 15 du pignon d'entraînement 2 et qui est destinée à ouvrir la vanne de sûreté 31 dans le cas d'un mouvement relatif entre l'arbre d'entrée 5 et le pignon 2 lorsque survient une surcharge. Le dispositif de sécurité en cas de surcharge de l'étage II,qui n'est pas représenté,est constitué de la même façon. L'étage I de la boite de vitesses 1 à deux étages est en- clenché en actionnant le conmutateur 43 de la vanne 25 à 4/2 voies et l'étage II en actionnant le conmmnutateur 44 de la vanne 25. En variante du mode de réalisation décrit, la boîte de vitesses peut être munie par exemple de trois étages de vitesses. On a,en outre,la possibilité de monter les manchons de blocage 10 des embrayages à friction 8, 9 dans l'arbre d'entrée 5. La conception de la boîte de vitesses qui a été décrite convient particulièrement pour des boites de vitesses à plusieurs étages, par exemple une boite de vitesses à deux étages du type représenté à la figure 2, ayant un dispositif d'entraînement d'un arbre de sortie par deux moteurs 46, 47 montés en parallèle et par deux arbres d'entrée 48, 49, ce dispositif d'entraîne- ment étant subdivisé en fonction du couple de rotation. Les deux embrayages à friction 50, 51 de l'étage I et les embrayages 52, 53 de l'étage II peuvent être respectivement enclenchés simultanément. REVENDICATIONS l. Boite de vitesses à plusieurs étages, notam- ment pour des transmissions de laminoir, comprenant au moins deux pignons. de deux étages, montés tournants sur un arbre d'entrée entraîné par un moteur et susceptibles d'être accouplés au choix avec celui-ci, pour entraîner des roues dentées solidaires en rotation d'un arbre de sortie, caractérisée par des embrayages à friction (8, 9) pouvant être enclenchés au choix pour accoupier les pignons d'entraînement (2, 3) à l'arbre d'entrée (5). 2. Boîte de vitesses selon la revendication i, caractérisée en ce que les embrayages à friction (8, 9) comportent un manchon de blocage (10) à double paroi, ayant une chambre ménagée dans la surface laté- rale (12)et pouvantcommuniquer avec une source de fluide sous pression et une surface latérale extérieure (14) pouvant s'expanser radialement sous l'action du fluide sous pression de la chambre ménagée dans la surface latérale (12),pour le blocage par friction de l'arbre d'entrée (5) et du moyeu de pignon ou de roue dentée (15, 16). 3. Boite de vitesses selon la revendication 2, caractérisée en ce que les manchons de blocage (10) des embrayages à friction (8, 9) sont solidaires de l'arbre d'entrée (5) par leur partie intérieure (13) comprise entre les roulements à billes (4) des pignons de transmission (2, 3). 4. Boite de vitesses selon la revendication 2, caractérisée en ce que les manchons de blocage (10) des embrayages à friction (8, 9) sont montés sur l'arbre d'entrée (5). 5. Boite de vitesses selon l'une des revendi- cations 1 à 4, caractérisée en ce que les manchons de blocage (10) des embrayages à friction (5) communi- quent, par des canaux d'amenée (17 à 19; 27 à 29) ménagés dans l'arbre d'entrée (5), par le bloc hydrau- lique (23) d'une alimentation tournante (22), qui est supporté par un roulement à billes (21) sur l'arbre d'entrée (5) et qui est bloqué en rotation, par des conduits de liaison (24;.30) et par une vanne à plu- sieurs voies (25), avec une pompe à huile (11). 6. Boîte de vitesses selon la revendication 5, caractérisée en ce que le bloc hydraulique (23) comporte deux raccords radiaux (31, 32) pour les conduits de liaison (24, 30) allant à la pompe à huile (11), qui (31, 32) communiquent, respectivement par un canal radial (33, 34) du bloc hydraulique (23) et par un canal annulaire (35, 36) de l'alésage de palier (37) du bloc, avec les canaux d'amenée (20, 29, 18) ménagés dans l'arbre d'entrée (5) et allant au manchon de blo- cage (10) de l'étage I de la boite de vitesses 1 et avec les canaux d'amenée (29, 28, 27) ménagés dans l'arbre d'entrée (5) et allant au manchon de blocage (10) de l'étage II de la boîte de vitesses. 7. Boite de vitesses selon l'une des revendi- cations 1 à 6, caractérisée par un dispositif, de sécu- rité en cas de surcharge, comprenant une soupape de sûreté (41), qui est montée sur l'arbre d'entrée (5) et qui communique avec le canal d'amenée (I9) du man- chon de blocage (10) d'unembrayage à friction (8), et une butée (42), qui est montée sur le moyeu (15) du pignon associé (2), pour ouvrir la soupape de sûreté (41) dans le cas d'une rotation relative entre l'arbre d'entrée (5) et le pignon (2) lorsque survient une surcharge.