Brevet FR2865784A1 — publié le 20050805

L'invention est relative à un dispositif de crabotage radial, en particulier un dispositif de crabotage radial d'une boîte de vitesse d'un véhicule automobile. Dans certains véhicules automobiles, le moteur est monté s transversalement dans le compartiment moteur, c'est-à-dire orienté dans une direction globalement parallèle à l'essieu du véhicule. Dans cette configuration, la boîte de vitesse est parfois située dans le prolongement du moteur à l'une de ses extrémités. Dans cette disposition la longueur hors tout de l'ensemble du moteur et de la boîte de vitesse est limitée d'un côté par l'enveloppe du passage des roues, et de l'autre côté par un brancard de renfort assurant la rigidité du compartiment moteur. La place prise par l'ensemble moteur boîte de vitesse présente deux inconvénients. D'une part, il limite les possibilités d'augmentation des dimensions des brancards, et par conséquent les possibilités d'amélioration de la tenue aux chocs de l'avant du véhicule. D'autre part, il limite les possibilités d'agrandissement de l'enveloppe du passage de la roue avant, et par conséquent les possibilités d'augmenter l'angle de braquage et donc de diminuer le rayon de braquage. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une architecture de boîte de vitesse qui lui permette d'être positionnée dans le prolongement d'un moteur logé dans un compartiment moteur normal, tout en permettant l'augmentation des dimensions de l'enveloppe de passage des roues et l'augmentation des dimensions du brancard de renfort. A cet effet l'invention a pour objet un dispositif de crabotage radial de boîte de vitesse pour le crabotage d'un arbre creux et d'un pignon monté fou sur l'arbre creux, du type comprenant au moins un pion disposé à l'intérieur de l'arbre creux, monté mobile radialement à travers une ouverture de la 3o paroi de l'arbre creux entre une position de retrait et une position d'engagement avec un logement prévu dans le pignon, et comprenant un moyen mobile axialement à l'intérieur de l'arbre creux pour engendrer un mouvement radial de l'au moins un pion entre la position de retrait et la position d'engagement, dans lequel le moyen mobile axialement à l'intérieur de l'arbre creux pour engendrer un mouvement radial de l'au moins un pion, est une noix entraînée en translation par un moyen d'entraînement. De préférence, le moyen d'entraînement est un dispositif du type vis-écrou. Le dispositif du type vis-écrou d'entraînement en translation de la noix comprend un écrou sur lequel la noix est montée libre en rotation autour de l'axe de l'arbre creux et une vis sur laquelle est monté l'écrou, l'écrou étant bloqué en rotation par rapport à la boîte de vitesse. L'écrou peut être bloqué en rotation par au moins une pièce coopérant avec une partie fixe de la boîte de vitesse. La pièce coopérant avec une partie fixe de la boîte de vitesse peut être la vis sur laquelle est monté l'écrou, l'axe de cette vis étant décalé radialement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre creux. Le dispositif de crabotage de boîte de vitesse peut comprendre, en outre, un mécanisme à vis sans fin et pignon pour l'entraînement en rotation de la vis sur laquelle est montée l'écrou. De préférence, le dispositif de crabotage comprend un moyen de rappel élastique de l'au moins un pion de la position d'engagement vers la position de retrait. Le moyen de rappel élastique est constitué, par exemple, d'au moins un ressort plat maintenu par un manchon creux comportant au moins une ouverture pour le passage de l'au moins un pion, disposé à l'intérieur de l'arbre creux. De préférence, le dispositif de crabotage de boîte de vitesse comprend une pluralité de pions décalés angulairement les uns par rapport aux autres, et le pignon comprend des logements correspondants pour recevoir les pions. 