Boîte à deux vitesses à train planétaire L'invention a pour objet une boîte à deux vitesses à train planétaire dont la couronne est rendue soli- daire alternativement soit du pignon solaire à l'aide d'un embrayage, soit d'une partie fixe de la boîte à d'aide d'un frein.
De telles boîtes de vitesses sont connues. On en rencontre en particulier dans les véhicules automo- biles où elles sont utilisées comme boîtes de vitesses additionnelles destinées à .la surmultiplication, par exemple dans des dispositifs dits overdrive .
L'in dustrie mécanique en connaît de nombreuses réalisa tions, en général sous forme d'organe permettant une démultiplication de vitesse. Toutefois, ces, boîtes sont agencées de façon à servir d'organe de transmission et non d'organe d'immobilisation.
L'invention concerne une boîte à deux vitesses à train planétaire munie d'un dispositif de blocage. Elle se distingue par le fait que le frein est un frein à ser rage axial qui se compose d'un plateau de blocage et d'un plateau de freinage, tous deux immobiles angulairement et mobiles axialement, placés de part et d'autre d'un plateau mené, solidaire angulairement de la couronne et mobile axialement,
avec lequel ils coopèrent simultanément, le plateau de freinage et l'embrayage étant soumis à une commande commune ayant pour effet de serrer le plateau de freinage contre le plateau mené en libérant simultanément l'embrayage, et vice versa d'écarter le plateau de freinage du plateau mené en engageant simultané ment l'embrayage, le plateau de blocage étant soumis à, une commande qui peut occuper deux positions,
la première permettant audit plateau de blocage d'être maintenu dans une position de repos rétrac tée, la seconde permettant au plateau de blocage d'être serré contre le plateau mené. Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de la boîte à deux vitesses faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre une vue transversale de cette exécution.
La fig. 2 en représente une coupe longitudinale. Comme on le voit sur la fig. 2, la boîte de vites- ses se compose de deux ensembles principaux, un train, planétaire contenu dans un boîtier 1 et un système de frein et d'embrayage contenu dans un boîtier 2.
Le train planétaire comprend un pignon solaire 3 solidaire d'un arbre d'entrée 4, un porte- satellites 5 portant des axes tels que 6, autour de chacun desquels tourne un pignon satellite 7, et une couronne 8. Chaque pignon satellite 7 engrène simul tanément avec le pignon solaire 3 et avec la cou- ronne 8.
Le porte-satellites 5 est prolongé par un arbre de sortie 9 qui comprend un palier 10 dans lequel tourne l'extrémité 11 de l'arbre d'entrée 4.
La couronne 8 est solidaire, .par des bouclons tels que 12, d'un moyeu creux 13 portant des cannelures intérieures 14 et extérieures 15 parallèles à son axe. Des roulements 16 et 17 permettent la rotation de ce moyeu creux 13 à l'intérieur de la paroi 18 du boî tier 1.
A l'extérieur de ce moyeu creux 13 est dis posé un frein destiné à immobiliser la couronne en la rendant solidaire du boîtier 2 et à l'intérieur se trouve un embrayage, destiné à la rendre solidaire du pignon solaire 3.
Le frein comporte un plateau mené 19 pourvu d'une denture intérieure 20 engagée sur les cannelures extérieures 15 du moyeu creux 13 de façon à en être solidaire angulairement tout en pouvant .se déplacer axialement. Ce plateau mené 19 est encadré de part et d'autre par un plateau de frei nage 21 et un plateau -de blocage 22, munis l'un et l'autre de garnitures 23 et 24 respectivement,
à haut coefficient de frottement. Le plateau de freinage 21 forme l'un des flasques d'un tambour baladeur 25 dont la paroi latérale porte des dentures extérieures 26 et 27 qui s'engagent dans des cannelures 28 usi nées dans la face intérieure de la paroi du boîtier 2.
