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Perfectionnements aux mécanismes de transmission de puissance à vitesse variable.
La présente invention se rapporte aux mécanismes de transmission de puissance, eomme par exemple le système principal de transmission de puissance d'un véhicule auto- mobile, servant à relier à un moteur d'entraînement tournant d'une manière continue une charge présentant une inertie assez considérable, le méc'anisme étant du type comportant une transmission à plusieurs rapports de démultiplication et con- tenant des moyens de couplage de 1'entraînement, non suscep- tibles de couplage progressif, tels que dies embrayages à mâchoires' ou des engrenages amenés en prise par glissement ,
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pour établir les divers rapports de démultiplication, un embrayage à friction reliant l'arbre de sortie de ladite transmission à un organe mené,
et préférablement un organe transmetteur de puissance hydraulique du type cinétique (par exemple un embrayage hydraulique) établi pour entraî- ner l'arbre d'entrée de ladite transmission.
Jusqu'ici les mécanismes de ce genre présentaient l'inconvénient que l'embrayage à friction nécessaire pour transmettre un couple maximum très élevé aurait dû être de dimensions et d'un prix très élevés et aurait été difficile à actionner.
Un des objets de la présente invention est de four- nir un mécanisme de transmission de puissance du type indi- qué, ce mécanisme étant facile à actionner, présentant tou- tes les garanties désirables et étant, déplus, de construc- tion simple.
Suivant la présente invention, dans le mécanisme per- fectionné de transmission de puissance du type décrit, l'em- brayage à friction est pourvu de moyens d'engagement élasti- ques exerçant une force non suffisante pour permettre à l'em- brayage de transmettre le couple d'entraînement maximum de régime auquel il peut être soumis dans les conditions normales de marche, de moyens répondant aux effets du couple transmis et servant à augmenter automatiquement la force d'engagement au moment où ils se trouvent soumis à l'action d'un couple d'entraînement, et enfin des moyens de contrôle pouvant être actionnés pour produire le découplage de l'embrayage.
Les moyens d'engagement élastiques comprennent avan- tageusement un ou plusieurs ressorts exerçant une pression d'engagement sur les surfaces de friction, cette pression étant suffisante pour assurer la transmission d'une partie seulement du couple de régime auquel l'embrayage peut se trouver soumis dans la vitesse (rapport de démultiplication)
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la plus basse, ce couple réduit variant par exemple, dans un véhicule automobile, entre le quart et la moitié du cou- ple en première vitesse, (rapport de démultiplication dorr- nant la vitesse la plus faible), correspondant au couple maximum du moteur.
Les moyens répondant à l'effet du cou- ple et pouvant comprendre un organe à bascule, une came ou un mécanisme analogue , ou bien un dispositif à vis et écrou à gros pas, et établis pour transmettre une partie ou la totalité du couple appliqué à l'embrayage et pour augmenter convenablement la force d'engagement agissant sur lesdites surfaces de friction proportionnellement à l'augmentation du couple d'entrapînement, doivent être réglés de manière telle que la force d'engagement qu'ils produisent soit par elle-même insuffisante pour empêcher l'embrayage de glisser, mais que, lorsqu'ils sont soutenus par la force du ressort, ils empêchent tout glissement entre les limites atteintes par la valeur du couple moteur en fonctionnement normal.
'j'embrayage à friction peut comprendre des mgyens répondant à la valeur du couple et servant à augmenter au- tomatiquement la force d'engagement au moment où il se pro- duit un couplé de dépassement, la réponse de ces moyens ayant lieu cependant avec une intensité moins élevée que celle correspondant à l'augmentation de la force d'engage- ment au moment de l'apparition du couple moteur sur ces organes- ±j'invention va être décrite dans la suite avec ré- férence à l'exemple représenté dans les dessins joints, dans lesquels ;
La fi.gure 1 est une élévation latérale d'une partie du système de transmission de puissance d'un véhicule automobile,
La figure est une section longitudinale verticale de la transmission représentée en figure I,
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La figure 3 est une section longitudinale verticale de l'embrayage découplé,
La figure 4 est une section suivant la ligne 4-4 de la figure 3,
La figure 5 est une section suivant la ligne b-5 de la figure 3, d'un organe de bascule de marche avant, et
La figure 6 est une section, correspondant à la figure 5, mais montrant un organe de bascule de marche arrière.
Dans la figure 1, le vilebrequin 10 d'un moteur à combustion interne 11 est relié par un embrayage hydrauli- que 12 du type cinétique à l'arbre d'entrée 13 d'un dispo- sitif de changement de vitesse 14 mécanique à arbre intermé- diaire, comportant un levier 15 de commande du changement de vitesse. L'arbre de sortie de la transmission est elié par l'intermédiaire d'un embrayage à friction contenu dans un carter 16 à un couplage 17 de l'arbre mené. Un arbre de com- mande 18 servant à découpler l'embrayage est monté dans le carter 16 et est relié, par les manivelles 19 et 20 et une tige de liaison 21 à une pédale 22 pivotée dans le carter du changement de vitesse 14.
