Brevet FR2675226A1 — publié le 19921016

" Deinultiplicateur variable de vitesses on mode longitudinal ou transversal 1) Indication du domaine technique de l'invention Mécanique automobile, secteur transmission. 2) Indication de l'abat de la technique antérieure faisant ressortir le problème techniaue posés Les boites à vitesses sont munies d'une bonne dizaine d'engrenages de différents diamètres avec des rapports bien définis, ils sont sélectionnés manuellement par levier et fourchettes ou automatiquement. Le problème technique posé n'utilise plus d'engrenages traditionnels sauf pour la marche arrière et offre une progressivité maximum dans la démultiplication en éliminant définitivement les problèmes d'étagements, à l'aide d'un cône d'entrainement et d'un axe de démultiplication variable basé sur un rapport final de 100 et un rapport primaire d'environ 30%, avec un passage de l'un à l'autre sans chute de régime moteur et sans utiliser l'embrayage sauf pour l'enclenchement primaire et la marche arrière. Simplicité de conception en comparaison d'une boîte à vitesses traditionnelle, par son mode de translation sur la multitude de rapports qu'offre ce système. Fiabilité conséquente de ce dispositif, par le procédé concentrique de l'entrainement et de la démultiplication répartissant les forces, proportionnellement au nombre de doigts transmet teurs (voir exposé) et non plus sur un ou deux crans de pignons de boîte L'exploitation du rendement moteur par ce Démultiplicateur variable, est incomparable d'efficacité même avec le dernier cri des boîtes électro-magnétiques, enter'autre par un phénomène "de réduction des rapports d'une progressivité telle, que le régime moteur lors dtune accélération constante se swasilisera dans les tours, sans concéder aucune baisse de puissance lors de la translation. 11 3) Exposé de l'invention Ce dispositif (fig 1) est constitué à partir de ltembraya3e (1) traditionnel, d'un cône d'entrainement (2), d'un arbre de transmission (3), d'un axe de démultiplication (4), de doigts transmetteurs (5), d'engrenages de marche arrière (6) et pour commander toutes les fonctions trois possibilités, un vérin hydraulique (7), ou un moteur électrique ou bken manuellement à l'aide d' un...levier. En considérant la base interne d'un cône,comme la plus grande démultiplication comparable au premier rapport d'une boite à vitesses et l'autre extrémité vers le sommet comme la plus petite démultiplication correspondant au dernier rapport, le passage de cette base vers le sommet constitue les phases intermédiPires d'une démultiplication progressive, faisant disparaître les phénomènes complexes d'étagements des boîtes traditionnelles, qui provoquent les chutes de régimes moteur, éprouvantes pour celui-ci. Ce dispositif possède deux configurations, la première longitudinale (FIG 1) concerne les véhicules à moteurs avant avec un mode de propulsion nécessitant un pont arrière, la deuxième (fig 2 et 3) en position transversale concerne les véhicules à traction (moteur avant) ou les véhicules à propulsion,à moteur central. Le développement résumé du procédé est celui-ci: aprés avoir débrayé, on fait appliquer en enclenchement primaire sur la base interne du cône d'entrainement équipé de sillons, l'axe de démultiplication surmonté autour de son extrémité de plusieurs doigts transmetteurs, lorsque les disques d'embrayage transmettent progressivement la puissance sur le cône, celui-ci entrainera les doigts transmetteurs à l'aide des sillons, provoquant la rotation de l'arbre de transmission.Une fois que le régime moteur arrive à la puissance voulue, sans décélérer, on déclenche à l'aide ae contacteurs la poussée du vérin hydraulique, qui sera préréglé pour 5 ou 6 arrêts correspondant aux rapports d'une boîte conventionnelle, pour enfoncer l'axe dans le cône de quelques centimètres ce qui aura pour effet ,de faire pivoter concentriquement les doigts dans les sillons constamment graissés du cône, démultipliant ainsi en toute progressivité