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MECANISME DE CHANGEMENT DE VITESSE AUTOMATIQUE.
L'invention est relative aux changements de vitesse, en particulier, mais non exclusivement, à ceux destinés aux véhicules automobiles, et elle a pour objet un mécanisme de changement de vitesse dans lequel les différents rapports de vitesses sont éta- blis automatiquement en relation avec les vitesses d'un arbre de commande ou d'un arbre commandé.
Un mécanisme de changement de vitesse suivant l'invention comprend en principe un arbre de commande, un arbre de renvoi en prise permanente avec l'arbre de commande, et portant une série de pignons qui sont en prise permanente avec des pignons montés sur un arbre commandé, et il est caractérisé par le fait que les pi. gnons d'une des séries sont normalement libres sur leur arbre, et par la combinaison, avec chacun des dits pignons normalement libres, d'un dispositif d'embrayage propre à déterminer l'engagement et le dégagement du pignon considéré sous le contrôle d'un régulateur centrifuge actionné par l'arbre de commande ou par l'arbre commandé.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le ou les embrayages des pignons normalement libres sont commandés par un ou
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des arbres à came tournants, dont les positions en rotation sont contrôlées par le régulateur centrifuge.
Suivant une autre caractéristique encore de l'invention, le ou les arbres à came sont déplaçables longitudinalement sous le contrôle du conducteur, soit pour l'établissement de certaines vi- tesses, notamment de la marche arrière, soit pour le verrouillage de certaines vitesses, soit encore pour libérer tous les pignons de l'arbre à pignons relativement mobiles et réaliser des "points morts du dispositif.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront du com- plément de description qui suit de certains modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples et schématiquement illustrés dans les dessins annexés, qui représentent l'invention appliquée à des boites de vitesse pour véhicules automobiles, et dans lesquels:
Fig.l est une vue en coupe axiale du mécanisme de changement de vitesse suivant un premier mode de réalisation;
Fig.2 est une vue en bout, partielle, du régulateur centrifuge du mécanisme;
Fig.2a est une vue partielle en plan, vu du dessus, de la fig.
1;
Fig.3 montre en coupe, sensiblement par III-III de la fig.l, un dispositif d'embrayage.
Fig.4 est une coupe axiale analogue à celle de la fig.l d'un deuxième mode de réalisation;
Fig. 5 est une vue en élévation latérale, certains détails en coupe, d'un arbre à came;
Fig.6 est une vue en bout du régulateur centrifuge du mécanis- me de la fig.4; Figs.7 et 8 sont des coupes par la ligne VII-VII de la fig.4, montrant un mécanisme d'embrayage de ce dispositif dans deux de ses positions.
Dans la réalisation suivant les figs.l à 3, le dispositif de transmission et de changement de vitesse automatique suivant l'in-- vention a été appliqué à une boite à deux vitesses et une marche
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arrière. Dans l'exemple, 1 désigne un arbre primaire supposé relié à un dispositif d'embrayage qui en permet la liaison avec le moteur.
2 désigne l'arbre de renvoi comportant les pignons 7,8 et 9 soli- daires de cet arbre. 3 désigne l'arbre secondaire tournant dans l'arbre 1 et d'autre part dans un palier approprié. Sur cet arbre 3 peuvent tourner librement les pignons , 5 et 6, dont les pignons 4 et 5 sont constamment en prise respectivement avec les pignons 7 et 8, et le pignon 6 est en prise avec le pignon 9 par l'intermédi. aire d'un pignon inverseur non figuré.
Pour réaliser le changement de vitesse automatique, on a prévu un arbre à came 10, portant trois cames doubles, 11, 12 et 13, qui est monté et peut pivoter dans l'arbre 3 pour commander, par les dites cames, des embrayages schématisés en 14, 15 et 16, sous le contrôle d'un dispositif régulateur.
