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Botte de vitesses, notamment pour véhicules automobiles
Cette invention concerne une botte de vitesses, notamment pour véhicules automobiles, comportant plusieurs paires de pignons constamment en prise et montés sur les arbres principaux, sur des tronçons d'arbres placés entre ceux-ci et sur des parties de l'arbre secondaire, les diverses parties pouvant être reliées entre elles par des accouplements de manoeuvre suivant le rapport de transmission désire, tous les
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pignons ou une partie d'entre eux comportant des dents dirigées obliquement par rapport à leur axe.
Selon l'invention, tous les pignons du mécanisme ou une partie d'entre eux sont montés chacun dans un palier prévu dans la boita et, en outre, dans ou sur les autres pièces tournantes. La construction est étu- diée de façon que le palier placé directement dans la boite se trouve tout près de la roue et que le palier lui appartenant qui se trouve dans une autre partie rotative du mécanisme se trouve à une plus grande dis- tance de la roue. Grâce à cette construction, la pression de portée principale radiale est supportée chaque fois par le palier de la boîte et une pression relativement faible seulement est supportée pa r le palier prévu dans les pièces tournantes.
Ce mode de construction assure, vis à vis des constructions connues jusqu'à présent, une précieuse diminution de la longueur totale du mécanisme, car dans ces constructions connues chaque pignon est le plus souvent monté en double. Par rapport à ces constructions, il faut aussi moins de paliers de grandes dimensions.
Il existe bien déjà des mécanismes de changement de vitesses de ce genre ayant une longueur de construction relativement courte, d ans lesquels une ou plusieurs paires de pignons sont montées dans les autres pièces tournantes. Mais, vis à vis de ces constructions, dans le changement de vitesses selon l'invention, le montage est beaucoup plus stable, afin que la marche soit plus douce et l'usure plus faible.
Afin de décharger les paliers placés à l'inté- rieur du mécanisme, et de rendre le mécanisme encore plus court, plus léger et moins coûteux, les paliers disposés dans ou sur les pièces tournantes pour
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permettre la rotation des pignons sont constitués de façon que les pressions axiales soient transmises par ces paliers. Ces pressions axiales peuvent, en outre, être transmises à des paliers déterminés mesurant pour cela des dimensions particulièrement grandes; elles sont, par exemple, transmises avanta- geusement aux paliers d'extrémités du mécanisme. On peut à cet effet donner facilement aux paliers d'ex- trémités des dimensions suffisamment grandes, tandis que des limites sont fixées aux dimensions des paliers placés à l'intérieur du mécanisme.
Pour le même but, les paliers de la boîte disposés à l'intérieur de la botte de vitesse et dans lesquels sont montés les pignons sont constitués de façon qu'ils ne transmet- tent que des pressions radiales. Ces paliers ne trans- mettent par conséquent pas de pressions axiales.
Par suite du soulagement ou décharge des paliers de la boîte placés à l'intérieur du mécanisme, on peut les établir plus légers et les ménager de façon correspondante. Puis, de ce fait, on obtient une marche extrêmement silencieuse du mécanisme et une manoeuvre facile de ce dernier. De même, les vitesses n'ont pas tendance à sauter hors de prise, comme cela se produit facilement dans les montages à paliers multiples. Les paliers disposés dans ou sur les pièces tournantes peuvent recevoir des dimensions particu- lièrement réduites dans des mécanismes selon l'inven- tion.
Dans un mécanisme conforme à l'invention, la disposition peut en outre avantageusement être réalisée
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de façon que les pièces des paliers disposés dans ou sur les pièces tournantes soient reliées entre elles par l'accouplement de manoeuvre placé à coté d'elles dans les cas où la pression axiale provenant du couple de rotation de commande doit être transmise par ces paliers par suite de l'obliquité des dents.
Il se produit de ce fait une plus faible usure des paliers.
En dehors des pignons à dents dirigées obli- quement qui sont rationnellement utilisés, on peut également prévoir des pignons à dents droites dans un changement de vitesses selon l'invention en particulier pour des vitesses de démarrage rarement utilisées et pour la marche arrière.
