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Pour : "Changement de vitesse automatique."
La présente invention a pour objet un changement de vitesse agissant par transmission hydraulique et destiné à transmettre la puissanoe d'un moteur à vitesse de rotation constante et couple constant à un élément récepteur monté sur un arbre se- oondaire dont le couple varie constamment avec sa rotation.
Bien que pouvant s'adapter à tous les besoins industriels ce changement de vitesse est tout particulièrement applicable à une voiture automobile ; il est remarquablement simple et robuste et assure tous les rapports de démultiplication entre le débrayage et la prise directe ainsi que la marche arrière.
La transmission hydraulique est réalisée par l'emploi d'une pompe à huile, exécutée par exemple suivant le Brevet français au même nom N 783.875 du 18 Déoembre 1934, ou autre liquide convenable, du type des pompes volumétriques à cadres
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ou pistons coulissants, dont le corps est solidaire de l'arbre moteur tandis que l'excentrique commandant la course des pistons est calé sur 1 arbre secondaire. Il s'ensuit que le couple cons- tant développé sur l'arbre moteur, pour une puissance motrice donnée et pour une rotation constante, sera communiqué à l'arbre mené par 1 intermédiaire de la réaction de l'effort de pompage sur 1 excentrique calé sur cet arbre mené.
Cette pompe ayant une vitesse de rotation différentielle entre les vitesses des arbres moteur et secondaire il en résulte qu'au démarrage la vitesse de rotation de la pompe est égale à la vitesse du moteur tandis que vers la prise directe la vitesse de rotation de la pompe tend vers zéro.
La variation de l'exoentrement commandant la course des pistons de la pompe, et conséquemment la variation du débit, est obtenue par la position d'un balancier résultant des efforts qui agissent sur lui.
Ce balancier tourillonne sur deux manetons creux dans lesquels passe le liquide dans un sens ou dans l'autre suivant le sens de rotation que l'on veut obtenir. A l'extrémité opposée est disposé un piston équilibreur coulissant librement dans un cylindre monté sur une pièce d'attelage, solidaire elle-même de 1 axe secondaire.
A cette pompe est relié un moteur hydraulique récepteur dont le rotor est solidaire de l'arbre secondaire et le stator solidaire du carter fixe.
Le rotor est composé d'un tambour à la périphérie duquel débouchent suivant un angle convenable les canaux conjugués amenant le liquide sous pression provenant de la pompe.
La paroi interne du stator est garnie d'alvéoles contre lesquelles le liquide refoulé par la pompe se trouve projeté.
Enfin une commande à main permet de déplacer axiale- ment l'axe récepteur et de modifier à volonté les effets d'un ressort de tarage.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple, un mode d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale longitudinale mon- trant l'ensemble du présent changement de vitesse.
La fig. 2 est une vue de détail en coupe longitudi- nale partielle de la pompe et du balancier d'exoentrement.
La fig. 3 est une coupe par la ligne b de la fig. 2.
La fig. 4 est une ooupe verticale d'une première varian- te de récepteur hydraulique.
Les figs. 5, 6 et 7 sont des vues montrant des varian- tes de ce dernier dans lesquelles la fig. 5 est une coupe verti-
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cale par le milieu du moteur pour la marche AV, la fig. 6 est une coupe longitudinale suivant e f et montre les moteurs de marche AV et AR, la fig. 7 est une coupe verticale du moteur de marche arrière.
La fig. 8 est une vue schématique d'une autre variante.
La fig. 9 est une coupe longitudinale montrant l'ensemble du changement de vitesse.
La fig. 10 est une coupe transversale faite à l'emplaoement des tourillons du distributeur.
La fige 11 est une coupe longitudinale partielle montrant la tige de commande actionnée par le levier à main pour faire varier la position du distributeur.
La fig. 12 représente le distributeur à balancier oscillant et le sohéma des efforts sous lesquels il tourillonne autour de ses manetons.
