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BREVET D'INVENTION Dispositif de manoeuvre pour mécanismes de changement de vitesse à engrenages.
La présente invention concerne un dispositif de manoeuvre pour mécanismes de changement de vitesse à engrenages, notamment pour boites de vitesses de véhicules automobiles. Elle est applicable surtout aux automotrices pour voies ferrées actionnées par des moteurs à combustion interne.
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Dans les bottes de vitesses à engrenages utilisés pour des commandes de ce genre, on se sert souvent d'accouplements ou embrayages à dépassement pour obtenir les diverses vitesses et, en combinaison avec ces embrayages, de dispositifs particuliers pour amener rapidement l'instant de dépassement. Comme embrayages à dépassement, on peut rationnellement utiliser des embrayages à griffes dont les surfaces d'extrémités des dents soient biseautées.
Avec ces embrayages, on utilise d'une part des dispositifs de freinage assurant le ralentissement de l'élément d'embrayage tournant le plus vite lors d'une manoeuvre pour passer à une vitesse supérieure, c'est-à-dire lors de l'enclanchement d'un échelon de transmission dont l'élément d'embrayage en liaison avec l'arbre moteur tourne plus rapidement que l'autre élément d'embrayage.
On prévoit, d'autre part, des dispositifs d'accélération pour augmenter la vitesse de l'élément d'embrayage tournant plus lentement lors d'une manoeuvre pour le passage à une vitesse inférieure, c'est-à-dire lors de l'enclanchement d'un échelon de transmission dont l'élément en liaison avec l'arbre moteur tourne plus lentement que l'autre élément d'embrayage, ces dispositifs provoquant une augmentation correspondante du nombre de tours du moteur. Mais ces dispositifs d'accélération présentent l'inconvénient de dépendre de la marche du moteur. Les dispositifs de synchronisation utilisés dans d'autres mécanismes ne permettent une augmentation du nombre de tours que jusqu'au nombre de tours de l'arbre qui est en liaison avec ces dispositifs.
Ils ne peuvent donc pas être utilisés pour produire un dépassement de l'une des moitiés d'embrayage par l'autre.
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L'invention crée un dispositif grâce auquel une accélération de la manoeuvre est possible, à toute vitesse, indépendamment du nombre de tours du moteur en prévoyant un dispositif d'accélération dont l'effet se produit à partir de l'arbre entraîné et par l'enclenchement duquel, au cours d'un changement de vitesse, un effet d'accélération peut être exercé sur l'élément d'embrayage tournant plus lentement.
A cette fin, il est prévu avantageusement entre un organe en liaison avec le côté moteur du mécanisme et un organe en liaison avec le c8té entraîné du mécanisme une transmission auxiliaire qui produit un plus grand rapport de transmission entre l'arbre moteur et l'arbre entraîné que le plus bas échelon de transmission du mécanisme. Cette transmission auxiliaire est désaccouplée en un point quelconque pendant la marche normale du mécanisme et peut être accouplée pour l'opération de manoeuvre. Grâce à cette transmission, lors de la commande à partir de l'arbre entraîné, la vitesse de l'arbre moteur ou de l'élément d'embrayage en liaison avec ce dernier peut être portée à un nombre de tours supérieur à celui qui serait possible avec l'échelon de transmission inférieur.
Cette transmission auxiliaire peut en même temps être également constituée de façon que, grâce à elle, une action de ralentissement puisse être exercée sur l'élément d'embrayage tournant plus rapidement pendant un changement de vitesse.
Cette constitution conforme à l'invention crée un dispositif auxiliaire de manoeuvre indépendant de la marche du moteur, qui est avantageux en particulier dans les installationsmotrices pour systèmes moteurs d'automotrices, qui sont réglés à l'aide d'une commande à distance
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électrique, pneumatique ou hydrauli que. Dans ces cas, le nombre de tours est maintenu essentiellement à la même valeur. Il n'est donc plus nécessaire d'intervenir dans la commande à distance, comme dans la plupart des dispositifs connus. Bien au contraire, cette commande à distance peut maintenir le nombre de tours du moteur débrayé à la valeur prévue, tandis que la manoeuvre s'effectue indépendamment de cela par la voie la plus rapide.
