Brevet FR2743857A1 — publié le 19970725

DISPOSITIF INVERSEUR DE SENS DE ROTATION D'UN PIGNON NOTAMMENT POUR UN MOTEUR DE MOTO La présente invention a pour objet un dispositif inverseur du sens de rotation d'un pignon notamment prévu pour être associé à un arbre de sortie de boîte de vitesses, plus particulièrement celle d'un ensemble moto propulseur d'une moto. Les motos ont en effet, des moteurs très performants et une boîte de vitesses intégrée au bloc moteur en sorte d'améliorer la compacité de l'ensemble avec un gain de poids. On a pensé à utiliser ce type de moteur pour des applications à des véhicules tels que des voitures ou des motos à 3 ou 4 roues dénommés "quad" mais il se pose alors le problème de la marche arrière. En effet, de très rares moteurs de moto, généralement réservés aux montages avec side-car, comprennent une boîte de vitesses intégrée, équipée d'une marche arrière. Actuellement, les moteurs de moto performants disponibles sur le marché sont équipés d'une boîte avec des nombreuses vitesses, 6 généralement, toutes appliquées à la marche avant. On comprend très bien que la marche arrière sur un deux roues ne soit pas utile, voire dangereuse car l'équilibre est particulièrement délicat à tenir. Par contre, dès que l'on songe à motoriser un véhicule parfaitement stable avec au moins trois roues, il est nécessaire de prévoir une marche arrière car le pilote du véhicule ne peut pas se propulser aisément avec les pieds comme sur une moto. C'est ainsi que des palliatifs ont été imaginés dans le cas des véhicules type racer ou formule 3 ou encore véhicules de course de côte, en montant un démarreur annexe. Ce démarreur, de type connu, a un pignon mobile d'entraînement qui, par un agencement adapté, coopère avec la couronne d'entraînement lorsqu'un lanceur, sollicité, le fait engrener avec ladite couronne. Ce démarreur est branché sur une batterie. Ainsi lorsque le véhicule est dans une position dangereuse pour lui et/ou pour d'autres véhicules, le pilote actionne le démarreur qui, théoriquement, fait reculer ledit véhicule. On constate, d'une part, qu'il faut un entretien constant pour être sûr que la batterie est bien chargée et que, d'autre part, la puissance du démarreur est souvent insuffisante, notamment s'il y a un obstacle derrière une roue, tel qu'un caillou, un trottoir ou des graviers. De plus, dans un bac à sable, la batterie est très rapidement vidée. Aussi, des personnes de bonne volonté, officielles d'une course ou simple spectateurs ont tendance à apporter une aide mais cela provoque de nombreux accidents supplémentaires, à un point tel que les instances dirigeantes ont été amenées à prendre des mesures et notamment à imposer que tous les véhicules soient équipés d'un système mécanique permettant audit véhicule de faire marche arrière, en utilisant la puissance moteur. Une telle solution consiste à modifier la boîte de vitesses mais une telle modification est d'une grande complexité et reste réservée aux constructeurs. La solution mise au point par le présent demandeur consiste en un dispositif inverseur de marche, de petites dimensions, qui reste intégrable dans le châssis. Un tel boîtier présente l'avantage d'être léger, d'un prix de revient sans commune mesure avec celui d'une modification de boîte de vitesses et de plus il est surtout adaptable sur les nouveaux véhicules à construire mais également sur tous ceux existant, sans changer le montage initial. La fiabilité est un impératif et, de facon non nécessaire mais néanmoins intéressante, surtout pour des véhicules de course, il est bon qu'un tel boîtier auxiliaire soit le moins gourmand possible en énergie lorsqu'il n'est pas sollicité. A cet effet, le dispositif inverseur du sens de rotation d'un pignon moteur, notamment pour un moteur de moto avec boîte de vitesses intégrée, ledit pignon étant entraîné par un arbre moteur en sortie de boîte de vitesses, se caractérise en ce qu'il comprend une pièce de transfert de mouvement, portant ledit pignon moteur qui en est solidaire en rotation et en translation, un arbre de liaison solidaire en rotation de l'arbre moteur et d'un pignon baladeur avec des moyens de crabotage, susceptible de prendre une première position dans laquelle il coopère en rotation directe avec ladite pièce de transfert de mouvement et une seconde position dans laquelle il coopère par engrènement avec un train