3o Le dispositif de crabotage de boîte de vitesse peut comporter une pluralité 2865784 3 de pignons montés fous sur l'arbre creux, disposés côte à côte, et pour chacun des pignons fous, au moins un pion disposé à l'intérieur de l'arbre creux, monté mobile radialement à travers une ouverture de la paroi de l'arbre creux entre une position de retrait et une position d'engagement avec un logement prévu dans le pignon correspondant. La noix est alors mobile axialement dans l'arbre creux sur une longueur suffisante pour pouvoir actionner successivement les pions correspondant à chacun des pignons. Le dispositif de crabotage de boîte de vitesse comporte, pour chacun des pions, un moyen de rappel élastique de la position d'engagement vers la position de retrait, constitué d'un ressort plat; les ressorts plats de rappel des pions étant maintenus en position par un manchon creux disposé à l'intérieur de l'arbre creux et comportant des ouvertures latérales pour le passage des pions, la noix pouvant se déplacer longitudinalement à l'intérieur du manchon creux. L'invention concerne également une boîte de vitesse comportant un mécanisme de crabotage selon l'invention. Le dispositif de crabotage selon l'invention présente l'avantage de permettre de réduire l'encombrement de l'ensemble moteur/boîte de vitesse puisque le dispositif de commande du crabot se déplace uniquement à l'intérieur de l'arbre de la boîte de vitesse sans faire saillie à l'extérieur. En outre, le dispositif de crabotage radial permet d'augmenter la longueur de portée des pignons sur l'arbre, ce qui est moins pénalisant pour la tenue mécanique de l'arbre. L'invention va maintenant être décrite plus en détail mais de façon non limitative, en regard des figures annexées dans lesquelles: la figure 1 est une vue partiellement éclatée d'un arbre de boîte de vitesse portant des pignons fous et équipé d'un dispositif de crabotage radial; la figure 2 est une vue partielle d'un arbre de boîte de vitesse; la figure 3 est une vue en perspective partielle d'un manchon de maintien des pions de crabotage; les figures 4A et 4B sont des vues en coupe d'un arbre de boîte de vitesse portant des pignons fous et comportant un dispositif de crabotage radial. Une boîte de vitesse équipée d'un dispositif de crabotage comprend, de façon connue, deux arbres parallèles portant chacun une pluralité de pignons ayant des nombres de dents différents. Les pignons portés par l'un des arbres sont montés solidaires avec cet arbre. Les pignons portés par l'autre arbre sont montés fous sur cet autre arbre. Chaque pignon d'un arbre est en prise avec un pignon correspondant de l'autre arbre. L'arbre qui porte les pignons montés fous, comporte un dispositif de crabotage permettant de craboter successivement chacun des pignons fous et l'arbre qui le porte et ainsi d'enclencher la vitesse correspondante. Le crabotage est une opération qui consiste à solidariser un pignon fou particulier avec l'arbre sur laquelle il est monté, de façon à enclencher la vitesse correspondant au pignon considéré. Le crabotage se fait à l'aide d'un dispositif de crabotage qui permet de faire coopérer de façon réversible, au moins un pion porté par l'arbre avec un logement prévu dans le pignon pour le recevoir. On va maintenant décrire plus en détails un dispositif de crabotage selon l'invention. L'arbre de boîte de vitesse 1, représenté à la figure 1, qui porte trois pignons fous 2A, 2B et 2C, est un arbre creux comportant un alésage axial 5. Cet arbre 1 comporte à sa périphérie, une pluralité de trous 6A, 6B et 6C, disposés en regard des pignons 2A, 2B et 2C respectivement, de telle sorte que, l'arbre 1, comporte en regard de chaque pignon, trois trous radiaux