Si bien que ce tambour baladeur 25 est mobile axia- lement tout en étant immobilisé angulairement. A l'intérieur du moyeu creux 13 est disposé un empile ment de disques d'embrayage composé des disques meneurs 30 et 31 et d'un disque mené 32 disposés en sandwich. Un plateau d'embrayage 33 presse le tout. Les disques meneurs 30 et 31 comportent des cannelures intérieures 34 et 35 respectivement qui coulissent dans des cannelures portées par le pignon cannelé 36 solidaire de l'arbre d'entrée 4.
Le disque mené 32 comme le plateau d'embrayage 33 portent des cannelures 37 et 38 respectivement, qui coulis sent dans les cannelures intérieures 14 du moyeu creux 13. De la sorte, les disques 30, 31 et 32 ainsi que le plateau d'embrayage 33 peuvent coulisser axialement mais sont respectivement solidaires angu- lairement du pignon solaire 3 pour les disques meneurs 30 et 31, de la couronne 8 pour le disque mené 32 et le plateau d'embrayage 33.
Des garni tures 39 et 40, respectivement 41 et 42, à coefficient de frottement élevé sont disposées sur les deux faces de chacun des disques meneurs 30 et 31. Ce pla teau d'embrayage 33 a une position axiale solidaire de celle du second flasque 43 du tambour baladeur 25 mais il peut tourner par rapport à ce dernier grâce à un roulement 44.
Un ressort 45 prenant appui sur le fond d'un logement 50 ménagé dans un bossage 62 du couvercle 51 du boîtier 2, tend, en l'absence de force antagoniste extérieure, à maintenir l'embrayage engagé et le plateau de freinage 21 écarté du disque mené 19.
Le plateau de blocage 22 est muni de cannelures extérieures 46 qui sont enga gées dans des cannelures 47 disposées à l'intérieur de la face latérale du tambour baladeur 25. Il est donc mobile axialement par rapport à ce tambour baladeur, mais immobile angulairement. Des ressorts, identiques à celui qui est visible 52, sont répartis autour du plateau de blocage 22 ;
ces ressorts tra versent le flasque 43 du tambour baladeur 25 au travers de trous tels que 53 et prennent appui sur le couvercle 51 du boîtier 2. Ils tendent à maintenir le plateau de blocage 22 appliqué contre le plateau mené 19. Le plateau de blocage 22 porte en outre un système de verrouillage formé d'une série de cro chets répartis circulairement. Ces crochets, dont un seul 54 est visible sur la fig. 2, traversent le flasque 43 du tambour baladeur 25 au travers de trous tels que 48.
Ils sont tous identiques et da suite de la description se rapporte au seul crochet 54 visible sur la fig. 2. L'arête 55 du nez 60d de ce crochet 54 vient s'engager, sous l'effet d'un ressort 57, dans le bord d'une fenêtre<B>56,</B> ménagée dans le cou vercle 51 du boîtier 2. Il y a, bien entendu, comme il est visible sur la fig. 1, une fenêtre 56a à @" pour chaque nez 60a à A4 de crochet.
Ces crochets sont dimensionnés de façon à pouvoir s'engager en posi- tion de retenue sitôt que le plateau de blocage 22 est repoussé en arrière dans sa position de repos. Cette position de repos rétractée est définie par une série de tiges de butée, toutes identiques à la tige de butée 58, seule visible sur la fig. 2, fixée sur le plateau de blocage 22 coaxialement au ressort 52.
Les poussoirs 59,4 à ,, (fig. 1) agissent sur les nez 60" à ,, des crochets de verrouillage et sont mûs par la came 61 qui peut tourner autour du bossage 62 du couvercle 48 du boîtier 2 sous l'effet d'un levier 63 et d'une commande de blocage 64. Un couvercle, non représenté sur le dessin, vient s'appliquer sur le fond 51 du boîtier 2 pour protéger les poussoirs 59a à 1, et la came 61.
Le flasque 21 du tambour baladeur 25 est soli daire de la paroi mobile 70 d'une chambre défor- mab:le annulaire 71, rendue étanche par une mem brane 72 et dans laquelle peut être introduit, par un tuyau 73, un fluide sous pression. La pression de ce fluide est choisie de façon que la force antago niste qu'il exerce sur la paroi 70 soit supérieure à la somme de la force exercée par le ressort 45 et par les ressorts tels que 52.