La fig. 13 est une coupe par la ligne a b c de la fige 12 en vue de montrer la disposition des oanalisations parallèles et oroisées.
La fig. 14 est une vue arrière montrant le montage du levier à main sur le fond de l'appareil.
La fig. 15 montre une variante de la liaison entre le distributeur et l'arbre récepteur.
La fig. 16 représente une variante du distributeur.
1 désigne le distributeur oscillant, 2 le cadre intérieur formant piston double et 3 le cadre extérieur formant également double piston tandis que le corps de la pompe est désigné par 4.
5 est le plateau d'entraînement solidaire de l'arbre moteur et entraînant les pièces 2, 3 et 4 de la pompe autour de l'axe distributeur 1 solidement maintenu sur deux manetons creux 6 et 7 qui lui servent de pivots (voir fig. 4).
Suivant la forme d'exécution représentée aux figs. 4 et 5, l'axe récepteur 8 porte le rotor 9 d'une turbine hydraulique dont le stator 10 solidaire du bâti est muni intérieurement d'alvéoles 11 sur lesquelles le liquide refoulé par la pompe, est projeté à travers les canaux 12 pour obtenir par réaction la rotation du rotor, solidaire de l'axe secondaire, dans le sens demandé lorsque le dispositif doit provoquer par exemple la marche avant, ou à travers les canaux 13 pour que le sens opposé de rotation corresponde à la marche arrière. Des noix de dérivation 24 et des cloisons 25 contribuent à diriger le liquide et à le faire aboutir contre la paroi interne du rotor suivant un angle convenable et en des points diamétralement opposés en vue d'équilibrer les efforts.
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Les figs. 5,6 et 7 montrent une variante suivant la- quelle au lieu et place d'une turbine à poussée constante, on dispose un moteur composé d'aubages oscillants 28, par exemple au nombre de quatre en communication avec le refoulement de la pompe.
Ces aubages appairés diamétralement, se déversent tangentiellement sur les faces entaillées à cet effet du stator 29 solidaire du carter.
Ces aubages, oscillant autour des axes 30, sont logés dans des evidements creusés dans le rotor, et ils sont astreints à venir en uontact avec la paroi interne du stator par l'intermé- diaire de ressorts soit à lame tels que 31 ou 32 ou à boudin tels que 33.
Deux moteurs Mont disposés o8te à o8te ainsi qu'on le voit clairement à la fig. 6; l'un montré en fig. 5, sert à la marche avant, l'autre, montré en fig. 7, à la marche arrière.
Le passage de l'un à l'autre s'opère par le déplacement axial du distributeur sous la commande du levier 19. Le stator porte deux entailles 34 sur le fond desquelles les aubages 28 doivent venir s'appuyer sous l'effet de leurs ressorts, lors du démarrage, auquel vient s'ajouter la force centrifuge pendant la rotation du rotor. Ces aubages 28 maintenus dans le stator 29 communiquent par leur ouverture opposée à la sortie avec les oonduits annulaires 36 et 36a formés entre le manchon de centrage 35 et le stator 29; ces communications donnent la possibilité d alimenter les aubages.
Le manchon de centrage 35 présente une lumière 49 coté tourillon 6 pour l'alimentation du moteur en marche avant et main- tient le bouchon de fermeture 48 pour permettre la communication coté marche arrière par l'ouverture 50 aménagée dans le tourillon 7 et communiquant avec le uonduit 36a.
Pour obtenir la marche avant le fonctionnement sera comme suit :
Le liquide refoulé par la pompe et débouohant du maneton 6 remplit le canal 36 par lequel tous les aubages communiquent.
Une paire de ceux-ci s'engageront contre les entailles 34 du sta- tor de telle sorte qu'une poussée du liquide de refoulement ten- dra à faire déplacer le rotor dans le sens de la flèche de la fig. 5 correspondant à la marche avant. La vitesse de rotation sera d'autant plus rapide que sera grand le débit de la pompe.