formant entre eux des angles de 120 . (Sur la figure 1, seuls les trous 6B sont visibles; Les trous 6A, 6B et 6C sont plus facilement visibles sur la figure 2 3o qui représente une portion de l'arbre 1). Les trous 6A sont décalés 2865784 5 angulairement par rapport aux trous 6B et aux trous 6C, et les trous 6B par rapport aux trous 6C, de telle sorte qu'une génératrice d'arbre 1 comporte au plus un trou. Dans chaque trou radial 6A, 6B ou 6C, est disposé un pion 9A, 9B ou 9C, pouvant coulisser radialement entre une position de retrait dans laquelle le pion est complètement à l'intérieur de l'arbre 1 (représenté à la figure 4A), et une position d'engagement, dans laquelle le pion est en saillie vers l'extérieur de l'arbre 1 (représenté à la figure 4B). Lorsque un pion 9B par exemple est en position d'engagement, il pénètre à l'intérieur d'un logement 10B prévu dans le pignon 2B correspondant. Sur la figure 1, on ne 1 o voit que deux pions 9B pénétrant dans deux logements 10B du pignon 2B, mais le dispositif comprend également des pions 9A et 9C pouvant pénétrer dans des logements prévus dans les pignons 2A et 2C. Les logements 10A, 10B et 10C destinés à recevoir les pions 9A, 9B et 9C respectivement, sont des trous borgnes prévus dans la face interne des alésages 3A, 3B et 3C des pignons 2A, 2B et 2C respectivement, dans lesquels l'arbre 1 est disposé. Les logements 10A font entre eux un angle de 120 . Il en est de même des logements 10B d'une part et 10C d'autre part. Les pions 9A, 9B et 9C, sont rappelés vers l'intérieur de l'alésage 5 de l'arbre 1, par l'intermédiaire de ressorts à lame 11A, 11B et 11C respectivement, maintenus en position par l'intermédiaire d'un manchon cylindrique creux 12 disposé à l'intérieur de l'alésage 5 de l'arbre 1. Le manchon 12 comporte des ouvertures longitudinales 13A, 13B et 13C formant des logements destinés à recevoir les ressorts à lames 11A, 11B et 11C, et des passages pour les pions 9A, 9B et 9C, de telle sorte, que les pions 9A, 9B et 9C, lorsqu'ils sont en position de retrait, puissent venir en saillie à l'intérieur du manchon 12. Une noix 14, de révolution, comportant dans sa partie médiane un renflement, et aux extrémités des parties de plus faible diamètre, est montée coulissante à l'intérieur du manchon cylindrique 12, de façon à pouvoir être mobile axialement, c'est-à-dire longitudinalement dans l'axe de l'alésage 5 de l'arbre 1. Cette noix qui, selon sa position, peut coopérer successivement avec les pions 9A, 9B ou 9C, permet de déplacer les pions de la position de retrait vers la position d'engagement. La noix 14, est montée mobile en rotation autour d'un écrou 15 monté lui- même sur une vis 16. La vis 16 s'étend à l'intérieur du manchon 12 et de l'alésage 5 de l'arbre 1. L'axe AA de rotation de la vis est parallèle à l'axe BB de l'arbre 1, mais décalé radialement par rapport à cet axe BB, de façon à bloquer en rotation l'écrou 15 par rapport au corps de la boîte de vitesse. A l'une de ses extrémités, la vis 16 est montée sur un palier (non 1 o représenté). L'autre extrémité de la vis 15, débouche à l'extérieur de l'arbre 1 et porte un pignon 17 qui coopère avec une vis sans fin 18 entraînée par un moteur 19. Le montage de l'arbre 1, de la vis 16 et du pignon 17 est réalisé de telle sorte que la vis 16 et l'arbre 1 puissent tourner autour de leurs axes respectifs indépendamment l'un de l'autre. L'homme du métier sait réaliser les montages adaptés. Le pignon 17, la vis sans fin 18 et le moteur 19, permettent de mettre en rotation la vis 16 et ainsi, de déplacer la noix 14 à l'intérieur du manchon cylindrique creux 12. Le déplacement de la noix 14 à l'intérieur du manchon cylindrique creux 12 permet de craboter successivement le pignon 2A, le pignon 2B puis le pignon 2C, comme