de pignons inverseur de sens de rotation comportant également un pignon baladeur simple susceptible de prendre une première position neutre dans laquelle ce pignon baladeur simple est libre en rotation dès lors que le pignon baladeur avec des moyens de crabotage est dans la première position et une seconde position dans laquelle ce pignon baladeur simple coopère en rotation avec la pièce de transfert lorsque le pignon baladeur avec des moyens de crabotage est dans ladite seconde position. Selon une autre caractéristique, la pièce de transfert de mouvement est un arbre creux qui reçoit à l'intérieur et de facon coaxiale l'arbre de liaison avec interposition de roulements à aiguilles entre l'arbre creux et l'arbre de liaison. Selon un mode de réalisation, la pièce de transfert de mouvement est un arbre creux qui porte à l'extrémité, côté extérieur, une cloche munie d'une part de dents formant pignon sur sa périphérie extérieure et d'autre part de trous, de forme conjuguée de celles d'ergots constituant les moyens de crabotage du pignon baladeur solidaire en rotation de l'arbre de liaison. Quant au train de pignons inverseur de sens de rotation, il comprend deux arbres, le premier portant d'une part un pignon fixe en translation et solidaire en rotation coopérant avec un pignon inverseur de sens de rotation proprement dit porté par le second arbre de rotation et en prise avec le pignon baladeur muni de moyens de crabotage lorsque celui-ci est dans la seconde position, et d'autre part le pignon baladeur simple libre en translation sur ce premier arbre et solidaire en rotation. Selon une autre caractéristique, L'ensemble des pignons est disposé dans un boîtier composé de deux demi-coques, formant carter étanche à bain d'huile, ledit boîtier étant fixé par tout moyen adapté au châssis ou à la boîte de vitesses, seul l'arbre creux de la pièce de transfert de mouvement étant en saillie par l'extrémité côté boîte de vitesse qui supporte le pignon moteur, ceci avec des joints d'étanchéité adaptés. De façon préférentielle, les cannelures conjuguées sont prévues entre les différents pignons solidaires en rotation de l'arbre qui les porte et ces arbres. Le pignon baladeur avec des moyens de crabotage et le pignon baladeur simple sont équipés de gorges prévues pour recevoir des fourchettes portées par une même tige de manoeuvre, faisant saillie hors du boîtier. L'invention est décrite, ci-après selon un mode de réalisation particulier non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue partielle d'un véhicule à au moins trois roues, dont seuls le train arrière propulseur, le moteur avec sa boîte de vitesses, le châssis et le dispositif inverseur de marche selon l'invention, sont représentés - la figure 2 représente une vue éclatée du dispositif selon l'invention, et - la figure 3 représente une vue en coupe par un plan vertical passant par l'arbre de sortie de boîte de vitesses. Sur la figure 1, le châssis est repéré en 10, le moteur en 1 2 avec quatre cylindres dans l'exemple représenté, la boîte de vitesses intégrée en 1 4 avec l'arbre moteur 1 6 de sortie de boîte, et le dispositif inverseur de marche selon l'invention en 18. Le train propulseur arrière 20 comprend un différentiel 22 de type connu, une grande couronne 24 recevant une chaîne 26 coopérant avec un pignon 28 solidaire de l'arbre moteur 1 6 de sortie de boîte de vitesses par le dispositif inverseur de marche 1 8 ainsi que deux demi-arbres 30, 32 entraînant chacun une roue 34, avec un montage à la cardan. Le dispositif inverseur de marche 18 selon l'invention est maintenant décrit en détail en regard des figures 2 et 3, la figure 2 permettant de mieux distinguer chacune des pièces qui composent ledit dispositif inverseur de marche et la figure 3 permettant de mieux appréhender le fonctionnement. Sur la figure 2, on retrouve l'arbre moteur 1 6 de sortie de boîte de vitesses qui porte dans le cas d'un montage de l'art antérieur sans dispositif inverseur de marche, un pignon différent du pignon 28 en ce sens que le diamètre cannelé intérieur correspond au diamètre dudit arbre moteur. Le dispositif 18 inverseur de marche comporte un boîtier formant carter étanche qui comprend deux demi-coques, l'une 36, côté moteur et l'autre 38, côté extérieur, cette dernière étant représentée en trait mixte sur la figure 2 et en trait plein sur la coupe de la figure 3. Ce