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"Perfectionnements apportés aux changements de vitesse, no- tamment à ceux à trains épicycloïdaux",
L'invention est relative aux mécanismes de change- ment de vitesse du genre de ceux dans lesquels, pour au moins certains des rapports de vitesses, l'obtention d'un rapport donné résulte de la venue en prise d'éléments de contact qui, pour d'autres rapports, sont animés d'un mouvement relatif ;
et elle concerne plus spécialement (parce que c'est en leur cas que son application paraît devoir offrir le plus d'inté- rêt), mais non exclusivement, pariai ces mécanismes, ceux pour lesquels les susdits éléments de contact sont des élé- ments de solidarisation par friction, notamment les mécanismes de changement de vitesse à trains épicycloïdaux
Elle a pour but, surtout, de rendre tels, lesdits mécanismes, qu'ils répondent ,mieux que jusqu'à présent, aux divers desiderata de la pratique, notamment, qu'ils soient ...plus simples à manoeuvrer, et qu'ils permettent, la
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(suppression du levier de changement de vitesse.
Elle consiste, principalement, à agencer de maniè- re telle, la timonerie pour la commande de la venue en prise des éléments de contact à faire comporter aux mécanismes du genre en question, que ladite timonerie ne puisse agir sur lesdits éléments, pour provoquer leur venue en prise, que lorsque le mouvement relatif de ces mêmes éléments a lieu dans un sens déterminé, la solidarisation ne pouvant s'effectuer lorsque ce mouvement est de sens contraire.
Elle consiste, mise à part cette disposition prin- cipale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps, et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'application (celui où on l'applique aux mécanismes de changement de vitesse à trains épicycloïdaux) ainsi que cer- tains modes de réalisation , desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les mécanismes du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles , notamment les véhicules automobiles ou les motocyclettes compre- nant de semblables mécanismes.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les fig, 1 et 2, de ces dessins, montrent, respecta vement, en coupe axiale horizontale et en coupe transversale suivant 2-2 fig. 1, un mécanisme de changement de vitesse pour véhicule automobile, établi conformément à l'invention.
Les fig. 3 et 4 montrent, respectivement, en vue de côté, et en vue de bout, avec portions arrachées, le même mé- canisme, ainsi que certains des éléments de la timonerie à lui faire comporter, l'ensemble étant établi également con- @
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formément à l'invention.
Selon l'invention, et plus spécialement selon ce- lui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de ré- alisation, de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exem- ple, d'établir un mécanisme de changement de vitesse à trains épicycloïdaux, pour lequel l'obtention de certains au moins des rapports de vitesses est réalisée à l'aide d'éléments de solidarisation par friction, ledit mécanismes étant desti- né, par exemple encore, à être monté sur un véhicule automo- bile, on s'y prend comme suit, ou de façon analogue .
On agence de manière telle, ledit mécanisme, ainsi que la timonerie destinée à commander la venue en prise des- éléments de solidarisation, que ladite timonerie ne puisse agir, pour provoquer cette vente en prise, que lorsque le mouvement relatif de ces mêmes éléments a lieu dans un sens déterminé, la solidarisation ne pouvant s'effectuer lorsque oe mouvement est de sens contraire.
A cet effet, et pour ce qui est, d'abord, du méca- nisme de changement de vitesse proprement dit, on peut le ré- aliser, par exemple, de la manière qui va être indiquée, et pour laquelle on supposera, encore à titre d'exemple, que le- dit mécanisme est susceptible de donner trois rapports de vi- tesse différents entre l'arbre entraîneur 1 et l'arbre en- traîné 2, lesquels arbres on monte, comme il est connu de la faire pour les mécanismes à trains épicycloïdaux, en prolon- gement l'un de l'autre, suivant un axe commun.