On a déjà proposé, en vue du dépassement lors du passage à une vitesse supérieure, d'utiliser une transmission auxiliaire particulière placée au-dessus de la vitesse supérieure et qui sert de frein pour réduire le nombre de tours de l'arbre moteur à partir de l'arbre entratrié et de ce fait pour l'accélération de l'enclenchement lors du passage à une vitesse supérieure.
A la différence de ce dispositif connu, dans celui conforme à l'invention, la transmission auxiliaire sert à l'accé- lération de l'élément d'embrayage à enclencher lors du passage à une vitesse inférieure et lors de l'enclenchement d'une vitesse dont l'élément d'embrayage en liaison avec l'arbre moteur tourne plus lentement que l'autre élément d'embrayage et produit en conséquence un plus grand rapport de transmission que l'échelon de transmission inférieur.
Contrairement aux dispositifs de dépassement connus jusqu'à présent pour mécanismes de changement de vitesses à engrenages, le dispositif selon l'invention est constitué par un dispositif de dépassement commun à plusieurs échelons de transmission, qui fonctionne comme embrayage avec l'arbre entraîné, pour l'enclenchement d'un échelon
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de transmission dont l'élément d'embrayage en liaison avec l'arbre moteur tourne plus lentement que l'autre élément d'embrayage, et comme dispositif de frein, rationnellement par rapport à un organe fixe, pour l'enclenchement d'un échelon de transmission, dont l'élément d'embrayage en liaison avec l'arbre moteur tourne plus rapidement que l'autre élément d'embrayage.
L'actionnement du dispositif selon l'invention peut âtre combiné de façon connue quelconque au dispositif de manoeuvre prévu pour les embrayages ou accouple- msnts du changement de vitesse, On utilise rationnellement pour cela une commande servo-motrice, par exemple une commande assurée par l'aspiration exercée par le moteur,
Les figures 1 et 2 du dessin.annexé représentent schématiquement, en majeure partie en coupe, deux exemples de réalisation du dispositif conforme à l'invention,
Dans ces figures, 1 désigne l'arbre moteur, 2 un embrayage à friction, 5 l'arbre entraîné, 4 la botte ou carter du mécanisme. 5,6 et 7 sont des pignons de commande montés dans la botte dans l'alignement de l'arbre moteur 1. Un élément d'accouplement à griffes 10 est monté sur une fusée 8 solidaire du pignon 5.
De même, un élément d'accouplement à griffes 11 est monté sur une fusée 9 solidaire du pignon 7. Ces éléments d'accouplement peuvent coulisser chacun pour soi, mais ils ne peuvent.pas tourner indépendamment. Les éléments d'accouplement coopérants 12 et 13 correspondant à ces éléments d'accouplement sont prévus sur le pignon 6 et font corps avec ce dernier.
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Les pignons 15, 16, 17 sont disposés dans l'alignement de l'arbre entraîné 3; ils engrènent respectivement avec les pignons 5, 6, 7 et sont également montés dans la botte ou carter. Les pignons 15 et 17 portent sur les fusées 18 et 19 des éléments d'accouplements à griffes coulissantes 20 et 21, Les éléments d'accouplement 10 et 20 et, de même, les éléments d'accouplement 11 et 21 sont reliée entre eux par des timoneries tournant autour d'axes 38 et 39. Les éléments d'accouplement coopérants 22 et 23 sont montés sur le pignon 16.
Un petit pignon 25 et le carter 26 de l'embrayage à friction 2 sont solidaires du pignon 5* L'arbre entraîné 3 possède un prolongement 27, qui s'étend vers la droite en passant à travers les alésages des pignons 16 et 15 et qui est supporté dans le pignon 15. Les arbres 3 et 27 sont reliés entre eux par des clavettes 14. Un plateau d'embrayage 28 est fixé sur l'extrémité droite de l'arbre 27. En outre, un grand pignon 35 est disposé de façon à pouvoir tourner et coulisser sur cette extrémité. Le corps de ce pignon 35 comporte deux surfaces de friction; l'une, 29, peut attaquer la surface de friction 30 du plateau 28, tandis que l'autre, 31, est placée en face de la surface de friction 32 d'une couronne 33 fixée au carter.
A l'aide de la timonerie 36, le pignon 35 peut être poussé vers la droite ou vers la gauche, de façon que les surfaces de friction mentionnées entrent en action.
