Brevet FR2650358A1 — publié le 19910201

La technique des bottes de vitesse avec les engrenages est de nos Jours trbs au point et l'industrie est bien équipée en matériel de production , cependant , il est connu que d'une part ces bottes de vitesse sont bruyantes , que d'autre part les dents en contact entre engrenages frottent entr'elles et qu'enfin il n'a Jasais été possible de faire des bottes de vitesse à changement automatique La botte de vitesse objet de l'invention permet d'éviter ces inconvénients .En effet les galets roulent dans les fentes ce qui devrait réduire de beaucoup le bruit et l'usure et , que de plus les changements de vitesse s'obtenant par simple translation des étages intermédiaires ceci simplifie les changements de vitesse et se prête bien , dans certaines conditions , à leur automatisation Le principe de fonctionnement de cette botte de vitesse est donné par les figures 1 et 2 la figure t montre , pour deux étages successifs , deux galets (4) et (6) fixes sur le corps (o) de l'étage en amont mais libres sur leur axe et diamètralement opposés par rapport à l'axe (5) du du corps (0) . Le corps (0) tourne avec une vitesse angulaire W autour de l'axe (5) .Ces deux galets (4) et (6) roulent dans deux fentes (1) et (2) d'un corps (3) de l'étage en aval et parallèle au corps (0) . Le corps (3) tourne autour de l'axe (7) lieu de rencontre des plans moyens dea deux fentes (1) et (2) . Les deux fentes (1) et (2) sont perpendiculaires enter'elles et l'axe (7) se trouve sur le cylindre lieu géométrique des deux axes des deux galets (4) et (6) . Le corps (3) , dans ces conditions , tourne autour de l'axe (7) à la vitesse angulaire U1/3. La figure 2 montre que Si l'axe (5) , suite à une translation vient se confondre avec l'axe (7) le corps (3) se met à tourner autour de l'axe (7) , à la vitesse angulaire Ug . Les figures 3 et 4 montrent un étage intermédiaire qui est un corps (3) avec ses fentes (t) et (2) dans lesquelles viennent rouler les deux galets (4) et (6) de l'étage en amont (15) , ce corps (3) comporte lui mlse les galets (8) et (9) qui viendront rouler dans les fentes de l'étage en aval -La figure 4 montre la coupe des galets d'axe (8) et de partie tournante (9) sur des aiguilles (11) La partie tournante (9) comporte un léger bombé (10) évitant ainsi les coincements des galets tout en centrant les efforts dans le plan médian du corps (3) de l'étage correspondant Les arrondis (i3) évitent , d'une part , les contraintes trop importantes qui se produisent lorsque les galets (4) et (6) se rapprochent , lors de la rotation , de l'axe (7) et , d'autre part facilitent le passage des vitesses , c'est à dire , rendent plus aisé le passage du galet (4) dans la même fente que le galet (6) ou du galet (6) dans la même fente que le galet (4) , pour que l'axe (5) vienne se confondre avec l'axe (7) par translation lors du passage d'une vitesse à l'autre Le jeu (t4) entre les galets (4) et (6) et les parois des fentes (1) et (2) permet le retour de l'axe (5) à sa position initiale même s'il y a mouvement : pour que le passage des vitesses se fasse sans difficulté il faut que le corps (3) de l'étage correspondant tourne à une vitesse suffisamment lente , par exemple à une vitesse inferieure ou égale à un tour par seconde .Si le passage des vites ses n'est pas nécessaire , ou peut se faire à l'arrêt , le jeu (14)' peut être supprimé et la rotation du corps (3) devient parfaitement uniforme L'étage d'entrée comporte son axe d'entrée , pas de fentes (1) et (2) , mais comporte les deux galets (4) et (6) qui pénètrent dans les fentes (7) et (2) de l'étage qui suit L'étage de sortie comporte d'une part les fentes (t) et (2) dans lesquelles viennent se loger les galets (4) et (6) de l'étage précédent et , d'autre part , l'axe de sortie mais pas de galets (4) et (6) Pour permettre les changements de vitesse les différents étages doivent respecter l'une des deux conditions qui sont schématisées par les figures 5 et 7 et les figures 6 et 8 pour trois étages suc cessifs Les figures 5 et 7 montrent la vue de face et la vue de dessus schématique de trois étages successifs pour la première condition Nous voyons l'axe (16) de l'étage en amont , le cercle lieu géométrique de ses galets qui passe par l'axe (17) de l'étage intermédiaire (il a été symbolisé par deux traits en croix les deux fentes de l'étage intermédiaire ) , le cercle lieu géométrique des galets de l'étage d'axe (17) et qui passe par l'axe (ils) de l'étage en aval .Pour que l'axe (17) puisse venir se confondre avec l'axe (t6) lors du changement de vitesse il faut que les deux axes (16) et (17) soient équidistants de l'axe (18) Les figures 6 et 8 montrent la vue de face