la vitesse de rotation de l'arbre de transmission dans une poussée constante. in mode longitudinal l'embrayage transmet directement la puissance au cône d'entrainement et le rapport global de démultiplica- tion sera relatif aux proportionsdu cône et du rapport de pont, en mode transversal, ltembrayage sera muni dans sa sortie d'une vis sans fin, entraînant le cône à 900 selon différentes dispositions (fig 2) ou (fig 3) et le rapport global sera lui, relatif aux proportions du cône et au diamètre de la vis sans fin ou de son application sur le cône (fig 3). Voici quelques proportions de cônes, avec un rapport final de ,0 po correspondant au diamètre intérieur le plus petit et un rapport primaire de 30%, comme sur la plupart des véhicules actuels, correspondant au diamètre intérieure le plus grand: 6/20=7/23=8/27=9/30 ect... exemple: rapport final de 1GOqo == 7cm / rapport primaire de 30%0 == 23 cm On peut également réaliser certaines combinaisons pour accentuer une efficacité, exemple: On désire garder le rapport final de 100%, mais obtenir un rapport primaire plus démultiplié, pour gagner en puissance au démarrage ou pour moins solliciter les rudes frictions de l'embrayage, on pourra à la place d'un cône standard de 7/23, adopter un cone ae 7/27 avec une course identique réalisée par le vérin, sans aucun changement pour les intermédiaires ni pour le rapport final, mais un gain de 4% en démultiplication primaire aura été gagné et sans effet secondaire (7:23=0,30 et 7:27=0,26). Un autre exemple sur la démultiplication finale, en supposant une voiture équipée d'un cône 7/23 qui aurait subi des améliorations aérodynamiques sur sa carrosserie, serait donc susceptible d'allonger sa vitesse de pointe, pour éviter un éventuel surrégime on adopterait un cône 6,50 ou 6,75/23 pour un gain de 1 ou 4 sur ia démultiplication finale, soit 101,102410;ou tout. simplement pour réduire le régime moteur de quelques centaines de tours/minute (Tmn) en vitesse de croisière, sur de longs parcours, tel effet type'toverboost"en plus progressif et plus efficace. un dernier exemple: un véhicule doit parcourir un trajet de 10 heures à 130km/h avec un régime de 4500Tmn sur le dernier rapport, en prolongeant celui-ci légèrement on gagnerait (par temple) 200Tmn ,soit 1300Tmn pour une vitesse identique, sur 10 heures 120 OO0Tmn auront été économisés, soit prés d'une demi-heure ae régime initial ou 5% du parcour. Les axes de démultiplications pourront-etre équipés, d'un maximum de 14 à 12 doigts transmetteurs, avantageux par le nombre pour l'effet de répartition de la puissance moteur sur chacun d'eux, mais un peu limite dans le resserrement du rapport final, le minimum étant de trois doigts, on trouvera de bons compromis selon les diverses fonctions aux alentours de nuit doigts. Les choix, de l'alliage pour la confection du doigt, de son épaisseur, de sa longueur et du nombre de doigts dans l'entrainement du cône, seront relatifs à la puissance à transmettre (80ch ou 800ch) et aux diverses possibilités de démultiplication citées aunaravans. La profondeur du sillon dans le cône, corresnondra à l'ancrage latéral du doigt tout au long de sa translation base-sommet, la largeur de ce sillon pourra être dégressive suivant le rétrécissement du cône avec des bords légèrement obliques, pour recevoir la zone de contact circulaire du doigt (fig 11 et 13 traits pleins) également dégressive; ou une largeur de sillon constante de la base vers le sommet, avec des bords orthogonaux recevant un doigt de forme adéquate (f 5-4eLt 13 pointillés), le rétrécissement du cône s' appuyant uniquement sur la diminution des intervalles, ce choix de largeur constante ou dégressive est lié entr'autre à la compacité du dispositif. La multitude de rapports de démultiplication offre un éventail incomparable dans le choix de sélections. Une possibilité de sélection relativement simple serait celle-ci: la course du vérin agissant sur l'axe de démultiplication, serait munie de sept contacteurs