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Transmissions par engrenages à changement de vitesse.
La présente invention a trahit aux transmissions par engre - nages, en particulier aux transmissions à changement de vitesse manoeuvrées au moyen d'embrayages à friction, , griffes et ana - logues, actionnés par un fluide sous pression tel que l'air comprimé.
L'invention est destinée à être employée avec des trans - missions à changement de vitesse comprenant un certain nombre de paires de roues dentées en prise permanente, montées, une roue de chaque paire sur un arbre de commande, l'autre roue de chaque paire sur un arbre de renvoi, chaque paire de roues étant arrangée de manière à transmettre individuellement à un arbre commandé le couple de l'arbre de commande, la dite transmission comprenant des roues de commande de renvoi sur les arbres de renvoi et commandé .
Suivant l'invention, une des roues de chacune des paires susmentionnées est montée folle sur son arbre et peut être ac - couplée avec le dit arbre au moyen d'un embrayage actionné par
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la pression d'un fluide, cet embrayage comprenant des éléments d'embrayage proprement dits, par exemple des éléments à friction ou des griffes, et un dispositif expansible non rotatif destiné, par un roulement de butée anti-fricticn, à pousser un des dits éléments en prise avec le correspondant.
Dans cette transmission suivant l'invention, la prise di - recte est obtenue en manoeuvrant un dispositif à expansion pour mettre un élément d'embrayage sur l'arbre de commande en prise avec son correspondant sur l'arbre commandé ou de renvoi.
Dans le but de réduire la rotation non nécessaire des roues sur l'arbre de renvoi et de celles avec lesquelles elles sont en prise sur l'arbre de commande lorsque la transmission est employée en prise directe, on peut employer tout dispositif convenable, par exemple un des dispositifs expansibles susmcn - lionnes, pour débrayer les parties qui ne sont pas requises sur le moment ; ou bien l'embrayage et le dispositif expansible peuvent être remplacés par un dispositif à roue-libre destiné à entraîner dans un seul sens seulement, de telle sorte que pen- dant la prise directe les roues d'engrenagas intermédiaires sont au repos on ne sont pas entraînées.
Comme exemple de mécanisme répondant à ce but, on peut :non- ter la roue de commande de renvoi sur l'arbre commandé, de telle manière qu'elle soit folle par rapport à cet arbre, et que, pendant les transmissions autres que par prise directe, elle puisse être accouplée, par la manoeuvre d'un dispositif expan - sible, au dit arbre commandé. L'embrayage que commande le dis - positif expansible est de préférence constitué d'un embrayage à friction et à griffes, l'embrayage à friction étant disposé de manière à commencer l'entraînement afin d'amoindrir le choc possible se produisant lorsque la prise complète par l'embrayage à griffes se produit.
Avec la disposition mentionnée en dernier lieu, les em - brayages de la roue de commande de renvoi se relâchent automati- quement lorsqu'on manoeuvre le dispositif expansible pour la
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prise directe, cette commande automatique étant amenée par la soupape de distribution qui met en communication avec l'atmosphè- re le dispositif expansible pour l'embrayage de la roue de com - mande de renvoi.
Le dispositif susmentionné agit de préférence dans une di- rection latérale, de manière à déplacer latéralement un élément d'un embrayage en prise avec son correspondant. Le dispositif expansible peut, toutefois, se dilater radialement, ainsi par exemple en faisant agir les parties expansibles par joints et leviers d'expansion.
Des dispositifs expansibles latéralement peuvent comprendre un soufflet ou des couronnes à, bagues d'étanchéité convenables, disposées dans des rainures annulaires sur le côté ou voisines d'un des éléments de chaque embrayage. Les conduits d'air au soufflet et aux dites rainures peuvent passer par une nipple qui se visse dans une plaque de poussée à laquelle est fixée une. extrémité du soufflet ou le corps dans lequel la rainure est fixée. On comprend que certaine des dispositifs peuvent comporter les soufflets, et d'autres les autres dispositifs d'expansion susmentionnée.
Tout dispositif convenable pour ramener à leur position de départ les éléments d'embrayage après leur actionnement par les dispositifs d'expansion peut être employé, ces dispositifs comprenant de préférence des ressorts ou tout dispositif équi - valent.
