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"Appareil électromécanique combiné d'embrayage, d'inverseur "de marche et de changement de vitesse" -
L'organisation classique d'une transmission électromécanique pour véhicules automobiles et autres applications analogues com- prend, à partir du moteur, un embrayage suivi d'une botte renfer- mant un inverseur de marche mécanique et un dispositif électroméca- nique donnant les différentes combinaisons de vitesses désirées.
La présente invention a pour objet le nouveau produit indus- triel que constitue un appareil de transmission essentiellement ca- ractérisé par le fait qu'il réunit en un bloc unique un embrayage électromagnétique ,combiné avec l'inverseur de marche et la botte de vitesses proprement dite du type électromécanique, cet ensemble, qui constitue une caractéristique fondamentale de l'invention pou- vant d'ailleurs 8tre réalisé de diverees manières.
L'invention est également caractérisée par les points suivants, pris isolément ou en combinaison :
Il est prévu un ou plusieurs électro-aimants de blocage qui ne sont alimentés que sur la position point mort de l'inverseur et qui immobilisent un élément du mécanisme.
Ainsi se trouve supprimé le léger entraînement que l'on constate avec les boites électromécani- ques habituelles, lorsqu'aucun électro-aimant n'est excité, par sui te du frottement entre les pièces tournantes produit par le film d'huile qui les recouvre;
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L'application, aux organes destinés à venir en contact, de bagues ou de surfaces métalliques de glissement concentriques encastrées dans lesdits organes, bagues, ou surfaces, décrites dans le brevet*beige' déposé par la demanderesse le 17 jnai@@r 1943 pour "Perfectionnements aux embrayages et aux freins électromagnétiques", ainsi que dans l'addition rattachée à ce brevet le 22 février 1944;
Enfin, avec l'ensemble embrayage-inverseur de marche - botte de vitesses ci-dessus spécifié sont combinés, de préférence, un accouplement élastique et un amortisseur de torsion placés entre le moteur et ledit ensemble. tour ce qui est de l'alimentation électrique, on peut utiliser pour l'ensemble du bloc une source unique de courant. Celui-ci sera naturellement envoyé d'une manière progressive dans l'embrayage pour l'obtention de la douceur de manoeuvre désirable.
On peut également utiliser deux sources de courant différentes, l'une pour les électro-aimants du groupe de la botte de vitesses proprement dite, l'autre pour ceux de l'embrayage-inverseur. Le courant utilisé pour le deuxième groupe pourra être, par exemple, le courant débité par la génératrice habituelle prévue pour la charge de la batterie ou par une génératrice auxiliaire. La première source de courant sera en général la batterie.
Sur le dessin annexé, on a représenté à titre d'exemple seulement, sans aucun caractère limitatif de la portée de l'invention, un mode de réalisation de celle-ci et des variantes.
Sur ce dessin : la fig. 1 est une demi-coupe longitudinale de l'ensemble précité; la fig. 2 est une demi-coupe longitudinale tout-à-fait schématique montrant une variante avec boite donnant quatre vitesses dont une surmultipliée; la fig. 3 est une demi-coupe semblable dans le cas d'une boite à huit vitesses, plus spécialement destinée à des véhicules poids lourds ; la fige 4, enfin, montre l'application de l'invention au cas d'un véhicule à traction avant (ou à prapulsion arrière avec moteur à l'arrière).
L'ensemble constituant le bloc de transmission qui forme l'objet essentiel de l'invention est logé dans un carter fixe 1-1', la partie 1 de ce carter renfermant l'embrayage-inverseur de marche tandis que la partie l' constitue la botte de vitesses proprement dite.
On décrira successivement ces deux éléments de la combinaison d'ensemble susvisée :
Embrayage-inverseur de marche - Sur l'arbre moteur 2 (que le moteur attaque, de préférence par l'intermédiaire d'un accouplement élastique et d'un amortissseur de torsion non figurés) est calé un plateau 3 supportant l'électro-aimant 4 dont l'enroulement 5 est alimenté par l'intermédiaire d'une bague 6 et d'un balai (non représenté sur le dessina.