Les embrayages 14, 15 et 16 sont identiques et il suffira dès lors d'en décrire un seul. En référence à la fig.3, qui est une vue en bout de l'embrayage 15, dans des évidements correspondant de l'arbre 3, et 23 du pignon 5, sont disposées deux machoires 25 et 26 articulées autour d'un axe commun 27 et prenant appui d'autre part sur l'arbre à came 10, à l'endroit où ce dernier porte les cames 12, par des faces 28 et 29, grâce à des ressorts de rappel, non figurés. Chacune de ces mâchoires porte une rampe, 281 et 291, sur lesquelles sont placées des billes ou des galets figurés en 30 et 31.
Lorsque, par rotation de l'arbre 10, les cames 12 écartent les machoires 25 et 26 l'une de l'autre, et en supposant que les conditions de fonctionnement sont telles que le pignon 5 soit mo- teur par rapport à l'arbre 3 et tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, les billes ou galets 30 seront entraînés vers la droite et tendront à se coincer entre la rampe 291 et la face inter- ne de l'évidement 23 en entrainant ainsi l'arbre 3 en rotation.
Pendant ce temps, les billes ou galets 31 tendent à se déplacer vers l'élargissement procuré par la rampe 281 et restent sans ac- tion sur l'entrainement.
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Si, au contraire, les conditions sont telles que l'arbre 3 est moteur par rapport au pignon 5, le sens de rotation étant le même, les billes ou galets 31 tendront à se coincer entre la rampe 281 et la surface interne de l'évidement 23, en entrainant le pignon 5, les billes ou galets 30 étant d'autre part sans action sur l'entraine- ment.
Lorsque, par une rotation complémentaire de l'arbre 10, les cames 11 s'écartent des faces 28 et 29, les machoires 25 et 26 reviennent à leurs positions de repos, pour lesquelles les positions des rampes 281 et 291 et les jeux de fonctionnement sont tels que les billes ou galets restent inactifs et que le pignon 5 et l'arbre 3 peuvent tourner librement l'un par rapport à l'autre.
Le dispositif régulateur qui contrôle le fonctionnement de l'embrayage décrit et des autres embrayages 15 et 16, se compose en principe d'un pignon denté 18 calé sur l'arbre 10 au delà de la platine 17, et en prise avec une crémaillère courbe 19 solidaire d'un bras 21, articulé sur le pivot 22, une ou des masselottes 20 étant convenablement disposées et fixées excentriquement sur ce bras, et le tout étant entrainé en rotation avec l'arbre 3.
En outre un manchon coulissant 171 est monté sur le moyeu de la platine 17 et retenu fixe en rotation. Ce manchon porte un bossa- ge de came 211 qui, dans la position normale du manchon, maintient le bras 21 à un certain écartement de sa position la plus interne, tandis que lorsque le manchon est déplacé vers l'extérieur, sous l'action d'une commande à la portée du conducteur, non représentée, le bras 21 peut atteindre sa position la plus interne sous l'influ- ence de ressorts de rappel, tels que 221. En même temps, un doigt de sureté 212 du manchon 171 s'engage derrière le bras 21 et l'em- pêche de toute manière de s'écarter vers l'extérieur (fig.2a).
Le fonctionnement se comprend comme suit :
Dans la position de repos du dispositif, le régulateur (fig.2) occupe une position telle que les cames 12 écartent les machoires 25 et 26 de l'embrayage correspondant, de sorte que cet embrayage est prêt à fonctionner.
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Si le moteur est alors mis en marche et l'embrayage général engagé, l'arbre 1 tourne et entraine en rotation l'arbre de renvoi et les pignons 4, 5 et 6. L'embrayage 15 étant en position d'enga gement, l'arbre 3 est entrainé à son'tour ainsi que les organes, notamment le régulateur et le véhicule, qu'il commande.