Au lieu de ou en combinaison avec les dispositifsexpan - sibles, on peut employer ce type d'embrayage dans lequel le dé - gegement de l'élément entraîné a lieu automatiquement lorsque la vitesse de cet élément dépasse la vitesse de l'élément mo - teur, et dans lequel le réengagement a lieu lorsque les deux vitesses sont en synchronisme.
Une transmission par engrenages à changement de vitesse suivant l'invention convient pour véhicules automobiles, navires ct analogues, et toutes machines employant habituellement ces
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transmissions. la transmissin est de préférence d'un seul bloc, c'este-à-dire qu'une enveloppe pour les engrenages et les arbres de la transmissin porte ou fait partie d'un compresseur commen dé par un des arbres, de préférence directement par l'arbre de commande, dans le but de fournir de- l'air comprimé ou un autre fluide sous pression à un réservoir solidaire, ou formant partie, de l'enveloppe,
Le réservoir communique avec une soupape de distribution montée sur ou dans la dite enveloppe et la soupape communique avec chacun des dispositifs expansibles de façon que l'un quelconque de ces dispositifs puisse être manoeuvré indi - viduellement et, en fonctionnement, puisse être mis au repos par une manoeuvre, appropriée de la soupape qui doit diriGer la pression du fluide dans un dispositif expansible ou la supprimer dans un dispositif expansible. De l'air comprimé pour le gonfle- ment des pneus peut être fourni par le réservoir.
Qu'il soitdisposé sur un véhicule automobile, ou qu'il soit disposé sur une machine fixe ou à déplacements limités, ce mécanisme de transmission peut être manoeuvré de loin au moyen de câbles Bowden ou organes de transmission analogues, telles que tringles tournantes ou mobiles ou analogues reliées à la soupape de distribution ; ou au moyen d'un moteur à air compri - mé, hydraulique ou électrique ; ou par des solénoïdes disposés de manière à manoeuvrer la. soupape et commandés à distance ; ou la dite soupape, au lieu d'être disposée sur l'enveloppe du mécanisme de transmission, peut être située en un endroit éloi - gné et reliée aux embrayages dans la dite enveloppe, par des conduites.
Des transmissions à changement de vitesse construites sui - vant l'invention sont représentées titre d'exemples non limi - tatifs aux dessins annexés dans lesquels :
Fig.l est une vue en élévation latérale, principalement en coupe verticale, d'une transmission par engrenages avec son en - veloppe, cette transmission ayant sur son arbre de commande des éléments expansibles et des embrayages pour les rapports de
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transmission variables.
Fig. 2 est une vue en bout de 'la transmission représentée à la fig.1
Fig.3 est une vue en plan d'une partie du mécanisme repré - senté à la fig.1 avec le couvercle de la boîte enlevé.
Fig.4 est une vue de détail à plus grande échelle, se rapportant aux dispositifs pneumatiques ou hydrauliques pour manoeuvrer les embrayages de la fig.l.
Fig.5est une vue en plan, principalement en coupe, d'une forme de transmission modifiée, dans laquelle des dispositifs expansibles et des embrayages pour obtenir des rapports de transmission différents de celui en prise directe sont montés sur un arbre de renvoi, et
Fig. 6 est une coupe verticale quelque peu schématique d'un dispositif expansible comprenant un soufflet.
Dans l'exemple suivant les figures 1 à 4, un arbre de commande 1 peut être relié à un arbre commandé 2 par l'une quel- conque des paires de roues d'engrenages en prise 3-4 5-6 7-8, et un engrenage de renvoi 9-10, les engrenages 3 à 8 donnant respectivement la première, la seconde et la troisième vitesse ; ou bien l'arbre de commande peut être accouplé directement à l'arbre 2 pour donner la plus grande vitesse, ou peut entraîner le dit arbre 2 en sens inverse par une transmission comprenant un engrenage en prise constante 11 et 12, constamment en prise avec une roue intermédiaire.
