CH370299A - Boîte de vitesse à progression géométrique - Google Patents

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)

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).