<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
Perfectionnement dans les systèmes de transmission de puis- Bance.
@
La présente invention se rapporte aux systèmes de trans- mission de puissance du type comprenant, en combinaison, un couplage hydraulique du type cinétique et un dispositif à friction pouvant être actionné pour déconnecter et reconneater le système de transmission, le couplage hydraulique comportant un organe menant à aubes, ou roue menante, présentant la forme d'une coquille creusée en forme d'anneau, située dans le voi- sinage d'un orgahe mené, ou rotor, de forme similaire de ma- nière telle que la roue menante et le rotor forment ensemble un circuit de travail toroîdal, dans lequel le liquide de tra-
<Desc/Clms Page number 3>
vail peut circuler dans la forme d'un anneau tourbillonhaire,
le couplage étant du type dit à remplissage constant (c'est à dire qu'il n'est pas pourvu de moyens permettant de le vider et de remplir à volonté pendant son fonctionnement). L'invention se rapporte tout particulièrement à la combinaison (l'un cou- plage hydraulique de ce genre avec un changement de vitesse à plusieurs rapports de démultiplication ou avec unchangement de vitesse sélectif, du type comprenant ou associé à un ou plu- sieurs embrayages à friction ou un ou plusieurs freins à fric- tion, et dans lequel le ou lesdits dispositifs à friction peu- vent être actionnés pour déconnecter et reconnecter le système de transmission, par opposition au type de changement de vites- se qui n'est ni pourvu de, ni associé à un dispositif à fric- tion pouvant être actionné pour déconnecter et reconnecter le système de transmission.
Il est bien c.onnu que lorsque la roue menante d'un cou- plage de ce genre tourne à vitesse réduite, le rotor peut être aisément calé, le couplage transmettant mal les couples dans ces conditions. Par contre, lorsque la roue menante tourne à grande vitesse, le couplage transmet les couples d'une manière excellente. Dans l'application de couplages de ce genre par exemple aux automobiles, on s'arrange d'ordinaire pour que le couple maximum normal se trouve transmis avec un glissement d'environ deux pour cent; avec une disposition de ce genre, si le glissement se trouve, par force, modifié d'une quantité considérable quand le couplage tourne à grande vitesse, le cou- ple résistant atteint une valeur démesurément élevée.
Avec un changement de vitesse à plusieurs régimes, du gen- re indiqué ci-dessus, il est possible de passer rapidement d'un rapport de démultiplication à un autre, un embrayage ou un frein à friction servant, quand il est actionné, à imposer aux arbres menant et mené du changement de vitesse des vitesses correspon- dant au rapport de démultiplication utilisé. Dans le cas d'une automobile ou d'un véhicule sur rails, par suite de l'inertie
<Desc/Clms Page number 4>
élevée du véhicule, la vitesse de l'arbre mené du changement de vitesse ne peut pas être modifiée rapidement, de sorte qu'un passage rapide dtun rapport de démultiplication à un autre pro- duit un changement brusque dans la vitesse de l'arbre menant du changement de vitesse et du rotor du couplage fixé à celui- ci.
Du fait de l'inertie du moteur, la roue menante du coupla- ge ne peut pas changer de vitesse aussi rapidement que le fait le rotor du couplage lors d'un changement brusque d'un rapport à un autre, de sorte que le glissement du couplage monte tem- porairement à une valeur élevée, en produisant un couple valant plusieurs fois le couple normal de pleine charge. De telles surcharges produisent des effets désagréables sur les passagers et peuvent appliquer des fatigues excessives au système de transmission.
Dans le cas d'une grue, où, par exemple, un système de transmission de puissance du type indiqué est utilisé pour l'entrainement du mécanisme de rotation, la commande des trains d'engrenages sélectifs pour inverser le mouvement de la grue pendant la rotation de celle-ci, peut avoir pour effet une grosse surcharge du moteur d'entrainement et un mouvement sac- cadé de la grue.
La présente invention a pour objet de prévoir un système de transmission de puissance du type indiqué, dans lequel la possibilité d'une surcharge se trouve grandement réduite, et qui convient par suite tout particulièrement à l'usage dans les véhicules automoteurs.
