Brevet FR2831939A1 — publié le 20030509

La présente invention a pour objet de présenter une boite à vitesses dont les engrenages s'emboîtent face à face. La disposition des engrenages dont les cinq inférieurs modifie la vitesse de rotation P (1,2, 3,4, 5) et l'engrenage supérieur 7 mobile (chariot rail) dont le mouvement est droit et fonctionne par va et vient pour augmenter ou diminuer les rapports. Le dispositif permet de faire fonctionner cette boite en trois options : 1) Manuel dans ce cas un levier de vitesse permet de changer les rapports (augmentation ou rétrogradation). Un autre levier dans ce cas est prévu pour la marche arrière point mort et rapport rapide et lent. 2) Assistes électrique = (cas présenté) Le levier de commandement marche arrière et les deux rapports rapides lents et point mort sont présents. Il sera ajouté pour passer les vitesses à séquence un contacteur près du volant que l'on commandera d'une touche du doigt avant et arrière les cinq vitesses à engrenage face à face. Un moteur électrique 12v 23 placé sur la boite et une crémaillère 21 servira à cet effet coulissant dans un guide 20. L'arrêt et la fixation sont prévus par un pointeau 25 qui à chaque station arrêtera le moteur par les interrupteurs 29. 3) Si l'on recherche une boite entièrement automatique, il faudra en prenant l'option 2 l'équiper de régulateur dont l'action dépends entre autre facteur de la position de l'accélérateur et de la vitesse. Dans les 3 options présentées un voyant vert est prévu sur le tableau qui indique que le pignon mobile 7 est en place sur le pignon inférieur = première vitesse enclenchée. Un dispositif lumineux sera prévu lorsqu'on enclenchera la marche arrière sur les rapports plus rapides (2,3, 4,5). Le levier de vitesse comprend une marche arrière et deux marches avant routière (une normale et une lente). Sur le levier de vitesses un lièvre indiquera la marche rapide et une tortue indiquera une marche lente (cas de charge lourde, pente prononcée ou terrain accidenté). Il est prévu dans le modèle présenté fig. I une place (marqué en tiré) d'un arbre 18 plus long où l'on peut ajouter trois ou quatre jeux de vitesses supplémentaires (synchronisées ou pas crabot). Si l'on veut utiliser cette boite sur les camions ou engins agricoles, de manutention etc. multipliant ainsi les cinq vitesses à engrenages face à face. Dans les 3 options présentées, cette boite offre l'avantage (à par le fait de débrayer et lâcher l'accélérateur au passage des cinq vitesses), de pouvoir passer les cinq vitesses sans débrayer en roulant ou en charge. Dans ce cas, si l'on veut éviter l'à coup que provoque le changement de vitesse lors du changement de pignon inférieur. Il sera ajouté entre la boite et le pont un dispositif (genre embrayage multidisques) ou hydraulique magnétique qui gommerait cet inconvénient par un léger patinement. Le dispositif qui permet de changer les rapports sans débrayer est obtenu : 1) Par la démultiplication que produit la différence de diamètre de l'engrenage 1 par l'entraînement de l'engrenage 2 de renvoi d'angle qui a pour effet de faire tourner très lentement les éléments tournant de toute la boite facilitant ainsi l'emboîtement des engrenages face à face qui en plus limitera l'usure et la dépense d'énergie. 2) L'enclenchement est facilité aussi par la disposition des engrenages P (1,2, 3,4, 5) fixes qui s'enclenchent face à face avec l'engrenage mobile 7. 3) Le dispositif qui assure l'enclenchement parfait des engrenages face à face, est le placement à l'intérieur des ces engrenages (fixes et mobiles) d'une mâchoire à ressorts qui fonctionne en donnant de la souplesse avant arrière aux engrenages (schéma 3). Cet ensemble de dispositifs permet de passer les rapports de vitesses qui peut être calculé en fraction de seconde sans jamais aucun craquement en supprimant le débrayage. Un autre avantage que l'on peut invoquer est que cette boite fonctionne avec des moyens mécaniques arbre et engrenages (absence) de pression hydraulique = économie d'énergie. Cet avantage est d'autant accentué par la limitation de vitesse de tout les éléments rotatifs de cette boite. FONCTIONNEMENT L'arbre engrenage moteur 1 entraîne un plus grand engrenage 2 réduisant ainsi la vitesse de tout les éléments de la boite. Cet engrenage entraîne un arbre 3 qui fait tourner simultanément cinq engrenages coniques 4 qui sont de diamètre égal. Ces engrenages entraînent par renvoi d'angle, cinq engrenages de différents diamètres Pi = vitesse surmultipliée 5eme vitesse ; P2 = vitesse identique au tour du moteur 4 ème ; P3 = 3 vitesse : P4 2ème vitesse ; P5 1 vitesse. Ces trois vitesses sont utilisées pour le démarrage. Ces engrenages font tourner 5 arbres 5 qui entraînent 5 engrenages de diamètre identique 6 A noté que ces engrenages 6 et 7 sont munies à l'intérieur de mâchoire