Dispositif pour embrayer un pignon denté sur un arbre
L'invention concerne un dispositif utilisable notamment dans les boîtes de vitesses pour embrayer un pignon denté sur un arbre sur lequel il est monté fou à rotation, comprenant un premier organe d'embrayage annulaire monté seulement à coulissement sur ledit arbre et pouvant être amené en prise avec un deuxième organe d'embrayage annulaire conjugué du premier et solidaire dudit pignon denté.
Dans les dispositifs classiques de ce type, les déplacements axiaux du premier organe d'embrayage sont assurés par une fourchette dont les deux branches enserrent ledit organe et qui est mobile le long d'un axe parallèle à celui de l'arbre. Or. ce système présente plusieurs inconvénients. En effet, il introduit un retard appreciable dans la commande de l'embrayage en raison de l'inertie propre de la fourchette et des organes qui l'actionnent; il donne naissance à des réactions sur les paliers dans lesquels tourillonne l'arbre du fait que la fourchette est montée en porte à faux; et il est relativement encombrant, puisqu'il nécessite, pour supporter et guider la fourchette, la mise en place d'une tige qui est parallèle à l'arbre et qui doit échapper les roues dentées.
Le but de l'invention est de réaliser un dispositif d'embrayage du type en question, qui ne présente pas les inconvénients précités des dispositifs classiques.
A cet effet, le dispositif d'embrayage suivant l'inven- tion est caractérisé par le fait que le premier organe d'embrayage est solidaire de l'élément mobile d'un vérin à fluide sous pression coaxial à l'arbre et dont l'élément fixe est solidaire dudit arbre.
Grâce à cette caractéristique, le temps de réponse de l'embrayage est extrêmement court, il ne se produit pas de réaction sur les paliers de l'arbre de la part du système de commande d'embrayage, puisque cette commande s'effectue par un vérin coaxial à l'arbre; enfin, le dispositif est d'un encombrement extrêmement réduit, puisque tout le système de commande d'embrayage se trouve logé à l'intérieúr de l'arbre.
De plus, étant donné que le vérin hydraulique est capable de fournir une force axiale relativement grande, on peut même utiliser des embrayages à cônes, ou à disques, et si l'on utilise des embrayages à crabots, on réduit l'usure de ces derniers, car la pression exercée dans les fonds des crabots sert à produire un entraînement par friction qui soulage d'autant le couple que les crabots doivent transmettre par Ieurs flancs.
Le dispositif est utilisable, notamment dans les boîtes de vitesses comprenant au moins un arbre muni d'au moins un pignon denté pouvant être rendu solidaire de cet arbre par un dispositif d'embrayage tel que défini plus haut.
Le dessin annexé représente une forme d'exécution d'une boîte de vitesses comprenant des arbres sur lesquels sont montés des pignons dentés qui peuvent être mis sélectivement en prise avec lesdits arbres au moyen de dispositifs d'embrayage suivant l'invention.
La fig. 1 est une coupe de la boîte de vitesses faite suivant la ligne I-I de Ia fig. 2.
La fig. 2 est une vue de profil observée dans la direction de la flèche II de la fig. 1.
La boîte de vitesses représentée au dessin comprend dans un carter 1 un arbre d'entrée 2, un arbre de sortie 3 et un arbre intermédiaire 4. Les paliers du premier sont indiqués en 5 et 6, ceux du deuxième en 8 et 9, et ceux du troisième en 11 et 12.
Tous ces paliers sont constitués par des roulements à billes, ou analogues, dont les bagues intérieures sont positionnées axialement sur les arbres qu'ils supportent, tandis que seules les bagues extérieures des trois roulements 5, 8 et 11 sont positionnées axialement dans le carter 1, les bagues extérieures des trois autres roulements 6, 9 et 12 pouvant coulisser axialement dans leurs logements sous l'effet de dilatation thermique, par exemple. A titre d'exemple, les bagues intérieures des deux roulements 5 et 6 de l'arbre d'entrée 2 sont retenues axialement contre des épaulements 15, 16 de l'arbre par des joncs élastiques 17, 18 respectivement, logés dans des gorges correspondantes de l'arbre.