Une transmission choisie autre que la prise directe est obtenue en fermant pneumatiquement les éléments d'un des embrayages à friction 14 de façon à rendre solidaire de l'arbre de commande 1, une des roues d'engrenage 3, 5 7 ou 11, ces roues 3 , 5 , 7 et 11 étant montées folles sur l'arbre 1, tandis que leurs compagnons 4, 6, 8, 12 sont rainurés sur un arbre de renvoi 15 portant la roue de commande de renvoi 10. La prise directe est obtenue par la commande d'un embrayage 14' qui relie 1 à 2. Les embrayages sont commandés individuelle- ment par la commande appropriée d'une soupape de distribution 16
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pour l'air comprimé venant d'un réservoir 17 et fourni par un compresseur 18 commandé par l'arbre 1.
Chaque embrayage 14 comporte un élément externe 19 soli daire de sa roue dentée respective et librement rotatif par rapport à l'arbre sur lequel il est monté par l'intermédiaire d'un roulement 20, et un élément conique 21 qui est relié à l'arbre 1 par un manchon 22 de telle manière qu'il puisse cou - lisser longitudinalement mais non tourner par rapport à l'arbre.
Le glissement d'un élément 21, et par conséquent la transmission de l'arbre 1 à celle des roues 3 5 7 ou 11 qui est choisie, se produit lorsqu'une couronne de poussée 23 de section en forme d'U est déplacée latéralement par rapport à une plaque de butée. annulaire 24, par l'introduction d'un fluide sous pression dans l'espace annulaire 25. L'espace 25 est formé entre le fond du canal annulaire, une couronne de fixation 26 et des anneaux d'étanchéité 27, 27 maintenus par la couronne 26 sur une couron- ne 28 solidaire de la plaque de butée 24 et faisant saillie dans le canal de la couronne 23. La couronne 23 a un rebord interne 29 qui transmet la poussée de la couronne 23 au cône. d'em brayage par l'intermédiaire d'un roulement à, billes 30 entourant un manchon 31 concentrique à, et solidaire de 21.
Grâce à la disposition de la butée à billes 30 entre la couronne de poussée 23 et l'élément 21, il est possible de rendre cette couronne 23 non rotative, disposition qui réduit grandement l'usure entre 23 et 28, etc. et produit un fonctionnement satisfaisant de la transmission. Le fluide sous pression est introduit dans l'espa,- ce 25 par des tubulures convenables, telles que 40, fig.1 qui peuvent être de toute construction appropriée et sont reliées par des conduits32 à la soupape de distribution.
Lorsqu'on dé - sire arrêter la transmission entre l'arbre 1 et celle des roues 3, 5, 7 Il qui est choisie, la soupape de distribution estcom - mandée de manière à mettre l'espace 25 en communication avec l'atmosphère ou avec une dépression ; de ce fait les ressorts de compression 33 disposés circulairement autour du manchon 22
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et logés entre la face externe de l'élément 21 et une plaque 34 du côté correspondant du roulement 20 peuvent ramener et par conséquent dégager les éléments 19, 21.
Pour la. prise directe, l'élément conique 21' d'un embrayage 14' rainuré sur l'arbre 2 est mis en prise, par l'introduction d'un fluide sous pression dans l'espace annulaire 25' , avec l'élément externe 19' de l'embrayage et la commande 1 est trans- mise directement à 2, parce que l'élément 19' a un moyeu 35 qui est fixé sur la queue de l'arbre 1. Les élément d'embrayage sont dégagés réciproquement de la même manière en principe que ceux des embrayages 14, 1'arrangement de cet embrayage 14' dif - férant de 14 principalement en ce qu'une saillie 31' peut cou - lisser sur l'arbre 2 et en ce que 19' a son moyeu 35 fixé sur 1.
Dans le but d'empêcher la rotation de tous les engrenages pendant le, prise directe, la. roue de commande de renvoi 9 est débrayée de l'arbre 2 en libérant un embrayage à griffes 36 et un embrayage à friction 37, les éléments antagonistes de ces embrayages étant disposés respectivement sur un bloc 38 et sur la roue 9. Ce dégagement est effectué automatiquement chaque fois que la prise directe a lieu, parce que l'air normalement sous pression dans un espace 39 est déchargé à l'atmosphère par une tubulure 40, par la soupape de distribution, de telle sorte qu'un ressort 41 disposé entre le bloc 38 et un roulement 42 pour la roue 9 peut se dilater et ouvrir les embrayages.