On obtient des avantages particuliers en donnant à l'obliquité des dents des pignons à denture oblique, qui sont montés chacun d'une part dans un palier disposé directement dans la botte, d'autre part dans un palier disposé dans ou sur les pièces tournantes, une direction contraire au sens de rotation de l'arbre correspondant (vue du côté de la commande) car, de ce fait, on assure les trajets de transmission les plus courts aux pressions axiales dans des mécanismes de changement de vitesses comportant encore des pignons à denture droite à la suite de plusieurs paires de pignons à denture oblique.
La figure unique du dessin annexé représente schématiquement un exemple de réalisation d'un mécanisme de changement de vitesse selon l'invention, en majeure partie en coupe.
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.-Dans cette figure, 1 est l'arbre moteur, qui est monté dans le palier à billes 3 logé dans la botte 20 du mécanisme et qui est solidaire du pignon à denture oblique 2; 4 est un tronçon d'arbre relié à l'arbre 1, qui comporte des clavettes ou nervures 5 sur lesquelles peut coulisser un manchon d'accou- plement 6 et qui est disposé à son extrémité dans un palier à rouleaux 7. 8 est l'une des moitiés d'un accouplement à griffes disposée sur le manchon 6, dont l'autre moitié 8 est reliée au pignon 12.
Ce dernier est monté dans des paliers à rouleaa 10 et 11 disposés dans la boite 20. 14 est un tronçon d'arbre qui comporte des clavettes ou nervures 15 et à l'une des extrémités duquel est disposé le palier à rouleaux 17. 16 est un manchon à griffes coulissant sur les clavettes ou nervures 15, avec lequel la moitié d'accouplement 18 est reliée. La moitié coopé- rante 19 de cet accouplement est solidaire du pignon 12. 22 est un pignon, qui est solidaire du tronçon d'arbre 14 et qui est monté dans un palier à rouleau 23 disposé dans la boite 20. Dans le trou du moyeu du pignon 22 se trouve un palier à rouleau 27 disposé sur le tronçon d'arbre 24.
Un manchon d'accouplement 26 peut coulisser sur les clavettes ou nervures 25 du tronçon d'arbre 24 relié à l'arbre entraîné 30; ce manchon 26 porte à gauche la moitié d'accouplement 28 et à droite la moitié d'accouplement 31. Les moitiés d'accouplement coopérantes correspondantes 29 et 32 sont solidaires respectivement des pignons 22 et 33. Ce dernier pignon 33 est monté fou sur le
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tronçon 35 solidaire de l'arbre entraîné 80. L'arbre 30 est monté dans le palier à billes 36 disposé dans la botte 20.
41 est un tronçon de l'arbre secondaire, sur lequel le pignon 42, qui engrène avec le pignon 2, est monté de façon à ne pouvoir ni tourner ni coulisser par rapport à ce tronçon d'arbre. Ce tronçon d'arbre 41 est supporté dans le palier à billes 43 disposé dans la botte 20 et comporte sur son prolongement 44, à droite du pignon 42, des clavettes ou nervures 45, sur lesquelles un manchon d'accouplement 46 est monté à coulissement. Ce manchon porte, sur sa face latérale droite, la moitié d'accouplement à griffes 48, dont la moitié coopérante 49 est solidaire du pignon 52. 47 est un palier à rouleaux prévu à l'extrémité du tronçon d'arbre 44. Le pignon 52 est monté dans des paliers à rouleaux 50 et 51 disposés dans la botte 20. 54 est un tronçon d'arbre, sur lequel sont formées des rainures 55..
Le manchon d'accouplement 56 est disposé à coulissement sur ce tronçon d'arbre qui est monté, grâce au palier à rouleaux 57, dans'l'alésage de moyeu du pignon 52. La moitié d'accouplement à griffes 58 est montée sur le manchon 56; sa moitié coopérante 59 est reliée au pignon 52. Le tronçon d'arbre 54 est relié au pignon 62, qui engrène avec le pignon 22 et est monté dans le palier à rouleaux 63 logé dans la botte 20.
64 est un tronçon d'arbre monté dans le palier à billes 66 disposé dans la botte 20 et dont les nervures 65 s'engagent dans des rainures correspondantes
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de 1 alésage du moyeu du pignon 62. Le pignon 67 est monté sur ces nervures de façon à ne pas pouvoir tourner; ce pignon peut être déplacé au moyen du manchon 68 et dégagé de son engrènement avec le pignon 33.