La bague extérieure du roulement 5 est retenue axialement contre un épaulement annulaire 21 du carter par un jonc élastique 22 logé dans une gorge annulaire de la surface extérieure de la bague extérieure dudit roulement et serrée entre la face extérieure correspondante du carter et une bride 23 fixée contre ladite face du carter au moyen de vis 24.
Deux pignons dentés 26, 27 de dimensions différentes sont solidaires de l'arbre d'entrée 2 et, d'une manière analogue, deux autres pignons dentés 28, 29, également de dimensions différentes, sont solidaires de l'arbre intermédiaire 4, tandis que, sur l'arbre de sortie 3, n'est fixé rigidement qu'un seul pignon denté 31 sur lequel on recueille le mouvement à la sortie de la boîte dont l'arbre d'entrée 2 est entraîné par tous moyens appropriés (non représentés).
Avec les deux pignons 26 et 27 de l'arbre d'entrée 2, sont constamment en prise deux pignons dentés 34, 35 de dimensions correspondantes montés fous à rotation sur l'arbre intermédiaire 4. D'une manière analogue, deux autres pignons dentés 38, 39, constamment en prise respectivement avec les deux pignons dentés 28 et 29 de l'arbre intermédiaire 4, sont montés fous à rotation sur l'arbre de sortie 3.
Les quatre pignons 34, 35, 38, 39 peuvent être rendus sélectivement solidaires des arbres qui les portent au moyen de quatre dispositifs d'embrayage identiques.
Les deux dispositifs d'embrayage des deux pignons 34 et 35 sont combinés en un dispositif commun qui comprend un manchon baladeur 41 monté uniquement à coulissement sur l'arbre intermédiaire 4 au moyen d'un système de cannelures 42. D'une manière analogue, les dispositifs d'embrayage des deux pignons 38 et 39 sont combinés en un dispositif commun qui comprend un manchon baladeur 44 monté uniquement à coulissement sur l'arbre de sortie 3 au moyen d'un système de cannelures 45.
Le dispositif d'embrayage du pignon 34 comprend un premier organe d'embrayage constitué par une couronne de crabots 47 solidaires du manchon coulissant 41, et un deuxième organe d'embrayage constitué par une couronne de crabots complémentaires 46 solidaires dudit pignon. Les crabots 47 peuvent être amenés en prise avec les crabots 46 par coulissement axial dudit manchon.
Les moyens de commande des mouvements de coulissement du manchon 41 sur I'arbre intermédiaire 4 sont assurés à partir d'un vérin hydraulique 51 dont le cylindre 52 est constitué par un alésage central de l'arbre 4 et dont le piston 53 est relié au manchon 41 par une tige transversale 54 qui traverse un ajour 55 de l'arbre 4 de forme allongée en direction axiale.
Dans cet exemple, le vérin hydraulique 51 est à simple effet et son piston 53 est soumis à l'action d'un ressort hélicoïdal de compression 57 logé dans un évidement axial 58 de l'arbre formé par un prolongement de l'alésage du cylindre 52 du vérin.
Le vérin hydraulique 51 peut être relié, par l'intermédiaire d'un distributeur, à une source de liquide sous pression et à la bâche, sélectivement, par l'intermédiaire d'un conduit axial 61 pratiqué dans l'arbre 4 et en communication avec un conduit radial 62 qui débouche dans une gorge annulaire 63 d'un joint tournant constitué par un manchon 64 ajusté sur l'arbre 4 et auquel est relié un tuyau 65 en communication avec la gorge annulaire 63 par un trou radial 66 (fig. 2) dudit manchon. Un bouchon 68 vissé dans l'extrémité extérieure du conduit 61 obture celui-ci.