boîtier est fixé sur le châssis par tout moyen adapté, en l'occurrence des silentblocs 40, ainsi que schématisé sur la figure 1, en sorte de laisser une certaine liberté pour un bon auto-alignement. La demi-coque 36 comprend une pièce de transfert de mouvement 40 qui comprend un arbre creux 42 qui est monté sur un roulement 44 fixé par sa bague externe dans un trou 46 débouchant, ménagé à travers la paroi de ladite demi-coque. L'extrémité libre hors du boîtier, côté moteur, comprend des cannelures 48 prévues pour recevoir le pignon 28. L'extrémité intérieure de l'arbre creux se termine en une cloche 50, venue d'usinage, d'un diamètre supérieur à celui de l'arbre creux 42, la face 52 côté moteur venant porter sur la bague interne du roulement 44, en butée, bien visible sur la figure 3. Cette cloche 50 porte sur sa périphérie extérieure des dents constituant un pignon 52. A l'intérieur de la cloche 50, sur la surface annulaire 54 dégagée entre le trou cylindrique intérieur 56 de l'arbre creux 42 et la paroi intérieure 58 de ladite cloche, on a réalisé des lumières 60 borgnes, curvilignes, toutes identiques, régulièrement réparties angulairement sur toute la surface annulaire 54. Le trou cylindrique intérieur 56 comprend deux roulements à aiguilles 62 et 64. Le roulement 62, positionné du côté de l'extrémité de l'arbre creux, côté arbre moteur, reçoit un manchon 66 de liaison avec des cannelures 70 intérieures prévues pour coopérer avec celles de l'arbre moteur 1 6 de sortie de boîte de vitesses, à l'extrémité 68 dudit manchon, côté moteur. Une bague 72, en matériau de friction, par exemple du laiton nitruré, d'une épaisseur équivalente à celle du roulement à aiguilles 62 pour permettre un bon guidage axiale du manchon 66 de liaison, est interposée entre ce manchon de liaison et la paroi intérieure du trou cylindrique intérieur 56. La bague 72 et le manchon de liaison 66 comprennent tous deux une collerette, respectivement 74 et 76, venant en appui sur l'extrémité de l'arbre creux 42 de la pièce de transfert de mouvement 40. Le manchon 66 de liaison coopère par ses cannelures 70 avec un arbre de liaison 78 portant également des cannelures 79. Cet arbre de liaison 78 est porté par le second roulement à aiguilles 64 et disposé coaxialement dans le trou cylindrique intérieur 56 de l'arbre creux 42. Cet arbre de liaison 78 se prolonge par une partie 80, extérieure à l'arbre creux 42 et à la cloche 50, cette partie étant également cannelée. L'extrémité de cette partie extérieure 80 de l'arbre de liaison 78 est montée dans un roulement 82 fixé par sa bague extérieure dans un trou borgne 84 ménagé dans la demi-coquille extérieure 38. Un pignon baladeur 86 est monté libre en translation et solidaire en rotation sur la partie 80 extérieure cannelée de l'arbre de liaison 78, comme l'indique la double flèche 88. Ce pignon baladeur 86 porte sur sa face côté arbre moteur, des ergots 90 de forme conjuguée de celle des lumières oblongues curvilignes 60, aux jeux mécaniques près, en sorte de pouvoir coopérer avec elles lorsque le pignon est translaté côté arbre moteur dans une première position solidarisant ainsi en rotation la pièce de transfert de mouvement 40 avec le pignon baladeur 86 et l'arbre de liaison 78 et de pouvoir libérer les ergots 90 des lumières lorsque le pignon est translaté vers l'extérieur dans une seconde position. Les mouvements en translation sont obtenus grâce à une fourchette 92, représentée pour des questions de clarté sur la seule figure 2. Cette fourchette 92 est bloquée en translation sur une tige de manoeuvre 94 partiellement montrée sur la figure 2 et commandée par une tringlerie (non représentée) suivant des mouvements symbolisés par une double flèche 95. La fourchette 92 coopère par ses dents avec une gorge 96 venue de fabrication avec le pignon 86. Le dispositif inverseur de marche selon l'invention est complété par un train de pignons inverseur de sens de rotation. Ce train de pignons inverseur comprend un premier arbre cannelé 98 monté sur des roulements à billes 100, 102 à ses deux extrémités, logés dans des trous borgnes 104 et 1 06 usinés respectivement dans les demi-coquilles 36 et 38. Sur ce premier arbre cannelé 98, un pignon 108, fixé en translation par des circlips 110 et solidaire en rotation par des cannelures, est positionné au droit du pignon baladeur 86 lorsque celui-ci est dans la seconde