Le mécanisme donne les quatre vitesses mentionnées dans ce qui suit à partir de l'arbre moteur 1 en passant
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par l'embrayage 2 : 1ère vitesse pignon 5, pignon 15, accouplement 20, 22, pignon 16, pignon 6, accouplement 13, 11, pignon 7, pignon 17, arbre entraîné 3.
2ème vitesse : accouplement 10, 12, moyeu du pignon 6, accouplement 13,11, pignon 7, pignon 17, arbre entraîne 3.
Sème vitesse : pignon 5, pignon 15, accouplement 20,22, moyeu du pignon 16, accouplement 23, 21, arbre entraîné 3.
4ème vitesse : accouplement 10, 12, pignon 6, pignon 16, accouplement 23, 21, arbre entraîné 3.
Lorsque par exemple l'élément d'accouplement coulissant 20 est dégagé de l'élément d'accouplement 22 et que l'élément d'accouplement 10 doit être amené en prise avec l'élément d'accouplement 12, il est nécessaire de produire un ralentissement de l'élément d'accouplement 10, ainsi que cela ressort des rapports de transmission représentés des diverses paires de pignons. En effet, avant l'enclanchement, cet élément d'accouplement 10 tourne plus vite que l'élément d'accouplement coopérant 12. Inversement, une accélération de l'élément d'accouplement 20 est nécessaire pour l'enclanchement de ce dernier avec l'élément d'accouplement 22. Pour amener l'élément d'accouplement 11 en prise avec l'élément d'accouplement 13, ce dernier doit être accéléré.
Pour amener l'élément d'accouplement 21 en prise avec l'élément d'accouplement 23, ce dernier doit être ralenti.
Pour pouvoir passer de la première à la seconde vitesse, ou de la troisième à la quatrième, après débrayage de l'embrayage à friction 2, l'élément d'accouplement 20 doit être dégagé et l'élément d'accouplement 10 amené en
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prise à sa place. Etant donné que l'élément d'accouplement 10 tourne plus vite que l'élément d'accouplement coopérant 12, le nombre de tours de cet élément est réduit de la façon suivante A l'aide de la timonerie 36, le pignon 35 est poussé vers la gauche, de sorte que les surfaces de friction 31 et 32 se touchent. Le pignon 35 est donc freiné par rapport à la couronne 33 solidaire du carter.
Ceci réduit aussi le nombre de tours du pignon 25, ainsi que du pignon 5 et de l'élément d'accouplement 10 solidaire de ce dernier. Dès que le nombre de tours de l'élément d'accouplement 10 commence à tomber au-dessous de celui de l'élément d'accouplement coopérant 12, l'accouplement de dépassement 10, 12 entre en prise de la façon connue.
Pour passer de la seconde à la première vitesse ou de la quatrième à la troisième, l'élément d'accouplement 10 doit.âtre dégage et l'élément d'accouplement 20 enclanché. Après le débrayage de l'embrayage à friction 2 et le dégagement de l'accouplement 10,12, l'élément d'accouplement coulissant 20 tournant plus lentement que l'élément d'accouplement coopérant est accéléré de la façon suivante pour atteindre le nombre de tours de dépassement:A l'aide de la timonerie 36, le pignon 35 est poussé vers la droite, de sorte que la surface de friction 29 vient en prise avec la surface de friction 30 du plateau 28.
De ce fait, le pignon 35 est entraîné par l'arbre commandé 3, par l'intermédiaire de l'extrémité d'arbre 27 et du plateau 28. Etant donné que le rapport de transmission des pignons 35, 25 est supérieur au rapport de transmission des pignons 17, 7, le nombre de tours du pignon 5 est
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élevé au-dessus du nombre de tours de ce pignon existant dans des conditions par ailleurs semblables (même nombre de tours de l'arbre entraîne) et, en fait, ce nombre de tours s'élèverait en soi jusqu'à un nombre de tours supé- rieur au nombre de tours correspondant du pignon 7. De même, le nombre de tours du pignon 15 augmenterait de façon correspondante jusqu'à un nombre de tours bien supérieur à celui de ce pignon dans des conditions par ailleurs semblables.