On constitue, essentiellement, ledit mécanisme, d'une part, par au moins tun ou de préférence, plusieurs groupes comprenant chacun trois pignons satellites 31, 32, 33, calés sur le même axe, les axes de ces divers groupes étant montés sur les flasques latéraux d'un tambour 6 dont le mou- vement est lié à celui de l'arbre entraîneur 1, d'autre part, par trois pignons planétaires 41, 42,
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43, propres à être maintenus respectivement en prise avec les sus dits satellites, lesdits pilons étant montés fous sur l'ar- bre 1 et solidaires, par exemple, d'arbres intermédiaires co- axiaux 51, 52,53, entre lesquels on peut avantageusement interposer, tout au moins dans les plans de travail desdits planétaires,
des roulements à billes 6 .(les susdits pignons peuvent être avantageusement du type hélicoïdal ou à chevrons pour assurer un roulement silencieux) et, enfin, des moyens propres à permettre, à volonté, ou bien d'immobiliser l'un des planétaires, et, en même temps, de solidariser l'un ou l'autre des deux autres plané- taires, avec l'arbre récepteur 2, de sorte qu'on puisse ainsi obtenir deux vitesses de démultiplication différentes, ou bien de laisser entièrement libre l'ensemble des pla- nétaires et des satellites, et, en même temps, de solidari- ser l'arbre entraîneur et l'arbre récepteur, de sorte qu'on puisse ainsi obtenir la troisième vitesse ou prise directe.
Pour ce qui est desdits moyens, on les réalise à l'aide d'éléments de solidarisation par friction, de type connu, de préférence à l'aide d'éléments du genre de ceux utilisés dans les embrayages et constitués, par exemple, par un disque de part et d'autre duquel sont disposés des anneaux 8 susceptibles d'être, pour la position de solidarisation ou d'embrayage, rapprochés l'un de l'autre pour venir s'appli- quer contre le disque 7, avec , éventuellement, interposition de bandes de friction 9 .
Dans ce qui suit, on désignera par le terme embraya- ge l'ensemble des éléments 7, 8,9 coagissant avec chacun des pignons planétaires ou avec l'arbre 1.
On prévoit donc quatre embrayages, (qui sont re- présentés,sur le dessin, dans leur position de débrayage), embra yages que l'on agence de manière telle, que les disques 7 soient calés, respectivement, sur les arbres intermédiaires 51, 52, 53, et sur l'arbre 1, et étant
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susceptibles de se déplacer librement suivant l'axe desdits arbres, que celui de ces disques, qui est calé sur l'arbre 51, puisse coagir avec deux anneaux 8 susceptibles d'être rappro- chés l'un de l'autre sans pouvoir tourner autour dudit axe, l'un de ces anneaux étant par exemple fixe, et l'autre gui- dé de façon appropriée dans le carter du mécanisme, et que les trois autres disques puissent coagir avec des anneaux 8 susceptibles d'être entraînés dans le mouvement de l'arbre 2,
tout en étant susceptibles de se déplacer suivant leur axe, ce pour quoi, par exemple, on monte ces anneaux à l'intérieur d'un tambour 10 calé sur ledit axe, et on leur fait comporter -- tout au moins à l'un des deux anneaux de chaque embrayage-- au moins une, ou, de préférence, plusieurs oreilles 11 propres à coulisser dans des fentes 12 ménagées dans ledit tambour, suivant des génératrices de ce dernier.
Pour assurer à chaque embrayage un fonctionnement indépendant, on donne respectivement aux trois groupes d'an- neaux 8 (l'un des anneaux de l'embrayage situé du côté du fond du tambour peut, comme représenté, être remplacé par ledit fond) des diamètres extérieurs différents, et on les monte dans des alésages, de diamètre appropriés, et disposés en cascade, pour la commodité du montage ; à l'intérieur dudit tambour.
Si nécessaire, on peut prévoir des moyens tels que des butées,élastiques ou non, propres à empêcher que lesdits anneaux de même que les plateaux 171, 172, dont il sera parlé plus loin, n'aient tendance, par exemple lorsque le véhicule des- oend une pente, à glisser vers l'intérieur du tambour 10.