Lorsqu'à l'extrémité des deux entailles la paire d'au- bages aura été rentrée, sous l'effet d'une rampe, dans le loge- ment qu'ils occupent dans le rotor, le liquide qu'ils contenaient ne pourra s'échapper de ce logement que par les canaux 37 réser- vés dans le stator pour faire retour à l'aspiration.
Le dessin montre clairement que la construotion suivant laquelle les aubages travaillent par paires diamétralement conju- guées assure une poussée constante et diamétralement répartie.
Dans le cas de la marche arrière le liquide arrivant par le manchon 7 dans le canal circulaire 36 affecté au moteur de marche arrière se répartit de la même façon dans les aubages
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correspondants disposés, comme le montre la fig. 7, en sens opposé à ceux de la fig. 5.
Lorsque ce dispositif est destiné à être monté sur des changements de vitesse pour automobiles dans lesquels la marche arrière n'est que rarement employée et afin que dans ce cas, les aubages ne soient pas inutilement soumis à une oscillation conti- nuelle à chaque passage sur les entailles du stator, ces aubages sont munis d'un volet 38 emprisonné dans une petite chambre 39 qui peut par un canal 40, communiquer avec le canal circulaire 36. Sous la poussée constante du liquide sur le volet 38 l'aubage est ainsi obligé de demeurer immobile dans son logement sauf pen- dant la marche arrière pendant laquelle la pression sur le volet cesse du fait que le liquide retourne au refoulement par les ca- naux 40 et 36.
Ce résultat est obtenu grâce à la disposition sur la canalisation desservant le moteur de marche arrière d'un ula- pet d'aspiration 41 qui reste fermé pendant la marche avant.
D'autre part, en vue de ne pas contrarier la rentrée des aubages 28 dans leurs chambres 42, celles-ci peuvent être mises en communication avec l'aspiration par des canaux croisés 43 peroés dans le rotor pour agir respectivement dans les deux sens marche AV et marche AR, comme le montre schématiquement la fig. 6.
Il doit d'ailleurs être entendu que le récepteurhy- draulique pourra être construit aussi bien sous la forme d'un moteur à pistons rayonnants avec distributeur approprié. De même les aubages ci-dessus décrits pourront être remplacés par des palettes prismatiques ou des tubes 44 coulissant dans des cylin- dres 45 forés dans le rotor et convenablement fraisés à leurs extrémités pour s'appuyer par l'une sur le stator et ses entail- les et pour épouser par l'autre le bord de la rainure périphéri- que 36. Des ressorts à lame 46 maintiennent oontre la paroi du stator les tubes 44 qui y déversent le liquide sous pression, ainsi que le montre en schéma la figure 8.
L'automaticité du ohangement de vitesse sera obtenue grâce au montage pivotant du distributeur, monté en balance au- tour des manetons creux 6 et 7, montage qui permettra les va- riations progressives d'excentrement de la pompe sous l'influen- ce d'une variation de pression du liquide sur un piston équili- breur 14, qui reçoit à l'une des extrémités du balancier le re- foulement de la pompe par un canal approprié 15.
La variation d'inclinaison du balancier est obtenue par l'équilibre des efforts agissant sur lui et comprenant (voir fig. 2) un effort Po résultant des efforts de pompage agissant sur la faoe des pistons de la pompe, un effort p1 P'1 dU ' la pression du liquide sur la face du piston équilibreur 14 et en- fin un effort P2 P'2 provoqué par la réaction d'un ressort de tarage 16 qui s enroule autour d'un manchon de oentrage 17 coulissant sur 1 axe récepteur 8 et qui prend appui sur une butée ré- glable 18.
Cette butée est à cet effet prolongée par un manchon 50 sur lequel sont ménagés une série de trous 26 dans lesquels on peut engager une broche pour permettre le vissage ou le dévissage de la butée; cette broche sera introduite en enlevant le bou- ohon 27 de l'orifice de remplissage.