Le nombre de tours de l'élément d'accouplement coulissant 20 tend donc à s'élever au- dessus de celui de l'élément d'accouplement 22 relié au pignon 16. Mais, dès que le nombre de tours de l'élément d'accouplement 20 surpasse celui de l'élément d'accouplement 22, l'accouplement à dépassement est enclanché de façon connue.
Pour passer de la seconde à la troisième vitesse, les accouplements 10 et 11 se trouvant en prise en seconde vitesse doivent être dégagés et les accouplements 20 et
21 être enclanchés. Si l'on suppose que l'élément d'accou- plement 10 est tout d'abord dégagé et que l'élément d'accou- plement 20 vient s'appliquer contre l'élément d'accouplement coopérant 22, l'enclanchement doit !être produit par accé- lération de l'élément d'accouplement 20. Ceci se produit du fait que le pignon 35 est poussé vers la droite et est par suite accouplé avec l'arbre entraîné par les surfaces
29, 30. Une élévation du nombre de tours du pignon 5, ainsi que du pignon 15 et de l'élément d'accouplement 20 solidaire de ce dernier, est ainsi produite de la manière sus-décrite.
L'enclanchement de l'accouplement s'effectue alors à l'ins- tant de dépassement. Lorsqu'ensuite l'élément d'accouplement
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11 est dégagé et que l'élément d'accouplement 21 est appliqué contre l'élément d'accouplement coopérant 23, pour atteindre le plus rapidement possible le nombre de tours de dépassement, il faut ralentir de façon correspondante l'élément d'accouplement 23 relié au pignon 16.
Ceci se fait en poussant le pignon 35 vers la gauche. De ce fait, le nombre de tours des pignons 35,25, 5 et 15, ainsi que celui du pignon 16 relié au pignon 15 par l'accouplement 20, 22 et par là môme de l'élément d'accouplement 23, est rapidement abaissé, jusqu'à ce que l'enclanchement de l'accouplement 23, 21 s'effectue à l'instant du dépassement.
Lorsqu'au passage de la seconde à la troisième vitesse, l'accouplement 11 - 13 est tout d'abord dégagé et que l'élément d'accouplement 21 vient s'appliquer contre l'élément d'accouplement coopérant 23, il faut que le nombre de tours du pignon 16 et par là même de l'élément d'accouplement 23 soit réduit dans une mesure telle que le dépassement s'effectue. Ceci se fait de la manière sus- décrite , partir du pignon 35 en passant par le pignon 25, l'accouplement 10 - 12 et le pignon 6 engrenant avec le pignon 16.
Lorsque l'accouplement 10 - 12 est dégagé et que l'élément d'accouplement 20 est amené contre l'élément d'accouplement 22, pour accélérer l'enclanchement, le pignon 35 est poussé vers la droite et il est ainsi accouplé avec l'arbre entraîné, comme décrit ci-dessus.Par l' éléva.tion se produisant de ce fait du nombre de tours du pignon 25, ainsi que du pignon 15 (par le pignon 5) et de l'élément d'accouplement 20 relié à ce pignon 15, l'instant de dépassement est rapidement atteint.
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Lorsqu'au cours du passage de la seconde à la troisième vitesse, les deux accouplements (10-12 et 11-13) sont dégagés simultanément et que les éléments d'accouplement coulissants 20 et 21 viennent s'appliquer contre les éléments d'accouplement coopérants 22 et 23, le nombre de tours de la paire de pignons 6, 16 tournant librement pour soi est rapidement diminué par suite de la friction exercée par l'huile, de sorte que l'élément d'accouplement 20 vient tout d'abord en prise avec l'élément d'accouplement 22 puisque l'élément d'accouplement 20 tourne plus rapidement que l'élément d'accouplement 21.
L'élément d'accouplement 21 peut ensuite être amené en prise avec l'élément d'accouplement 23, comme décrit ci-dessus, en ralentissant l'élément d'accouplement 23.
Lors du passage de la troisième à la seconde vitesse, l'élément d'accouplement 20 est, par exemple, tout d'abord dégagé, puis le nombre, de tours de l'élément d'accouplement 10 est réduit par freinage de ce dernier. Pour cela, le pignon 35 est poussé vers la gauche, comme décrit ci-dessus.
