Brevet FR2870310A1 — publié le 20051118

La présente invention est une nouvelle boîte de vitesses à n rapports ( n = 2 rapports ou plus) à sélection séquentielle mécanique, sans avoir nécessairement besoin d'une aide hydraulique ou électronique. Le principe de la boîte de vitesses séquentielle actuelle, étant normalement constituée d'une boite de vitesse conventionnelle fonctionnant avec un arbre primaire, un arbre secondaire et un train fixe. Pour obtenir une sélection séquentielle des rapports il faut y adjoindre un groupe hydraulique géré électroniquement. L'arbre primaire étant l'arbre recevant le couple moteur. L'arbre secondaire comporte les pignons tournant fou sur l'arbre, et des baladeurs 15 qui sont solidaires de l'arbre par cannelures. Le fonctionnement des vitesses est réalisé par le crabotage d'un des baladeurs sur l'un des pignons fous désirés de l'arbre secondaire afin de le rendre solidaire de ce dernier et d'entraîner le train fixe. A savoir qu'il nous faut un baladeur pour la 1è"e et la 2ème vitesse, un autre pour la 20 3ème et 4ème et enfin un dernier pour la 5ème vitesse. Chaque crabot est déplacé à l'aide d'une fourchette elle-même coulissant sur un axe. Sachant que nous avons trois crabots, trois fourchettes, trois axes, il nous faut recourir à une grille de sélection pour pouvoir passer les rapports les uns après les autres. Pour obtenir une sélection séquentielle, donc par un mouvement longitudinal, d'avant en arrière ou d'arrière en avant il faut utiliser un dispositif extérieur à la boite de vitesse. La nouvelle boîte de vitesses séquentielle permet, selon l'invention, d'avoir une sélection mécaniquement séquentielle des différents rapports par le simple fait que l'on utilise plus qu'un seul crabot qui se déplace de façon longitudinale sur l'arbre primaire. La conception de la nouvelle boîte de vitesses, a l'avantage de réduire considérablement le nombre de pièces en mouvement, l'encombrement total et surtout le coût de fabrication. Selon le mode particulier de la réalisation: - l'arbre primaire(1) est cannelé sur toute la longueur utile au coulissement du crabot unique(2). - Le crabot unique (2), en se déplaçant, grâce aux câbles de sélecteurs (9), de façon longitudinale sur les cannelures (17) de l'arbre primaire(1) , peut entraîner le pignon(3) voulu, après que leurs vitesses de rotation aient été synchronisées par les bagues de synchronisation (13), par crabotage intérieur. Le pignon (3) du rapport désiré, est ainsi rendu solidaire de l'arbre primaire(1), afin de transmettre le mouvement au train fixe (5) par le biais de sa couronne à denture hélicoïdale extérieure (15). Les dessins annexés illustrent l'invention: La planche 1 figure 1 représente en coupe, le dispositif de l'invention, en exemple n = 5. La planche 2 figure 2 représente le crabot unique et une coupe, figure 3, selon a/a de la figure 2. La planche 3 figure 4 représente une bague de synchronisation et une coupe, figure 5, selon b/b de la figure 4. En référence à ces dessins, la nouveauté de cette boîte de vitesses réside surtout dans le fait que l'on utilise plus qu'un seul crabot (2) baladeur. Le crabot (2) pouvant à lui seul, en crabotant avec sa couronne dentée (12), l'un des pignons (3) dans sa couronne dentée intérieure (10), engager n'importe quel rapport. L'arbre recevant le couple moteur, étant l'arbre primaire (1), est constitué de deux parties, l'une est cannelée (17) sur toute la longueur utile au coulissement du crabot (2), l'autre partie est extérieure au carter et comporte des cannelures (18) qui permet de s'emboîter dans le moyeu du disque d'embrayage. L'arbre primaire (1) est monté, dans le carter (4), sur deux roulements (19) situés de part et d'autre de la partie cannelée (17). Le crabot (2) se présente comme un pignon avec une couronne à denture droite (12) sur le diamètre extérieur, toutes les dents sont usinées en pointe à gauche et à droite, pour faciliter l'engrenage dans la couronne dentée du diamètre intérieur (10) du pignon (3) souhaité. 