71 est un levier à deux bras, par lequel les manchons d'accouplement 6 et 46 peuvent être déplacés simultanément. Lorsque les éléments de l'accouplement 8, 9 sont dégagés l'un de l'autre, l'accouplement 48, 49 est enclanché et vice versa. De la même manière, le levier à deux bras 72 manoeuvre simultanément les accouplements 18, 19 et 58, 19. 73 est le levier d'actionnement du manchon d'accouplement 26.
Sur les bagues intérieures des paliers à rou- leaux 10, 11, 23, 50, 51 et 68, ainsi que sur les moyeux des pignons 12, 22, 52, 62 qui constituent les surfaces de roulement intérieures pour les paliers, il n'est prévu chaque fois qu'un seul épaulement. On constitue de la même manière les paliers à rouleaux 7, 17, 27, 47 et 57, qui sont disposés dans les alé- sages des pignons 12, 22 et 52.
Avec ce mécanisme de changement de vitesse, on peut obtenir de la façon connue huit vitesses de marche avant , dont les suivantes sont principalement utilisées:
1ère vitesse - Pignons 2, 42, tronçons d'arbre 44, accouplement 48, 49, pignons 52, 12, accouplement 19, 18, tronçon d'arbre 14, pignons 22, 62, tronçon d'arbre 64, pignons 67, 33, accouplement: 38, 31, tron- çon d'arbre 24, 35, arbre entraîné 80.
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2ème vitesse - Pignons 2, 42, tronçon d'arbre 44 et accouplement 48,49, pignon 52, accouplement 59, 58, tronçon d'arbre 54, pignon 62, tronçon d'arbre 64, pignons 67, 33, accouplement 32, si* tronçon d'arbre 24, 35, arbre entraîné 30.
3ème vitesse - Pignons 2, 42, tronçon d'arbre 44, accouplement 48, 49, pignons 52, 12, accouplement 19, 18, tronçon d'arbre 14, pignon 22, accouplement 29, 28, tronçon d'arbre 24, 35, arbre entraîne 30.
4ème vitesse - Pignons 2, 42, tronçon d'arbre 44, accouplement 48, 49, pignon 52, accouplement 59, 58, tronçon d'arbre 54, pignons 62, 22, accouplement 29, 28"tronçon d'arbre 24, 35, arbre entraîné 30.
5ème vitesse - De l'arbre moteur 1, par le tronçon d'arbre 4, l'accouplement 8, 9, le pignon 12, l'accouplement 19, 18, le tronçon d'arbre 14, le pignon 22, l'accouplement 29, 28, le tronçon d'arbre 24, 35, l'arbre entraîné 30.
6ème vitesse - De l'arbre moteur 1, par le tronçon d'arbre 4, l'accouplement 8, 9, les pignons 12, 22, l'accouplement 59, 58, le tronçon d'arbre 54, les pignons 62, 22, l'accouplement 29, 28, le tronçon d'arbre 24, 35, l'arbre entraîné 30.
Les pressions de portée radiales sont suppor- tées en majeure partie dans le palier à billes 3 qui, en tant que palier extérieur du mécanisme, peut être calculé suffisamment grand pour cela sans difficulté.
Le palier à rouleaux 7, qui est disposé dans l'alésage du moyeu du pignon 12, ne reçoit qu'une faible partie de ces pressions de portée, conformément aux distances
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respectives des paliers 3 et 7 du pignon 2. De la même manière, les pressions de portée du pignon 42 sont supportées en partie par le palier extérieur 43 et pour une petite partie par le palier à rouleaux 47 disposé dans l'alésage du moyeu du pignon 52.
Les pignons 22 et 62 sont également supportés dans des paliers à rouleaux 28 et 63 respectivement disposés immédiatement à côté de ces pignons, de sorte que ces paliers reçoivent les pressions de portée radiales les plus importantes, tandis que les paliers à rouleaux 17 et 57 disposés dans les alésages des moyeux des pignons 12 et 52 n'ont à supporter qu'une petite partie des pressions de portée radiales restantes de ces pignons. Les pignon-9 12 et 52 sont montés dans des paliers à rouleaux 10 et 11 suffisamment grands, qui reçoivent aussi les pressions radiales transmises par les paliers 7, 17, 27, 57.