L'accélération du moteur et donc de l'arbre de commande, ou de l'arbre commandé, détermine l'accroissement de vitesse de rota- tion du régulateur, dont la ou les masselottes 20 et le bras 21 s'écartent'vers l'extérieur, entrainant la crémaillère 19 et, de ce fait, l'arbre 10 en rotation. Pour une amplitude donnée de rotation
1 de cet arbre, les cames 12 abandonnent les faces 28 et 29 des ma- choires 25 et 26, tandis que les cames 11 de l'arbre 10 correspon- dant à la vitesse supérieure écartent les machoires de l'embrayage correspondant, amenant cet embrayage à solidariser le pignon 4 et l'arbre 3. Le rapport de vitesse inférieur est ainsi établi.
Si, pour une raison quelconque, le moteur, ou l'arbre comman- dé, vient à ralentir, l'entraînement se poursuit jusqu'au moment où le bras 21 du régulateur étant ramené vers l'intérieur, notamment par ses ressorts, et faisant tourner l'arbre 10 en sens inverse, les cames Il abandonnent les faces 28 et 29 de l'embrayage corres- pondant, tandis que les cames 12 de l'embrayage 15 écartent les machoires 25 et 26 de ce dernier en solidarisant le pignon 5 et l'arbre 3. Le rapport de vitesse supérieur est ainsi établi.
Pour effectuer une marche en arrière, les conditions de repos du régulateur étant réalisées, par exemple par libération de l'accé- lérateur du moteur, et le manchon 171 étant déplacé vers l'extéri- eur par sa commande manuelle, le bras 21 se rapproche d'avantage du centre de rotation en faisant tourner le pignon 18 et l'arbre 10 d'une quantité telle que les cames 12 abandonnent les faces 28 et 29 tandis que les cames le écartent les machoires de l'embrayage correspondant qui est ainsi amené en position d'engagement, en solidarisant le pignon 6 et l'arbre 3.
Une accélération du moteur entraine alors l'arbre 3, le régu- lateur et les organes commandés en sens inverse, rotation au cours de laquelle le bras 21 du régulateur n'a pas, en principe, de ten-
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dance à s'écarter vers-l'extérieur mais au contraire à se rappro- cher du centre de rotation, permettant donc d'accélérer la vitesse de ce mouvement, ce qui est du reste le but également du doigt de sureté du manchon 171 mentionné précédemment.
Après l'exécution de la marche arrière, l'accélérateur étant libéré, et le manchon 171 ramené à sa position normale, le régula- teur reprend la position de la fig.2 pour laquelle la première vi- tesse est prête à être embrayée.
Dans l'exemple des figures 4 à 8,- la réalisation adoptée est de principe analogue à celle définie, mais certains moyens supplé- mentaires ont été prévus, qui procurent une souplesse et une sécu- rité plus grandes de fonctionnement, notamment un débrayage général ou point mort" entre les marches en avant et la marche en arrière, ainsi que la possibilité de verrouiller, à la volonté du conducteur, chacune des vitesses du dispositif.
Dans ces figures, qui montrent une application à une boite à trois rapports de marche avant et une marche arrière, l'arbre primaire ou de commande 32 portant les pignons de marche avant 33,
34 et 35 et celui de marche arrière 36 peut être rendu solidaire de l'arbre secondaire 37 par l'intermédiaire de l'arbre de renvoi
38 portant les pignons 39,40, 41, 42.
La marche arrière s'obtient par le pignon 42 avec interposi- tion d'un pignon inverseur, non figuré.
Le dispositif régulateur centrifuge comporte ici deux masse- lottes 44 et 45, respectivement articulées en 46 et 47 et comman- dant, par l'intermédiaire de leurs secteurs dentés 48 et 49, les pignons 50 et 51 de deux arbres à came 52 et 53 qui présentent (fig
5) des cames 54, 55, 56, comme figuré dans les coupes transversales surmontant la figure pour les marches en avant, et une came 521 pour la marche en arrière.