La description du brevet belge N 391.431 au nom de Harôld Sinclair du 6 octobre 1932 décrit comment, lorsque l'on em- ploie des couplages hydrauliques du type cinétique pouvant être vidés et remplis pendant leur fonctionnement, pour coupler une machine menée à une machine menante continuellement en rotation, des impulsions cycliques violentes peuvent être engendrées dans le couple pendant le remplissage du couplage au moment de la mi- se en route de la machine menée, ces impulsions se produisant
<Desc/Clms Page number 5>
quand le glissement est élevéet que le liquide ne forme encore qu'un anneau tourbillonnaire peu profond dans la chambre de travail.
Ladite description fait connaitre l'utilisation d'un écran disposé près de la partie radialement intérieure du cir- cuit de travail et destiné à rompre une circulation tourbil- lonnaire peu profonde et animée d'une grande vitesse, et à é- liminer ainsi les impulsions dans le couple transmis, sans toutefois exercer une influence sensible sur le fonctionnement du couplage quand le glissement a une valeur peu élevée et que le liquide circule sous forme d'un tourbillon profond à basse vitesse.
Il a également été indiqué qu'un écran suffisamment petit pour permettre un rendement satisfaisant dans la transmission de puissance aux charges et vitesses normales serait incapable d'influencer d'une manière appréciable le courant tourbil- lonnaire dans le circuit de travail quand la quantité de liqui- de contenue dans l'appareil était élevée.
L'auteur a découvert, cependant, que, par suite du glissement élevé que l'on peut imposer aux couplages à remplissage constant lorsqu'ils sont utilisés en combinaison avec des changements de vitesse à plu- sieurs rapports ou avec des changements de vitesse sélectifs du type indiqué plus haut, on peut utiliser un écran comme dispositif limitateur de couple, ce dispositif entrant en action au moment des changements rapides de vitesse ou pendant la mise en prise d'une vitesse déterminée, et ce, sans exercer une ac- tion défavorable sur le glissement dans les conditions normales de marche à vitesse élevée.
Suivant la présente invention, dans un système de trans- mission de puissance comprenant, en combinaison, un embrayage à friction ou - comme équivalent - un frein à friction sur un élément d'un train d'engrenages épicycloïdaux, ledit dispositif à friction pouvant être actionné pour déconnecter ou r econnecter la transmission, et un couplage hydraulique du type cinétique sus-indiqué à remplissage constant, on a prévu un écran de gran-
<Desc/Clms Page number 6>
deur déterminée, monte sur la partie menante ou sur ia partie menée du couplage et s'avançant dans le circuit de travail à l'endroit de la partie radialement intérieure de la limite de celle-ci, ou près de cette partie, la dimension del'écran étant telle que celui-ci ne vienne pas réduire, d'une manière sensible,
l'efficacité du couplage aux charges et aux vitesses normales, mais qu'il serve, néanmoins, à limiter l'élévation du couple, qui se produit quand le glissement dans le couplage augmente sous l'effet du fonctionnement dudit dispositif à friction. L'écran a de préférence la forme d'un disque annulaire ou circulaire, disposé entre les parties menante et menée du couplage.
L'invention va être décrite dans la suite avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
La figure I est une élévation en section partielle d'une partie du système de transmission de puissance d'une automobile.
La figure 2 est une vue d'un détail en élévation - section de bout, suivant la ligne 2-2 de la figure I.
La figure 3 est une élévation latérale en s ection d'une partie d'un système de transmission de puissance d'une autre forme, pour automobile.
La figure 4 est une vue d'un détail en élévation - section de bout - , suivant la ligne 4-4 de la figure 3, et
La figure 5 est une élévation latérale en section partielle d'une partie d'un système de transmission comportant un change- ment de vitesse sélectif.
Les figures 1 et 2 représentent la combinaison bien connue d'un couplage hydraulique avec un changement de vitesse du type épicycloïdal présélectif Wilson. Ce changement de vitesse ayant été décrit d'une manière complète par exemple dans les brevets 164.042 et 328. 660 au nom de W.G. Wilson, il n'est pas nécessai- re de le décrire ici en détail.