définissant l'arrêt de celui-ci dans sa course, répartis ainsi a l'arrière vers l'avant: marche arrière, point-mort, première, ..., cinquième, sur la console centrale ou sur le volant on disposera, une touche bleue de montée des rapports et une touche rouge de descente avec un voyant de contrôle affichant l'arrêt selectionné, juste en dessous une ligne de diodes rouges(et vertes pour le point-mort) indiquant l'emplacement exact du vérin et sa progression.La vitesse de déplacement du vérin ou du moteur électrique, sera calculée en fonction du potentiel du moteur. Le graissage interne du cône qui permettra une bonne translation des doigts dans les sillons, s'effectuera à l'aide d'un gicleur placé perpendiculairement.sur le carter et à l'aplomb des quatre orifices de la partie étroite du cône. L'huile s'accumulant en parti dans le sommet du cône, se répartira grace à la force centrifuge dans chaque sillon, du sommet vers la basetgraissant de même l'axe de démultiplication, l'huile restant sur l'extérieur du cône graissera le dispositif de marche arrière, avant de reoindre la réserve au fond du carter pour y être recyclé vers le gicleur. La marche arrière (fig 1) sera de type traditionnel, une fois débrayé,le procédé s'exécutera en deux opérations consécutives dans le même déplacement linéaire, la première opération résidera dans l'enclenchement de l'engrenage situé à l'arrière de l'axe de démultiplication avec le groupe solidaire de deux engrenages de renvoi, destinés à inverser le sens de rotation, la deuxième opération consistera à enclencher, dans l'autre moitié du déplacement, le dernier engrenage qui fera liaison avec le cône d'entrainement cranté sur sa base extérieure. 4) Présentation des différentes figures -Fig 1) Démultiplicateur variable de vitesses longitudinal et sa marche arrière. -Fig 2) Démultiplicateur variable de vitesses transversal avec entrainement en extrimité du cone, vue arrière. - Fig 3) Démultiplicateur variable de vitesses transversal avec entrainement recentré, vue en plan. -Fig 4) Vue arrière de l'axe de démultiplication avec son roulement permettant la translation linéaire. -Fig 5) Vue en plan de l'axe de démultiplication avec sa bague de fixation et l'enplacement de l'engrenage de marche arrière. -Fig 6) arbre de transmission en mode longitudinal avec cône d'entrainement et pont arrière. -Fig 7) Vue en plan du cône d'entrainement avec le gicleur j'huile et sa zone crantée extérieure pour la marche arrière. -Fig 8) Vue en coupe du cône d'entrainement, avec l'enplacement du guide pour le centrage de l'arbre de transmission. -Fig 9) Vue de face du cône d'entrainement avec ses sillons concentriques. -Fig 10) Vue de profil du doigt transmetteur avec son ressort de rappel et le bord du cône en coupe. -Fig 11) Vue de face du doigt transmetteur, zone de contact avec le sillon de largeur constante en pointillés et de largeur dégressive en traits pleins -Fig 12) Vue arrière du doigt transmetteur. -Fig 13) Vue en plan du doigt transmetteur avec son ressors et son logement. -Fig 14) Tue de face de l'axe de démultiplication avec ses logements rayonnants, ainsi que cinq doigts transmetteurs dégressifs engagés et trois autres prêts à l'être. 5) Exposé détaillé de l'invention t' arbre de transmission (3) en mode longitudinal est formé de trois parties distinctes (fig 4), la première partie de forme cylindrique appelé guide (8) ira se loger au centre du cône d'entrainement (2) pour guider l'axe ae démultiplication (4) tout au long de son déplacement; la deuxième partie (9) plus large sera de forme quatre pans c'est à dire carré en coupe, pour permettre une prise maximale lors de la transmission de l'axe (1) sur le pont arrière; la dernière partie (10) sera conventionnelle pour relier le pont arrière. L'axe de démultiplication (4) et (fig 4 et 5) destiné à glisser sur la partie quatre pans (9) de l'arbre de transmission, sera pourvu à l'arrière d'un roulement à billes (11) muni d'une pattes (@2) soudée à l'extérieur qui