3 2870310 Dans le diamètre intérieur du crabot (2) il y a des cannelures (21) qui permettent de coulisser longitudinalement sur l'arbre primaire (1) tout en étant solidaire dans la rotation de ce dernier. De part et d'autre de la couronne dentée (12) du diamètre extérieur du crabot (2), il y a une gorge (20) contenant une bague de synchronisation (13), retenue par un arrêt (23), la rendant ainsi solidaire dans la rotation du crabot(2). Les bagues de synchronisation, (13) sont des bagues élastiques ouvertes dont la 10 section du diamètre extérieur est arrondie, pour faciliter l'engagement dans la couronne dentée (10) du diamètre intérieur des pignons (3). Au repos les bagues de synchronisations (13) ont un diamètre légèrement supérieur au diamètre de la base des dents (12) de la couronne du diamètre extérieur du crabot (2), et légèrement supérieur au diamètre de la pointe des dents (10) du diamètre intérieur des pignons (3), ce qui permet de synchroniser la vitesse de rotation du crabot (2), à l'engagement du rapport, par friction et compression de la bague, par rapport à l'un des pignons (3), juste avant le moment du crabotage. Les bagues de friction (13) font aussi office de verrouillage, du fait qu'une fois que le crabot (2) est engagé dans le pignon (3), les bagues, au repos de part et d'autre de la couronne dentée (12), ayant un diamètre légèrement supérieur au diamètre de la pointe des dents (10) du diamètre intérieur du pignon (3), empêchent donc le crabot (2) de se désengager sans l'aide du sélecteur. De chaque côté du crabot (2), il y a un roulement (14), fixé par la cage intérieure du roulement sur l'épaulement (22), et qui permet la fixation des câbles (9) du sélecteur sur la cage extérieure du roulement (14) sans les entraîner dans la rotation du crabot (2). Le carter (4) est constitué de deux demies coquilles pour faciliter le montage des trains de pignons. Sur ce nouveau type de boîte de vitesse, nous n'avons plus d'arbre secondaire, mais uniquement une succession de n pignons (3), tournant librement dans le carter (4), à l'aide de roulements latéraux (11) à portée oblique. 2870310 4 Les pignons (3) sont pourvus d'une couronne dentée sur le diamètre extérieur à dentures hélicoïdales (15), en prise permanentes avec les pignons du train fixe (5), et d'une couronne dans le diamètre intérieur à dentures droites (10),dont toutes les dents sont usinées en pointes, pour faciliter l'engrenage de la couronne dentée (12), du crabot (2). Le train fixe (5), est un arbre qui comprend n pignons en prise permanentes avec les pignons (3.fig.1), et un pignon de sortie (6) qui entraîne le différentiel (8) par l'intermédiaire de la grande couronne (7) . Le sélecteur par câbles est composé d'une paire* de câbles spiralés (9) fixé à neuf heures et à quinze heures sur la cage extérieure des roulements (14), les deux câbles sont tendus en circuit fermé entre les deux roulements (14) situés de chaque coté du crabot (2) en passant par l'extérieur sur le dessus du carter où sera installé le pignon (16) du système de sélection. *pour une meilleure lisibilité il n'y a qu'un seul câble (9) représenté sur la fig.1. Le pignon du système de sélection (16) est pourvu d'une denture hélicoïdale afin d'entraîner les câbles spiralés (9). On peut imaginer plusieurs solutions, mécanique, électrique ou autre pour le fonctionnement du sélecteur. Le plus approprié serait un système électrique en utilisant un moteur pouvant entraîner le pignon du système de sélection (16) pour actionner les câbles (9) spiralés, pour déplacer le crabot (2) par séquences pré établies, pour monter ou descendre les rapports il suffit d'inverser les polarités, mais ceci étant extérieur à la boite de vitesse on peut laisser ça à la discrétion de chaque constructeur suivant l'utilisation qu'il veut en faire. Pour comprendre le fonctionnement, on a un arbre primaire (1), qui reçoit le couple moteur par l'intermédiaire du disque d'embrayage dont le moyeu est emboîté sur les cannelures (18). Sur cet arbre il y a une partie cannelée (17) sur toute la longueur utile au coulissement longitudinal du crabot (2). Ce dernier pourra, en se déplaçant de façon longitudinale, entraîner par crabotage intérieur, après avoir synchronisé leur vitesse de rotation grâce aux bagues de synchronisation (13) les différents pignons (3), l'un après l'autre. Le pignon (3) choisi, pourra ainsi être solidaire de l'arbre primaire (1), afin d'entraîner le pignon correspondant du train fixe (5), pour