cela va être expliqué maintenant en considérant, les figures 4A et 4B, relatives, par exemple au pignon 2B. Lorsque la noix 14 est dans une position écartée du plan médian PB du pignon 2B dans lequel se trouvent les trous 6B de l'arbre 1, les pions 9B correspondants et les logements 10B du pignons 2B, la noix 14 ne coopère pas avec les pions 9B, ou ne coopère avec les pions 9B que par ses parties d'extrémité de petit diamètre, comme représenté à la figure 4A. Il en résulte que les pions 9B, rappelés vers l'intérieur de l'alésage 5 de l'arbre 1 par les ressorts à lame 11B, sont en position de retrait et, de ce fait, ne coopèrent pas avec les logement 10B du pignon 2B. Dans cette disposition, le pignon 2 B est libre en rotation autour de l'arbre 1, et la vitesse correspondante n'est pas enclenchée. Lorsque la vis 16 est mise en rotation, l'écrou 15 immobilisé en rotation est entraîné le long de la vis 16 et, par ce mouvement, déplace la noix 14 axialement à l'intérieur du manchon 12. Si la noix se déplace de façon à ce que sa partie médiane renflée se rapproche du plan médian PB du pignon 2B, la périphérie de la noix, en coopérant avec les pions 9B, repousse ces pions vers l'extérieur à l'encontre des ressorts à lame 11B, de façon à les amener en position d'engagement dans les logements 10B du pignon 2B, et 1 o ainsi à assurer le crabotage du pignon 2B et de l'arbre 1 afin d'enclencher la vitesse correspondante. Naturellement, ce mouvement n'est possible que si les pions 9B sont en regard des logements 10B du pignon 2B. Ceci est obtenu à l'aide d'un dispositif de synchronisation non représenté connu en lui-même et qu'on ne décrira pas. En actionnant à nouveau la vis 16, on déplace la noix, et ainsi, on libère les pions 9B qui sont ramenés en position de retrait, ce qui a pour effet de désenclencher la vitesse correspondante. En déplaçant la noix suffisamment, on peut l'amener à coopérer avec les pions 9A ou 9C (selon le sens de déplacement) pour amener les pions 9A et 9C en position d'engagement avec le pignon 2A ou 2C respectivement, et ainsi enclencher les vitesses correspondantes. La boîte de vitesse telle qu'elle vient d'être décrite comporte trois pignons, mais elle peut en comporter plus ou moins, selon le nombre de vitesses qu'on veut pouvoir choisir. L'écrou 15 est maintenu bloqué en rotation par rapport à la boîte de vitesse par la vis 16 dont l'axe est décalé par rapport à celui de l'arbre 1, mais l'écrou 15 peut être maintenu bloqué en rotation par rapport à la boîte de vitesse par une ou plusieurs tiges fixées à leurs extrémités à un carter de le boîte de vitesse, ces tiges s'étendant à l'intérieur de l'alésage 5 de l'arbre 1, et passant à travers des trous prévus à cet effet dans l'écrou 15. 2865784 s Le crabotage de chaque pignon est assuré par trois pions disposés à 120 0, mais le crabotage de chaque pignon peut être assuré par plus de trois pions ou moins de trois pions. Le mécanisme de déplacement de la noix 14 qui a été décrit est un 5 mécanisme par vis-écrou. Mais, le mécanisme peut être hydraulique ou pneumatique. Enfin, la boîte décrite comporte une seule noix, mais elle peut également comporter plusieurs noix, ce qui, dans certains cas peut augmenter la réactivité de la boîte de vitesse. REVENDICATIONS 1. Dispositif de crabotage radial de boîte de vitesse pour le crabotage d'un arbre creux (1) et d'au moins un pignon (2A, 2B, 2C) monté fou sur l'arbre creux, du type comprenant au moins un pion (9A, 9B, 9C) disposé à l'intérieur de l'arbre creux, monté mobile radialement à travers une ouverture (6A, 6B, 6C) de la paroi de l'arbre creux entre une position de retrait et une position d'engagement avec un logement (10A, 10B, 10C) prévu dans le 1 o pignon, et comprenant un moyen mobile axialement à l'intérieur de l'arbre creux pour engendrer un mouvement radial de l'au moins un pion (9A, 9B, 9C) entre la position de retrait et la position d'engagement, caractérisé en ce que le moyen mobile axialement à l'intérieur de l'arbre creux pour engendrer un mouvement radial de l'au moins un pion, est une noix (14) entraîné en translation par un moyen d'entraînement. 