Ces arbres à came 52 et 53, en plus de leurs mouvements de rotation ou d'oscillation, peuvent être déplacés longitudinalement, d'une façon simultanée, sous le contrôle d'une commande (non figu- rée) à la portée du conducteur et manoeuvrée par lui, la simulta-
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néité des déplacements étant assurée par une liaison entre les deux arbres, réalisée grâce à un anneau 68 et des vis de blocage 69 et 70 pénétrant dans des gorges 71 et 72 des dits arbres.
Ce déplacement longitudinal a pour but d'une part d'empêcher tout embrayage intempestif de l'un quelconque des pignons de marche en avant lorsque le pignon de marche arrière doit être actionné, et vice-versa, et d'autre part de réaliser un point mort dans le dispositif, durant le passage de la marche en avant à la marche en arrière, et réciproquement. En outre ce déplacement longitudinal permet de verrouiller le dispositif pour l'un quelconque des rapports de marche en avant.
A cet effet, les cames b4,55, 56 et 521 des arbres 52 et 53 sont prévues en des endroits tels que, lorsque la came 521 de marche arrière agit sur son embrayage -- comme figuré dans la fig.4 -les cames 54, 55 et 56 sont écartées -- vers la droite -- de leurs embrayages respectifs,'tandis que lorsque les cames 54, 55 et 56 sont en regard de leurs embrayages, la came 521 est écartée -- vers la gauche -- de l'embrayage qu'elle commande .. Dans une position intermédiaire entre les deux positions définies ci-dessus, les cames des,arbres 52 et 53 sont toutes écartées de leurs embrayages respectifs en procurant la liberté de tous les pignons.
En outre, les cames 54, 55 et 56 présentent un développement longitudinal tel que les arbres peuvent être déplacés, par exemple vers la gauche, d'une petite quantité, sans qu'elles cessent d'être en mesure d'agir sur leurs embrayages respectifs.
Ce déplacement permet d'engager les arbres 52 et 53 avec des moyens de verrouillage agissant pour empêcher leurs mouvements de rotation ou d'oscillation, et par là de verrouiller la vitesse en prise au moment où ce déplacement est provoqué.
Dans l'exemple, et comme illustré fig. 4, le moyen de verrouillage est constitué par l'engagement des extrémités coniques des arbres 52 et 53 dans des logements de conicité sensiblement correspondante, 74 et 75, prévus dans l'arbre 37. Bien entendu, le verrouillage en question pourrait être assuré par des moyens différents. rents .
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Les embrayages actionnés par les cames des arbres 52 et 53 pourraient être analogues à celui décrit en référence aux figurée 1 à 3, mais de préférence on a recours à des embrayages d'un type un peu différent, dont l'un d'eux est représenté plus ou moins en détail dans les figures 4, 7 et 8.
L'arbre 37 porte dans ce cas une came polygonale, et par exemple hexagonale, 62, travaillant conjointement avec des galets 63 montés tous sur des axes 631 fixés dans des plateaux porte= galets 64 et 65 disposés d'un côté ou de part et d'autre de la came
Dans l'exemple, les deux plateaux 64 et 65 sont montés d'un même côté de la came, et chacun d'eux porte six galets, les galets d'un plateau alternant circulairement avec les galets de l'autre plateau et, afin de permettre les déplacements circulaires relatifs des galets et des plateaux qui les portent, le plateau interne 65 comporte des fentes allongées 632 traversées par les axes des galets du plateau externe 64.
D'autre part, chacun des plateaux 64 et 65 porte deux échancrures, 66 et 67, dans lesquelles sont engagés les arbres à came 52 et 53 respectivement, de préférence, comme il est représen- té, l'échancrure 66 du plateau 64 coopérant avec l'arbre à came 52 et l'échancrure 67 du plateau 65 coopérant avec l'arbre à came 53, tandis que les autres échancrures de chacun des plateaux 64 et 65 sont suffisamment étendues pour être traversées librement en toutes conditions par l'arbre à came correspondant.