On réalise ainsi un mécanisme de changement de vi- tesse qui, si on le munit de moyens propres à commander, en temps voulu, les susdits embrayages, fonctionne de façon tel- le, par exemple, que, pour obtenir les différentes vitesses, il faut faire agir les embrayages suivants (les autres étant, dans chaque cas, libérés); pour la première vitesse, l'embrayage de planétaire 41
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et celui du planétaire 42, pour la deuxième vitesse, l'embrayage du planétaire 41 et celui du planétaire 43, et, pour la prise directe, l'embrayage de l'arbre 1 exclusivement.
Pour réaliser les moyens propres à commander les- dits embrayages, on se base sur ce fait que, suivant que l'on a recours à l'une ou l'autre des diverses combinaisons de vitesses pour relier les arbres 1 et 2, les vitesses de rota- tion relatives, par rapport à l'arbre entraîné 2(ou au tam- bour 10), de l'arbre entraîneur 1 ou de chacun des deux ar- bres intermédiaires 52 et 53 portant les planétaires 42 et 43, sont différentes en grandeur et en direction.
G'est ainsi, par exemple, que, si l'on se trouve en première vitesse, les vitesses relatives de l'arbre 53 et de l'arbre 1, par rapport au tambour, sont toutes deux différen- tes mais de même sens, tandis que celle de l'arbre 52 est nulle ; si l'on se trouve, maintenant, en deuxième vitesse, la vitesse relative de l'arbre 53 est nulle, et les vitesses re- latives des arbres 52 et lpar rapport au tambour lussent en sens contraire.
Il en résulte que, dans la période de temps qui s'écoule pendant le passage d'un certain rapport de vitesse , à un autre rapport, les vitesses relatives des susdits arbres, tout au moins des arbres intermédiaires 52 et 53, par rapport au tambour 10, doivent subir des variations ou des changements de sens, et, conformément à l'invention, on utilise de façon telle, ces variations ou ces changements de sens, et on agence de façon elle-même telle, les moyens de commande desdits em- brayages, que ces derniers moyens ne puissent agir que lorsque les susdites vitesses relatives ont atteint des valeurs dé- terminées devant correspondre au rapport de vitesses que l'on veut obtenir.
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A cet effet, on réalise par exemple de façon telle, lesdits moyens, et pour ce qui est, d'abord, de ceux destinés à assurer la mise en action des trois embrayages du tambour
10 , que l'effort de serrage propre à venir s'exercer sur les anneaux 8 puisse être transmis par une pluralité de trin- gles 13 disposées à la périphérie du tambour et parallèlement à l'axe de celui-ci, en étant susceptibles, à la fois, d'être translatées parallèlement à elles-mêmes et d'être entraînées dans le mouvement de rotation dudit tambour, ce pour quoi, par exemple, on les fait porter par un plateau 14 susceptible de coulisser sur des tuges 15 elles-mêmes montées sur le tam- bour ledit effort de serrage étant engendré, par exemple, par des ressorts à boudin 151 montés sur les tiges 15, et que chacune des tringles 13 comporte des dents 161,
162 163 convenablement espacées pour qu'elles ne puissent agir à la fois que sur l'un des trois embrayages, lesdites dents étant propres à venir s'appuyer, l'une d'elles, 163, directement sur l'anneau 8 de l'em- brayage de l'arbre 1, et les deux autres, respectivement, sur deux plateaux 171, 172 qui soient susceptibles de venir s'appliquer sur les anneaux des deux autres embrayages, et dont la fonction va être spécifiée.