La fermeture des embrayages 36, 37 est effectuée en introduisant de l'air sous pression dans l'espace 39 au moyen d'une tubulure 40 de telle sorte qu'une couronne de butée 43, par l'intermé - diaire d'un roulement de butée 44, manoeuvré et fonctionnant de la même manière en principe que les parties correspondantes dans un embrayage 14, et une plaque de poussée 45 avec des ressorts 46 , effectuent la fermeture des éléments d'embrayage 36 et 37.
La pa,rtie conique de l'embrayage 37 peut coulisser sur des cla - vettes 47 portées par le bloc 38 de telle sorte que l'embrayage 37 effectue la transmission avant la prise des éléments 36 ;
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par conséquent le choc qui autrement se produirait lorsque les éléments d'embrayage 36 viennent en prise est grandement dininué ou éliminé, Le déplacement continu du bloc 38 vers l'intérieur, rendu possible par la clavette 47, provoque la compression du ressort 46 , et ce ressort assure le relâchement nutuel des élé - ments de l'embrayage 36, lorsque l'espace 39 est mis en communi cation avecl'atmosphère.
La boîte ou l'enveloppe du changement de vitesse est dési gnée par le chiffre de référence 48 , et il est monté dans cette boîte les roulements à billes 49 pour les divers arbres, des roulements à billes placés entre l'embrayage pour la roue 11 et l'embrayage 14' étant montés dans une séparation 50 qui s'étend à travers la boite.
Le compresseur 18 est manoeuvré par un excentrique, ou une manivelle, 51 commandée par une roue dentée 52 convenablement montée dans la boîte de transmission et en prise avec un. pignon 53 de l'arbre 1. Une commande d'indicateur de vitesse à partir de l'arbre 2 est indiquée en 54.
La soupape 16 peut être commandée de toute manière convena- ble par exemple par des câbles Bowden reliés à des leviers de sélection 55 et de mise en communication avec l'atmosphère 56.
Dans la fig.5 , les embrayages 14, et les engrenages de transmission autre que directe, que ces embrayages commandent, sont montés sur un arbre de renvoi 15. Un arbre de commande 1 entraîne constamment des roues dentées 60, 61 et 62 en prise constante avec les roues 63, 64 et 65. Les embrayages sont com - mandés au moyen d'organes expansibles non rotatifs 66 comprenant des corps annulaires 67 à section en forme d'I dont les logements en retrait annulaires 68 reçoivent les couronnes 69 mobiles laté- ralement.
Les couronnes 69 ont une section en U et sur leurs faces internes, qui sont planes, sont fixés des anneaux de bour- rage 70, dont les moyens de fixation consistent en une couronne 71 de diamètres interne et externe plus petits que 69 et des écrous et boulons 72.
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Si de l'air est introduit entre les extrémités internes d'unjeu d'organes 70 et 71 dans un logement 68 ces organes et une couronne 69 se déplacent latéralement. Le déplacement est transmis par les rebords 73 et 74 d'une couronne de poussée 75 à un roulement de poussée 76 et, ce roulement étant monté sur une saillie 77 d'un élément 78 d'un embrayage 14, le dit élément est amené en prise avec son correspondant 79. Chaque saillie 77 peut coulisser sans rotation sur un manchon 80 coulissant dans des rainures axiales de l'arbre de renvoi 16, et l'élément 79 est fixé par des boulons 81 à une roue dentée 63 64 ou 65.
Par conséquent, la prise ou l'engagement mutuel des éléments d'em - brayage 78, 79 produit la transmission du mouvement d'une des roues 60, 61ou 62 sur l'arbre de commande, à une des roues 63 , 64 ou 65 et cette commande est communiquée à un arbre entraîné 2 par les engrenages de renvoi 82 et 83, respectivement sur l'ar - bre de renvoi et sur l'arbre entraîné.
La première vitesse est obtenue lorsque la transmission à l'arbre de renvoi se fait par l'engrenage 60 63 ; la seconde lorsque cette transmission se fait par l'engrenage 61, 64 ; la troisième quand cette transmission a lieu par l'engrenage 62, 65.
Pour la prise directe, les éléments 78' et 79' d'un embraya- ge 14' sont mis en prise mutuelle lorsque des organes 70' et 71 sont soumis à l'action d'air comprimé introduit dans un espace entre le coté interne de ces éléments et la fa,ce adjacente d'un logement annulaire 68', prévu à l'extrémité de la boite de
48 transmis:ion/du coté de l'arbre entrainé.
