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" Roué libre asservie "
Priorité d'une demande de brevet déposée en France le
20 avril 1937.
On sait que, dans certains changements de vi- tesse utilisés plus particulièrement dans l'automobile et aussi dans l'industrie, on se sert de roues libres.
Celles-ci permettent la réalisation satisfai- sante de changements de vitesse automatiquesou non. Cepen- dant leur application, tout au moins dans les changements de vitesse, malgré les avantages incontestables qu'elle pré- sente, ne se généralise pas comme on serait en droit de l'at- tendre. ceci est dû au faitque la roue libre, à côté de ses grands avantages, présente le grave inconvénient de supprimer le "rétro", c'est-à-dire l'entraînement du moteur par le véhicule: chaque fois que l'on interrompt la propulsion en lâchant l'accélérateur, le moteur se met au ralenti, indé- pendamment de la vitesse du véhicule.
La partie de la roue libre reliée au moteur tourne, dans ce cas, à une vitesse moins élevée que celle reliée à 'la transmission du véhicule.
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Cette différence de vitesse est d'autant plus grande que la roue libre en fonctionnement est montée sur un étage de vitesse plus petite. Ainsi, en première vitesse par exemple, dans un véhicule normal roulant "sur sa lancée" à 15 Kms à l'heure, le moteur au ralenti tourne à environ 3-400 tours, ainsi que la partie correspondante de la roue libre, alors que la partie de la roue libre reliée à la transmission du véhicule tourne à 1500-2000 tours, suivant le rapport des trains d'engrenages en prise.
Lesdeux partiesd'une même roue libre tournent donc, dans le cas d'un véhicule marchant sur sa lancée, à des vitesses dont la différence peut être considérable, et atteindre dans certains cas plus de 4. 000 tours. on conçoit aisément que, dans ces conditions, lors de la "reprise", c'est-à-dire lorsqu'il faut à nouveau faire entraîner le véhicule par le moteur, le conducteur ne peut rétablir sans choc l'accouplement des deux parties de la roue libre considérée, surtout en ville, ou les "lancées" et les "reprises" sont très fréquentes et doivent être rapides.
La présente invention a pour objet de remédier à ce grave défaut, et de permettre l'asservissement desroues libres au moment voulu, principalement dans leurs applications aux changements de vitesse, automatiques ou non, pour véhiculesautomobiles.
A cet effet, on utilise un fluide qui peut être le même que celui dont on se sert dans le changement de vi- tesse.
Dans le cas d'un changement de vitesse mécanique par exemple, on pourra utiliser pour le fluide une petite pompe spéciale , Pour les changements de vitesse fonctionnant à l'électricité, ce dernier fluide trouvera tout naturellement son emploi dans le dispositif qui fait l'objet de l'invention
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s'il s'agit d'un changementde vitesse à commande hydraulique, on se servira du même fluide sans devoir recourir à une source spéciale de pression.
. L'invention réside essentiellement dans le fait de combiner, avec un dispositif connu de roue libre , un petit embrayage d'asservissement d'une puissance seulement suffisante pour assurer l'entraînement du moteur à vide. Ce petit embrayage est alimenté automatiquement d'une façon spéciale qui fait également l'objet de l'invention, de préférence par le fluide utilisé dans le changement de vitesse. on peut réaliser de nombreuses variantes du dispositif proposé. Les dessins annexés montrent un exemple de réalisation d'une roue libre asservie, et une application à un changement de vitesse automatique asservi de type connu.
Dans ces dessins :
La figure 1 est une vue en élévation en demi-coupe longitudinale d'une roue libre asservie, établie suivant l'invention.
La figure 2 est une vue de profil de l'objet de la figure 1 en demi-coupe suivant la ligne A-B.
La figure 3 montre schématiquement l'application de l'objet desfigures 1 et 2 à un changement de vitesse à 3 vitesses, ainsi que la disposition spéciale du dispositif d'alimentation.
Dans le dispositif représenté aux figures 1 et 2, la roue-libre est montée à l'intérieur d'une couronne dentée qui reçoit son mouvement d'un arbre moteur portant un pignon d'entraînement, désigné s chémati quemen t en 1.
Ce pignon engrène avec la couronne dentée 2 dont l'axe 3 peut être l'arbre secondaire d'une boite de vi te sse s.
La couronne dentée 2 est supportée ici par deux roulements à aiguilles 4 montés sur l'arbre 3, et disposés de
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part et d'autre d'un moyeu de roue libre 5, de réalisation classique, faisant corps avee l'arbre 3. Ce moyeu reçoit les rouleaux 6 de coincement, appliquescontre l'intérieur de la couronne 2 par les ressorts 7 logés dans les bras 8 du moyeu 5 de la roue libre.