et la vue de dessus schématique de trois étages successifs pour la deuxième condition Nous voyons l'axe (19) de l'étage en amont , le cercle lieu géométrique de ses galets qui passe par l'axe (20) de l'étage intermédiaire et le cercle lieu géométrique des galets de l'étage inter médiaire , d'axe (20) , qui passe par l'axe (21) de l'étage en aval Pour que l'axe (20) puisse venir se confondre avec l'axe (19) lors du changement de vitesse il faut que l'axe (19) et l'axe (21) soient confondues Les figures 9 et 10 montrent la vue de face et la vue de dessus d'une boute de vitesses à cinq vitesses schématisée .Les vitesses de rotation de l'axe de sortie peuvent avoir la valeur N , N/2 , N/4 N/2 N/8 , N/16 1; N étant la vitesse de rotation de l'axe d'entrée Nous voyons l'axe d'entrée (22) de l'étage d'entrée, le cercle lieu géométrique de l'axe des galets de l'étage d'entrée et qui pas se par l'axe (23) , le cercle lieu géométrique des galets de l'étage d'axe (23) et qui passe par l'axe (24) , le cercle lieu géométrique des galets de l'étage d'axe (24) et qui passe par l'axe (25) , le cercle lieu géomdtrique des galets de l'étage d'axe (25) et qui passe par l'axe (26) . L'étage d'axe (26) comporte l'axe de sortie (27). tes deux axes (23) et (25) sont confondus , les trois axes (22), (26) et.(27) sont confondus et les trois axes (23) , (24) et (26) sont équidistants Les changements de vitesse s'obtiennent soit en laissant les axes (23) , (24) et (25) à la position indiquée par les figures 9 et 10 soit en translatant un des trois axes , ou deux , ou les trois et les amener alignés avec les axes (22) , (26) ou (27) Les figures 11 , 12 , 13 , 14 et 15 montrent les différentes coupes d'une botte de vitesses à cinq vitesses dont la démonstration schématique a été donnée par les figures précédentes . Nous voyons le corps exterieur (33) qui naturellement doit être en plusieurs parties pour permettre le montage des différents éléments l'étage d'entrée avec son axe d'entrée (22) et les deux galets (28). Les deux galets (28) pénètrent dans les fentes (34) du corps (23), ce dernier pouvant tourner dans le corps (29) grâce aux rouleau (32) comme indiqué sur la figure 12 . Le corps (23) comporte à son tour deux axes (28) qui pénètrent dans les fentes (34) du corps (24) ce dernier pouvant tourner dans le corps (30) comme indiqué sur la figure 13 . Le corps (24) comporte à son tour deux axes (28) qui pénètrent dans les fentes (34) du corps (25) qui peut tourner dans le corps (31) comme indiqué sur la figure 14 .Le corps (25) comporte à Bon tour deux axes (28) qui pénètrent dans les fentes (34) du corps (26) qui peut tourner dans le corps (33) comme indiqué sur la figure 15 (et la figure 11) et qui comporte l'axe de sortie (27) Les corps (29) , (30) et (31) peuvent se déplacer par translation dans leur logement dans le corps (33) grâce à des pistons (35) qui coulissent dans les cylindres (37) , (38) , (39) , (40) , le dé placement se faisant par pression'd'huile . La La translation du corps (30) se fait à 60e par rapport à la translation des corps (29) et (31) .Les lieux géométriques des galets (28) dans les différents étages et la position des axes moyens des fentes (34) doit respecter les conditions indiquées par les figures 9 et 10 La commande de la translation des corps (29) , (30) et (31) qui se fait par pression d'huile , est schématisée par les figures 20 et 21 . Des électroaimants (53) , (54) , (55) provoquent , sur commande , le déplacement des corps (57) , (58) et (59) qui , par leur translation provoqueront le déplacement d'huile et donc puisque les canalisations d'huile aboutissent aux cylindres (37) (38) , (39) et (40) des différents étages , provoquera le déplacement des corps (29) , (30) et (31) .L'électroaimant (53) commandera par exemple la translation du corps (29) , l'électroaimant (54) la translation du corps (30) et l'électroaimant (55) celle du corps (31) . La position du clapet (61) dans son logement (60) , grâce à l'électroaimant (62) permet d'éviter la circulation d'huile , ce qui a pour effet de bloquer les différents corps (29) , (30) et (31) à la position qui leur a été choisie La figure 19 montre que suivant l'étant des électroaimants (53) (54) et (55) la vitesse de l'axe de sortie de la botte de vitesse peut entre de N , N/2 , N/4 , N/8 , N/16 , N étant la vitesse de rotation de l'axe d'entrée de la botte de vitesse Il est à noter que cette boite de vitesse peut fonctionner en accélératrice : dans ce cas l'axe d'entrée est l'axe (27) et l'axe de sortie est l'axe (22) . Si N est la vitesse de rotation de l'axe d'entrée , l'axe de sortie peut tourner aux vitesses N, 2N, 4h, BN, 16N , suivant la position des corps (31) , (30) , (29) . Si l'axe d'entrée tournesuffisamment lentement , par exemple de l'ordre d'un tour par seconde , le passage des vitesses devient relativement ai sé et l'automatisation sans preblème : il va de soit qu'en ce qui concerne les corps (29) , (30) et (31) pour le passage des vitesses on déplace toujours en priorité le corps correspondant à l'étage le plus lent La figure 18 montre la vue schématique de l'utilisation d'une telle botte de vitesse dans une voiture .Le rectangle (48) indique le moteur , qui sc branche sur l'embrayage (49) , qui se branche sur le démarreur (50) , qui à son tour se branche sur la boîte de vitesse Mais la botte de vitesse qui a été exposée ne tient pas compte que plus les étages sont proches de l'axe de sortie et plus les con craintes mises en oeuvre sont importantes . Les figures 16 et 17 montrent la schématisation d'une botte de vitesse à cinq vitesses dont le dimensionnement des étages tiendrait compte des contraintes subies par ces derniers .Nous voyons l'axe d'entrée (41) et étage d'entrée dont les galets (28) entrent dans les fentes (34) de l'éta- ge (42) , dont les galets (28) entrent dans les fentes (34) de l'étage (43) , dont les galets (28) entrent dans les fentes (34) de l'étage (44) et ainsi de suite Jusqu'à l'étage de sortie (47) . Les fentes (34) étant symbolisées par des croix et les axes des galets. (28) , qui. n'ont pas été indiqués sur ces deux figures , se dépla çant suivant des cercles qui ont été schématisés sur la figure 16 Les étages (4i) (43) (45) et (47) sont fixes . L'axe de l'étage (42) peut venir se confondre par translation avec l'axe de l'étage d'entrée (41) . L'axe de l'étage (44) peut venir se confondre par translation avec l'axe de l'étage (43) . L'axe de l'étage (46) peut venir se confondre par translation avec l'axe de l'étage (45) . Les -différentes positions de ces étages permettent d'obtenir la vitesse de l'axe de sortie de l'étage (47) égale à I , 1/2 , 1/4 ,1/8 , 1/16 de la vitesse de l'axe d'entrée (41) . il est à noter que plus les étages sont proches de la sortie et plus les cercles sont grands REVENDICATIONS 1) Boite de vitesse caractérisée par le fait que , comportant plusieurs étages , pour deux étages successifs chaque étage en amont comporte un corps cylindrique (o) tournant autour de son axe (5) et sur lequel sont fixés deux galets (4) et (6) cylindriques et diamètralement opposés par rapport à l'axe (5) , chaque étage en aval comporte un corps cylindrique (3) tournant autour de son axe (7) et dans lequel se trouvent deux fentes (1) et (2) perpendiculaires entrtelles et dont l'intersection des plans médians est l'axe (7) , les galets (4) et (6) de l'étage en aval pénètrent et roulent dans les fentes (1) et (2) .L'axe (5) et l'axe (7) sont parallèles 2) Boute de vitesse selon la revendication 1 caractérisée par le fait que les galets (4) et (6) peuvent tourner autour de leur axe 3) Boute de vitesse selon la revendication 1 caractérisée par le fait que la partie en contact des galets (4) et (6) avec les fentes (1) et (2) peut tourner autour de l'axe des galets 4) Boite de vitesse selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le lieu géométrique des axes des galets (4) et (6) passe par l'axe (7) 5) 3ote de vitesse selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'axe (5) du corps (o) peut venir , par translation se confondre avec l'axe (7) du corps en aval (3) 6) Boite de vitesse selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'axe (7) du corps (3) peut venir par translation se confondre avec l'axe (5) du corps en amont (o) 7) Boite de vitesse selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'étage d'entrée comporte l'axe d'entrée d'axe (5) et deux galets (4) et (6) 8) Boîte de vitesse selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'étage de sortie comporte l'axe de sortie et deux fentes (1) et (2) mais pas de galets (4) et (6) 9) boute de vitesse selon la revendication t caractérisée par le fait que chaque étage intermédiaire comporte , d'une part , deux fentes (1) et (2) d'axe(7) dans lesquelles viennent rouler les galets de l'étage en amont et , d'autre part , deux galets (4) et (6) diamètralement opposés par rapport à l'axe (7) et qui viennent rouler dans les fentes (1) et (2) de l'etage en aval 10) Boute de vitesse selon les revendications précédantes carac térisée par le fait qu'elle peut etre utilisée en accélératrice et que dans ces conditions son axe d'entrée devient l'axe de sortie et son axe de sortie devient l'axe d'entrée 11) PoSte de vitesse selon les revendications précédantes carac térisée par le fait que certains étages peuvent être utilisés en réducteurs et d'autres en accélérateurs