Un dispositif de secours est prévu sous forme de boulons 65,4 à J, qui viennent se visser dans les tiges de butée telles que 58.
Le fonctionnement de la boîte à deux vitesses qui vient d'être décrite est le suivant Le plateau de blocage 22 étant retenu dans sa position de repos par le système de verrouillage, l'expulsion, sous l'effet de la commande de change ment de vitesses, du fluide sous pression contenu dans la chambre 71 provoque le déplacement du tambour baladeur 25, sous l'action du ressort 45, dans une première position qui correspond à l'enga gement de l'embrayage et à la libération du frein.
La couronne 8 du train planétaire est alors solida risée avec le pignon solaire 3, ce qui oblige le porte- satellites 5 à tourner à la même vitesse que le pignon solaire et donne un premier rapport de transmission égal à l'unité, entre l'arbre d'entrée 4 et l'arbre de sortie 9.
L'admission du fluide sous pression dans la cham bre 71 repousse le tambour baladeur 25 dans une seconde position où il provoque la libération de l'embrayage et l'engagement du frein par serrage du plateau mené 19 entre le plateau de blocage 22, qui sert de butée, et le plateau de freinage 21. La cou ronne 8 du train planétaire est donc immobilisée et le porte-satellites 5 tourne à une vitesse réduite par rapport au pignon solaire 3. ce qui donne un second rapport de transmission, inférieur à l'unité, entre l'arbre d'entrée 4 et l'arbre de sortie 9.
Si le système de verrouillage est ouvert, sous l'effet de la commande de blocage 64, du levier 63, de la came 61 et des poussoirs 59rz à ," les ressorts tels que 52 obligent le plateau de blocage 22 à pres ser continuellement le plateau mené 19 contre le plateau de freinage 21. De la sorte ledit plateau mené 19 est immobilisé même quand l'expulsion subséquente du fluide de la chambre 71 provoque, par le déplacement du tambour baladeur 25 dans sa seconde position, l'engagement de l'embrayage.
A ce moment, la boîte de vitesses est bloquée, en quel que sorte, par engagement simultané des deux rap ports de transmission.
Le déblocage de la boîte s'obtient en manoeu- vrant la commande de blocage 64 pour amener les poussoirs 59d à j, dans leur position basse, puis en admettant, à l'aide de la commande de changement de vitesses, le fluide sous pression dans da chambre 71.
Le plateau de blocage 22 est alors entraîné par le tambour baladeur 25 dans sa position de repos, définie par les tiges de butée 58, ce qui provoque, grâce au ressort 57, l'enclenchement du système de verrouillage constitué par les crochets 54. En même temps, l'embrayage est libéré, ce qui engage le rap port de transmission inférieur à l'unité.
Le système de verrouillage ayant ainsi été enclenché, le change ment de vitesse s'opère ensuite comme il a été décrit plus haut.
Quant au dispositif de secours, formé des bou lons 65a à ,t, il a pour but de ramener le plateau de blocage 22 dans sa :position de repos indépendam ment de la commande du changement de vitesses et de l'y maintenir indépendamment de la commande de blocage et du système de verrouillage. Cette opé ration s'effectue en vissant les boulons 65a <I>à</I> t,
jus qu'à ce que leur tête prenne appui sur le couvercle 51 du boîtier 2 et en continuant de les visser de façon à ramener le plateau de blocage 22 dans sa position de repos.
On le voit, la boîte de vitesses décrite présente plusieurs avantages - la manoeuvre normale pour obtenir le blocage consiste à engager au préalable le rapport de réduction inférieur à l'unité, ce quia pour effet de diminuer des forces de frottement qui s'exer cent sur les nez 55a <I>à</I> 1t des crochets sous l'effet des ressorts 52,à manoeuvrer la commande de blocage 64 pour élever les poussoirs<B>59,
</B> à ,L et à engager le rapport de réduction égal à l'unité; - le blocage peut être obtenu, au prix d'un effort plus grand sur la commande de blocage 64, en ouvrant directement le système de verrouillage ; les ressorts tels que 52 projettent alors le pla teau de blocage 22 contre le plateau mené.