Le chamgement de vitesse 14 (figure 2) est du type courant, donnant trois vitesses de marche avant et la marche arrière, les deux vitesses supérieures étant mises en prise par un embrayage à mâchoires comportant un embrayage auxili- aire de synchronisation. L'arbre d'entrée 13 est solidaire d'un organe 23, des dents de l'embrayage à mâchoires 4 et d'un cône mâle de synchronisation 25. La roue 23 est constam- ment en prise avec un engrenage 26 fixé, ensemble avec les engrenages 27, 28 et 29 sur un arbre intermédiaire 30.
La roue 27 est constamment en prise avec une roue 31 de deuxième vitesse, pivotée sur l'arbre de sortie 32, mais incapable de glisser axialement sur cet arbre- Une roue 33 de basse vi-
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tesse peut coulisser dans des rainures de l'arbre de sort3e/L
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et peut être amenée en prise avec la roue 28 pour fournir la vitesse inférieure, et avec une roue folle (non repré- sentée) en prise avec la roue 29 pour fournir la marche arrière.
La vitesse supérieure (prise directe) et la vites- se intermédiaire sont mises en prise au moyen d'un embraya- ge à mâchoires courant à deux extrémités de travail, compor- tant des embrayages à friction auxiliaire de synchronisation, mais sans moyens pour empêcher le verrouillage par inertie- Un cône femelle de synchronisation 34 peut glisser sur des rainures axiales sur l'arbre 32 et coopère avec le cône 5 et avec un cône 35 formé sur la roue 31.
L'organe 34 porte une série de billes plongeuses telles que 36, chargées par des ressorts et suceptibles de coulisser radialement, ces billes étant logées dans des percements tels que 37 et coopé- rant avec une rainure circulaire 38 dans un organe coulissant 39 d'un embrayage à mâchoires comportant des rainures inté- rieur es 40 en prise avec des rainures extérieures 41 ménagées sur l'organe 34 et pouvant venir en prise alternativement avec les dents 24 et avec les dents 42 solidaires de la roue 31 de la vitesse intermédiaire. L'organe 39 et la roue coulissante 33 sont commandés par le levier 15 de changement de vitesse par l'intermédiaire d'un mécanisme sélecteur d'un type connu.
L'embrayage de friction (figure 3 et 4) contenu dans le carter 16 comprend un disque menant 43 fixé à un moyeu 44 sur des rainures 45 ménagées sur l'arbre de sortie 32 de l'embrayage. La partie menée de cet embrayage comporte un tam- bour 46 présentant un rebord 47 dirigé vers 1'intérieur et constituant une plaque-butée pour le disque menant, et une plaque annulaire 48 fixée au moyen de vis '49 à un rebord 50 formé sur le tambour 46, et également fixée à un rebord 51 formé sur un arbre mené 52 auquel le couplage 17 est fixé au moyen de rainures.
La plaque 48 comporte un rebord cylindrique
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53 dont la surface intérieure sert à guider un anneau 54 de section en forme d'U, fixé à une plaque de pressage 55' Une série de ressorts de compression 56 uniformément distribués sont disposés entre les plaques 48 et 55 et appuient la plaque de pressage 55 vers la plaque-butée 47 de manière à produire l'engagement du disque menant 43.
Le mécanisme de découplage de l'embrayage comprend trois leviers 57 radiaux uniformément distribués. Chaque levier est pivoté à une oreille 58 et présente à son extré- mité extérieure une rainure circulaire 59 dans laquelle est logée une bille 60 s'appuyantcontre la face intérieure du rebord arrière de l'anneau 54. Cette construction permet à la plaque de pressage 55 de se mouvoir librement d'un cer- tain angle de rotation par rapport au restant de la partie menée pendant que les leviers 57 soht convenablement char- gés. Les bras intérieurs des leviers 57 sont engagés, par l'intermédiaire des fentes de position 67, dans les extré- mités des doigts 61 depassant axialement à travers des ou- vertures telles que 62 ménagées dans le rebord 51 et soli- daires d'une couronne de poussée 63.
Une fourche 66 est fixée à l'arbre de commande 18 et vient en prise avec un palier-butée constitué par un anneau en graphite 64 porte dans un anneau-tourillon à rebord 65.