Au vilebrequin 6 d'un moteur à combustion interne 7 est fixée la partie menante 8 d'un couplage hydraulique du type ciné- tique. La partie menée 9 du couplage, clavetée à un arbre de
<Desc/Clms Page number 7>
transmission 10, est pourvue d'une chambre-réservoir II dont la capacité effective est d'environ un quart ou un cinquième du volume du circuit de travail hydraulique annulaire, et qui com- munique avec ce circuit par des passages d'écoulement 12 débou- chant dans l'intérieur d'anneaux 13 et 14 de guidage du noyau, constituant respectivement les. portions des parties menante et menée. Cette disposition assure le réglage automatique de la quantité de liquide contenue dans l'appareil, comme décrit dans le brevet belge ? 384.428 au nom de Harold Sinclair du 26 no- vembre 1931.
Un tel couplage doit être regardé, en ce qui con- cerne la présente description, comme étant du type à remplis- sage constant, étant hermétiquement fermé par un presse-étoupe 15 et la quantité totale du liquide contenue dans le circuit et dans le réservoir ne pouvant pas être changée à volonté pen- dant le fonctionnement.
Le changement de vitesse comporte quatre organes annulai- res I6a, I6b, et 16c et I6d pouvant être freinés, de manière à donner trois rapports indirects de marche avant et une marche arrière entre l'arbre 10 et un arbre de sortie 18, au moyen de bandes de freinage 17a, 178b, 17c, 17d. La prise directe est obtenue en mettant en prise un embrayage à friction ayant un organe conique intérieur 19 claveté de manière glissante à l'ar- bre de transmission 10 et un*tambour conique correspondant 20 fixé à l'anneau 16a. La figure 2 représente, à titre d'exemple, le mécanisme de commande pour la bande de freinage 17a corres- pondant à la troisième vitesse.
La bande de freinage est portée par un carter 21 par des moyens convenables représentés sché- matiquement par l'organe 2&. A une des extrémités de la bande de freinage sont pivotés une paire d'organes de liaison paral- lèles 23a et 23b portant une pièce 24 faisant pont et pourvue de couteaux. Un levier flottant 25, situé entre les organes de liaison 23a et 23b, est pourvu d'une rainure 26 dans laquel- le repose le couteau 24, ainsi que d'un couteau 27 reposant dans une rainure 28 prévue dans l'autre extrémité de la bande de
<Desc/Clms Page number 8>
freinage. Une tige 29, pivotée au levier 25, est destinée à s'engager dans une encoche 30 prévue sur une barre omnibus 31 pivotée dans le carter du changement de vitesse et poussée, par un ressort de commande non représenté, dans le sens des aiguil- les d'une montre.
Un arbre à cames, de commande, 32, est pourvu d'une came portant une encoche 33 coopérant avec un ressort 34. Quand on fait tourner la came de manière que le ressort pénètre dans l'encoche, l'extrémité libre du ressort pousse la tige pivotée 29 dans une direction telle qu'elle vient s'engager dans l'en- coche 30 quand la barre omnibus 31 est amenée dans sa position extrême dans le sens contraire des aiguilles d'une montre.Quand la barre omnibus est mue dans le sens des aiguilles d'une mon- tre par le ressort de commande, la tige monte et le levier 25 bascule dans le sens des aiguilles d'une montre en serrant la bande de freinage 17a sur l'anneau I6a.
L'embrayage 19,20 est actionné au moyen d'un collier de poussée 35 pouvant glisser axialement et pouvant être basculé par la barre omnibus d'une manière connue par des organes de commande à came (non représentés). Des billes 38 logées dans des rainures hélicoïdales 36 et 37 prévues dans le carter et dans le collier font avancer le collier axialement pour faire fonctionner l'embrayage quand on fait basculer le collier autour de l'axe de l'appareil.
