FR2558233A1 - Ensemble d'essieux d'entrainement a plusieurs gammes pour un vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE D'ENTRAINEMENT A PLUSIEURS GAMMES POUR UN VEHICULE COMPRENANT UN ARBRE D'ENTREE POUVANT ETRE ENTRAINE PAR UNE SOURCE DE PUISSANCE, UN ARBRE DE SORTIE POUVANT ENTRAINER UN ENSEMBLE DIFFERENTIEL ET UN MOYEN FORMANT ENGRENAGES FIXE AUX ARBRES D'ENTREE ET DE SORTIE POUR LES COUPLER DE MANIERE ROTATIVE. SELON L'INVENTION, L'ARBRE D'ENTREE 22 EST PLACE AVEC SON AXE LONGITUDINAL PARALLELE A ET AU-DESSUS ET D'UN COTE D'UN AXE DE L'ENSEMBLE DIFFERENTIEL 20 ET L'ARBRE DE SORTIE 24 EST PLACE AVEC SON AXE LONGITUDINAL PARALLELE A ET EN DESSOUS DE ET DE L'AUTRE COTE DE L'AXE DE L'ENSEMBLE DIFFERENTIEL. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'INDUSTRIE AUTOMOBILE.

Description

La présente invention se rapporte en général à un dispositif de

transmission de puissance à vitesse variable et en particulier à un ensemble perfectionné des essieux à deux gammes pour un train d'entraînement d'un véhicule. Dans des camions et autres véhicules importants o des charges lourdes sont tractées, il est avantageux d'avoir un certain nombre de rapports de transmission disponibles entre le moteur et les roues motrices pour amener rapidement et efficacement le véhicule à sa vitesse et maintenir une vitesse souhaitée du moteur à diverses vitesses du véhicule. Une méthode d'obtention d'un nombre relativement important de rapports de transmission consiste à utiliser une transmission à plusieurs vitesses en conjonction avec un ensemble des essieux d'entraînement à plusieurs gammes. Par exemple, une transmission à quatre vitesses utilisée en combinaison avec un ensemble des essieux d'entraînement à deux gammes peut donner huit

rapports différents de transmission.

Une construction connue d'un ensemble des essieux d'entraînement à plusieurs gammes consiste à

utiliser une boite de vitesse du type à arbre intermé-

diaire pour entraîner une couronne de différentiel.

L'arbre intermédiaire est connecté à l'arbre d'entraînement ou de transmission du moteur du véhicule. Un embrayage déplaçable est disposé sur l'arbre intermédiaire pour engager sélectivement l'un d'un certain nombre de pignons d'entraînement qui y sont supportés rotatifs. Les pignons d'entraînement coopèrent avec des pignons respectifs calés

sur un arbre de sortie connecté à la couronne de diffé-

rentiel afin d'entraîner la couronne et ainsi de produire

le choix des vitesses à plusieurs gammes.

La présente invention se rapporte à un ensemble perfectionné des essieux à deux gammes. L'ensemble comprend un arbre d'entrée connecté à un arbre de transmission du moteur du véhicule et un arbre de sortie connecté à la couronne de différentiel du véhicule. Deux pignons d'entrée

de dimensions différentes sont calés sur l'arbre d'entrée.

Chacun des pignons d'entrée coopère continuellement avec un pignon respectif de sortie supporté rotatif sur l'arbre de sortie. Un collier d'embrayage coulissant est disposé autour de l'arbre de sortie pour le couplage sélectif de l'un des pignons de sortie à l'arbre de sortie pour

entraîner la couronne de différentiel à un rapport pré-

déterminé de vitesse.

Le collier d'embrayage est actionné par un ensemble de changement ayant une fourchette de changement maintenue coulissante sur une tige axialement mobile de changement entre deux ressorts opposés. Le mouvement de la tige de changement par le conducteur du véhicule force les ressorts à exercer une force prédéterminée de sollicitation contre la fourchette de changement. Le collier d'embrayage est ainsi déplacé d'un engagement avec un pignon de sortie à l'autre lorsque la force de frottement entre le collier d'embrayage et le premier pignon de sortie devient plus faible que la force exercée par les ressorts sur la

fourchette de changement.

La présenteinvention a pour objet un mécanisme simple et efficace d'embrayage à utiliser dans un ensemble

des essieux à deux gammes.