Le plateau 3 et, par conséquent, l'arbre moteur 2, sont solidaires d'un petit planétaire 7 qui engrène avec le satellite 8 de chacun des satellites doubles 9 (dont un seul est visible sur le dessin) montés chacun pur un axe 10 fixé sur un plateau 11 pouvant tourner librement par rapport à l'arbre moteur/2
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et supportant une armature 12 susceptible de coopérer, soit avec 1'électro-aimant poteur 4, soit avec un électro-aimant fixe 13 solidaire du carter 1. Le grand satellite 14 de chacun des -satellites doubles 9 est en prise avec une couronne dentée 15 solidaire, d'une part, du premier pignon planétaire 16 de la boite de Vitesses, d'autre part, d'une armature 17 susceptible de coopérer avec un électroaimant de freinage, ou de blocage, 18 solidaire du carter 1.
Des bagues de glissement 19, 20 et 21 (ou des dispositifs assurant la même fonction) sont montées, respectivement, sur l'électroaimant mobile 4, sur l'armature 12 et sur l'électro-aimant fixe 13, ces bagues assurant la progressivité de l'embrayage et du changement de marche, ainsi qu'il a été exposé dans le brevet fibelge du
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1.'1:) uec4"....? 1943 pour "Perfectionnements aux embrayages et aux freins électromagnétiques" et dans l'addition rattachée à ce brevet le 22 février 1945.
L'ensemble qui vient d'être décrit, et qui forme l'embrayageinverseur de marche du bloc de transmission, fonctionne de la manière suivante :
Lorsque, le véhicule étant à l'arrêt, la botte de vitesses n'est pas alimentée et que le moteur est en marche, l'électro-aimant 18 est alimenté, grâce à une connexion prévue à cet effet sur le com@ mutateur de commande; il s'ensuit que ltarmature 17 se trouve immobilisée et comme cette armature est solidaire du premier pignon planétaire 16 du changement de vitesse, il ne peut se produire aucun entraînement de l'arbre mené :
on supprime donc ainsi le léger entrainement que l'on observe généralement dans les bottes électromécaniques usuelles par frottement entre les armatures, frottement provenant de l'existence du film d'huile qui recouvre lesdites arma- tures.
Il y a lieu de noter que par suite de la présence de l'électroaimant de blocage 18 précité, l'armature de l'embrayage-inverseur de marche tourne nécessairement au point mort à une vitesse inférieure à celle du moteur, dans le mme sens que l'arbre moteur. Il en résulte une amélioration des possibilités de progressivité de l'embrayage, amélioration particulièrement nette lorsque ladite armature tourne à une vitesse égale à la moitié de celle de l'arbre moteur, comme c'est le cas dans le mode de réalisation préféré.
Pour faire tourner le planétaire 16 dans le même sens que l'arbre moteur 2, on excite l'électro-aimant 4 et on coupe l'excitation de l'électro-aimant 18, cette coupure étant produite automatiquement par la manoeuvre du commutateur tendant à provoquer l'embrayage.
Dans ces conditions, l'armature 12 devient solidaire de l'électroaimant 4, ce qui fait que les satellites doubles 9, immobilisés sur leur axe 10, entraînent sans mouvement relatif la couronne 15 et,par conséquent, le planétaire 16.
Pour faire tourner le planétaire 16 en sens inverse de l'arbre moteur 2, il suffit de couper l'excitation de 1'électro-aimant 4 et d'exciter 1'électro-aimant 13 (1'électro-aimant 18 n'étant toujours pas alimenté). A ce moment, l'armature 12 devenant solidaire de l'é- lectro-aimant fixe 13, elle est immobilisée et les satellites doubles 9 tournent sur leur axe 10 immobilisé dans l'espace. Il s'ensuit que la couronne 15 tourne en sens inverse du planétaire 7 : autrement dit, le planétaire 16 tourne en sens inverse de l'arbre moteur 2.