Les moyens répondant au couple sont disposés comme suit : Neuf niches obliques 70 uniformément distribuées et dirigées vers l'arrière sont ménagées dans la partie arriè- re 53A du rebord de guidage 53 manchonné dans le tambour mené 46. Des niches correspondantes 71, dirigées vers l'avant sont formées dans le bord extérieur de la plaque de pressa- ge 55 (figure 5)' Chaque paire de niches 70 et 71 reçoit un organe à bascule 72 de marche avant à extrémités arrondies, la forme des niches étant telle que l'organe à bascule peut pivoter dans un plan tangent.
Lorsque l'embrayage est réglé
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correctement, ce réglage s'effectuant en introduisant ou en enlevant des rondelles 73 dans le joint entre le rebord 50 et la plaque 48, l'axe longitudinal de chaque organe 72 fait angle # de 30 degrés avec une ligne parallèle à 1 'axe de l'embrayage lorsque celui-ci est engagé à fond, comme en figure 5. Les organes à bascule 76 de marche arrière (figure 6) sont logés dans les niches 74 et 75 distribuées uniformé- ment, leur disposition étant analogue à celle des organes 72, à l'exception près qu'ils sont inclinés en sens contraire et qu'il font un angle 0 de 35 degrés avec la direction longitu- dinale.
Le dispositif fonctionne comme suit : le mo- teur tourne au ralenti et que le véhicule est au repos, la tranée du couplage hydraulique 12 maintient la roue 23, làarbre intermédiaire 30 et la roue 31 en rotation- Si l'on désire mettre en prise la première vitesse à partir du point mort, on enfonce la pédale 22 pour découpler l'embrayage à friction, et l'on actionne convenablement le levier 15 de changement de vitesse de manière à mettre en prise la roue coulissante 33 avec la roue 28, mettant ainsi en rota- tion le disque menant 43 de l'embrayage à friction. La pé- dale 22 est alors lâchée et l'on accélère le moteur.
Les ressorts d'embrayage 56 engagent l'embrayage, mais la force d'engagement qu'ils exercent est insuffisante pour permettre à l'embrayage de transmettre plus d'un tiers environ du couple de sortie en première vitesse, correspondant au couple maximum du moteur. L'embrayage commence donc à s'engager d'une manière très douce- Une partie du couple est transmise depuis le disque menant 43 à la plaque-butée 47 et de là à travers le tambour 46 et la plaque 48 à l'arbre mené 52. Le reste du couple est transmis à,partir du disque menant (agis- sant dans le sens indiqué par la flèche en figure 5) à la pla- que de pressage 55, et de là par les organes 72 à la plaqua 48.
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Ces organes tendent ainsi à basculer en avant autour de leurs extrémités dans la niche 70 et, ce faisant, ils ap- puient la plaque de pressage 55 vers la plaque-butée 47, en contribuant ainsi à la pression d'engagement, l'effet com biné des organes 72 et des ressorts 56 permettant à l'em- brayage de transmettre le couple maximum de première vites- se pouvant être produit d'une manière continue. insi qu'il a déjà été mentionné, une caractéristi- que importante de cet embrayage consiste dans le fait que les organes 72 répondant aux effets du couple, exercent une force d'engagement qui est par elle-même insuffisante pour faire augmenter la capacité de transmission de couple de l'embrayage aussi rapidement que l'augmentation du couple menant appliqué.
L'embrayage est suceptible de transmettre le couple mei.ant appliqué parcequ'il se trouve engagé par l'effet combiné de la force constante des ressorts 56 et de la force variable exercée par les organes 72. Si dons par exemple on lâche la pédale 22 pour engager l'embrayage lorsque le moteur 11 tourne à une vitesse très élevée (auquel cas l'effet tampon de l'embrayage hydraulique est beaucoup moins marqué), l'embrayage à friction se mettra à glisser avant que le couple menant ne monte à une valeur exagérément élevée. bour passer de première en deuxième vitésse, on en- fonce la cédale 22 pour dégager l'embrayage, les rainures 59 et les billes 60 permettant le léger déplacement angulai- re de la plaque de pressage 55 par rapport aux leviers 57 ré- sultant de l'augmentation de l'inclinaison des organes 72.
un actionne alors le levier 15 de la manière ordinaire, en déga- geant la roue 33 et en poussant l'organe 39 de l'embrayage à mâchoires vers la droite. Les billes 36 et la rainure 38 coopèrent pour pousser le cône de synchronisation 34 vers la droite en engagement avec le cône 35 de deuxième vitesse.
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L'arbre de sentie 32 et le disque menant 43 de l'embrayage se trouvent ainsi synchronisés avec la roue 31 de deuxième vitesse, et, lorsque le levier 15 aura terminé son mouve- ment, l'organe 39 viendra en prise avec les dents 42. En lâchant la pédale 22, l'embrayage revient en engagement et retransmet l'entraînement comme décrit plus haut- Le passage de deuxième en troisième vitesse s'effectue d'une manière analogue.