Après enclanchement de l'accouplement 10 avec l'élément d'accouplement 12, l'élément d'accouplement 21 est dégagé et l'élément d'accouplement 11 peut ainsi être amené en prise avec l'élément d'accouplement coopérant 13 du fait que le pignon 35 est poussé vers la droite. De cette manière, comme.décrit ci-dessus, le nombre de tours du pignon 6 est augmenté, depuis l'arbre entraîné, par les pignons 35,25 et l'accouplement 10,12, jusqu'au nombre de tours de dépassement.
Dans la figure 2, l'arbre moteur 1 est relié par l'embrayage à friction 2, au moyen de son carter 26,
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au pignon 45. Les pignons 46 et 47 sont ici encore disposés dans l'alignement de l'arbre. Les pignons 55, 56 et 57 sont montés dans la ligne d'arbre de renvoi. 40 est l'arbre entraîne relié au pignon 47. 50,60, 51, 61 sont des éléments d'accouplement coulissants qui sont disposés de façon à ne pas pouvoir tourner mais à pouvoir coulisser sur des fusées solidaires des pignons 45, 55, 47, 57.
Les accouplements 50-51 et 60-61 sont reliés entre eux par une timonerie de la même manière que dans l'exemple de réalisation représenté par la figure 1. Les éléments d'accouplement coopérants prévus sur les pignons 46 et 56 sont désignés par 52, 53 et 62, 63. 80 est un arbre, qui porte deux pignons 49 et 59 à ses extrémités. Au pignon 57 est reliée une couronne dentée 48 qui engrène avec le pignon 49. Le pignon 59 engrène avec un pignon 58 monté fou sur le pignon 55.
Des canaux 66, 67 d'amenée d'huile sous pression sont percés dans le bloc 65 encastré dans la botte ou carter 4. Ces canaux communiquent avec des canaux 68 et 69 prévus dans le corps du pignon 55 et qui débouchent dans des chambres 70, 71 ménagées dans le pignon 55. A chacune de ces chambres est raccordée une couronne d'alésages à axe horizontal, dans lesquels sont placés de petits pistons 72,73 par lesquels les deux disques 74 et 75 peuvent être pressés contre les surfaces de friction correspondantes 76 et 77 du pignon 55. Le disque de friction 74 est relié au moyeu du pignon 58 de façon à pouvoir coulisser, mais sans pouvoir tourner. Le disque à friction 75 est relié également de façon à pouvoir coulisser, mais sans pouvoir tourner avec une couronne 78 fixée sur le carter.
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Les quatre vitesses possibles dans le mécanisme représenté par la figure 2 sont transmises comme suit depuis l'arbre 1 par l'intermédiaire de l'embrayage à friction 2: 1ère vitesse : pignon 45, pignon 55, accouplement 60-62, moyeu du pignon 56, accouplement 63-61, pignon 57, pignon 47, arbre entraîné 40.
2ème vitesse : pignon 45, pignon 55, accouplement 60-62, pignon 56, pignon 46, accouplement 53-51, arbre entraîné 40.
3ème vitesse :accouplement 50-52, pignon 46, pignon 56, accouplement 63-61, pignon 57, pignon 47, arbre entraîné 40.
4ème vitesse : (prise directe) accouplement 50-52, accouplement 53-51, arbre entraîné 40.
Dans ce mécanisme de changement de vitesse, une liaison est établie par les pignons 48, 49, l'arbre 80 et les pignons 59, 58, entre les deux éléments d'extrémités placés dans l'alignement de l'arbre de renvoi, le rapport de transmission de cette liaison étant supérieur à 1. En vue de l'accouplement avec cette transmission, le pignon 55 est accouplé par l'huile sous pression agissant sur les pistons 72, par l'intermédiaire du disque à friction 74, avec le pignon 58. Pour le ralentissement, le pignon 55 est accouplé par la pression d'huile s'exer- çant sur le piston 73 par l'intermédiaire du disque à friction 75 avec la couronne 78 fixe sur'le carter.
Comme exemple, on décrira ici le passage de la seconde à la troisième vitesse Dans la seconde vitesse, les accouplements 51-53 et 60-62 sont enclanchés. Tout d'abord, l'élément d'accouplement 51 est dégagé de l'élé- ment d'accouplement coopérant 53, puis l'élément
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d'accouplement coulissant 61 qui tourne plus rapidement que l'élément d'accouplement coopérant est appliqué contre l'élément d'accouplement coopérant 63. Pour obtenir le nombre de tours de dépassement, il faut accélérer le pignon 56 de façon correspondante. Ceci se produit du fait que, grâce à la pression d'huile s'exerçant sur les pistons 72, le pignon 55 est accouplé au moyen du disque à friction 74 avec le pignon 59.