On agence de manière telle, ces derniers plateaux , qu'ils soient montés fous, respectivement, sur les ar- bres intermédiaires 52 et 53y de sorte qu'ils aient tendance à être entraînés dans le mouvement de ces arbres, qu'ils soient susceptibles de subir certains déplacements angulaires, par rapport au tambour 10, entre deux positions extrêmes qu'ils peuvent atteindre, l'une d'elles, lorsque les vitesses relatives desdits plateaux par rapport au tambour sont de sens positif, et l'autre d'entre elles, lorsque ces vitesses sont de sens négatif,
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et, qu'enfin, chacun desdits plateaux puisse, pour l'une de ces positions, être accorché par les dents correspondantes des tringles 13, tandis qu'au contraire ces dents peuvent se déplacer librement, pour l'autre position,
Pour réaliser de telles conditions, on procède,
avantageusement, en disposant les tringles 13 dans des plans passant par les axes longitudinaux des fentes 12, en nénageant, dans les oreilles 11, des deux embrayages des arbres 52 et 53, des évidements 18 laissant un passage li- bre aux dents 161 et 162, tandis que les oreilles de l'anneau 8 du troisième embrayage peuvent être attaquées par les dents 163.
et en faisant comporter, à chacun des plateaux 171 et 172, d'une part, des oreilles 19 de largeur moindre que celle des fentes 12, la différence entre ces deux largeurs représentant l'amplitude du déplacement circonférentiel dudit plateau, et, d'autre part, des saillies 20 disposées en un endroit tel, desdites oreilles, que, pour l'une des deux positions relati- ves extrêmes du plateau, lesdites saillies puissent venir se placer suivant les axes desdites fentes, et ce de façon à pouvoir être rencontrées par les dents correspondantes 161 ou 16 .
Enfin, on combine, à l'ensemble qui vient d'être décrit, des organes propres à permettre de translater le pla- teau 14 supportant les tringles 13, organes tels, par exemple , d'un équipage mobile 21 guidé à l'aide de tiges 22 coulissant dans le bâti, lesquelles tiges peuvent elles-mêmes être ac- tionnées par une timonerie appropriée, de la façon indiquée plus loin.
Pour ce qui est, maintenant, des moyens propres à commander l'embrayage du planétaire 41, on les réalise de préférence de façon telle, comme représenté, que, lorsque l'on veut embrayer, on provoque d'abord le serrage progressif de l'embrayage par déplacement de l'anneau
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mobile 8, lequel anneau est monté, par exemple, sur une ou plusieurs tiges de commande 23 se déplaçant contre l'action de ressorts 24, interposés entre le carter et des butées 40 fixées vers les tiges 23, et qu'ensuite, dès que le pignon est sur le point de s'arrêter, des moyens soient prévus pour 1'immobiliser dans cette position, et soulager ainsi l'embrayage, lesdits moyens étant réalisés, par exemple, à l'aide de crabots 25 portés, respectivement,
par une pièce clavetée sur l'arbre 51 et par un plateau 26 traversé par les tiges 23 et susceptible d'être entraîné dans le mouvement de ces tiges.
Pour rendre progressif l'action de l'anneau mobile 8 et du plateau 26, on les monte de façon telle qu'ils puis- sent subir des déplacements relatifs par rapport aux susdites tiges, contre l'action de ressorts tels que 271 et 272 inter- posés entre, d'une part, des butées 401 et 422 et, d'autre part, lesdits éléments (anneau 8 et plateau 26, ou pièces solidaires de ces éléments).
Pour ce qui est, enfin, de la timonerie à prévoir pour actionner les tiges 22 et 23, on a recours, pour la ré- aliser, soit à une ou plusieurs manettes, soit, de préférence, à une pédale 28 qui peut remplacer la pédale ordinaire de dé- brayage, puisque le mécanisme qui vient d'être décrit, non seulement permet de réaliser les changements de vitesse, mais encore peut jouer le rôle de l'embrayage usuel prévu géné- ralement entre le moteur et la boîte de vitesse des véhicu- les automobiles, ladite pédale étant, par exemple, reliée de façon telle, aux susdites tiges, que, d'une part, les tiges 22 puissent être actionnées positivement , et ce à l'aide, par exemple, de leviers 281 montés sur un arbre 29 lui-même relié à ladite pédale par des leviers articulés 30, 31, et que, par contre, les tiges 23,
commandant l'embrayage du planétaire 41.- lequel embrayage doit demeurer en action
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pendant les deux premières vitesses -- puissent être action- nées de façon unilatérales, c'est-à-dire de façon telle, par exemple, que lesdites tiges, après avoir été amenées à leur position d'embrayage, puissenty être maintenues, malgré les dé- placements ultérieurs de la pédale à l'aide de moyens tels qu'un cliquet 32, contre l'action des ressorts 24, 27, et que ledit cliquet puisse être libéré automatiquement aé moment du passage de la deuxième vitesse à la prise directe.