2. Dispositif de crabotage radial selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement en translation de la noix (14) est un dispositif du type vis écrou qui comprend un écrou (15) sur lequel la noix (14) est montée libre en rotation autour de l'axe de l'arbre creux et une vis (16) sur laquelle est monté l'écrou, l'écrou (15) étant bloqué en rotation par rapport à la boîte de vitesse. 3. Dispositif de crabotage radial selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écrou (15) est bloqué en rotation par au moins une pièce (16) coopérant avec une partie fixe de la boîte de vitesse. 4. Dispositif de crabotage radial selon la revendication 3, caractérisée en ce que la pièce coopérant avec une partie fixe de la boîte de 2865784 10 vitesse est la vis (16) sur laquelle est monté l'écrou (15) et en ce que l'axe (AA) de ladite vis est décalé radialement par rapport à l'axe (BB) de rotation de l'arbre creux. s 5. Dispositif de crabotage radial selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, un mécanisme à vis sans fin (17, 18) pour l'entraînement en rotation de la vis (16) sur laquelle est montée l'écrou (15). 6. Dispositif de crabotage radial selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de rappel élastique (11A, 11B, 11C) de l'au moins un pion (9A, 9B, 9C) de la position d'engagement vers la position de retrait. 1s 7. Dispositif de crabotage radial selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de rappel élastique est un ressort à lame (11A, 11B, 11C) maintenu par un manchon creux (12) comportant au moins une ouverture (13A, 13B, 13C) pour le passage de l'au moins un pion (9A, 9B, 9C) et disposé à l'intérieur de l'arbre creux. 8. Dispositif de crabotage radial selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, pour chaque pignon (2A, 2B, 2C) il comprend une pluralité de pions (9A, 9B, 9C) décalés angulairement les uns par rapport aux autres et en ce que chaque pignon (2A, 2B, 2C) comprend des logements (10A, 10B, 10C) correspondants pour recevoir les pions. 9. Dispositif de crabotage radial selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de pignons (2A, 2B, 2C) montés fous sur l'arbre creux et disposés 2865784 11 côte à côte, en ce que, pour chacun des pignons fous, il comporte au moins un pion (9A, 9B, 9C) disposé à l'intérieur de l'arbre creux (1) et monté mobile radialement à travers une ouverture (6A, 6B, 6C) de la paroi de l'arbre creux, entre une position de retrait et une position d'engagement avec un logement (10A, 10B, 10 C) prévu dans le pignon (2A, 2B, 2C) correspondant, et au moins une noix (14) mobile axialement dans l'arbre creux (1) sur une longueur suffisante pour pouvoir actionner successivement les pions correspondant à chacun des pignons. 10. Dispositif de crabotage radial selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte, pour chacun des pions (9A, 9B, 9C), un moyen de rappel élastique de la position d'engagement vers la position de retrait constitué d'un ressort à lame (11A, 11B, 11C), les ressorts à lame de rappel des pions étant maintenus en position par un manchon creux (12) disposé à l'intérieur de l'arbre creux (1), comportant des ouvertures latérales (13A, 13B, 13C) pour le passage des pions (9A, 9B, 9C), la noix (14) pouvant se déplacer longitudinalement à l'intérieur du manchon creux. 11. Boîte de vitesse comportant un mécanisme de crabotage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.