La présente invention a pour autre objet un ensemble de changement pour un mécanisme d'embrayage qui prohibe le changement des pignons lorsque les forces de

friction de l'embrayage dépassent un niveau prédéterminé.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe et en plan, partiellement arrachée, d'une partie de l'ensemble des essieux à deux gammes selon la présente invention; - la figure 2 est une vue en élévation et en coupe faite suivant la ligne 2-2 de la figure I illustrant un mode de réalisation de l'ensemble de changement; - la figure 3 est une vue semblable à la figure 1 illustrant un autre mode de réalisation de l'ensemble de changement; et - la figure 4 est une vue schématique illustrant la position des arbres d'entrée et de sortie et de la tige

de changement par rapport aux axes de l'ensemble diffé-

rentiel de l'ensemble des essieux de la figure 1.

En se référant maintenant aux dessins, la figure 1 montre une vue en plan et en coupe, partiellement arrachée, d'une partie d'un ensemble 10 des essieux à deux gammes selon la présente invention. L'ensemble 10 comprend un carter 12 ayant deux parties cylindriques 14 s'étendant de manière opposée qui sont formées à une extrémité de celui-ci. Chacune des parties cylindriques 14 enferme un organe formant boIte cylindrique 16 de l'essieu, dans chacun desquels est monté pour rotation un essieu d'entraînement 18. Typiquement, les essieux d'entraînement 18 sont les essieux arrière du véhicule. Les essieux d'entraînement 18 définissent un axe 19. Les extrémités internes des essieux arrière 18 sont calées dans un ensemble différentiel conventionnel indiqué généralement en 20. L'ensemble différentiel 20 a un axe transversal qui coincide avec l'axe 19 des essieux d'entraînement 18 et un axe longitudinal 21 qui coupe et est perpendiculaire à l'axe transversal 19. Les extrémités externes des essieux arrière 18 sont connectées d'une manière connue

aux roues motrices (non représentées) du véhicule.

Vers l'extrémité opposée du carter 12 de l'en-

semble sont montés pour rotation un arbre d'entrée 22 et un arbre de sortie 24. La figure 4 est une illustration

schématique faite suivant la ligne 4-4 de la figure 1.

Comme on peut le voir sur la figure 1 et la figure 4, l'arbre d'entrée 22 est monté au-dessus d'un plan défini par les axes 19 et 21 et d'un côté de l'axe 21 de l'ensemble différentiel 20 s'étendant à travers tout le carter 12, tandis que l'arbre de sortie 24 est monté en

dessous de ce plan et de l'autre côté de l'axe 21. L'ar-

bre d'entrée 22 comprend une fourchette 26 s'étendant vers l'avant qui est adaptée à être connectée à un arbre de transmission (non représenté) du moteur du véhicule et de la transmission. Ainsi, l'arbre d'entrée 22 transmet la puissance rotative d'entrée à l'ensemble 10 des

essieux arrière.

L'arbre d'entrée 22 est monté près de son extrémité avant pour une rotation dans le carter 12 par

un ensemble 28 de deux paliers effilés de manière opposée.

L'ensemble 28 de deux paliers effilés empêche un mouvement

axial de l'arbre d'entrée 22 dans le carter 12 de l'en-

semble. L'extrémité arrière de l'arbre d'entrée 22 est maintenue rotative dans le carter 12 par un ensemble de

paliers à aiguilles 30.

Des premier et second pignons d'entrée 32 et 34 respectivement sont calés sur l'arbre d'entrée 22 pour une rotation avec lui. Les premier et second pignons d'entrée 32 et 34 sont de dimensions différentes et comprennent des parties dentées respectives 36 et 38 s'étendant radialement. Des bagues conventionnelles d'arrêt 40 et un élément d'espacement camnnelé au centre 42 sont montés sur l'arbre 22 pour empêcher un mouvement axial des premier et second pignons d'entrée 32 et 34

respectivement le long de l'arbre d'entrée 22.

L'arbre de sortie 24 est monté à ses extrémités avant et arrière pour une rotation dans le carter 12 de l'ensemble par des ensembles respectifs simples de paliers effilés 44. L'extrémité avant de l'arbre de sortie 24 est couverte par une plaque de fermeture avant 46 qui peut être boulonnée au carter 12. L'extrémité arrière de l'arbre de sortie 24 est pourvue d'une partie de pignon 46 ayant un certain nombre de dents 48 s'étendant radialement en angle. Le pignon 46 coopère avec une couronne annulaire d'entrée 50 de l'ensemble différentiel 20 d'une manière connue de façon que le mouvement de rotation de l'arbre

de sortie 24 soit imparti à l'ensemble des engrenages.

