CH370299A - Boîte de vitesse à progression géométrique - Google Patents
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Description
Boîte de vitesse à progression géométrique Les boîtes de vitesse connues actuellement et dont le rapport de vitesse est calculé suivant la pro gression Renard sont calculées à partir de vitesses bien définies. Ces calculs de vitesse sont à réaliser pour chaque vitesse ce qui, lorsque l'on veut faire une boîte de vitesses avec gamme très étendue, nécessite beaucoup de place d'où un ensemble énorme. D'autres inconvénients sont également observés sur les boîtes classiques où les vitesses sont obtenues par pignon interchangeable, cette opération de chan gement de pignons se faisant à la main. L'invention concerne une boîte de vitesse à pro gression géométrique caractérisée en ce qu'elle com porte un arbre moteur pourvu d'un ensemble de pignons doubles dont le petit est menant et le grand est mené, les pignons menants étant tous de même diamètre ainsi que les pignons menés, le premier de ces pignons doubles étant solidaire de l'arbre moteur et les autres libres sur ce même arbre, un arbre secon daire pourvu de pignons doubles montés libres sur cet arbre et identiques aux pignons doubles de l'arbre moteur, permettant par l'engrènement de tous les pignons menés, avec les pignons menants de ces deux arbres, d'obtenir un rapport constant, et par suite de réaliser une progression géométrique, les différentes vitesses étant transmises à un arbre de sortie sur lequel se déplace un pignon coulissant engrenant directement avec l'un quelconque des pignons menés de l'arbre secondaire. Dans une forme d'exécution de la boîte, l'arbre de sortie comporte autant de pignons qu'il a de vitesses dans la boîte de vitesses, ces pignons engre nant constamment avec les pignons menés de l'arbre secondaire, des moyens étant prévus pour solidariser l'un ou l'autre de ces pignons par rapport à l'arbre de sortie afin de communiquer à cet arbre de sortie la vitesse de rotation désirée. Dans une autre forme d'exécution, les moyens solidarisant les pignons disposés sur l'arbre de sortie par rapport à cet arbre de sortie sont constitués par un dispositif de crabotage disposé entre deux pignons consécutifs et permettant de sélectionner l'un quel conque de ces pignons en fonction de la vitesse demandée. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de la boîte de vitesse objet de l'invention. La fig. 1 représente une vue en coupe d'une pre mière forme d'exécution d'une boîte à sept vitesses avec harnais permettant de doubler un nombre de vitesses. Les fig. <I>2a</I> et<I>2b</I> représentent une vue dévelop pée d'une seconde forme d'exécution d'une boîte de vitesses à sept vitesses avant et une arrière. La fig. 3 représente une vue en coupe d'un harnais qui permet de doubler un nombre de vitesses. La fig. 4 est une vue en coupe d'une boîte à seize vitesses et deux étages. La fig. 5 est une vue en coupe suivant BB des fig. <I>2a</I> et<I>2b.</I> La fig. 6 est une vue en coupe suivant AA des fig. <I>2a</I> et<I>2b.</I> La fig. 7 est une vue en coupe suivant CC mon trant l'engrènement constant de la marche arrière sur l'arbre primaire. La boîte représentée sur la fig. 1 comprend un train de pignons monté sur un arbre primaire 1, lequel est commandé par un moteur par l'intermé diaire d'une courroie entraînant la poulie 2. Des pignons menants et menés sont disposés sur l'arbre primaire 1. Le pignon menant 32 et le pignon mené 31 forment un groupe solidaire 3. Cet ensemble est claveté sur l'arbre primaire 1. Les autres pignons 3 sont montés tournant libre ment sur l'arbre primaire 1. Ces pignons sont mis à la suite l'un de l'autre de manière à avoir succes- sivement un pignon menant, un pignon mené et ainsi de suite. Dans cette disposition, les pignons menants sont tous de même diamètre ainsi que les pignons menés. La différence de diamètre existant entre - un