La couronne 2, de part et d'autre de sa denture, comporte une partie conique 9 sur laquelle s'ajuste une pièce femelle 10 dont le moyeu 11 peut coulisser sur les cannelures d'un manchon 12 bloque lui-même par clavetage et écrou 13 sur l'arbre 3. L'écrou 13 sert aussi d'appui à un ressort 14 de force appropriée, dont l'autre extrémité s'appuie sur la pièce femelle 10. Celle-ci se trouve ainsi en prise avec la partie coni que 9 de la couronne 2.
Un plateau circulaire 15 bloqué par le manchon 12 et l'écrou 13 contre lesroulements à aiguille s 4, sert, sur une face, de butée latérale libre à la couronne 2 et porte, d'autre part, sur l'autre face, une membrane 16, fixée étanche sur celui-ci, au centre par le blocage du manchon 12, et à la périphérie, par sertissage, soudure ou tout autre moyen.
Descanaux 17 mettenten communication l'espace annulaire 18, comprisentre la membrane 16 et le plateau 15, avec un canal central 19 relié lui-même à un distributeur de fluide indépendant de la roue libre.
Un clapet 20 appuyé sur son siège par un ressort 21, peut interrompre la communication entre le canal central 19 etles canaux 17.
Un autre canal 22 débouche à l'arrière du clapet 20, et est misen communication avec l'extérieur par un deuxième canal central 23.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant :
A l'arrêt, la pression du fluide étant nulle, les pièces 10 sont appuyées contre les parties coniques 9 par les
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ressorts 14, et tout l'ensemble forme un seul bloc.
En marche, et tant que le moteur actionnera le renvoi constitué par le pignon 1 et la couronne 2, celle-ci entraîneral'arbre 3 par coincement desgalets 6 de roue libre et aussi, mais dans une faible proportion, par les cônes 9 et 10 en prise, grâce. aux ressorts 14.
Dans cet état de marche, le ressort 21 est assez fort pour que la pression du fluide dans le canal 19 soit insuffisante pour ouvrir le clapet 20. Les ressorts 14 ne subissant aucun effet antagoniste, les cônes 9 et 10 continueront à rester en prise et tout le système formera bloc, comme à l' 'arrêt.
Si, toutefois, l'arbre 3 devient moteur, ce qui correspond, sur le véhicule lancé, à l'entraînement du moteur par le véhicule, l'engagement des copies 9 et 10 reste suffisant pour assurer en "re tro" la liaison entre l'arbre 3 et la couronne 2, entraînant'ainsi le moteur à vide.
Il est à remarquer que l'entraînement du moteur par le véhicule nécessite seulement une très faible puissance et que, par conséquent, lescônesn'exigent qu'une pression d'application rédui te pour assurer cet entraînement.
Lorsqu'inversement le moteur entrafne le véhicule avec toute sa puissance, les cônes n'étant pas susceptibles de supporter le couple pourront, éventuellement, glisser de quelquedegrés jusqu'à ce que lesrouleaux 6 de la roue libre coincent le moyeu 5 et la couronne 2.
Le passage desvitesses, dans un changement de vitesse à commande hydrauli que par exemple , s'effectuant par variation de pression, la pression la plus élevée correspondant à la plus grande vitesse, il s'ensuit qu'au moment de la mise en action d'un train d'engrenages donnant à l'ar- bre 3 une vitesse plus grande que celle -obtenue par les
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renvois 1 et 2, la pression du fluide sera plus forte et deviendra suffisante pour ouvrir le clapet 20, dont le ressort 21 a été taré à cet effet. Le fluide arrivera ainsi par lescanaux 19 et 17 jusque dans l'espace annulaire 18 et exercera sur les membranes 16 une pression qui sera transmise aux pièces à cône femelle 10.
Celles-ci en comprimant les ressorts 14, se détacheront des cônes mâles 9, permettant ainsi à la roue libre de jouer normalement. on remarque ra que le clapet 20, en se déplaçant sous la pression du fluide, viendra obstruer le canal dtévacuation 22, pour le découvrir à nouveau dès que la pression tombera au-dessous de la valeur choisie, permettant ainsi l'évacuation d'une partie du fluide contenu dans la chambre annulaire 18, sous l'action de la pression du ressort 14.
Naturellement, les membranes 16, prévues dans l'exemple choisi, peuvent être remplacées par des pistons annulaires de dimensions appropriées, sans s'écarter de l'invention.
De même, dans le cas d'un changementde vitesse par plateaux magnétiques, on remplacera naturellement la membrane 16 par un électro-aimant approprié. Dans ce cas, le fonctionnement pourra être inverse, c'est-à-dire que l'électroaimant appliquera les cônes l'un sur l'autre, et le ressort sera alors disposé à l'intérieur du cône femelle, pour l'éloigner du cône mâle, dès qu'il y aura interruption de courant.
Il est évident que l'embrayage à double cône représenté peut aussi bien être à cône simple (comme on l'a d'ailleurs représenté sur la figure 3).
Cet embrayage peut être aussi du type à disque simple ou multiple, à ruban, à segments, etc... la variété des réalisations possiblesest trèsgrande etleur application à l'invention ne présente pas de difficultés.