On a recours, par exemple, pour commander le dé- placement des tiges 23, à des leviers 33 montés aux extrémités d'un arbre 34 coaxial à l'arbre 29, lesquels leviers sont susceptibles d'être entraînés par les leviers 30, au moment où l'on abaisse la pédale, à l'aide de butées, de préférence réglables 35, prévues sur les leviers 30, et on a recours, pour libérer le cliquet 32 ooagissant avec chaque levier 33, à une butée 36 fixée sur un bras 37 solidaire du levier 30 et propre à soulever le cliquet au moment où la pédale reveient vers la position relevée oorres- pondant, ainsi qu'il va être expliqué, à la prise directe,
Bien entendu, on monte les divers organes du méca- nisme de changement de vitesse à l'intérieur d'un carter étan- che 38 que l'on établit,
par exemple, en deux parties s'as- semblant suivant un plan axial, et on lubrifie convenablement lesdits organes, en prenant soin, toutefois, d'éviter que l'huile ne puisse s'introduire trop abondamment sur les sur- faces des organes de friction, ce pour quoi, par exemple,on peut faire usage de déflecteurs 39 protégeant la région où travaillent ces derniers organes.
Enfin, il va de soi qu'on peut combiner, audit mé- canisme, un dispositif inverseur du sens de marche, de type quelconque.
En suite de quoi, on obtient un ensemble dont le fonctionnement est le suivant.
Au moment où le véhicule et le moteur sont à l'ar-
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rêt, l'ensemble de la timonerie peut occuper par exemple une position de point mort pour laquelle la pédale 28 est complè- tement abaissée, et toutes les dents 161, 162, 163 sont en dehors de leurs plans de travail: par conséquent, tous les em- brayages sont desserres, à l'exception toutefois de 1'Embrayage de planétaire 41, lequel a été réenclenché dans sa position d'actionnement par l'abaissement de la pédale.
Dès que l'on fait partir le moteur, les arbres in- termédiaires 5 et 53, de même que l'arbre 1, entrent en ro- tation, et, puisque l'arbre 2 et son tambour 10 sont encore immobiles, les vitesses relatives des arbres 52, 539 1 par rapport audit tambour, sont de même sens, que nous appelons par exemple positif: pour ce sens, les plateaux 171 et 172 oc- cupent des positions telles que les saillies 20 se trouvent sur le chemin des dents comportées par les tringles 13. Il s'ensuit que, dès que l'on quitte la pédale, et que celle-ci se redresse, en traînant lesdites tringles, les dents 161 vien- nent exercer l'effort des ressbrts 151 sur le plateau 171. L'ar- bre 2 est alors entraîne en première vitesse .
Le moteur s'accélérant, et le véhicule étant suppo- sé en palier, il devient utile de passer en deuxième vitesse : à cet effet, le conducteur abaisse de nouveau la pédale, ce qui provoque le débrayage de l'arbre 2, puisque les dents 161 quittent le plateau 171, et, en même temps, il a cessé, comme d'ordinaire, d'appuyer sur la pédale de l'accélérateur. Il résulte de cette double manoeuvre que l'arbre 2 continue à tourner à une vitesse qui demeure sensiblement la même, tandis que l'arbre 1, couplé au moteur, tend à ralentir ; par suite, la vitesse relative de l'arbre 52 par rapport au tambour 2, qui était nulle au moment où l'on a commencé à abaisser la pédale, devient négative, ce qui détermine une rotation du plateau 171 vers la position pour laquelle les saillies 20 s'effacent et peuvent laisser passer les dents 161.