à ressort facilitant ainsi l'emboîtement schéma III. Ces engrenages inférieurs 6 ne tournent donc pas à la même vitesse. Par-dessus est disposé un engrenage 7 supérieur qui se déplace et s'enclenche sur les engrenages 6 inférieur. Un engrenage 8 de renvoi d'angle fait tourner un arbre 9 qui entraîne par l'intérieur un arbre 10, qui entraîne les pignons supérieurs 11 grande vitesse baladeur 12 engrenage supérieur marche arrière baladeur et 13 engrenage supérieur de petite vitesse balladeur. Ces engrenages balladeurs par l'intermédiaire d'une fourchette 19 entraîne l'engrenage inférieur fixe 17 petite vitesse 16 fixe grande vitesse et 15 fixe inférieur marche arrière. L'engrenage 14 sert d'intermédiaire à l'arbre 18 supportant ses engrenages sort de la boite vers le pont. Dans la partie supérieure de la boite est disposé pour faire déplacer l'engrenage mobile 7 un moteur électrique 23 d'où arrive trois fils El masse E2 marche avant E3 marche arrière. Ce moteur tourne dans les deux sens, il entraîne "" par un engrenage 24 une crémaillère 21 qui coulisse dans un guide des roulements supports 22 facilite le glissement. Cette crémaillère 21 pousse ou tire une cage mobile de support d'engrenage 26. Elle est prévue de roulement 27 et de deux rails 28. Sur cette cage mobile 26 est prévu un pointeau arrêt 25 muni d'un ressort. Ce pointeau 25 lors des déplacements de la cage mobile 26 se loge dans les crans d'arrêt l'extrémité d'un pointeau appuie sur un interrupteur 29 qui immobilise le fonctionnement du moteur. Tout ce dispositif est contenu dans un carter 30. A noter : la disposition des engrenages est prévue pour que lorsque la 4eme vitesse fonctionne P4, la vitesse en sortie de boite est la même que celle du moteur. La 5eme P5 est surmultiplié = la vitesse sortie de boite est plus importante que la vitesse venant du moteur. Les 3 PI P2 P3 sont prévus pour procurer une vitesse inférieure en sortie de boite comparé à vitesse moteur. OPTIONS DIVERSES POUVANT ETRE REALISEES PAR CETTE BOITE A COMMANDE ELECTRIQUE PRESENTE Du dispositif de pignon s'enclenchant face à face fig. 1 muni à l'intérieur de mâchoire (planche 3) à ressort en tournant lentement. Cet ensemble commandé par moteur électrique (deux sens) qui agit sur une crémaillère confère à cet ensemble la possibilité de passer les rapports de vitesse au dixième de seconde sans débrayage, ni grincement en consommant peu d'énergie. A partir de ce dispositif vers l'arrière de cette boite fig. 1, part un axe 9 qui entraîne pour l'intérieur un axe 10. Dessous ce dernier 10 est disposé un axe 18 libre sortant de la boite vers le pont et peut être rallongé selon besoin = pointillés. Avec ces deux arbres dont l'un est moteur 10 et dessous 18 libre, l'on peut disposer de combinaisons de pignons convenant pour l'utilisation de divers engins. Ces pignons seront disposés par couple sur chaque arbre et commandés par synchroniseur ou crabotage : exemple tracteur agricole. Les engrenages face à face seront construit pour avoir des rapports ayant peu de différence exemple 5 à 10 %. L'on montera par couple les pignons sur les deux arbres 10 et 18, sur l'arbre 10 ces pignons couplés seront moteurs et sur l'arbre 18, ils seront entraînés par les pignons supérieurs mais libres. Ces derniers seront rendus solidaire de l'arbre 18 par l'emploi de synchroniseur ou crabot placé entre les couples d'engrenages en place sur l'arbre 18. Les vitesses seront choisies premièrement par le choix des engrenages cités ci-dessus exemple 5 vitesses avant et une marche arrière et sont ensuite modifiées selon besoin par les engrenages face à face, commandés par séquence du volant. Selon ce procédé, cette boite disposera de 25 vitesses étagées. En option, dans cette disposition, si l'on veut obtenir un inverseur de vitesse, l'on montera sur la première fourchette commandant le synchroniseur du coté (fond de boite) la marche arrière et de l'autre la première vitesse. Ces deux vitesses pouvant toujours être multipliées par les engrenages face à face : exemple camion routier. Il peut être envisagé en partant du système présenté (engrenage à 5 vitesses face à face) l'apport de deux vitesses synchronisées à étage qui doubleraient ainsi les cinq vitesses en engrenage face à face. Ce passage de première à la deuxième vitesse peut être envisagé automatique exemple emploi d'électroaimant). Un boîtier électronique faisant office de régler à cet instant les vitesses face à face. Cette disposition permettra de faire fonctionner le passage des dix vitesses obtenues par un contacteur électrique prévu près du volant. Un levier mécanique serait prévu pour le passage au point mort et marche arrière. En résumé = par derrière les vitesses s'engagent face à face qui procure les atouts cités ci-dessus, l'on peut adapter grâce à l'emploi des arbres 10 et 18 et pignon couplé