pignon menant et un pignon mené est très faible d'où un écart de dents minimum entre les deux pignons. Afin de faciliter la rotation des pignons tournant librement sur l'arbre, ceux-ci sont montés sur roulement 4. Le mouvement est transmis successivement d'un pignon à l'autre à une série de pignons disposés à proximité de l'arbre primaire, ces pignons étant mon tés sur un arbre secondaire 5. Les pignons montés sur l'arbre secondaire 5 sont identiques aux pignons montés sur l'arbre primaire 1. Cet ensemble de pignons est monté sur des platines 6 formant une partie du carter de la boite de vitesse. L'emploi de ces pignons d'un diamètre voisin et d'un nombre de dents peu différent entre un pignon menant et un pignon mené permet d'obtenir une raison unique et de réaliser une gamme de vitesses dont la progression géométrique a une raison décrois sante. En effet, comme l'indique la fig. 1, le pre mier pignon 3 claveté sur l'arbre 1 entraîne, par le pignon menant 32, le pignon mené de plus grand diamètre de l'arbre secondaire 5. Celui-ci transmet son mouvement, par l'intermédiaire d'un pignon menant qui lui est solidaire, au pignon mené direc tement en face et on obtient une vitesse encore diminuée. Ainsi en s'engrenant sur chaque pignon mené, c'est-à-dire le pignon de plus grand diamètre, on obtient des vitesses en progression géométrique et dans les cas présents un système à 7 vitesses. La raison de la progression peut être nécessitée par l'écart en pourcentage exigé par les conditions d'emploi. Dans le cas ci-dessus le nombre de vitesses est déterminé lorsque la vitesse limite minimum est atteinte. On devra tenir compte également du rapport d'engrenage le plus rapproché de la raison, ce rapport étant nécessité par les conditions de construction. Le problème se présente comme suit En considérant A le petit pignon et B le grand pignon, la raison Z sera EMI0002.0031 Dans le cas où le calcul s'effectue à partir des vitesses déterminées entre un maximum et un mini mum, il faut déterminer la raison. Le problème se présente donc comme suit, soit Vl la vitesse maximum, V2 la vitesse minimum, N le nombre de vitesses, Z la raison, on a EMI0002.0036 Ainsi pour la construction d'une boite de vitesse à 7 vitesses déjà décrite ci-dessus on aura V = vitesse maximum Z = raison A = petit pignon B = grand pignon et on a EMI0002.0037 d'où le calcul de vitesse suivant lre vitesse = V 2me vitesse = V X Z 3me vitesse = V X Z2 4me vitesse =<B>V</B> X<B>Z3</B> etc., jusqu'à la 711'e vitesse = V X ZE, ou encore lre vitesse<B>= V</B> EMI0002.0047 Cet ensemble ainsi conçu fonctionne seul ou ne constitue qu'un premier étage. La boîte de vitesse représentée sur les fig. 2a, 2b, 5 et 6 se compose d'une succession de pignons montés sur un arbre primaire 7 transmettant son mouvement à un arbre de sortie 8 par l'intermé diaire soit d'un arbre secondaire 9, soit d'un arbre intermédiaire 10. Ainsi le premier pignon 11 formant un seul bloc avec le pignon menant 111 et le pignon mené 112 est claveté sur l'arbre primaire 7 et entraîne le pignon mené 112 du groupe suivant, ce dernier pignon étant monté librement sur l'arbre secondaire 9. Celui-ci s'engrène directement avec le pignon 12 monté sur l'arbre 8 et donnant ainsi la vitesse de sortie à la boite. La coupe représentée sur la fig. 6 illustre cette description en fonction des fig. <I>2a</I> et<I>2b.