Aux vitesses où les pignons 2 et 42 transmet- tent le couple moteur, les pressions axiales du pignon 2 sont transmises au palier extérieur 3, celles du pignon 42 par le tronçon d'arbre 44 au palier 47 et, lorsque l'accouplement 59, 58 est en prise, par le palier 57, le tronçon d'arbre 54, le moyeu du pignon 62 et le tronçon d'arbre 64 au palier d'extrémité 66.
Lorsque l'accouplement 59,58 n'est pas en prise, par conséquent lorsque la puissance motrice est transmise du pignon 52 au pignon 12, la pression axiale du pignon 52 s'oppose à celle du pignon 42. Etant donné que c'est la pression axiale du pignon 52 qui: est la plus forte, une pression axiale résultante agit sur le palier 43.
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Aux vitesses où le couple moteur est transmis du pignon 52 au pignon 12, la pression axiale du pignon 12 est transmise par le palier 17, le tronçon d'arbre 14, le moyeu du pignon 22, le palier 27, le tronçon d'arbre 24, 35 au palier d'extrémité 36. Lorsque le couple moteur est transmis du pignon 12 au pignon 52, les pressions axiales sent transmises du pignon 12 par le palier 7, le tronçon d'arbre 4 et le pignon 2 au palier d'extrémité 3, puis la pression axiale du pignon 52 est transmise par le palier 57, le tronçon d'arbre 54, le moyeu du pignon 62, le tronçon d'arbre 64 au palier d'extrémité 66.
Aux vitesses où le couple moteur est transmis du pignon 22 au pignon 62, la pression axiale du pignon 22 est transmise par le tronçon d'arbre 14, le palier 17, le moyeu du pignon 12, le palier 7, le tronçon d'arbre 4 et le pignon 2 au palier d'extrémité 3. La pression axiale du pignon 62 est transmise par le tronçon d'arbre 64 au palier d'extrémité 66.
Aux vitesses où le couple moteur est transmis du pignon 62 au pignon 22, la pression axiale du pignon 62 est transmise par le tronçon d'arbre 54, le palier 57, le moyeu 52, le palier 47, le tronçon d'arbre 44 et le pignon 42 au palier d'extrémité 43; la pression axiale du pignon 22 est transmise par le palier 27 et le tronçon d'arbre 24, 35 au palier d'extrémité 36.
Ainsi qu'il ressort de ce qui précède, lorsque les paliers (7, 17, 27, 47, 57) disposés dans les pièces mobiles transmettent une pression axiale, les accouple- ments ( 8-9, 18-19, 28-29, 48-49,58-59) placés à côté
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d'eux sont dans chaque cas en prise. Les paliers à rouleaux ne se déplacent donc pas dans ce cas par rapport à leurs surfaces de roulement. Les paliers disposés à l'intérieur du mécanisme dans la botte de vitesses même (10, 11, 23; 50, 51, 63) sont constitués de façon à ne pas supporter de pressions axiales, ces pressions étant transmises par les paliers disposés dans les pièces tournantes aux paliers d'extrémités (3, 36 ; 43, 66).
Après lorsqu'on a cessé d'accélérer, par @ conséquent lorsque le mécanisme de la boite de vitesses est entraîné par les roues du véhicule, la direction des pressions axiales est renversée aux différentes vitesses par rapport à leur direction lorsque le couple moteur est transmis du moteur au mécanisme. Dans ce cas, les pressions axiales sont supportées en partie par des paliers qui sont en mouvement. Toutefois, étant donné que la pression transmise dans ce cas est beaucoup plus faible, l'usure des paliers en question n'est que minime.
Sur les paliers à rouleaux 10, 11, 23, 50,51 et 63, il n'est pas transmis de pressions axiales, car celles-ci sont transmises par les paliers 7, 17, 27, 47, 57 aux paliers d'extrémités 3, 36, 43 et 66.
Les bagues extérieures des paliers 10, 11, 23, 50, 51 et 63 peuvent coulisser latéralement.
Lorsque le pignon 67 est dégagé du pignon 33, la marche arrière peut être obtenue par un pignon inter- médiaire de construction connue, diverses transmissions devant être réglées par les pignons placés devant la paire de pignons 67, 33 pouvant être utilisées.