C'est la man#uvre d'urgence, utilisable par exemple en cas de panne de la commande de change ment de vitesses, de fuite dans les canalisations de fluide sous pression, etc. ; - le déblocage est toujours lié à l'engagement, fût-ce un instant seulement, du rapport de trans- mission différent de l'unité, ce qui est rationnel;
- le déblocage n'est pas obligatoirement lié à la manoeuvre de la commande de blocage ni au fonctionnement correct du système de verrouil lage: en effet, tant que le rapport de transmis sion. différent de l'unité est engagé, da boîte de vitesses est débloquée ; - la présence du dispositif de secours est pré cieuse ; elle permet de débloquer 1a boîte de l'extérieur en toutes circonstances, notamment quand il faut procéder à un dépannage.
Un certain nombre de variantes .peuvent être envi sagées, Ainsi l':emploi de fluide sous pression pour créer la force antagoniste nécessaire à la man#uvre du tambour baladeur 25 peut être remplacé par l'emploi d'un électro-aimant.
Le système de verrouillage à crochets qui a été décrit peut être remplacé par tout autre système de verrouillage dont on connaît de nombreuses réali sations.
La boîte peut être utilisée en sens inverse, comme boîte multiplicatrice, l'arbre 9 servant d'arbre d'en trée et l'arbre 4 servant d'arbre de sortie.
La boîte peut être utilisée dans toute application mécanique. Si elle est montée sur des véhicules auto mobiles, le système de blocage qui l'équipe sert de frein dit de parking ; il est conforme aux pres criptions légales qui exigent qu'un tel frein puisse s'engager à l'aide de moyens purement mécaniques en toutes circonstances.
Two-speed planetary gearbox The invention relates to a two-speed planetary gearbox, the ring gear of which is made solid alternately either with the sun gear using a clutch, or with a fixed part of the gear. the box using a brake.
Such gearboxes are known. They are found in particular in motor vehicles where they are used as additional gearboxes intended for overdrive, for example in so-called overdrive devices.
The mechanical industry knows many embodiments of it, generally in the form of a device allowing a reduction in speed. However, these boxes are arranged so as to serve as a transmission member and not as an immobilizer.
The invention relates to a two-speed planetary gearbox provided with a locking device. It is distinguished by the fact that the brake is an axial clamping brake which consists of a locking plate and a brake plate, both angularly stationary and axially movable, placed on either side of the a driven plate, angularly secured to the crown and axially movable,
with which they cooperate simultaneously, the brake plate and the clutch being subjected to a common control having the effect of clamping the brake plate against the driven plate while simultaneously releasing the clutch, and vice versa to move the brake plate apart of the driven plate by simultaneously engaging the clutch, the blocking plate being subjected to, a control which can occupy two positions,
the first allowing said locking plate to be maintained in a retracted rest position, the second allowing the locking plate to be clamped against the driven plate. The appended drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of the two-speed gearbox forming the subject of the invention.
Fig. 1 shows a transverse view of this execution.
Fig. 2 shows a longitudinal section. As seen in fig. 2, the gearbox is composed of two main assemblies, a gear, sun gear contained in a housing 1 and a brake and clutch system contained in a housing 2.
The planetary gear comprises a sun gear 3 integral with an input shaft 4, a planet carrier 5 carrying axes such as 6, around each of which a planet pinion 7 rotates, and a ring gear 8. Each planet pinion 7 meshes simultaneously with the sun gear 3 and with the crown 8.
The planet carrier 5 is extended by an output shaft 9 which comprises a bearing 10 in which the end 11 of the input shaft 4 rotates.
The crown 8 is secured, by loops such as 12, to a hollow hub 13 carrying internal 14 and external 15 splines parallel to its axis. Bearings 16 and 17 allow the rotation of this hollow hub 13 inside the wall 18 of the housing 1.