Le manchon coulissant 41 peut être rendu, à volonté, solidaire de l'autre piston denté 35 par un système de crabots identique au système 47 qui permet de le rendre solidaire du premier pignon 34.
Le système d'embrayage des deux pignons 38 et 39 sur l'arbre de sortie 3 au moyen du manchon coulissant 44 est conçu exactement de la même façon que le dispositif d'embrayage des deux pignons 34, 35 sur l'arbre intermédiaire 4. On y retrouve, notamment, la tige 54A de liaison du manchon coulissant 44 au piston d'un vérin hydraulique 51A et le manchon 64A formant joint tournant d'alimentation de ce vérin. Ce vérin 51A est également à simple effet et soumis à l'action d'un ressort 57A. Une plaquette 71 est fixée par deux vis 72, 73 (fig 2) aux deux manchons 64, 64A respectivement, et empêche ceux-ci de tourner. La conduite de liaison du vérin 51A au distributeur de liaison à la source de liquide sous pression et à la bâche est indiquée en 65A sur la fig. 2.
Lorsque le vérin 51 est alimenté en liquide sous pression, son piston 53 repousse, à l'encontre du ressort 57, le manchon coulissant 41 dont les crabots en prise avec les crabots du pignon 35 rendent celui-ci solidaire de l'arbre intermédiaire 4 par l'intermédiaire des cannelures 42, tandis que le pignon denté 34 peut tourner fou sur ledit arbre, de sorte que la liaison entre l'arbre d'entrée 2 et l'arbre intermédiaire 4 est assurée uniquement par le couple de pignons 27 et 35.
Si le vérin 51 est mis à la bâche, le ressort 57 repousse le piston 53 dudit vérin, de sorte que c'est le pignon denté 34 qui est mis en prise avec l'arbre intermédiaire 4 par l'intermédiaire des crabots 46 et 47, tandis que l'autre pignon 35 peut tourner librement sur ledit arbre.
La liaison entre l'arbre d'entrée 2 et l'arbre intermédiaire 4 est alors assurée uniquement par les deux pignons 26 et 34.
D'une manière analogue, lorsque le vérin 51A est à la bâche, le pignon 38 est embrayé sur l'arbre de sortie 3 par le manchon coulissant 44 et les crabots correspondants, tandis que lorsqu'il est relié à la source de liquide sous pression, c'est l'autre pignon 39 qui est rendu solidaire dudit arbre de sortie 3.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté. C'est ainsi, par exemple, qu'on pourrait remplacer les vérins à simple effet de commande d'embrayage par des vérins à double effet, ces vérins étant alors alimentés, soit par un joint tournant à chaque extrémité de l'arbre correspondant, soit par un joint tournant double monté à une seule extrémité de l'arbre et en liaison avec des conduits coaxiaux pour amener le liquide sous pression, sélectivement, sur l'une ou l'autre face du piston du vérin.
On pourrait aussi remplacer les organes d'embrayage à crabots par des embrayages à cônes ou à disques simples ou multiples, étant donné qu'on dispose d'une force importante sur le vérin pour actionner lesdits embrayages.
REVENDICATION I
Dispositif pour embrayer un pignon denté sur un arbre sur lequel il est monté fou à rotation, comprenant
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Device for engaging a toothed pinion on a shaft
The invention relates to a device which can be used in particular in gearboxes for engaging a toothed pinion on a shaft on which it is rotatably mounted, comprising a first annular clutch member mounted only to slide on said shaft and which can be brought into position. taken with a second annular clutch member conjugated to the first and integral with said toothed pinion.
In conventional devices of this type, the axial movements of the first clutch member are ensured by a fork whose two branches enclose said member and which is movable along an axis parallel to that of the shaft. Now, this system has several drawbacks. Indeed, it introduces an appreciable delay in the control of the clutch because of the inertia proper to the fork and the members which actuate it; it gives rise to reactions on the bearings in which the shaft pivots due to the fact that the fork is mounted cantilever; and it is relatively bulky, since it requires, to support and guide the fork, the establishment of a rod which is parallel to the shaft and which must escape the toothed wheels.