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Il est évident, également, que le clapet20 et son ressort 21, représentés ici à l'intérieur de l'arbre 3, peuvent aussi bien être disposés à l'extérieur, comme dans la figure 3, de façon à être plus accessibles.
La distribution du fluide de commande est spéciale et constitue l'un des objets de l'invention, comme déjà men- tionné.
Cette distribution est combinée, dans l'exemple choisi, aveccelle du fluide commandant le passage desvi- tesses, par exemple du genre de celle décrite dans le brevet belge du 30 janvier 1937 N 419.753. on voit sur la figure 3, représenté schématiquement et à titre d'exemple, un changement de vitesse à trois vitesses dont une prise directe, Chaque vitesse, comme'-dans le brevet précité, comporte un embrayage représenté ici par les disques :
24 pour la 1ère vitesse, 25 pour la 2ème vitesse et 26 pour la
3ème, ou prise directe.
Une roue libre asservie 27, du type décrit maisà ' cône simple, est montée sur la couronne dentée 28 du renvoi de 1ère vitesse. Une deuxième roue libre asservie 29, égale- ment représentée ici à cône simple, est prévue sur la cou- ronne 30, commandée par l'arbre secondaire.
Le fluide estfourni au changement de vitesse par la pompe 31, ici montrée du type à engrenages, qui l'envoie dans un correcteur de pression 32 d'un type connu (Bre ve t belge du 26 Mai 1937 N 421.745).
DU correcteur, le fluide passe à l'embrayage de
1ère vitesse, par la canalisation 33. Une dérivation 34 est prise sur cette canalisation, pour amener le fluide, à tra- vers un clapet à ressort 35 et le tube 36, jusqu'à la roue libre 27 de 1ère vitesse,
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De l'embrayage 24 de 1ère vitesse, le fluide passe dans celui de 2ème vitesse désigné en 25, par la canalisation 37, représentée ici schématiquement, puis enfin dans l'embrayage de 3ème vitesse montré en 26, par la canalisation 38, également représentée schématiquement. Une dérivation 39 est prise sur l'alimentation de la 3ème vitesse, pour envoyer le fluide à la roue libre asservie 29, par le canal 40.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant :
En première vitesse, le fluide est maintenu à basse pression par le correcteur 32, soit automatiquement, soit à la main ( Brevet belge du 26 Mai 1937 N 421.745) et alimente seulement la première vi- tesse. Lesdisques 25 et26 sontlibres. Le clapet 35 est fermé et met en communication avec l'air, par la dérivation 41, la membrane de la roue libre 27. Lesdeux roueslibres 27 et 29 sont donc bloquées, aucune pression ne cherchant à comprimer le ressort 14 (figure 1). La machine fonctionne ainsi, en 1ère vitesse, sans intervention des roues libres, comme dans un véhicule à changement de vitesse ordinaire.
Lorsque la pression du fluide s'élève et atteint la valeur de fonctionnement de la 2ème vitesse, le clapet 35 s'ouvre et laisse passer le fluide sous pression jusque dans la roue libre asservie 27, qu'il libère à. peu près en mème temps qu'il agit sur le disque 25, entraînant les roues dentées 43 et 44. Par le pignon 45, qui engrène avec la couronne 30 de la roue libre asservie 29, l'arbre récepteur 46 est entrafné avecla démultiplication de 2ème vitesse. Seul, le disque d'embrayage 26 reste libre ; tourne à la vitesse de l'arbre 46. L'étage de 1ère vitesse fonctionne en roue libre. La 2ème vitesse est asservie dans les deux sens de marche, grâce au blocage de la roue libre 29.
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Lorsque la pression atteint la valeur de la 3ème vitesse, le fluide arrive par la canalisation 38, d'une part dans l'embrayage de 3ème vitesse, où il rend solidaire du moteur le disque 26 et d'autre part, par lescanalisations 39 et 40, dans la roue libre 29 qu'il libère de l'emprise de son petit embrayage. L'arbre 46 est donc entraîné directement par le moteur.
Le fonctionnement normal desroues libres 27 et 29 reste assuré tant que la pression du fluide conserve la valeur de la pression du fluide correspondant à la 3ème vitesse.
En résumé on voi t que :
1 La roue libre de 1ère vitesse est débrayée à une pression voisine de celle nécessaire au fonctionnement de la 2ème vitesse.
20- La roue libre de 2ème vitesse est débrayée à une pression voisine de celle nécessaire à la prise de la Sème vitesse, et ainsi de suite.
Le débrayage d'une roue libre se fait donc toujours une pression de fluide voisine de celle nécessaire à la mise en action de la vitesse immédiatement supérieure. De cette façon, la roue libre bloquée assurera toujours la liaison véhicule-moteur, jusqu'au moment où la vitesse supérieure, entrant en fonctionnement, reprendra à son tour cette liaison en libérant la roue libre de la vitesse immédiatement inférieure.