Toutes ces manoeuvres se font d'une manière trèsdouce et sans à-coups, grâce à la progressivité d'envoi du courant dans les électro-aimants d'embrayage et à la présence des bagues de glissement 19, 20 et 21 mentionnées plus haut.
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Botte de vitesses - Avec l'ensemble embrayage-inverseur de marche ci-dessusdécrit est combinée une botte électro-mécanique logée, dans le même carter, le tout formant le bloc de transmission qui constitue un objet essentiel de l'invention.
Dans le mode de réalisation de la fig. l, il a été prévu une botte normale sans surmultiplication donnant quatre combinaisons de vitesses.
La botte en question est essentiellement caractérisée par la combinaison d'un certain nombre de trains comprenant : d'une part, un pignon central ou petit planétaire, une couronne à denture inférieure, ou grand planétaire, et des satellites montés fous sur des axes solidaires d'un plateau porte-satellites; d'autre part, un électro-aimant fixe solidaire du carter, un électro-aimant tournant et une armature pouvant fermer le champ magnétique de l'un ou l'autre des électro-aimants.
Diverses liaisons peuvent être établies entre le porte-satellites, le grand et le petit planétaire, d'une part, et entre l'électrc aimant tournant et l'armature, d'autre part.
Les électro-aimants contrôlant le fonctionnement des trains planétaires sont figurés en 22, 23, 24 et 25. Entre ces électro-aimants sont disposées des armatures (28 pour les électro-aimants 22 et 23, 27 pour les électro-aimants 24 et 25). Les électro-aimants 22 et 25 tournent, l'un avec l'arbre moteur, l'autre avec l'arbre récepteur, tandis que les électro-aimants 23 et 24 sont fixes, lesdits électro-aimants étant à cet effet rendus solidaires du carter l', par exemple au moyen de boulons de fixation 28 comme le montre le dessin.
D'une manière générale, chaque train donne deux vitesses, une prise directe et une vitesse soit démultipliée, soit multipliée.
Comme on le sait, une caractéristique d'un tel système est que lea trains étant montés en ligne et recevant chacun le mouvement du train précédent pour la transmission au train suivant, on obtient 2 x 2 x ..... = @n pour une botte comportant n trains. C'est ainsi que la botte figurée, laquelle comporte deux trains, donne quatre combinaisons de vitesses.
Le fonctionnement général,,, dans le cas de la fig. 1, est le suivant :
L'armature 26 du premier train liée au grand planétaire 37 peut être rendue solidaire soit de l'électro-aimant tournant 22, soit de l'électro-aimant fixe 23, suivant que l'on envoie la courant de la batterie dans l'une ou l'autre des bobines correspondantes. D'une manière analogue, l'armature 27 du deuxième train liée au pignon planétaire 29 peut être rendue solidaire soit de l'électro-aimant fixe 24, soit de l'électro-aimant tournant 25. Il en résulte que lorsque l'électro-aimant 22 est excité, le portesatelli- tes 30 tourne à la même vitesse que le planétaire 16. Par contre, on a une réduction lorsqu'on excite l'électro-aimant fixe 23.
Le fonctionnement du deuxième train est analogue : il donne une prise directe lorsqu'on excite l'électro-aimant tournant 25 et une réduction (dans le cas de la fig, 1) lorsqu'on excite l'électro-aimant fixe 24.
Des bagues de glissement du genre spécifié ci-dessus ont été appliquées à la périphérie des électro-aimants 22, 23, 24 et 25
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et de leurs armatures 26 et 27; ces bagues sont figurées en 31, 32, 33, 34, 35 et 36. Elles sont établies les unes en un métal dur, les autres en un métal possédant une bonne qualité de frottement.