The object of the invention is to provide a clutch device of the type in question, which does not have the aforementioned drawbacks of conventional devices.
For this purpose, the clutch device according to the invention is characterized by the fact that the first clutch member is integral with the movable element of a pressurized fluid cylinder coaxial with the shaft and of which the 'fixed element is integral with said shaft.
Thanks to this characteristic, the response time of the clutch is extremely short, there is no reaction on the bearings of the shaft from the clutch control system, since this control is carried out by a cylinder coaxial with the shaft; finally, the device is extremely compact, since the entire clutch control system is housed inside the shaft.
In addition, since the hydraulic cylinder is able to provide a relatively large axial force, it is even possible to use cone or disc clutches, and if dog clutches are used, wear on these is reduced. last, because the pressure exerted in the bottoms of the dogs is used to produce a drive by friction which relieves as much the torque that the dogs must transmit by their flanks.
The device can be used, in particular in gearboxes comprising at least one shaft provided with at least one toothed pinion which can be made integral with this shaft by a clutch device as defined above.
The accompanying drawing shows an embodiment of a gearbox comprising shafts on which are mounted toothed gears which can be selectively brought into engagement with said shafts by means of clutch devices according to the invention.
Fig. 1 is a section of the gearbox taken along the line I-I of Ia fig. 2.
Fig. 2 is a side view observed in the direction of the arrow II in FIG. 1.
The gearbox shown in the drawing comprises in a housing 1 an input shaft 2, an output shaft 3 and an intermediate shaft 4. The bearings of the first are indicated at 5 and 6, those of the second at 8 and 9, and those of the third in 11 and 12.
All these bearings are formed by ball bearings, or the like, the inner rings of which are positioned axially on the shafts which they support, while only the outer rings of the three bearings 5, 8 and 11 are positioned axially in the housing 1 , the outer rings of the other three bearings 6, 9 and 12 being able to slide axially in their housings under the effect of thermal expansion, for example. By way of example, the inner rings of the two bearings 5 and 6 of the input shaft 2 are retained axially against the shoulders 15, 16 of the shaft by elastic rings 17, 18 respectively, housed in corresponding grooves of the tree.
The outer ring of the bearing 5 is retained axially against an annular shoulder 21 of the housing by an elastic ring 22 housed in an annular groove on the outer surface of the outer ring of said bearing and clamped between the corresponding outer face of the housing and a flange 23 fixed against said face of the housing by means of screws 24.
Two toothed pinions 26, 27 of different dimensions are secured to the input shaft 2 and, in a similar manner, two other toothed pinions 28, 29, also of different dimensions, are secured to the intermediate shaft 4, while that, on the output shaft 3, only one toothed pinion 31 is rigidly fixed on which the movement is collected at the output of the box, the input shaft 2 of which is driven by any appropriate means (not shown).
With the two pinions 26 and 27 of the input shaft 2, are constantly engaged two toothed pinions 34, 35 of corresponding dimensions mounted idly in rotation on the intermediate shaft 4. In a similar manner, two other toothed pinions 38, 39, constantly engaged respectively with the two toothed pinions 28 and 29 of the intermediate shaft 4, are mounted idle to rotate on the output shaft 3.
The four pinions 34, 35, 38, 39 can be made selectively integral with the shafts which carry them by means of four identical clutch devices.
The two clutch devices of the two pinions 34 and 35 are combined in a common device which comprises a sliding sleeve 41 mounted only to slide on the intermediate shaft 4 by means of a system of splines 42. In a similar manner, the clutch devices of the two pinions 38 and 39 are combined in a common device which comprises a sliding sleeve 44 mounted only to slide on the output shaft 3 by means of a system of splines 45.