Dans ces conditions, en supposant que par rotation des arbres 52 et 53, les canes qui correspondent à l'embrayage considé- ré soient amenées dans des positions permettant l'action de l'em- brayage, si, la rotation s'effectuant dans le sens des aiguilles d'une montre, le pignon denté est moteur par rapport à l'arbre 37, les galets du plateau 65 seront amenés à se coincer entre la came 62 et la face interne du pignon, en entrainant l'arbre 37, la va- leur du coincement étant limitée par l'amplitude du déplacement possible du plateau 65 jusqu'au contact du bord de droite de l'é- chancrure 67 de ce plateau avec la came de l'arbre 53. D'autre part,
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les galets du plateau 64 seront sans action sur l'entraînement.
Si au contraire, l'arbre 37 est moteur par rapport au pignon denté qui l'entoure, les galets 63 du plateau 64 se coinceront entre la came 62 et la face intérieure du pignon, en entrainant ce derni- er, la valeur du coincement étant limitée par l'amplitude du dépla- cement possible du plateau 64 jusqu'au contact du bord de droite de l'échancrure 66 avec la came de l'arbre 52 (Fig.7).
Si finalement les arbres 52 et 53 sont amenés par rotation dans une position correspondant à l'inaction des cames (fig.8), tous les galets 63 sont inopérants.
Dans l'exemple on a supposé que les cames des arbres 52 et 53 agissaient simultanément, mais il est facile de voir qu'il ne doit pas en être nécessairement ainsi, mais que les cames peuvent agir à des moments différents, c'est à dire pour des vitesses différen= tes du régulateur, ou, en d'autres termes, que le passage d'une vi- tesse à la suivante peut s'effectuer pour des vitesses absolues de rotation différentes suivant que l'arbre 32 ou l'arbre 37 est mo- teur par rapport à l'autre.
D'autre part encore, on a supposé dans l'exemple ci-dessus que l'embrayage se produisait par une action en quelque sorte négative des'cames des arbres 52 et 53, c'est à dire que les cames étant formées par des évidements des arbres, on permet aux galets 63 de suivre leurs sollicitations et de se coincer librement, en limitant la valeur de ce coincement. On pourrait aussi bien avoir recours à une action positive des cames, qui, en déplaçant les plateaux 64 et 65, déterminerait alors positivement le déplacement des galets 63 dans des positions de pré-engagement, ou de coincement, leur dégagement de ces positions étant obtenu par des ressorts, ou l'équi- valent, ramenant les plateaux 64 et 65 et les galets qu'ils portent dans leurs positions inactives.
Un embrayage.du genre qui vient précisément d'être décrit a été prévu pour la marche arrière de la boite de changement de vites- se de la fig.4, comme l'indique la conformation donnée aux cames 521, ceci afin de satisfaire à certaines conditions de montage de
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cette boite, mais il est évident que l'on pourrait également uti- liser l'agencement des figs. et 8 pour la marche arrière également.
Le fonctionnement de la boite automatique définie plus haut se comprend comme suit, tenant compte que dans le système au repos Imposition en rotation ou angulaire des arbres à came 52 et 53 est telle que les cames 56 du plus grand rapport de démultiplication en marche avant occupent leur position active.
Le moteur étant supposé lancé, et les arbres 52 et 53 occu- pant la position du point mort, pour progresser en avant le conduc- teur déplace les arbres 52 et 53 vers la gauche dans la position de marche. L'embrayage.général étant alors amené en prise, le pignon 33 entraine l'arbre de renvoi et, par les pignons de ce dernier, les autres pignons 34, 35 et 36.