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D'autre part un levier de commande 19 est monté sur le bâti et actionne par un secteur denté 20 une crémaillère 21 soli- daire d'un manchon monté sur l'arbre secondaire 8. La position verticale du levier correspond à la position de débrayage, tan- dis que la position inclinée vers l'avant correspond à la marche avant et vers l'arrière à la marche arrière. En conjuguant cette commande manuelle à la commande automatique, on peut à volonté par le déplacement axial de l'axe récepteur modifier les effets du ressort de tarage 16 et ainsi, en agissant sur le distributeur, on obtiendra des accélérations ou des ralentissements ce qui assu- rera un freinage très progressif puissant et sûr.
Le moteur étant en marche il suffit donc pour obtenir le départ de déverrouiller le levier 19 pour que le distributeur par 1 effet du ressort 16 s'incline suivant la position de plus grande course de la pompe; c'est-à-dire à son débit maximum si aucune résistance n'y fait obstacle, ou suivant la position oor- respondant à l'équilibre résultant de l'effort d'entrée et du couple résist ant.
Pour la prise directe l'entraînement est assuré sans pertes par l'action d'un plateau d'embrayage 22 et d'un oontre- plateau 23, le premier prenant appui sur la collerette du pla- teau d'entraînement 5 et le second contre la face du rotor 9 sous la poussée du cadre extérieur 3, suivant la position de la fig. 1, l'excentrement de la pompe étant alors à son maximum.
Le fonctionnement du changement de vitesse est donc entièrement automatique puisque l'organe essentiel de liaison et de transmission entre l'arbre moteur et l'arbre mené est une pompe à pistons dont la uourse est fonction des pressions du liquide dans le récepteur hydraulique oalé sur l'arbre mené et conséquemment suivant les vitesses de rotation de ce dernier.
L'ensemble fournit en quelque sorte une balance de couples autour des manetons creux du distributeur.
L'objet des figs. 9 à 16 consiste à utiliser le distri- buteur à balancier et à manetons creux ci-dessus rappelé et, au lieu de le brancher sur une turbine ou un rotor à aubages, à le relier à un récepteur hydraulique de même construction que la pompe et travaillant en différentiel avec celle-ci. Le distribu- teur sera alors double et percé de canaux parallèles mettant en communication la pompe et le récepteur, ces canaux étant croisés pour obtenir que la réaction agissant en sens opposé, le réoep- teur tourne dans le même sens que la pompe.
Les manetons du dis- tributeur sont portés par une carcasse qui tourne en bloc, dans le même sens que la pompe, sur deux roulements montés sur le oar- ter, tandis qu'un simple levier à main permet de commander, par le déplacement du distributeur, la variation des débits et en conséquence des vitesses, ainsi que la marche avant ou arrière.
1 est le distributeur oscillant, 2 le cadre intérieur de la pompe formant piston double, 3 le cadre extérieur formant également piston double et 4 le corps de la pompe.
L'axe du distributeur est solidement maintenu sur deux manetons creux 6 par deux raccords 5 dans un support ou carcasse 7, laquelle estportée par deux roulements 8 et 9 dans le carter 10. Un disque d'entraînement 11 est vissé sur la carcasse, comme @
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montré à la fig. 9, et est solidaire par friction à la plus grande vitesse, pour faire bloc, avec les éléments 12, 13, 14 d'une pompe réceptrice à cadres coulissants, analogues aux éléments 2, 3, 4 de la pompe motrice et enfermés dans un tambour 15 solidaire de l'axe réoepteur 16. Cet axe est supporté dans le carter arrière 17 par deux roulements 18, 19 entre lesquels est disposé un joint plastique 20 comprimé élastiquement entre deux bagues, mobile 21 et fixe 22.
L'ensemble carcasse et distributeur étant laissé libre pourrait ne pas remplir son rôle d'intermédiaire c'est-à-dire que la vitesse différentielle ne suivrait pas sa progression. Pour remédier à ce cas, le disque 11 frottant légèrement cherche à faire suivre le mouvement A.V. D'autre part un cliquet non représenté empêche positivement la oaroasse de tourner en sens inverse au moment du démarrage.