On peut également, conformément à l'invention, n'utuliser qu' une seule bague montée soit sur l'électro-aimants soit sur l'armatu. re et opposer à ladite bague sur l'organe correspondant une surface de glissement particulièrement résistante obtenue, soit par modification (dans cette zone de l'organe) des caractéristiques de l'écier modification obtenue par traitement chimique ou par traitement thermique, soit par dép8t superficiel de métal d'apport. Le traitement chimique peut, par exemple, consister en une nitruration, tandis que le traitement thermique peut consister, par exemple, en une trempe superficielle au chalumeau. Le dépôt d'un métal d'apport peut être fait soit par métallisation au pistolet, soit par électrolyse (chromage, par exemple). Les surfaces ainsi réalisées doivent être polies d'une façon aussi parfaite que possible.
Grâce à l'application des bagues en anneaux de glissement susvisés aux organes coopérant entre eux (électro-aimants et armatures), tant de l'ensemble, embrayage-inverseur de marche que de la boite de vitesses, lesdits organes peuvent devenir solidaires, au moment de la mai en prise, non pas brutalement, mais après un stade de glissement progressif de courte durée.
Comme le montre la fig. 1, on donne de préférence aux faces de contact des armatures (ou des électro-aimants) une forme légèrement conique qui assure, par déformation élastique des supports, un décollage plus rapide desdites surfaces.
Dans la variante que représente très schématiquement la fig. 2, l'invention est appliquée à une botte donnant quatre vitesses dont une surmultipliée.
La fig. 3 montre, très schématiquement aussi, le cas d'un bloc de transmission comportant trois trains et donnant par conséquent 2 x 2 x 2 = 8 combinaisons de vitesses; une telle botte convient particulièrement bien au cas des véhicules poids lourds tels que camions, cars, etc...
Enfin, la fig. 4 montre l'application de l'invention à un bloc de transmission dans lequel la botte de vitesses et l'ensemble embrayage-inverseur de marche sont montés de part et d'autre du dispositif de transmission de mouvement aux roues, ce mode de réalisation étant applicable au cas d'un véhicule à moteur à l'avant et traction avant ou à moteur à l'arrière et propulsion arrière.
Sur les fig. 2 à 4, les nombres de référence désignent les mêmes organes que sur la fig. 1.
Dans tous les modes de réalisation, une pompe à huile distribue de l'huile sous pression non seulement à la botte de vitesses, mais aussi, et d'une manière analogue, au groupe embrayage-inverseur de marche. Cette pompe est commandée par l'arbre d'entrée du bloc de transmission de manière à assurer le graissage dès que le moteur tourne.
Il convient de remarquer que l'organisation générale du bloc objet de l'invention offre un intérêt tout particulier dans le cas où l'on désire réaliser, soit un embrayage automatique, soit un ensemble embrayage-botte de vitesses automatique, par le fait de la possibilité d'une double alimentation électrique.
Dans un tel montage, il faut noter en outre que le ralontis-
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sèment du moteur au-dessous de la vitesse de conjonction de la géné. ratrice a pour conséquence la cessation de l'alimentation de l'élec. tro-aimant d'embrayage et que ledit ralentissement entraîne, par suite, le débrayage automatique. Il s'ensuit que lorsqu'on veut s'arrêter, il suffit de laisser le moteur tomber à son régime de ralenti, sans s'occuper de quoi que ce soit d'autre.
D'autre part, en cas de coup de frein très brusque ou de manoeuvre particulièrement difficile, le conducteur ne pourra pas caler son moteur parce que celui-ci se trouvera automatiquement débrayé dès qu'il atteint sa vitesse de ralenti.
Il est bien entendu que les détails de réalisation ci-dessus décrits et figurés n'ont été donnés qu'à titre d'exemple et que l'on pourrait modifier de diverses manières les détails en question sans que l'économie de l'invention s'en trouve altérée.