</I> La coupe représentée en fig. 5 illustre le fonc tionnement en fonction d'une nouvelle vitesse, c'est- à-dire la vitesse acquise sur le pignon 112, monté sur l'arbre secondaire 9, qui transmet sa rotation au pignon qui lui est solidaire 13 qui lui-même entraîne le pignon 11 monté librement sur l'arbre primaire 7 à la suite du premier pignon claveté. Le pignon mené de grand diamètre entraîne à son tour le pignon 14 monté sur l'arbre intermédiaire 10. Ce dernier pignon 14 étant engrené constam ment avec le pignon 15 monté sur l'arbre 8 de sortie lui communique sa rotation. On a donc à la sortie une nouvelle vitesse. La sélection de ces vitesses, par exemple entre la vitesse 12 et la vitesse 15, s'effectue avec un dispo sitif de crabot 16 qui, en se dirigeant soit vers la droite ou vers la gauche, sélectionne le pignon choisi. Un dispositif de freinage 17 est prévu sur le crabot afin de ralentir la rotation du pignon sélectionné par rapport au dispositif à crabot de manière à réaliser un crabotage efficace sans détérioration des cra- bots 18. Il est bien entendu que, pour la compréhension des fig. <I>2a</I> et<I>2b,</I> lors du fonctionnement de la boîte de vitesse, la fig. 2b montrant les deux axes 8 et 10 vient se superposer à la fig. 2a pour permettre l'en grènement des pignons. Ce dispositif permet également d'obtenir dans le cas présent 7 vitesses, mais celui-ci n'est pas du tout limité et on peut obtenir, en augmentant le nom bre des pignons, le nombre des vitesses désirées. Cette boîte de vitesse employée, sur véhicules auto mobiles, nécessite une marche arrière et celle-ci est prévue en bout de l'arbre de sortie 8 par un pignon 19 monté fou sur ledit arbre. La fig. 7 en est un exemple de réalisation vu en coupe et l'on remarque le pignon entraînant la mar che arrière 19 constamment engrené avec le pignon menant monté sur l'arbre primaire 7. En comparaison avec les fig. 5 et 6 on remar que que les pignons qui ordinairement sont disposés suivant une figure géométrique telle que carré sont disposés ici en losange. Les côtés du quadrilatère formé par les quatre arbres vus sur les fig. 5 et 6 restent les mêmes. Seules les diagonales changent pour rapprocher les arbres primaire et de sortie assu rant ainsi l'engrènement direct de la marche arrière. Le dernier pignon<B>111</B> et le pignon 19 peuvent avoir un rapport quelconque indépendant de la progression géométrique. Ces boîtes de vitesse qui peuvent être constituées en étage comportent des nombres de vitesses diffé- rentes et peuvent comporter un harnais classique à quatre roues dont le rapport est égal au rapport total d'un étage précédent, ce qui permet de doubler le nombre de vitesses. Par exemple, sur la fig. 3, le harnais composé de quatre roues 21, 22, 23 et 24 disposées sur une boîte à sept vitesses telle que repré sentée aux fig. 1 et 2, constitue un étage et permet de porter un système de sept vitesses à quatorze, tou jours en conservant la même raison. Dans la boîte constituée de plusieurs étages comme le représente la fig. 4, on aura le deuxième étage qui présentera une raison égale à la raison du premier étage élevée à la puissance P<B>=NI</B> nombre de vitesses de ce premier étage. Les vitesses du pre mier étage se trouvent aussi articulées dans chacune des vitesses du deuxième étage donnant par consé quent un nombre total de vitesses <B>NI</B> (premier étage) X Nz (deuxième étage). Sur la fig. 4 l'arbre primaire 27 entraîné par la poulie motrice 28 commande le pignon 29 formant le pignon mené 291 et le pignon menant 292. Ce pignon entraîne un autre pignon 29 monté sur un arbre secondaire 30, lequel pignon est monté librement sur des roulements. Ce dernier pignon entraîne le pignon monté fou sur l'arbre primaire 27 placé directement à côté du premier pignon claveté. La succession se transmet jusqu'au quatrième pignon 29 du premier étage. Cette rotation s'effectue jusqu'à l'arbre de sortie 31 qui entraîne le pignon 32. Ce pignon entraîne par l'intermédiaire d'un autre pignon 33 la roue dentée 34 montée sur un arbre 35. Le même montage des pignons que sur le premier étage est réalisé et on a successivement le pignon 36 claveté sur l'arbre 35 qui entraîne en rotation ledit pignon 36, celui-ci entraîne le pignon 37 qui lui-même transmet son mouvement au pignon 38 et ainsi de suite jusqu'au dernier pignon qui entraîne l'arbre de sortie 39. Un dispositif de baladeur permet de sélectionner la vitesse choisie, ce dispositif pouvant être