L'élément 78' est monté sur des rainures de l'arbre entrai:- né et l'élément 79' est fixé sur l'arbre de commande 1 au moyen de goujons 84 traversant des forages convenables d'un rebord 85 solidaire du dit arbre de commande.
Pendant la rotation de l'arbre de commande 1, les roues d.entées 63 , 64 et 65 , et leurs élémentd'embrayage respectifs tournent fous par rapport à l'arbre 15 sur des roulements tels
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que 20 supportéspar le dit arbre.
Pour la marche arrière un élément d'embrayage 78R est ma - noeuvré d'une manière, et par des moyens comprenant une partie 67, en principe semblables à ceux décrits en se rapportant aux éléments 76 des embrayages 14 ; cet élément, lorsqu'il fonction- ne, relie une roue dentée 86 , normalemetn folle sur l'arbre, de renvoi, à une roue intermédiaire, non représentée, en prise avec une roue dentée 87de l'arbre 1,
Lorsque la. pression d'air sur les organes (tcls que 70 71 de manoeuvre d'un embrayage est supprimée, c'est-à-dire commu niquée à l'air libre, un élément d'embrayage 78 78' ou 78R revient à sa position de non fonctionnement sous l'action des lames de ressorts tels que 88 disposées radialement à partir d'un moyeu tel que 89 supporté par l'arbre 15 ou 2.
Les différents arbres etc. sont supportés de manière ap propriée par des roulements 49 montés dans l'enveloppe 48 et dans des cloisons 50 traversant l'enveloppe. Sur l'arbre de commande 1 est fixé un engrenage à vissans fin 53 ontrainant, par des engrenages appropriés, un piston de compresseur, piston jouant dans un cylindre 90-qui fait partie intégrale de l'enve loppe ; l'arbre commandé 2 est solidaire d'un engrenage à vis sans fin 54' pour la commande d'un indicateur de vitesse.
Au lieu des organes déplaçables latéralement, tels que 23 , 69 et les parties qui y sont directement connectées, on peut employer des dispositifs expansibles tels que représenté à la fig.6. Dans cette figure chaque dispositif comprend un soufflet annulaire 91 entourant les arbres 1, 2 ou 15 ; cesoufflet est disposé de manière telle que, lorsqu'il est dilaté, il force un élément d'embrayage 92, coulissant axialement mais non rotatif sur son arbre, à venir en contact avec son correspondant, ce dernier étant solidaire d'une roue d'engrenage. Il doit être en- tendu que le soufflet est non rotatif et exerce sa poussée par l'intermédiaire d'un roulement à billes 93.
Les dessins annexés ne représentent que des exemples de la
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manière dont l'invention peut être exécutée avec déplacements latéraux des dispositifs d'expansion. Si on désire avoir les @ dits dispositifs à déplacement radial, de tels dispositifs peu- vent être employés avec tous moyens convenables pour effectuer les embrayages et les débrayages. Le réservoir peut être suppri- mé et le fluide sous pression peut passer directement de la pompe aux organes expansibles.
L'invention peut comporter d'autres modes de réalisation que ceux spécifiquement décrits; ainsi par exemple il doit être bien entendu qu'on peut employer des roues à chaîne au lieu de sim - ples engrenages en pri se.
R E V E N D I C A T 1 0 N S.
1. Transmission par engrenages à changement de vitesse,com- prenant un certain nombre de paires de roues dentées en prise constante,disposées une roue de chaque paire sur un arbre de commande et l'autre roue de chaque paire sur un arbre de renvoi, chaque paire étant destinée à transmettre individuellement à un arbre commandé le couple de l'arbre de commande par des roues de commande de renvoi sur les arbres de renvoi et commandé, et dans laquelle transmission une roue de chaque paire est montée de façon à pouvoir tourner folle sur son arbre et de manière à être accouplée au dit arbre au moyen d'un embrayage actionné par un fluide sous pression,comprenant des éléments d'embrayage proprement dits et un dispositif expansible, non rotatif,destiné par un roulement de butée anti-friction à pousser un des dits éléments en prise avec l'autre.