The pinion clutch device 34 comprises a first clutch member formed by a ring of dogs 47 integral with the sliding sleeve 41, and a second clutch member formed by a ring of complementary dogs 46 secured to said pinion. The dogs 47 can be brought into engagement with the dogs 46 by axial sliding of said sleeve.
The means for controlling the sliding movements of the sleeve 41 on the intermediate shaft 4 are provided by a hydraulic cylinder 51 whose cylinder 52 is formed by a central bore of the shaft 4 and whose piston 53 is connected to the sleeve 41 by a transverse rod 54 which passes through an opening 55 of the shaft 4 of elongated shape in the axial direction.
In this example, the hydraulic cylinder 51 is single-acting and its piston 53 is subjected to the action of a helical compression spring 57 housed in an axial recess 58 of the shaft formed by an extension of the cylinder bore. 52 of the cylinder.
The hydraulic cylinder 51 can be connected, via a distributor, to a source of pressurized liquid and to the tank, selectively, via an axial duct 61 formed in the shaft 4 and in communication. with a radial duct 62 which opens into an annular groove 63 of a rotating joint constituted by a sleeve 64 fitted on the shaft 4 and to which is connected a pipe 65 in communication with the annular groove 63 by a radial hole 66 (fig. 2) of said sleeve. A plug 68 screwed into the outer end of the duct 61 closes the latter.
The sliding sleeve 41 can be made, at will, integral with the other toothed piston 35 by a system of dogs identical to the system 47 which makes it possible to make it integral with the first pinion 34.
The clutch system of the two pinions 38 and 39 on the output shaft 3 by means of the sliding sleeve 44 is designed in exactly the same way as the clutch device of the two pinions 34, 35 on the intermediate shaft 4. We find there, in particular, the rod 54A for connecting the sliding sleeve 44 to the piston of a hydraulic cylinder 51A and the sleeve 64A forming the rotary feeder joint for this cylinder. This jack 51A is also single-acting and subjected to the action of a spring 57A. A plate 71 is fixed by two screws 72, 73 (fig 2) to the two sleeves 64, 64A respectively, and prevents them from rotating. The connection pipe of the cylinder 51A to the connection distributor to the source of pressurized liquid and to the tank is indicated at 65A in fig. 2.
When the cylinder 51 is supplied with pressurized liquid, its piston 53 pushes back, against the spring 57, the sliding sleeve 41 whose dogs in engagement with the dogs of the pinion 35 make the latter integral with the intermediate shaft 4 via the splines 42, while the toothed pinion 34 can turn idle on said shaft, so that the connection between the input shaft 2 and the intermediate shaft 4 is ensured only by the pair of pinions 27 and 35.
If the cylinder 51 is put in the tarpaulin, the spring 57 pushes the piston 53 of said cylinder, so that it is the toothed pinion 34 which is engaged with the intermediate shaft 4 by means of the dogs 46 and 47 , while the other pinion 35 can rotate freely on said shaft.
The connection between the input shaft 2 and the intermediate shaft 4 is then ensured only by the two pinions 26 and 34.
In a similar manner, when the cylinder 51A is in the tarpaulin, the pinion 38 is engaged on the output shaft 3 by the sliding sleeve 44 and the corresponding dogs, while when it is connected to the source of liquid under pressure, it is the other pinion 39 which is made integral with said output shaft 3.
Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown. It is thus, for example, that one could replace the single-acting clutch control jacks by double-acting jacks, these jacks then being supplied, either by a rotating joint at each end of the corresponding shaft, or by a double rotating joint mounted at one end of the shaft and in connection with coaxial conduits to bring the liquid under pressure, selectively, to one or the other face of the piston of the jack.
It would also be possible to replace the dog clutch members with single or multiple cone or disc clutches, given that a significant force is available on the jack to actuate said clutches.
CLAIM I
Device for engaging a toothed pinion on a shaft on which it is rotatably mounted, comprising
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.