transmettre le rapport désiré du couple moteur par le pignon d'attaque (6) , qui est solidaire du train fixe, à la couronne (7) du différentiel (8). Ce nouveau concept, qui malgré le fait que la sélection des rapports soit séquentielle mécaniquement par le déplacement longitudinal de l'unique crabot (2), évitant ainsi l'utilisation de plusieurs fourchettes, de plusieurs axes et d'une grille de sélection, n'empêche en aucun cas une optimisation de la vitesse de passage des différents rapports voir une automatisation complète, par l'adjonction d'un dispositif électronique. En dernier lieu, on peut facilement imaginer ajouter un ou plusieurs rapports, tout en gardant le principe de l'unique crabot (2) coulissant sur l'arbre primaire (1) Cette boîte de vitesses selon l'invention, aura un coût de fabrication substantiellement inférieur à ce qui existe sur le marché jusqu'à aujourd'hui du fait que l'on a qu'un petit nombre de pièces en mouvement et même à usiner. On retrouve également les avantages très important qui sont le faible encombrement ainsi que le poids réduit grâce au nombre restreint de pièces, cette boîte de vitesses est particulièrement destinée à l'industrie automobile ou pour tout autre type de transmission demandant différents rapports de démultiplication. 6 REVENDICATIONS 1) Boîte de vitesses à sélection séquentielle, par crabotage intérieur, caractérisée en ce qu'elle ne comporte qu'un seul crabot (2), pouvant se déplacer de façon longitudinale, à l'aide des câbles de sélecteur (9), sur l'arbre primaire(1), afin de craboter successivement l'un des pignons (3) dans sa couronne dentée intérieure(10), selon le rapport désiré pour transmettre le couple moteur au pignon correspondant du train fixe (5) entraînant le pignon d'attaque (6) et la grande couronne (7) du différentiel (8) vers les arbres de roues. 2) Boîte de vitesses, selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unique crabot (2) comporte dans son diamètre intérieur, des cannelures (21) permettant de coulisser de façon longitudinale, tout en étant entraîné, sur la partie cannelée (17) de l'arbre primaire (1), afin d'entraîner, à l'aide de sa couronne à denture droite, dont toutes les dents sont usinées en pointe, du diamètre extérieur (12), le pignon (3) désiré dans sa couronne dentée de son diamètre intérieur (10), par crabotage intérieur, le crabot (2) étant pourvu de deux gorges (20) pour recevoir les bagues de synchronisation (13) ainsi que deux épaulements (22) pour la fixation des roulements (14) situés de part et d'autre de sa couronne dentée du diamètre extérieur(12) 3) Boîte de vitesses, selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les bagues de synchronisation (13) logées dans les gorges (2) du crabot (2), sont des bagues élastiques ouvertes dont la section du diamètre extérieur est arrondie, pour faciliter l'engagement dans la couronne dentée (10) du diamètre intérieur des pignons (3) 4) Boîte de vitesses, selon l'une quelconque des revendications, caractérisées en ce que l'arbre primaire (1), tournant dans le carter (4), sur deux roulements (19), situés de part et d'autre de la zone de déplacement du crabot (2), est pourvu de cannelures (17) sur toute la longueur utile au coulissement longitudinale du crabot (2), l'extrémité extérieure du dit arbre primaire étant munie d'une partie cannelée (18) permettant de s'emboîter dans le moyeu du disque d'embrayage. 2870310 7 5) Boîte de vitesses, selon l'une quelconque des revendications, caractérisée en ce que les pignons (3), tournant librement dans le carter (4) par l'intermédiaire des roulements latéraux, à portées obliques (11), sont pourvus d'une couronne à denture droite, toutes usinées en pointe, (10) en leur diamètre intérieur, permettant le crabotage du crabot (2), et d'une couronne à denture hélicoïdale (15) en leur diamètre extérieur en prise permanente avec les pignons du train fixe (5). 6) Boîte de vitesses, selon l'une quelconque des revendications, caractérisée en ce que les câbles de sélecteur (9) sont spiralés pour être actionnés par le pignon à denture hélicoïdale (16), pour déplacer le crabot (2) par l'intermédiaire des roulements (14), le faisant ainsi coulisser sur l'arbre primaire (1), afin de craboter les pignons (3).