De son coté la liaison entre la pompe motrice et la carcasse 7 est réalisée par un embrayage à friction comportant les disques 24, 25, 26, 27 lorsque dans la position de plus grande excentricité du maneton le cadre extérieur 3 de la pompe vient s'appuyer contre le disque 26.
D'autre part sur le distributeur 1 est fixé un plateau 28 qui, avec un levier solidaire, pousse un axe 29 servant de centrage à des rondelles Belleville 31 qui, d'une part s'appuient sur le plateau 28 et d'autre part sur une boutonnière 30 dépendante de la carcasse 7.
Un levier à main 32 en forme de fourche et tourillonnant dans des chapes 40 sur le carter arrière 17, actionne par l'intermédiaire de deux tiges 33 à double butée et ooulissant dans le carter un manohon 34 ooulissant dans le carter A.V. 10, le manohon pousse une butée à billes 35 qui, elle, fait action sur la bague conique 36 servant d'attelage pour le déplacement du levier dépendant du plateau 28. La bague conique 36 faisant face à un cône femelle 37 calé dans le carter 10 (voir fig. 11).
L'action du levier 32 permet ainsi de commander les mouvements du distributeur et, par la variation des débits, d'obtenir à la main toutes les vitesses avant. Pour obtenir la marche arrière il suffit de continuer à pousser le levier 32 jusqu'à la position A. R. (fig. 9) : les tiges 33, agissant toujours sur le manchon 34, amèneront la bague conique 36 en oontaot avec le c8ne fixe 37 de façon à l'immobiliser tandis que le disque d'entraînement 11 qui, comme le montre le dessin, est mince et flexible, est de son coté repoussé en arrière par les deuxièmes butées 38 réservées sur les tiges 33.
Le fonctionnement automatique du changement de vitesse sera obtenu par la variation d'inclinaison du balancier distributeur autour de ses manetons sous l'effet des efforts agissant sur lui, ce montage permettant les variations progressives d'exoentrement de la pompe et du récepteur différentiellement.
Ces efforts comprennent (fig. 12) un effort P résultant des efforts de pompage qui agissent également sur la face des pistons de la pompe motrice, un effort P1 dû à la pression du liquide sur la faoe des pistons de la pompe réceptrice et enfin un effort P2
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provoqué par le système élastique de tarage 31 en vue de compenser la différence qu'il peut y avoir entre P et P1.
La distance du maneton de la pompe au tourillon est prévue plus longue que celle du tourillon au maneton du récepteur pour assurer une prépondérance sur la réaction opposée, du fait que par ailleurs les surfaces agissantes et la pression sont de même valeur.
Comme il a été dit, le distributeur est traversé de deux canalisations parallèles qui se oroisent dans le tourillon de façon que le canal de gauche, coté maneton de la pompe, aboutis- se, suivant les flèches de la fig. 13, à celui de droite o8t6 moteur et inversement, afin que la poussée engendrée par la pres- sion du liquide agisse en sens opposé et qu'ainsi le moteur tourne dans le même sens que la pompe. D autre part les manetons creux d'oscillation du distributeur forment sièges en 50,51 à des ola- pets destinés à récupérer le liquide qui tend à fuir dans le car- ter pendant la marche.
Le fonctionnement s'opère de la façon suivante : on place le levier 32 à la position P M de la fig. 9, et après mise en marche du moteur on décrante le levier et on le laisse libre.
Sous l'effet du système élastique 31, le distributeur oscillera jusqu'à une position correspondant à la oourse maxima de la pompe, c'est-à-dire à son débit maximum, aucune résistance n'y faisant obstacle, puis il prendra ensuite toutes positions correspondant à l'équilibre résultant de l'effort sur la pompe d'entrée et du couple résistant se manifestant sur la pompe génératrice. On doit remarquer à ce propos que le débit de la pompe diminue, les capa- cités de l'autre pompe, ou pompe réceptrice, augmentent et ceci différentiellement.