L'embrayage du pignon 35 étant en position d'engagement, les galets du plateau 65 de cet embrayage se coincent entre la face circulaire interne du pignon et la came 62 correspondante en entrai- nant l'arbre 37, le régulateur et les mécanismes commandés. Une accélération du moteur et, ou de l'arbre 37 détermine l'écartement des masselottes 44 et 45 et la rotation des arbres 52 et 53 jus- qu'au moment où les cames 56 quittent leur position active tandis que les cames 55 atteignent cette position. Le pignon 35 est dès lors débrayé tandis que le pignon 34 est embrayé, établissant un rapport de vitesse moindre, ou 2me vitesse, entre les arbres 32 et 37.
L'accélération du moteur ou de l'arbre 37 continuant, les masselottes 44 et 45 du régulateur s'écartent davantage, communi= quant aux arbres 52 et 53 une rotation complémentaire, avec déga- gement des cames 55 de leur position active et engagement des cames
54 dans cette position.
Dès lors la cuvette 61 et le pignon solidaire 34 sont débra- yés tandis .que la cuvette 60 solidaire du pignon 33 est embrayée, en établissant le rapport des vitesses inférieur, ou prise directe, entre les arbres 32 et 37.
Si pour une raison quelconque l'arbre de commande 32, ou
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l'arbre commandé 37 vient à ralentir, avec un ralentissement corres- pondant du régulateur, les masselottes du régulateur se déplacent vers le centre de rotation en faisant tourner les arbres 52 et 53 en sens inverse. Les cames 54 sont ainsi dégagées et les cames 55 engagées, en déterminant le débrayage du pignon 33 et l'embrayage du pignon 34, et l'établissement d'un rapport de vitesse plus éle- vé entre les arbres 33 et 37.
De même, un nouveau ralentissement analogue, de l'arbre de commande ou de l'arbre commandé, déterminerait le débrayage du pi- gnon 34 et l'embrayage du pignon 35.
Si, un rapport de vitesse quelconque étant établi, le conduc- teur désirait maintenir ce rapport pour une période de temps indé- terminée, il lui suffirait de déplacer supplémentairement les arbres 52 et 53 vers la gauche en engageant leurs extrémités coniques dans les logements coniques 74 et 75. Le rapport de vitesse en question se trouve ainsi verrouillé.
La manoeuvre inverse provoquera naturellement le dégagement du verrou.
Pour l'établissement de la marche arrière, les arbres 52 et 53 sont déplacés vers la droite, ce déplacement pouvant être déter- miné à partir d'une vitesse quelconque de marche en avant, et avec ou sans pause d'arrêt dans la position de point mort.
Dans ces conditions les cames 521 agissent sur l'embrayage de marche arrière, pour amener celui-ci en prise, et on remarquera que cette action est obtenue pour une position quelconque en rotation des arbres 52 et 53.
Le dégagement des cames 521, par déplacement des arbres 52 et 53 vers la gauche, débraye la marche arrière et ramène le système au repos.
Comme il va,de soi et comme on l'a déjà laissé entendre, l'in- vention n'est pas limitée aux formes de réalisation plus spéciale- ment décrites et représentées, mais englobe au contraire les vari- antes et les modifications. Notamment, l'arbre commandé pourrait comprendre des pignons solidaires, tandis que l'arbre de commande ou un arbre de renvoi y associé porterait les pignons normalement
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libres, auxquels les embrayages seraient alors combinés.
REVENDICATIONS. l.- Mécanisme de changement de vitesse automatique, du type ( comprenant, en principe, un arbre de commande, un arbre de renvoi ( ( en prise permanente avec l'arbre de commande, et portant une série ( de pignons qui sont en prise permanente avec des pignons montés sur ( un arbre commandé, caractérisé par le fait que les pignons d'une ( des séries sont normalement libres sur leur arbre, et par la com- ( ( binais on, avec chacun des ditspignons normalement libres, d'un dispositif d'embrayage propre à déterminer l'engagement et le déga- gement du pignon considéré sous le contrôle d'un régulateur centri- ( fuge qui est actionné par l'arbre de commande ou par l'arbre comman.