On the outside of this hollow hub 13 is placed a brake intended to immobilize the crown by making it integral with the housing 2 and inside is a clutch, intended to make it integral with the sun gear 3.
The brake comprises a driven plate 19 provided with an internal toothing 20 engaged on the external splines 15 of the hollow hub 13 so as to be angularly secured thereto while being able to move axially. This driven plate 19 is framed on either side by a braking plate 21 and a blocking plate 22, both provided with linings 23 and 24 respectively,
with high coefficient of friction. The brake plate 21 forms one of the flanges of a sliding drum 25, the side wall of which carries external teeth 26 and 27 which engage in grooves 28 machined in the internal face of the wall of the housing 2.
So that this sliding drum 25 is axially movable while being angularly immobilized. Inside the hollow hub 13 is arranged a stack of clutch discs made up of driving discs 30 and 31 and a driven disc 32 sandwiched together. A clutch plate 33 presses the whole thing. The drive discs 30 and 31 comprise internal splines 34 and 35 respectively which slide in splines carried by the splined pinion 36 integral with the input shaft 4.
The driven disc 32 like the clutch plate 33 carry splines 37 and 38 respectively, which slide feels in the internal splines 14 of the hollow hub 13. In this way, the discs 30, 31 and 32 as well as the clutch plate 33 can slide axially but are respectively angularly secured to the sun gear 3 for the drive disks 30 and 31, to the ring gear 8 for the driven disk 32 and the clutch plate 33.
Linings 39 and 40, 41 and 42 respectively, with a high coefficient of friction are arranged on the two faces of each of the drive discs 30 and 31. This clutch plate 33 has an axial position integral with that of the second flange 43 of the sliding drum 25 but it can rotate relative to the latter thanks to a bearing 44.
A spring 45 bearing on the bottom of a housing 50 formed in a boss 62 of the cover 51 of the housing 2, tends, in the absence of external opposing force, to keep the clutch engaged and the brake plate 21 spaced from the driven disc 19.
The locking plate 22 is provided with external grooves 46 which are engaged in grooves 47 arranged inside the lateral face of the sliding drum 25. It is therefore movable axially with respect to this sliding drum, but angularly stationary. Springs, identical to that which is visible 52, are distributed around the locking plate 22;
these springs pass through the flange 43 of the sliding drum 25 through holes such as 53 and rest on the cover 51 of the housing 2. They tend to keep the locking plate 22 applied against the driven plate 19. The locking plate 22 furthermore carries a locking system formed by a series of circularly distributed hooks. These hooks, of which only one 54 is visible in FIG. 2, pass through the flange 43 of the sliding drum 25 through holes such as 48.
They are all identical and the rest of the description relates to the single hook 54 visible in FIG. 2. The ridge 55 of the nose 60d of this hook 54 engages, under the effect of a spring 57, in the edge of a window <B> 56, </B> made in the cover 51 of the housing 2. There is, of course, as can be seen in FIG. 1, a window 56a to @ "for each hook nose 60a to A4.
These hooks are dimensioned so as to be able to engage in the retaining position as soon as the locking plate 22 is pushed back into its rest position. This retracted rest position is defined by a series of stop rods, all identical to the stop rod 58, the only one visible in FIG. 2, fixed on the locking plate 22 coaxially with the spring 52.
The pushers 59.4 to ,, (fig. 1) act on the noses 60 "to ,, of the locking hooks and are moved by the cam 61 which can rotate around the boss 62 of the cover 48 of the housing 2 under the effect a lever 63 and a locking control 64. A cover, not shown in the drawing, comes to rest on the bottom 51 of the housing 2 to protect the pushers 59a to 1, and the cam 61.
The flange 21 of the sliding drum 25 is integral with the movable wall 70 of a deformable chamber: the annular 71, sealed by a membrane 72 and into which can be introduced, by a pipe 73, a pressurized fluid. . The pressure of this fluid is chosen so that the opposing force that it exerts on the wall 70 is greater than the sum of the force exerted by the spring 45 and by the springs such as 52.
An emergency device is provided in the form of bolts 65.4 to J, which are screwed into the stop rods such as 58.