Lorsque le conducteur quitte de nouveau la pédale, celle'ci remonte
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vers une position plus élévée que celle correspondant à la première vitesse, c'est-à-dire vers une position pour laquel- le les dents 162 viennent buter contre les saillies 20 du plateau 172: on est alors en deuxième vitesse.
On montrerait aisément que le passage en troisième vitesse s'opère de la même manière, l'embrayage du planétaire 41 étant, en outre, amené à sa position de débrayage, par le relevage de la pédale, de la manière déjà indiquée ci-dessus.
Veut-on, maintenant, passer de troisième en seconde vitesse ? Il suffit d'appuyer à fond sur la pédale, ce qui est toujours possible car, pour la troisième vitesse les vitesses relatives des arbres intermédiaires 52 et 53 sont négatives, et, par suite, le passage des dents 161 et 162 est libre.
On réenclenche donc l'embrayage du planétaire 41 et, lorsque l'on ramène la pédale en arrière, la dent 162 vient rencontrer le plateau 172, du fait que la vitesse relative de l'arbre 53 est redevenue positive,à condition, bien entendu que, d'une part, l'on ait pu, dans l'intervalle, accélérer suffisamment la vitesse du moteur, et que, d'autre part, la vitesse de la voiture ne soit pas supérieure, au moment où 1' on ramène la pédale en arrière, à celle qui peut lui être oom- muniquée par le moteur quand celui-ci est accéléré à fond,
Pour ce qui est des moyens propres à assurer le retour de la timonerie au point mort, après l'arrêt, on peut les réaliser de toute manière appropriée, par exemple en ayant recours à un verrouillage actionné par le conducteur, ou en provoquant automatiquement ce retour au point mort,
par exem- ple par l'actionnement du levier de frein.
Le point mort, au lieu d'être obtenu pour la po- sition complètement abaissée de la pédale (cas où l'embrayage du planétaire 41 demeure en action), pourrait être obtenu pour une position de ladite pédale peu différente de sa position rele- vée de prise directe: dans ce cas, tous les embrayages se- raient inactifs au moment où l'on fait partir le moteur .
Enfin, on pourrait avantageusement prévoir, entre
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l'arbre entraîneur 1, et l'arbre du moteur, un embrayage du tel , type hydraulique, c'est-à-dir'il n'opère la liaison entre ces deux arbres que lorsque la vitesse du moteur atteint un nombre de tours déterminé, auquel cas,la pédale 28 pourrait être maintenue dans une position quelconque , au moment de l'arrêt du véhicule.
On conçoit l'intérêt technique considérable de l'en semble qui vient d'être décrit ; tout en présentant une simpli- oité beaucoup plus grande que les mécanismes de changement de vitesse du type semi-automatique déjà existants, ledit en- semble permet, en effet, d'obtenir le passage de vitesse avec une grande sécurité et un silence parfait, sans avoir à manoeuvrer aucun levier.
Tout ce qui précède a été supposé appliqué aux changements de vitesse à trains épicycloldaux,mais les dis- positions conformes à l'invention s'appliqueraient aussi bien à des changements de vitesses à engrenages, puisque, dans ces mécanismes, comme dans ceux à trains épicycloldaux, les vitesses relatives de l'arbre entraîneur et des arbres intermédiaires, par rapport à l'arbre entraîné, subissent éga- lement des variations et changements de sens au moment du pas- sage des vitesses: il serait donc loisible à tout homme de l'art d'agencer la timonerie de façon qu'elle puisse effec- tuer la mise en prise des engrenages dès que lesdites vitesses relatives ont atteint des valeurs déterminées.