Par la transmission 48, 49, 59, 58, le pignon 55 est commandé plus rapidement que cela n'est le cas lorsque les accouplements 60-62 et 61-63 sont en prise. L'élément d'accouplement 63 est donc accéléré par le pignon 55, au moyen de l'accouplement 60-62, à un nombre de tours supérieur à celui de l'élément d'accouplement 61. L'accouplement 61-63 parvient donc en prise à l'instant du dépassement, après quoi l'accouplement du pignon 55 avec le pignon ,58 est dégagé par la. distribution correspondante de la pression d'huile agissant sur les pistons 72.
Lorsque l'accouplement 60-62 est dégagé et que l'élément d'accouplement coulissant 50 est appliqué contre l'élément d'accouplement coopérant 52, il faut, pour accélérer l'enclanchement de l'accouplement 50-52, réduire de façon correspondante le nombre de tours de l'élément d'accouplement 50 tournant plus vite. Ceci s'effectue du fait que la pression d'huile s'exerce sur les pistons 73 par suite de la distribution correspondante d'huile sous pression par le canal 66, le canal 69 prévu dans le pignon 55 et la chambre 71. Il s'ensuit que le pignon 55 est freiné au moyen du disque à friction 75 par rapport à la couronne 78 solidaire du carter.
En conséquence, le nombre
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de tours du pignon 45 engrenant avec le pignon 55 et par là même de l'élément d'accouplement 50 monté sur ce pignon 45 est diminué de façon correspondante jusqu'à ce qu'à l'instant de dépassement l'accouplement 50-52 parvienne en prise. Grâce à une distribution appropriée de l'huile sous pression, l'accouplement du pignon 'sa avec la couronne fixe 78 est ensuite dégagé.
Quand, lors du passagede la seconde à la troisième vitesse, l'accouplement 60-62 est tout d'abord dégagé, il faut, pour produire l'enclanchement de l'accouplement 50-52, ralentir l'élément d'accouplement 50 par le dispositif représenté comme décrit ci-dessus jusqu'au nombre de tours de dépassement. Après l'enclanchement de l'accouplement 50-52 et la séparation de l'accouplement 51-53, pour produire l'enclanchement de l'accouplement 61-63, le nombre de tours de l'élément d'accouplement 63 est accéléré jusqu'au nombre de tours de dépassement. Ceci s'effectue, comme décrit, par le dispositif représenté, du fait que le nombre de tours du pignon 56 est élevé de façon correspondante à partir du pignon 55 par l'intermédiaire du pignon 45 et de l'accouplement 50-52.
Le passage de la troisième à la seconde vitesse s'effectue de façon analogue par accélération ou ralentissement des éléments d'accouplement à enolancher.
La distribution de la pression d'huile peut se faire d'une manière connue quelconque dans le dispositif représenté dans la fig.2. Cette distribution n'a donc pas été illustrée spécialement. Par cette distribution, la pression d'huile est rationnellement diminuée rapidement par échappement de l'huile après enclanchement de l'accouplement correspondant du mécanisme.
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Le dispositif de manoeuvre des accouplements du mécanisme peut être actionné de façon quelconque et il est relié mécaniquement ou par distribution d'un fluide sous pression de façon appropriée, comme connu, avec le dispositif de coulissement indiqué dans la figure 1 pour le pignon 35 ou avec la distribution d'huile sous pression pour le dispositif indiqué dans la figure 2, de sorte que les dispositifs représentés pour l'accélération de la manoeuvre entrent en action immédiatement lors del'appli- cation des accouplements à enclencher et sont remis hors d'action immédiatement lors de l'enclenchement de ces accouplements.
REVENDICATIONS. l.- Dispositif de manoeuvre pour mécanismes de changement de vitesse à engrenages, notamment pour boites de vitesses de véhicules automobiles, caractérisé par l'application d'un dispositif d'accélération entrant en action à partir de l'arbre entraîné et grâce auquel une accélération peut être imprimée à l'élément d'accouplement tournant plus lentement.