permettra au vérin (7) de déplacer l'axe de démultiplication pendant sa rotation, à cette extrémité arrière une bague de blocage (19) servira à la pose et au retrait du roulement a billes (11), à l'avant de l'axe se trouve une pièce maîtresse apDelée barillqz (13 qui dispose de logements rayonnants (14) pour les doigts transmetteurs (5), une autre pièce viendra s'ajuster telle une bague de fixation (15) sur le dit barillet (13), avec trois fonctions, maintenir les ergots (16) de pivotement des doigts transmetteurs (5) par la partie dentée (17) de la dite bague,dQs le logement (14j, deuxièmement contenir la pression des ressorts (18) de ces mêmes doigts,pendant leursarticulationglinéai-es dans les sillons du cône d'entrainement (2) et troisièmement servir de butée aux doigts transmetteurs en position "point mort", de manière à préserver l'angle initial de confrontation, avec le cône d'entrainement lors de l'enclenchement primaire; l'emplacement (20) à l'arrière du barillet (13) sera réservé à l'engrenage conique de la marche carrière. Les doigts transmetteurs (5) et (fig 10,11,12 et 13) seront de formes variables en fonction de leur nombre (de 14 à 3 doigts) dans l'entraînement des sillons (27) du cône; l'exemple de ce rapport comprend 12 doigts et chacun d'eux dispose de deux parties distinctes, la première configure l'embase du doigt, avec son mode de pivotement longitudinal pourvu d'ergots (16) et de son maintien latéral par son socle (21) qui assurera par la profondeur et la forme du logement (14), un ancrage de trés forte résistance à l'entraînement du cône, pendsnt tout le pivotement; toujours à l'embase et juxtaposé à l'arrière des ergots se trouve une saignée (22) destinée à recevoir l'épaisseur du ressort de rappel (18)ne laissant que son levier de forme identique à celle du doigt, exercer la pression sous la bague de fixation (15);; la deuxième partie est la zone de contact du doigt avec le cône, de profil circulaire, le développement de cette zone sera d'environ une demi circonférence, soit à peu prés 1800, dont 600 sont réservés au secteur biseauté (23) du doigt, secteur qui a pour but en premier lieu, de s'opposer à la partie interne lisse (24) du cône pour l'immobilisation de celui-ci, puis de se confronter à l'autre partie biseauté (25) ae l'intervalle des sillons, de manière à amener le doigt, à l'aide d'un graissage constant (voir plus loin), en enclenchement primaire au début du sillon (27); les 1200 de développement restants auront soit, (fig 11) une largeur constante (pointillés), soit une largeur dégressive (traits pleins); le pivotement du doigt par son contact circulaire, plaqué dans le fond du sillon par le ressort (18) et la force centmifuge, sera proportionnel à l'avancé de l'axe de démultiplication vers le sommet du cône. Le cône d'entrainement (2) et (fig 7,8 et 9), cet exemple disposera de douze sillons (27) avec un axe de démultiplication à douze doigts (5), mais pourrait posséder de 14 à 3 sillons Se plus en plus larges ainsi que les doigts, au fur et à mesure que leur nombre décroit; l'angle (A) détermine l'inclinaison de la parce interne et sa longueur d'application; les sillons seront, soit orthogonaux (fig 9) pour une largeur de doigt constante, soitIégèrement obliques pour une largeur de doigt dégressive; le graissage du dispositif complet pourra être effectué par un gicleur d'huile (30), fixé sur le carter (33) et à l'aplomb des quatre orifices (31) dr 1a--cinferencecne, peuvent injecter ainsi l'huile à l'extérieur et à I'intérieur du cône,aui se répandra grâce à la force centrifuge sur la paroie interne et particulièrement dans les sillons (27) préservant de telle manière l'enclenchement primaire, l'avancée des doigts dans les sillons et celle de l'axe sur la partie quatre pans de l'arbre; la partie interne lisse (24) du cône est destinee au tout premier contact avec les doigts (5) pour aider l'embrayage à decoller ses disques en phase de débrayage et freiner la rotation du cane avant l'enclenchement; la