La barre omnibus 31 peut être basculée, à l'encontre de l'action du ressort de commande, en appuyant sur la pédale 39 reliée à la barre omnibus par des organes de liaison appro- priés, c.es organes étant représentés schématiquement dans la figure 1 comme consistant en un levier 40, une tige 41, un levier coudé 42, une tige 43 et une manivelle 44 fixée à la barre omnibus 31. L'arbre à cames peut être tournée, pour pré- sélecter le rapport de démultiplication à mettre en prise lors de l'action sur la pédale 39, par un levier 45, représenté schématiquement comme étant relié à l'arbre à cames 32 au moyen
<Desc/Clms Page number 9>
d'une bielle 46, un axe-manivelle 47, et de roues dentées 48 et 49.
Pendant le passage d'une vitesse à une autre, toutes les surfaces de friction des freins et de l'embrayage sont inon- dées d'huile ; et pour assurer la reprise suffisamment rapide de la transmission du mouvament après le changement d'une vi- tesse à une autre, les freins et l'embrayage doivent être réglés de manière à être capables de transmettre plusieurs fois leur couple normal de pleine charge quand ils se trou- vent en prise d'une manière définitive et que .l'huile en excès a été chassée d'entre les surfaces de friction.
Il s'ensuit donc que lorsqu;un conducteur peu soigneux change de vitesse et passe par exemple en prise directe après avoir été en première ou en deuxième vitesse, le moteur tour- nant à grande vitesse, un changement de vitesse de ce genre peut transmettre un couple suffisamment élevé pour fatiguer d'une manière exagérée le système de transmission.
Pour éliminer ce risque, le couplage hydraulique est pourvu d'un écran 50 ayant la forme d'une plaque annulaire fixée, dans le présent exemple, au moyeu de la partie menée 9, l'écran étant d'un diamètre tel qu'il s'avance dans la partie radialement intérieure du circuit de travail à la jonotion entre les parties menante et menée.
Il semble que l'action de la disposition perfectionnée est la suivante: les couplages à remplissage constant fonc- tionnent toujours avec une quantité de liquide inférieure à leur capacité maxima, l'espace libre rempli d'air permettant la dilatation du liquide pendant le fonctionnement sans élé- vation dangereuse de la pression. Quand le glissement, et par suite aussi la vitesse de la circulation tourbillonhaire sont peu élevés, le courant du liquide retournant depuis la partie menée 9 à l'ouverture de la partie menante 8 se trouve dévié, par l'action de la force centrifuge due à la rotation du li- quide autour de l'axe de couplage, et éloigné de cet axe de
<Desc/Clms Page number 10>
couplage. L'air se rassemble donc dans le voisinage de l'écran 50, le courant liquide coulant 4 sans toucher la partie radia- lement intérieure de la limite du circuit.
Lorsque cependant le glissement se trouve augmenté d'une manière forcée par suite d'une opération rapide de changement de vitesse, la vitesse de la circulation croit jusqu'au moment où la force centrifuge due à la circulation tourbillonnaire dépasse la force centrifuge due à la rotation du liquide autour de l'axe de couplage.Le courant liquide se colle maintenant contre la partie radialement intérieure de la limite du circuit, et la couche de liquide la plus interne radialement, vient heurter l'écran 50, qui la fait dévier radialement vers le dehors en lui faisant exercer une poussée sur le restant du courant liquide pénétrant dans ladite ouverture de la partie menante ou de la partie menée (suivant que le couple est dirigé dans le sens normal d'entrainement ou que le moteur se trouve entrainé par la force vive de la voiture).
De cette manière, la circulation tourbillonnaire se trouve ralentie d'une quantité suffisante pour limiter le cou- ple à une valeur non dangereuse.
La dimension de l'écran peut être modifiée suivant les circonstances: quand on désire un glissement très petit sous un couple normal et qu'il est possible d'avoir une surcharge relativement élevée, on doit employer un petit écran; quand, au contraire, il est nécessaire de limiter la surcharge pos- sible à une valeur relativement peu élevée on devra employer un écran plus grand. Dans le couplage représenté dans la figure I, le rapport du rayon minimum rlau rayon maximum r3 du circuit, est 1/3, 1, la dimension de l'écran, exprimée comme rayon de l'écran (désignée par r2) et divisée par rl étant 1,4. La pré- sence de cet écran ne fait pas augmenter le glissement aux vi- tesses et au couple ordinaire de grande vitesse.