Pour revenir à la première vitesse lorsque le vehi- cule est en marche, il suffit d'enfoncer la pédale 22 et de permettre au moteur de revenir au ralenti avant de com- pléter la manoeuvre du levier de changement de vitesse-
Four effectuer une marche arrière, on enfcnce la pé- dale d'embrayage 22 et l'on actionne le levier 15 dans la position produisant l'engagement de la roue 33 avec la roue fdlle de marche arrière.
Le disque menant 43 de l'embraya- ge se trouve ainsi entraîné en arrière, et, lorsque la pédale aura été lâchée, les ressorts 56 assureront un engagement progressif de l'embrayage. Une partie du couple renversé de l'embrayage est transmis depuis le disque me- nant (agissant dans le sens indiqué par la flèche en figure 6) à la plaque de pressage 55, et de là à travers les or- ganes 76 à la plaque 48, les organes 72 étant déchargés.
Les organes 76 appuient la plaque de pressage 55 vers la plaque-butée 47 et viennent ainsi contribuer à la pression d'engagement.
Il a été trouvé avantageux de rendre la capacité de transmission de couple menant légèrement supérieure à la capacité de transmission du couple renversé (et de dépasse- ment) de l'embrayage.
La nouvelle disposition présente les avantages suivants:
Bien que l'embrayage à friction actionné par le couple /1
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doive trans@ettre dans les vitesses inférieures un multi- ple du couple moteur, la force de commande nécessaire pour l'actionner (par exemple la pression sur une pédale d'em- brayage 22) est avantageusement faible, et lorsque l'em- brayage est engagé dans des conditions de couple faible, la mise en prise est très douce du fait que la pression d'en- gagement est faible.
Etant donné cependant que l'embrayage est actionné par le couple, il n'y aura pas de glissement lorsque l'on se trouvera en première vitesse, le moteur donnant sa pleine puissance. rendant les changements de vitesse, le véhicule étant en marche et la vitesse du moteur étant élevée, l'effet tampon de l'embrayage hydraulique n'est pas aussi marqué, et pourvu que, au moment où se produit à nouveau l'enga- gement de l'embrayage actionné par le couple, la vitesse du moteur soit inférieure à ce qu'elle sera une fois la mi- se en prise de la vitesse suivante effectuée, cet embraya- ge viendra en engagement sous un couple de dépassement et produira, par conséquent, une mise en prise facile- De mê- me, si l'embrayage est engagé lorsque le véhicule est en marche à grande vitesse, avec l'une des vitesses en prise et le moteur au ralenti ou arrêté,
la projection désagréa- ble des passagers en avant, ainsi que la surcharge du systè- me de transmission dans le sens du dépassement se trouveront de ce fait convenablement réduites* Étant donné que la pression d'engagement due au cou- ple est inférieure en prise directe ou en deuxième vitesse qu'en première vitesse, la mise en prise peut être uniformé- ment douce dans n'importe quelle vitesse en prise.
L'embrayage actionné par le couple peut être de dimen- sions réduites en comparaison avec sa capacité de couple maximum, étant donné que l'embrayage hydraulique fournit le glissement nécessaire pour le démarrage et la marche normale @
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dans le trafic de ville ; enconséquence de ses dimensions réduites et du fait que son élément menant consiste avanta- geusement uniquement en un disque léger, le moment d'iner- tie des parties à accélérer ou à retarder pendant le chan- gement des vitesses est faible. De plus, dans les vitesses inférieures, la vitesse desdites parties est inférieure à celle de l'arbre d'entrée du mécanisme.
Dans l'exemple re- présenté aux dessins, comprenant un mécanisme de type cou- rant, lesdites parties sont constituées par l'arbre de sortie 32, la roue 33, les organes coulissants 34 et 39 de l'em- brayage à mâchoires synchronisé, et par le disque 43.
L'embrayage synchronisé de construction simple et peu coû- teuse représenté fonctionne par suite d'une manière satis- faisante, et la première vitesse (ou bien la première et la deuxième vitesses dans une boite à quatre vitesses) peut être mise en prise par des pignons coulissants ou des embrayages simples à mâchoires, sans inconvénients sérieux.
Le màcanisme décrit peut être modifié en supprimant le train de marche arrière à partir de l'engrenage 14, par exemple dans le cas où le système est destiné à être uti- lisé en amont d'un train de renversement de marche, du gen- re utilisé couramment dans les locomotives. Dans ce cas, les moyens d'actionnement répondant aux effets du coupe.. menant de dépassement (par exemple les organes 76) peu- vent être omis.
Résumé.
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