The operation of the two-speed gearbox which has just been described is as follows, the locking plate 22 being retained in its rest position by the locking system, the expulsion, under the effect of the shift command. speeds, the pressurized fluid contained in the chamber 71 causes the movement of the sliding drum 25, under the action of the spring 45, in a first position which corresponds to the engagement of the clutch and the release of the brake.
The ring gear 8 of the planetary gear is then secured to the sun gear 3, which forces the planet carrier 5 to rotate at the same speed as the sun gear and gives a first transmission ratio equal to unity, between the input shaft 4 and output shaft 9.
The admission of the pressurized fluid into the chamber 71 pushes the sliding drum 25 into a second position where it causes the release of the clutch and the engagement of the brake by clamping the driven plate 19 between the locking plate 22, which serves as a stopper, and the braking plate 21. The crown 8 of the planetary gear is therefore immobilized and the planet carrier 5 rotates at a reduced speed with respect to the sun gear 3. which gives a second transmission ratio, less than unit, between input shaft 4 and output shaft 9.
If the locking system is open, under the effect of the locking control 64, the lever 63, the cam 61 and the pushers 59rz, "the springs such as 52 force the locking plate 22 to press continuously the driven plate 19 against the brake plate 21. In this way, said driven plate 19 is immobilized even when the subsequent expulsion of the fluid from the chamber 71 causes, by the movement of the sliding drum 25 in its second position, the engagement of the 'clutch.
At this moment, the gearbox is blocked, in some way, by simultaneous engagement of the two transmission gears.
The gearbox is released by operating the locking control 64 to bring the push-buttons 59d to j, in their low position, then by admitting, using the gearshift control, the pressurized fluid. in room 71.
The locking plate 22 is then driven by the sliding drum 25 in its rest position, defined by the stop rods 58, which, thanks to the spring 57, causes the locking system formed by the hooks 54 to engage. At the same time, the clutch is released, which engages the transmission ratio lower than the unit.
The locking system having thus been engaged, the gear change then takes place as described above.
As for the emergency device, formed of bolts 65a to, t, its purpose is to return the locking plate 22 to its: rest position independently of the gearshift control and to maintain it there independently of the locking control and locking system. This is done by tightening the bolts 65a <I> to </I> t,
until their head rests on the cover 51 of the housing 2 and continuing to screw them so as to return the locking plate 22 to its rest position.
As can be seen, the gearbox described has several advantages - the normal maneuver to obtain the locking consists in first engaging the reduction ratio below unity, which has the effect of reducing the frictional forces exerted on one hundred on the noses 55a <I> to </I> 1t of the hooks under the effect of the springs 52, to operate the locking control 64 to raise the pushers <B> 59,
</B> to, L and engage the reduction ratio equal to the unit; - Locking can be obtained, at the cost of a greater effort on the locking control 64, by directly opening the locking system; the springs such as 52 then project the locking plate 22 against the driven plate.
This is the emergency maneuver, usable for example in the event of failure of the gearshift control, a leak in the pressurized fluid pipes, etc. ; - unblocking is always linked to the commitment, even if only for a moment, of the different transmission relationship of unity, which is rational;
- unlocking is not necessarily linked to the operation of the locking control or to the correct functioning of the locking system: indeed, as long as the transmission ratio. different from the unit is engaged, the gearbox is released; - the presence of the emergency device is valuable; it allows the box to be unlocked from the outside in all circumstances, in particular when it is necessary to carry out a repair.
A number of variations can be envisioned. Thus, the use of pressurized fluid to create the opposing force necessary for the operation of the sliding drum 25 can be replaced by the use of an electromagnet.
The hook locking system which has been described can be replaced by any other locking system of which many embodiments are known.
The box can be used in the opposite direction, as a multiplier box, the shaft 9 serving as the input shaft and the shaft 4 serving as the output shaft.
The box can be used in any mechanical application. If it is mounted on motor vehicles, the locking system that the team serves as a so-called parking brake; it complies with the legal requirements which require that such a brake can be engaged using purely mechanical means in all circumstances.