position, vers l'extérieur. Un pignon baladeur 112 est également monté sur cet arbre cannelé 98, libre en translation suivant la double flèche 114 et solidaire en rotation par des cannelures coopérant avec celles de l'arbre 98. Les mouvements en translation sont obtenus par une fourchette 116 solidaire de la tige de manoeuvre 96, également représentée sur la seule figure 2 pour les mêmes raisons de clarté. Cette fourchette 116 suit les mêmes déplacements en translation que la fourchette 92. Le train de pignons comprend un autre arbre 118, lisse, visible sur la seule figure 2. Cet arbre est monté fixe en rotation entre les deux demicoquilles 36, 38, I'un des trous 1 20 prévu pour recevoir cet arbre est représenté sur cette figure 2. Un pignon fou 1 22 est libre en rotation par rapport à cet arbre 118 grâce à un roulement 124. Ce pignon fou est fixe en translation puisque le roulement qui le porte est bloqué sur l'arbre lisse 118. Le pignon fou est positionné au droit du pignon 108, c'est-à-dire au droit du pignon baladeur 86 lorsque celui-ci est en position extérieure. Ce pignon fou engrène en permanence avec le pignon 108 et avec le pignon baladeur 86 lorsque celui-ci est en position extérieure. Les deux demi-coquilles sont assemblées par des vis et de la pâte à joint sur le plan de joint assure l'étanchéité. En complément un joint 1 26 assure l'étanchéité au droit du trou 46 dans lequel est logé le roulement 44. Le fonctionnement est maintenant décrit en regard de la figure 3 essentiellement. Lorsque l'arbre moteur 1 6 de sortie de la boîte de vitesses tourne dans le sens de la flèche 128, correspondant à la marche avant, il entraîne le manchon de liaison 66 et l'arbre de liaison 78 qui en est solidaire et aussi le pignon baladeur 86 qui en est aussi solidaire. La tige de manoeuvre 94 est déplacée vers l'arbre moteur avec les fourchettes 92 et 1 1 6. Ceci a pour conséquence de craboter le pignon baladeur 86 par pénétration des ergots 90 dans les lumières oblongues curvilignes 60 de la cloche 50. Ainsi l'arbre creux 42 est solidarisé en rotation avec l'arbre moteur 1 6 de sortie de boîte de vitesse, si bien que le pignon 28 qui en est solidaire en rotation entraîne la chaîne 26 et l'ensemble des éléments du train propulseur. Les roulements à aiguilles 62, 64 ne sont pas sollicités, tandis que les roulements à billes 44, 82 autorisent la rotation quasiment sans frottement de la ligne d'arbre. De plus, le carter étanche est empli d'huile pour éviter tout serrage lors du fonctionnement, serrages qui pourraient être dus à des dilatations et aussi pour augmenter la durée de vie de l'ensemble. On remarque, en marche avant, que le pignon baladeur 1 1 2 n'est pas en prise avec le pignon 52 portées par la périphérie extérieure de la cloche. Donc l'arbre cannelé 98 ne tourne pas et le pignon fixe en translation 108 et le pignon baladeur 1 1 2 sont immobiles. De même, le pignon 122, inverseur de sens de rotation à proprement parler, est immobile puisqu'il engrène avec le pignon 108 fixe en translation et qu'il est libéré de l'engrènement avec le pignon baladeur 86. Lorsque le pilote souhaite inverser le sens de rotation du pignon 28 d'entraînement de la chaîne 26, en vue d'effectuer une marche arrière, il manoeuvre la tringlerie de commande pour translater la tige de manoeuvre 94 vers l'extérieur. Dès lors, L'arbre de liaison 78 est entraîné en rotation mais le pignon baladeur 86 est décraboté par translation sur la partie cannelée 80 et se trouve en prise avec le pignon 122, inverseur de sens de rotation qui met en rotation le pignon 108 fixe en translation et l'arbre cannelé 98, donc le pignon baladeur 112. Or, ce pignon baladeur 112 a subi une translation simultanément à celle de l'autre pignon baladeur 86 et engrène avec le pignon 52 porté par la périphérie de la cloche 50 de l'arbre creux 42. Cet arbre creux est alors entraîné en rotation dans le sens inverse de celui de la flèche 1 28. L'arbre creux 42 et l'arbre de liaison 78 sont contrarotatifs. Les roulements à aiguilles 62 et 64 absorbent la différence de sens de rotation. Bien entendu, la boîte de vitesses conserve ses différents rapports si bien que le dispositif présenté est bien un inverseur de marche puisque le véhicule pourrait théoriquement aller aussi vite dans un sens que dans l'autre, bien que, généralement, les véhicules sont conçus pour privilégier