Avec la même vitesse de la partie menante, si l'on fait brusquement augmen- ter le glissement jusqu'à 30 %, l'écran réduit le couple de sur- charge de II à 4 fois le couple normal de pleine charge. Les va-
<Desc/Clms Page number 11>
leurs correspondantes pour une variation rapide jusqu'à 60 % dans le glissement, sont 16 et 5, et, dans le cas où la partie menée est brusquement calée, 19 et 5 fois et 1/2 le couple normal de pleine charge.
Un écran de 1,15 seulement (la dimension étant définie de la manière décrite plus haut) peut être assez grand dans certains cas, tandis que dans le cas où il est nécessaire de limiter le couple maximum possible à une valeur relativement basse, on peut utiliser un écran de 1,5. Pour la plupart des applications, ce- pendant, une gamme d'écrans allant de 1,2 à 1,4 sera suffisante.
Le système de transmission représenté dans la figure 3 com- prend un couplage simple à remplissage constant, dont la partie menée est couplée, par l'intermédiaire d'un embrayage à friction, à un changement de vitesse du type "synchromesh" bien connu.La partie menée 9a du couplage est clavetée à un arbre intermédiaire 10a auquel est fixé le corps 51 d'un embrayage à disque de fric- tion comportant une plaque de pression 52 poussée vers le corps 51 par une série de ressorts dont on a représenté un en 53. La pla- que de pression est portée de manière soulissable sur une série d'axes d'entrainement, tels que 54. Un organe mené 55 est claveté à un arbre d'entrainement 56 sur lequel peut tourner un manchon 57 venant reposer contre les extrémités d'une série de leviers dis- posés d'une manière similaire, l'un de ces leviers étant repré- sentés en 58.
Chaque levier est pivoté à un support 60 monté sur la partie menante de l'embrayage, des axes de traction, tels que 59, reliant les leviers 58 à la plaque de pression 52. Le manchon 57 porte un palier de butée 61 logé dans un anneau 62 pouvant pi- voter, en 63, dans un cadre de commande 64 claveté à un arbre transversal 65. Une pédale de commande 39a est clávetée à l'arbre 65 et, lorsqu'on l'enfonce, dégage l'embrayage. L'arbre 56 est solidaire d'un pignon 66 et du cône interne 67 de l'embrayage de syhchronisation de la prise directe du changement de vitesse, le mécanisme de synchronisation représenté schématiquement à titre d'exemple étant du type bien connu.
Un organe d'embrayage à mâ-
<Desc/Clms Page number 12>
choires 68, claveté de manière coulissante sur l'arbre de sortie 18a du changement de vitesse, est pourvu de dents 69 pouvant entrer en prise avec les dents 70 prévues sur l'intérieur du cône 67.
Deux axes radiaux 71, fixés à l'orgahe 68 pénètrent dans un collier de commande 72 pourvu de rainures, en prise avec un sélec- teur 73 pouvant coulisser le long d'un guide 74 sous l'action d'un levier de commande 45a du changement de vitesse. Le cône externe de l'embrayage de synchronisation présente la forme d'un manchon 75 pouvant coulisser longitudinalement par rapport à l'organe 68 de l'embrayage à mâchoires, d'une quantité déterminée par la lar- geur des trous radiaux 76 en forme de losange et recevant les axes 71.
A l'arbre intermédiaire 77 est fixée une roue 78 engrè- nant avec le pignon 66, et un pignon 79 engrènant avec la roue 80 de deuxième vitesse, pouvant tourner autour de l'arbre de sortie I8a et solidaire d'un cône de friction 81 et des dents 82 d'un embrayage à mâchoires, celles-ci étant destinées à entrer en prise avec les dents 83 prévues sur l'organe 68 de l'embrayage. Une dé- tente (non représentée) actionnée par un ressort tend à maintenir le manchon 75 du synchronisateur, par rapport à l'organe 68 de l'embrayage à mâchoires, dans la position représentée en figure 3.