réalisé de façon classique tel que pignon se déplaçant sur une crémaillère en actionnant le levier. Dans ce dispositif on a successivement le pre mier étage qui tourne dans un sens et le deuxième en sens contraire et si on ajoute d'autres étages on aura en suivant le troisième étage tournant dans le sens du premier, le quatrième dans le sens du deuxième, etc. On peut ainsi donc réaliser des boîtes de vitesses avec une gamme de vitesses très étendue telle que par exemple une boîte à soixante-quatre vitesses. Dans la boîte décrite ci-dessus on a employé des pignons droits mais on peut également envisager la même boîte avec des pignons hélicoïdaux. Les rap ports donnent sensiblement les mêmes vitesses et les mêmes entraxes avec une inclinaison déterminée. Ce genre de boîte de vitesse peut être employé dans les machines outils tels que tours, etc., dans les voitures, commande de treuils, locomotives diesel ou autre application similaire. Elle a comme effet de supprimer les moteurs électriques à plusieurs vitesses, de supprimer les variateurs électriques genre Léonard ainsi que les variateurs mécaniques.
Claims (1)
- REVENDICATION Boîte de vitesse à progression géométrique, carac térisée en ce qu'elle comporte un arbre moteur pourvu d'un ensemble de pignons doubles dont le petit est menant et le grand est mené, les pignons menants étant tous de même diamètre ainsi que les pignons menés, le premier de ces pignons doubles étant solidaire de l'arbre moteur et les autres libres sur ce même arbre, un arbre secondaire pourvu de pignons doubles montés libres sur cet arbre et iden tiques aux pignons doubles de l'arbre moteur, permet tant par l'engrènement de tous les pignons menés, avec les pignons menants de ces deux arbres, d'obte nir un rapport constant,et par suite de réaliser une progression géométrique, les différentes vitesses étant transmises à un arbre de sortie sur lequel se déplace un pignon coulissant engrenant avec l'un quelconque des pignons menés de l'arbre secondaire. SOUS-REVENDICATIONS 1.Boîte de vitesse selon la revendication, carac térisée en ce que l'arbre de sortie (8) comporte autant de pignons qu'il y a de vitesses dans la boîte de vitesses, ces pignons engrenant constamment avec les pignons menés de l'arbre secondaire (5), des moyens étant prévus pour solidariser l'un ou l'autre de ces pignons par rapport à l'arbre de sortie afin de communiquer à cet arbre la vitesse de rotation désirée. 2.Boîte de vitesse selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisée en ce que les moyens solidarisant les pignons à l'arbre de sortie (8) sont constitués par un dispositif de crabotage (16-18) disposé entre deux pignons consécutifs et permettant de sélectionner l'un quelconque de ces pignons en fonction de la vitesse demandée. 3. Boîte de vitesse selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisée par un dis positif de frein (17) disposé sur les crabots (l6-18) qui permet de ralentir le pignon à craboter afin d'éviter une détérioration prématurée des crabots. 4.Boîte de vitesse selon la revendication et les sous-revendications 1 à 3, caractérisée par un arbre intermédiaire pourvu de pignons tournant fous, ces pignons engrenant constamment, d'une part avec les pignons menés (1L) de l'arbre moteur (7) et, d'autre part, avec des pignons montés sur l'arbre de sortie (8), ce qui permet de doubler le nombre de vitesses de la boîte de vitesse tout en conservant sa rigidité et son étanchéité. 5. Boîte de vitesse selon la revendication et les sous-revendications 1 à 4, caractérisée en ce que sur l'arbre de sortie (8) est disposée une marche arrière. 6.Boîte de vitesse selon la revendication et les sous-revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le pignon de la marche arrière monté librement sur l'arbre de sortie est constamment engrené avec un pignon disposé sur l'arbre moteur (1).
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