Des premier et second pignons de sortie 52, 54, respectivement sont montés rotatifs autour de l'arbre de sortie 24 au moyen de paliers conventionnels (non repré- sentés)qui sont formés sur des manchons respectifs 56 et 58. Deux bagues conventionnelles d'arrêt 60 et un élément d'espacement cannelé au centre 62 empêchent un mouvement axial des premier et second pignons de sortie 52 et 54 respectivement, le long de l'arbre de sortie 24 L'élément

calé d'espacement 62 comprend un certain nombre de canne-

lures s'étendant radialement vers lIntérieur (non repré-

sentées) qui engagent l'arbre de sortie 24 pour une rotation avec lui, et une partie dentée 64 s'étendant

radialement vers l'extérieur.

Le premier pignon de sortie 52 comprend une partie dentée 66 de plus grand diamètre s'étendant vers l'extérieur et une partie dentée 68 de plus petit diamètre s'étendant vers l'extérieur. De même, le second pignon de sortie 54 comprend une partie dentée 70 de plus grand diamètre s'étendant vers l'extérieur et une partie dentée

72 de plus petit diamètre s'étendant vers l'extérieur.

Les parties dentées plus grandes 66 et 70 des premier et second pignons de sortie 52 et 54 respectivement sont adaptées à engager continuellement les parties dentées respectives 36 et 38 des premier et second pignons d'entrée 32 et 34. Ainsi, on peut noter que les premier et second pignons de sortie 52 et 54 sont adaptés à engager les pignons respectifs d'entrée 32 et 34 pour une rotation continue avec eux. Les parties dentées plus petites 68 et 72 des premier et second pignons de sortie respectivement ont le même diamètre que la partie dentée

64 de l'élément cannelé d'espacement 62.

Un collier d'embrayage 74 est disposé coulissant autour des parties dentées plus petites 68 et 72 des premier et second pignons de sortie 52 et 54 respectivement, et autour de la partie dentée 64 s'étendant vers l'extérieur de 1 'élément cannelé d'espacement 62. Le collier d'embrayage 74 comprend un certain nombre de cannelures internes (non représentées) qui coopèrent avec les parties dentées 64, 68 et 72 ci-dessus mentionnées. Le collier d'embrayage 74 comprend également une gorge annulaire externe 76 adaptée à coopérer avec un moyen formant ensemble approprié de changement (voir figures 2 et 3) pour sélectivement déplacer le collier d'embrayage 74 axialement d'une première position illustrée sur la figure 1, o les cannelures internes du collier d'embrayage 74 engagent simultanément la partie dentée plus petite 68 du premier pignon de sortie 52 et la partie dentée externe 64 de l'élément cannelé d'espacement 62, à une seconde position o les cannelures internes du collier d'embrayage 74 engagent simultanément la partie dentée plus petite 72 du second pignon de sortie 54 et la partie dentée externe 64 de l'élément cannelé d'espacement 62. On peut noter que le premier pignon de sortie 52 sera solidaire de l'arbre de sortie 24 pour une rotation avec lui lorsque

le collier d'embrayage 74 sera à la première position.

De même, le second pignon de sortie 54 sera solidaire de l'arbre de sortie 24 pour une rotation avec lui lorsque

le collier d'embrayage 74 sera à la seconde position.

De cette façon, deux rapports différents de transmission entrée-sortie ou gammes peuvent être obtenus par l'ensemble

des essieux arrière 10.

En se référant maintenant à la figure 2, elle illustre un moyen formant ensemble de changement pour déplacer sélectivement le collier d'embrayage 74 entre

les première et seconde positions ci-dessus décrites.

L'ensemble de changement comprend une fourchette de changement 78 ayant une partie de corps cylindrique creux et une partie de fourchette s'étendant radialement. La partie de fourchette de la fourchette de changement 78 est adaptée à engager la gorge annulaire 76 du collier d'embrayage 74 pour lui impartir un mouvement axial. La partie de corps cylindrique de la fourchette de changement 78 est disposée autour d'une tige de changement qui est disposée parallèle à et au-dessus de l'arbre de sortie 24. La tige de changement 80 est maintenue coulissante dans un bottier 82 de l'ensemble de changement qui est fixé au carter 12 de l'ensemble. Deux butées 84 sont formées sur la tige 80 de

changement vers l'intérieur de ses extrémités opposées.