partie biseautée (25) de l'intervalle des sillons (27), est destinée à recevoir l'autre partie biseautée (23) du doigt, pour que ce dernier aille se loger en enclenchement primaire (28) représentant la partie du cône la plus démultipliée (environ 30d0), jusqu'au rapport final (29) à 100%. La marche arrière (6) et (fig 1) dépend également du déplacement de l'axe de démultiplication (4) par le vérin, à l'arrière du barillet se trouve un engrenege conique (34), qui par la traction du vérin (7) viendra dans un tout premier temps enclencher un groupe de deux engrenages de renvoi (35), qui auront pour rôle de changer ie sens de rotation de l'arbre, ces pignons de renvoi sont reliés par un axe (36) à un autre engrenage (37), qui enclenchera dans un second temps, la partie crantée (32) située sur la parodie extérieure du cône, ces deuz enclenchements sont successifs et dans le même mouvement, le retour au "point mort" s'effectuera par l'avancée du vérin, libérant d'abord l'engrenage (37) de la zone crantée (32) à l'aide du ressort de rappel (38), puis libérant l'engrenage (34) du groupe(35). Le dispositif en mode transversal utilise le même procédé qu'en mode longitudinal, les différences résideront d'abord dans le raccourcissement de l'axe de démultiplication (4), puis l'adoption d'une transmission perpendiculaire sur ou sous le cône (2) d'entrainement appelé ici "vis sans fin" (39), la figure 2 et la figure 3 représente des choix d'emplacements transversaux du dispositif par rapport à l'axe du moteur. Ré CATIONS 1) Démultiplication de la transmission automobile caractérisée en ce qu elle comporte un cône d'entrainement (2) dans lequel un axe de démultiplication () se déplace linéairement, le dit axe est pourvu de doigts transmetteurs (5) destinés à pivoter concentriquement,au contact de la paroie interne constamment graissée et le long des sillons (27) d'ancrage latéral du dit cône (2), ce qui a pour effet selon une vitesse de rotation constante du cône d'entrainement, de démultiplier la rotation du dit axe (4) sur l'arbre de transmission (3) en fonction de l'ouverture des doigts (5) dans les sillons du cône, le dispositif est utilisable en mode longitudinal ou transversal, avec une marche arrière à engrenages (6). 2! Démultiplication de la transmission automobile selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle comporte sur le carter (33) et à l'aplomb des orifices (31) situés sur la circonférence du cône d'entrainement (2), un gicleur d'huile (30) destiné à injecter l'huile de graissage qui se répandra à l'aide de la force centrifuge, sur la paroie externe et interne du cône favorisant toutes les articulaticns. 3) Démultiplication ae la transmission automobile selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un vérin hydraulique (7) pour le déplacement linéaire de l'axe de démultiplication (4) et pourrait s'effectuer salement à l'aide d'un moteur électrique ou manuellement par un levier. 4) Démultiplication de la transmission automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte sur l'aie de démultiplication (4),un roulement à billes (11) pourvu d'une patte (12) pour la liaison du verin (7), ce qui permettra au dit axe de se déplacer sur l'arbre de transmission (3) pendant sa rotation. 5) Démultiplication de la transmission automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une marche arrière mue par engrenages dont la source est le cône d'entrainement (2), qui dispose sur sa paroie extérieure l'une one crantée (32) transmettant à un groupe de deux engrenages de renvoi (35), un changement de sens de rotation sur l'arbre de transmission (3). 6) Démultiplication de la transmission automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte à l'avant de l'axe de démultiplication (4!, des logements rayonnants (14) dans la partie (13) appelée barillet, les dits logements sont destinés au pivotement et à l'ancrage latéral des doigts transmetteurs (5), qui seront maintenus par la bague de fixation (15).