Lors de la prise directe l'entraînement est assuré sans pertes par l'action de l'embrayage à friction constitué par les disques 24, 25,26, le premier prenant son appui sur la colle- rette 41 du plateau d'entraînement 42 solidaire de l'arbre moteur et le dernier contre le disque 27 de la carcasse 7 sous l'effet de poussée du cadre extérieur 3 de la pompe, ainsi que le montre la fig. 9.
Comme dans le cas des figs. 1 à 8, le fonotionnement du présent uhangement de vitesse est donc entièrement automatique; on y retrouve l'organe essentiel de liaison et de transmission entre l'arbre moteur et l'arbre mené, constitué par une pompe à pistons dont la course est fonction des pressions du liquide dans le récepteur hydraulique calé sur l'arbre mené et en con- séquence suivant les vitesses de rotation de ce dernier ; la seule différence est que le récepteur hydraulique est ici cons- titué par le montage différentiel d'une seconde pompe pareille à la première, le maneton de la pompe solidaire de l'arbre moteur étant à une distance plus longue du tourillon que oelle qui re- lie le tourillon au maneton de la pompe réceptrice.
Dans la construction simplifiée représentée à la fig.
15, les éléments 12, 13 et 14 qui constituent la. pompe réoeptri- ce sont assemblés dans un tambour 60 fixé sur le carter arrière 17.
A l'extrémité 61 du manchon distributeur 1 est fixée une pièce d'entraînement 62, en for@@ @@ Pieteau portant deux doigts63 engagés librement dans des mortaises 64 ménagées dans un autre
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plateau 65 solidaire de l'axe récepteur, cet engagement permettant le pivotement du distributeur sur son axe d'oscillation. Il doit être entendu que dans cette variante où les éléments de pompage sont immobilisés alors que le distributeur tourne dans le sens du mouvement les canaux parallèles n'ont plus, comme dans la forme d'exécution précédente, à se oroiser entre les tourillons du distributeur.
D'autre part le décalage des deux extrémités du distributeur par rapport à son pivotement sera disposé ainsi que le montre la figure, de façon à ce que pour un débit maximum de la pompe, le débit du moteur sera nul ou inversement, l'exoentrement inverse de la pompe augmentant encore l'exoentrement du moteur pour produire la marche A.R.
Pour simplifier le dessin, l'embrayage du cote de la pompe n'est pas représenté mais il est bien entendu qu'il sera conforme à celui montré à la fig. 9.
La fig. 16 représente xxxxx une variante du distributeur et de sa liaison entre les deux pompes.
Ainsi que le montrent les figs. 9 et 12 le maneton, côté récepteur, représenté dans une position qui correspond à l'égalité des débits, est parallèle à l'axe vertical de l'ensemble. Cette disposition permet d'éviter un travail trop en oblique pendant la marche arrière et diminue l'encombrement.
Par oontre le maneton, côté pompe, n'est pas, pour la même position, en alignement avec le maneton récepteur mais il sera préférablement en concordance avec cet axe à la position de point mort ou débrayage ainsi que le montre le dessin.
Dans cette variante le distributeur est divisé en deux éléments 55, 56, tourillonnant respectivement en 57, 58 et munis à leurs extrémités internes de secteurs 59, 60 en prise avec une crémaillère double 61 qui sert aussi bien dans la commande à main, schématisée en 62 que dans la commande automatique indiquée par le ressort de tarage 63.
Les forces à équilibrer étant importantes il est nécessaire de faire appel à la pression du refoulement de la pompe 64 pour effectuer le démarrage de l'ensemble.
Cette disposition, permettant d'obtenir également la marche dans l'un ou l'autre sens, oonvient tout particulièrement dans la commande des machines-outils, etc...
REVENDICATIONS
1. Changement de vitesse automatique caractérisé en ce que le distributeur est disposé en forme de balancier.