La fourchette 78 de changement est placée entre les deux butées 84. Des ressorts respectifs 86 et 88 sont disposés autour de la tige de changement 80 entre chacune des butées 84 et la fourchette de changement 78. Chacun des ressorts 86 et 88 est reçu dans un évidement annulaire respectif 90 formé dans les extrémités opposées de la

partie cylindrique de la fourchette de changement 78.

Des moyens sont prévus pour permettre à un conducteur du véhicule de déplacer à la main la tige de changement 78 axialement dans le bottier 82 de l'ensemble de changement. Sur la figure 2, ce moyen comprend un bras

de levier 92 qui est fixé pivotant au bottier de l'en-

semble de changement en un point de pivot 94 et qui est attaché pivotant à la tige de changement 80 de toute façon conventionnelle. Le bras de levier 92 peut être connecté par une tringlerie mécanique conventionnelle (non représentée), à tout point o il est pratique de

commander à la main. Alternativement, la tige de change-

ment 80 peut être connectée à un câble flexible 96 (voir figure 3) de façon que le conducteur puisse déplacer la

tige de changement par une action de poussée-traction.

En fonctionnement, lorsque l'on souhaite faire passer le collier d'embrayage 74 de la première position illustrée sur les dessins à la seconde position, le bras de levier 92 est déplacé à la main par le conducteur du véhicule à la position indiquée par les lignes en

pointillé sur la figure 2 de façon que la tige de change-

ment 80 soit déplacée longitudinalement vers l'arrière dans le bottier 82 de l'ensemble de changement. Ce mouvement de la tige de changement 80 force le premier ressort 86 à exercer une force accrue de sollicitation contre le côté avant de la fourchette 78 de changement, tandis que l'autre ressort 88 exerce une force diminuée

contre le côté arrière de la fourchette 78 de changement.

L'action combinée des ressorts 86 et 88 exerce une force dirigée vers l'arrière, suffisante pour déplacer la fourchette de changement 78 et en conséquence, le collier d'embrayage 74 de la première position à la seconde

position lorsqu'il n'y a pas plus d'une quantité pré-

déterminée de couple appliquée au premier pignon de sortie 52, à l'élément cannelé d'espacement 62 et au collier d'embrayage 74. Une telle condition se présente typiquement lorsque le moteur du véhicule est au point

mort ou lorsque le moteur est décéléré.

Cependant, si le moteur est accéléré, le couple appliqué aux éléments 52, 62 et 74 ci-dessus identifiés créera des forces de frottement supérieures à la force de sollicitation appliquée par les ressorts 86 et 88. Pendant ces moments, il n'est pas souhaitable

de passer de la première position à la seconde position.

En conséquence, les ressorts 86 et 88 sont choisis pour produire des forces de sollicitation permettant au collier d'embrayage 74 de n'être déplacé que lorsqu'il est souhaitable de le faire. Quand le changement a été accompli, les ressorts 86 et 88 continuent à exercer une force de sollicitation sur la fourchette de changement 78 pour l'empêcher de glisser accidentellement hors de position en des moments non souhaités. On peut noter que le processus de changement du collier d'embrayage 74 de la seconde position à la première est simplement l'inverse

du processus ci-dessus décrit.

R E V E N DiI C A T I 0 N S 1.- Ensemble d'entraînement à plusieurs gammes pour un véhicule comprenant un arbre d'entrée pouvant être entraîné par une source de puissance, un arbre de sortie adapté à entraîner un ensemble différentiel, et un moyen formant engrenages attaché aux arbres d'entrée et de sortie pour coupler les arbres de manière rotative, caractérisé en ce que l'arbre d'entrée (22) est placé avec son axe longitudinal parallèle à et au-dessus et d'un côté d'un axe central de l'ensemble différentiel (20) et l'arbre de sortie (24) est placé avec son axe longitudinal parallèle et en dessous et de l'autre côté dudit axe de

l'ensemble différentiel.

2.- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen formant engrenages comprend une première paire de pignons (32, 34) fixés à l'arbre d'entrée, une seconde paire de pignons (52, 54) montés rotatifs sur l'arbre de sortie, des pignons respectifs de ladite première paire engageant des pignons respectifs de ladite seconde paire, et un moyen d'embrayage (74) pour le couplage sélectif de chacun des pignons de la seconde

paire à l'arbre de sortie.