En mettant en prise, par exemple la deuxième vitesse après @ avoir été en prise directe, pendant que le véhicule est en marche, l'embrayage à friction principal 51,52 est dégagé et le levier 45a est actionné de manière à mouvoir l'organb 68 de l'embrayage à mâchoires vers la droite jusqu'au moment où le manchon 75 vient toucher le cône 81 tournant à vitesse moins élevée, ce qui a pour résultat de ralentir le manchon 75 par rapport à l'organe 68 de l'embrayage à mâchoires et de verrouiller les axes 71 dans les extrémités avant des trous 76 en forme de losange.
La mise en prise de l'embrayage de synchronisation 75,81 produit l'accélé- ration de l'engrenage 80, de l'arbre intermédiaire 77 et de l'arbre d'entrainement 56, de sorte que la plaque menée 55 de l'embrayage principal tourne sensiblement plus vite que la partie menante 51 de cet embrayage. Aussitôt que les vitesses du manchon synchroni-
<Desc/Clms Page number 13>
sant 75 et du c8ne 81 se trouvent synchronisées, les axes 71 sont libres de se mouvoir vers les côtés des trous 76 en forme de lo- sange, de sorte que l'on peut maintenant actionner le levier 45a pour amener en prise les dents 82 et 83 de l'embrayage.
Si pendant cette opération le véhicule marche à vitesse éle- vée et que l'on laisse tomber la vitesse du moteur à une vitesse peu élevée, et si on lâche ensuite rapidement la pédale 39a pour mettre en prise l'embrayage à friction principal, la partie menée 9a du couplage hydraulique se trouvera être violemment accélérée e à une vitesse de beaucoup supérieure à celle de la partie menante, de sorte qu'un couple dangereusement élevé d'emballament se trou- verait appliqué au système si le couplage hydraulique n'était pas adapté pour limiter un tel couple exagéré.
Dans cet exemple, le couplage est pourvu d'un écran annulai- re 50 a (représenté dans la moitié supérieure de la section), fixé par des vis 85 au moyeu de la partie menante 8a. Une variante est représentée dans la moitié inférieure de la section et en figure 4, où l'écran 50b est fixé au rotor 9a et est creusé de manière que sa périphérie s'avance dans le circuit à une faible distance de la jonction entre les parties menantei et menée.Comme le représente la figure 4, la partie radialement extérieure de l'é- cran est pourvue de fentes pour recevoir les aubes longues 86 du rotor.
La figure 1 5 représente une application de l'invention à un train d'engrenages sélectif dans lequel les arbres 90 et 91 sont disposés pour effectuer deux mouvements différents, par exemple dans le cas d'une grue. A l'arbre mené IOb du couplage hydrauli- que est fixé le corps 92 d'un embrayage à friction pourvu d'une plaque de pression 93 flottante destinée à venir en prise alterna- tivement avec l'une ou l'autre de deux plaques menées indépendan- tes 94 et 95 couplées respectivement à deux arbres coaxiaux 96 et 97 couplés, par engrenages, respectivement avec les arbres 90 et 91. Une série d'axes, tels que 98, sont fixés à la plaque 93, mon- tée de manière coulissante dans le corps 92 et pivotée à des systèmes coudés de tension, tels que 99,100.
Une série d'axes
<Desc/Clms Page number 14>
tels que 101 sont également fixés à la plaque 93 et à un croi- sillon 102 pouvant glisser axialement par rapport à l'axe de l'embrayage sous l'action d'un cadre 103 pénétrant dans une rai- nure 104 et claveté à un arbre 105 pouvant être basculé au moyen d'un levier de commande I06K Le mouvement du levier 106 de l'une des positions extrêmes à l'autre fait basculer les systèmes de tension 99, 100 autour de leur point mort, dégageant ainsi l'une des plaques menées 94 ou 95 et mettant en prise l'autre.
L'opération brusque du levier 106 quand le moteur 7 tourne à grande vitesse peut produire un glissement élevé dans le cou- plage hydraulique. Pour éviter un coupleexcessif dans ces condi- tions, le couplage hydraulique est pourvu d'un écran 50 fonction- nant comme décrit dans ce qui précède pour mettre un frein à la vitesse de circulation quand le glissement dépasse une valeur déterminée.