un sens de déplacement unique avec des possibilités de manoeuvre dans l'autre sens. On constate que la puissance moteur peut, dans tous les cas, être utilisée intégralement. Quant aux pignons, aux arbres, aux fourchettes et aux roulements, ils sont avantageusement choisis parmi ceux du catalogue du constructeur de boîtes de vitesses en sorte de disposer d'un ensemble mécanique homogène. On remarque un avantage très important du dispositif selon l'invention, à savoir que le pignon peut être disposé dans l'alignement initial de la transmission par chaîne, ce qui évite d'avoir à modifier le train propulseur. La fiabilité d'un tel dispositif est totale et correspond à une solution avantageuse aux problèmes posés. REVENDICATIONS 1. Dispositif inverseur du sens de rotation d'un pignon moteur (28), notamment pour un moteur (12) de moto avec boîte de vitesses (14) intégrée, ledit pignon étant entraîné par un arbre moteur (16) en sortie de boîte de vitesses, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce (40) de transfert de mouvement, portant ledit pignon moteur qui en est solidaire en rotation et en translation, un arbre de liaison (78) solidaire en rotation de l'arbre moteur et d'un pignon baladeur (86) avec des moyens de crabotage (90), susceptible de prendre une première position dans laquelle il coopère en rotation directe avec ladite pièce de transfert de mouvement et une seconde position dans laquelle il coopère par engrènement avec un train de pignons inverseur de sens de rotation comportant également un pignon baladeur simple (112) susceptible de prendre une première position neutre dans laquelle ce pignon baladeur simple est libre en rotation dès lors que le pignon baladeur (86) avec des moyens de crabotage est dans la première position et une seconde position dans laquelle ce pignon baladeur simple (112) coopère en rotation avec la pièce de transfert lorsque le pignon baladeur avec des moyens de crabotage est dans ladite seconde position. 2. Dispositif inverseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de transfert de mouvement est un arbre creux (42) qui reçoit à l'intérieur et de façon coaxiale l'arbre de liaison (78). 3. Dispositif inverseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que des roulements à aiguilles (62,64) sont interposés entre l'arbre creux et l'arbre de liaison. 4. Dispositif inverseur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la pièce de transfert de mouvement est un arbre creux (42) qui porte à l'extrémité, côté extérieur, une cloche (50) munie d'une part de dents formant pignon (52) sur sa périphérie extérieure et d'autre part de trous (60), de forme conjuguée de celles d'ergots (90) constituant les moyens de crabotage du pignon baladeur (86) solidaire en rotation de l'arbre de liaison. 5. Dispositif inverseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le train de pignons inverseur de sens de rotation comprend deux arbres, le premier (98) portant d'une part un pignon (108) fixe en translation et solidaire en rotation coopérant avec un pignon (122) inverseur de sens de rotation proprement dit porté par le second arbre (118) de rotation et en prise avec le pignon baladeur (86) avec des moyens de crabotage lorsque celui-ci est dans la seconde position, et d'autre part le pignon baladeur simple (112) libre en translation sur ce premier arbre et solidaire en rotation. 6. Dispositif inverseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des pignons est disposé dans un boîtier composé de deux demi-coques (36, 38), formant carter étanche à bain d'huile, ledit boîtier étant fixé par tout moyen adapté au châssis ou à la boîte de vitesses, seul l'arbre creux (42) de la pièce de transfert de mouvement étant en saillie pour l'extrémité côté boîte de vitesse qui supporte le pignon moteur, ceci avec des joints d'étanchéité (126) adaptés. 7. Dispositif inverseur selon l'une quelconque des revendications précédents, caractérisé en ce que des cannelures conjuguées sont prévues entre les différentes pignons solidaires en rotation de l'arbre qui les porte et ces arbres. 8. Dispositif inverseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pignon baladeur avec des moyens de crabotage et le pignon baladeur simple sont équipés de gorges (96, 1 10) prévues pour recevoir des fourchettes (92, 116) portées par une même tige de manoeuvre, en saillie hors du boîtier.