3.- Ensemble d'essieux d'entraînement à plusieurs gammes pour un véhicule ayant un moteur et des roues motrices, caractérisé en ce qu'il comprend: un arbre rotatif d'entrée pouvant être connecté en relation d'entraînement avec le moteur; des premier et second pignons d'entrée fixés audit arbre d'entrée pour une rotation avec lui; un arbre rotatif de sortie adapté à être connecté en relation d'entraînement avec les roues d'entraînement; des premier et second pignons de sortie montés rotatifs sur ledit arbre de sortie en engagement avec lesdits premier et second pignons d'entrée respectivement pour une rotation avec eux; et un moyen formant collier d'embrayage monté sur ledit arbre de sortie pour une rotation avec lui et mobile entre des premièreet seconde positions pour le couplage sélectif desdits premier et second pignons de sortie respectivement pour une rotation avec ledit arbre

de sortie.

4.- Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen formant ensemble de changement connecté audit moyen formant collier d'embrayage pour sélectivement déplacer ledit moyen formant collier d'embrayage entre lesdites première et

seconde positions.

5.- Ensemble selon la revendication 4,

caractérisé en ce que le moyen formant ensemble de change-

ment comprend une fourchette de changement (78) pour engager le moyen formant collier d'embrayage et un moyen pour appliquer sélectivement une force prédéterminée pour solliciter ladite fourchette de changement vers l'une

desdites première et seconde positions.

6.- Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen pour appliquer sélectivement une force prédéterminée comprend une tige de changement axialement mobile (80) sur laquelle est montée coulissante ladite fourchettede changement, une paire de ressorts (86, 88) respectivement disposés autour de ladite tige de changement de chaque côté de ladite fourchette de changement entre des moyens respectifs d'arrêt formés sur ladite tige de changement et un moyen pouvant être commandé à la main (92) pour déplacer axialement ladite tige de changement

afin d'appliquer sélectivement la force de sollicitation.

7.- Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen pouvant être commandé à la main comprend une tringlerie à levier mécanique connectée

à ladite tige de changement.

8.- Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen pouvant être commandé à la main comprend un c.ble flexible du type à poussée-traction

connecté à ladite tige de changement.

9.- Ensemble d'essieux à deux gammes dans un véhicule ayant un moteur et des roues d'entraînement, caractérisé en ce qu'il comprend: un arbre d'entrée monté rotatif et adapté à être entraîné en rotation par le moteur du véhicule; des premier et second moyens formant pignons d'entrée fixés audit arbre d'entrée pour une rotation avec lui; un arbre de sortie monté rotatif et adapté à entraîner les roues du véhicule; des premier et second moyens formant pignons de sortie montés rotatifs sur ledit arbre de sortie en engagement avec lesdits premier et second moyens formant pignons d'entrée respectivement pour une rotation avec eux; un moyen formant collier d'embrayage fixé audit arbre de sortie entre lesdits premier et second moyens formant pignons de sortie pour une rotation avec ledit arbre de sortie et mobile entre des première et seconde positions pour engager lesdits premier et-second moyens formant pignons de sortie respectivement pour une rotation avec ledit arbre de sortie; et un moyen formant ensemble de changement-pouvant être commandé à la main pour sélectivement déplacer ledit collier d'embrayage entre lesdites première et seconde positions. 10.- Ensemble selon la revendication 9,

caractérisé en ce que le moyen formant ensemble de change-

ment comprend une fourchette de changement pour engager le moyen formant collier d'embrayage et un moyen pour appliquer sélectivement une force prédéterminée pour solliciter ladite fourchette de changement vers l'une des première et seconde positions, le moyen pour appliquer sélectivement une force prédéterminée comprenant une tige de changement axialement mobile sur laquelle est maintenue coulissante ladite fourchette de changement, une paire de ressorts respectivement disposés autour de ladite tige de changement de chaque côté de ladite fourchette entre des moyens respectifs d'arrêt formés sur ladite tige de changement, et un moyen pouvant être commandé à la main pour déplacer axialement ladite tige afin d'appliquer sélectivement la force de sollicitation, ledit moyen pouvant être commandé à la main comprenant une tringlerie à levier mécanique ou bien un câble flexible du type poussée-traction connecté à ladite tige

de changement.