commandé par synchronisation ou crabotage placé sur l'arbre 18. Toute sorte de combinaison convenant au fonctionnement de divers appareils mobiles (routier, agricole, de manutention, d'armé etc. ) et pour remplacer divers variateurs de machines autres. REVENDICATIONS 1) Boite à vitesse de type mécanique caractérisé en ce qu'elle comporte cinq engrenages fixes tournant à différentes vitesses sur lequel se déplace un chariot supportant un engrenage qui comporte en renvoi d'angle. Cet engrenage mobile s'enclenche de face sur les différents engrenages fixes variant ainsi les vitesses qui sont transmises à d'autres engrenages faisant office de marche arrière, de vitesse normale et de vitesse lente, puis cette transmission est dirigée vers le pont. L'enclenchement des différents engrenages fixes et mobiles est facilité par la réduction de la vitesse des organes de la boite par l'utilisation de mâchoire à ressorts placée dans ces engrenages et par le mode d'enclenchement face à face. Cette disposition permet en outre d'enclencher les différents engrenages sans débrayer. La disposition en ligne des engrenages fixes permet à l'engrenage mobile de s'enclencher sur ces engrenages par un mouvement de va et vient droit ce qui permet d'utiliser cette boite en plusieurs options : manuel (levier), assisté (moteur électrique) ou automatique (aménagement usuel). Il est prévu pour le fonctionnement de divers appareils de rallonger un arbre 18 (pointillés) afin de pouvoir ajouter divers pignons utiles convenant à l'utilisation de ces appareils. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par la réduction de vitesse obtenue par l'emploi d'un diamètre différent ou plus grand, d'un engrenage 2 qu'entraîne l'engrenage 1 moteur. Cet engrenage 2 transmet la rotation aux renvois d'angle à plusieurs étages de vitesse. 3) fig. 1 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par des engrenages coniques de même diamètre qui par renvoi d'angle font tourner 5 engrenages de différents diamètres P (1,2, 3,4, 5). Ces engrenages font tourner de différentes vitesses par l'intermédiaire d'axe des engrenages 6 placés en ligne et munis à l'intérieur de mâchoire à ressort. Ces engrenages 6 planche 3 tournent de différentes vitesses PI, vitesse démultipliée P2= vitesse tour moteur, P3 P4 P5 sont inférieurs à vitesse du moteur. Quand ils seront accélérés par les engrenages 17 et 13 en sortie de boite, l'axe 18 tournera à la vitesse moteur enclenchement P2. 4) Fig. 1 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par l'emploi d'un engrenage mobile de même diamètre que les cinq engrenages 6 et munis de mâchoire à ressorts par renvoi d'angle. Il transmet les différentes vitesses par un cône 8 fig. 3 à un arbre crénelé 9 au reste de la boite. 5) fig. 1 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par un chariot mobile 26 muni de roulement 27 qui roule sur deux rails de guidage 28. Il transporte l'engrenage mobile 7 en s'arrêtant à la verticale au-dessus des engrenages P (12345). Un pointeur d'arrêt 25 muni d'un ressort s'enclenche dans des excavations prévues pratiquées dans le rail de guidage 28 dont est disposé à chaques excavations des interrupteurs 29, un moteur 23 assure l'énergie. 6) fig. 1 Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par un moteur 23 qui tourne dans les deux sens. Il est fixé sur le toit de la boite par l'intermédiaire d'un engrenage 24. Il entraîne une crémaillère 21 munie de roulement guide 22 qui sont conduit par un guide 20. Cette crémaillère 21 entraîne le chariot porte engrenages entre chaque engrenage 6. La fonction du moteur est actionnée par une commande placée près du volant. 7) fig. 1 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par l'emploi d'un arbre 10 qui est crénelé à l'intérieur pour être entraîné par l'arbre crénelé 9. Cet arbre 10 sera crénelé à l'extérieur pour supporter trois engrenages qui coulissent par l'intermédiaire d'une fourchette 19. Un levier sera prévu dans la cabine. L'engrenage 12 est prévu pour la marche arrière, l'engrenage 11 pour la vitesse de route et l'engrenage 13 pour la vitesse lente. Ces trois engrenages sont baladeurs. 8) Fig. 1 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par l'emploi d'un arbre 18 où sont placés trois engrenages fixes. L'engrenage 15 fait office de marche arrière transmis par un engrenage 13. L'engrenage 16 fait office de vitesse de route, il est prévu pour faire tourner l'axe 18 à la vitesse du moteur lorsque est enclenché le pignon P2. L'engrenage 17 sert à faire tourner l'arbre 18 en vitesse lente. Cet arbre 18 peut être prévu rallongé selon pointillés afin d'y loger d'autres engrenages qui seront utile si l'on désire fournir d'autres étages de vitesse. Ils pourront être synchronisés ou à crabot. Plusieurs options peuvent être prévues selon le type de matériel utilisé.