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MECANISME DE CHANGEMENT DE VITESSE A ENGRENAGES A PLUSIEURS VITESSES PRECEDE SEULEMENT DE DEUX ACCOUPLEMENTS A FRICTION A RATTRAPAGE, UTILISABLE NOTAMMENT SUR LES VEHICULES,
La présente invention concerne un mécanisme de changement de vitesse à engrenages utilisable de préférence sur les véhicules et précéda seulement de deux accouplements à friction à rattrapage grâce à l'actionnement alterné desquels toutes les vitesses peuvent être amenées en prise sans interrompre la traction.
Ce mécanisme de changement de vitesse ne comporte entre les accouplements à friction à rattrapage et la boite de vitesses que deux dispositifs de synchronisation qui sont toujours conjugués à l'une des deux lignes d'arbres d'entraînement venant des accouplements à friction à rattrapage et qui, lorsqu'ils sont accouplés, sont toujours en liaison avec l'autre ligne d'arbres d'entraînement. A l'encontre du montage connu jus- qu'à présent comportant un dispositif de synchronisation par vitesse, il suffit, selon l'invention, d'utiliser deux dispositifs de synchronisation quel que soit le nombre de vitesses à amener en prise. Les deux dispositifs de synchronisation peuvent être écartés l'un de l'autre ou être constitués par des accouplements de synchronisation à commande alternée.
Suivant une autre particularité de l'invention, l'un des deux dispositifs de synchronisation d'un mécanisme de changement de vitesse dont les vitesses sont échelonnées suivant une progression géométrique est accouplé avec la paire de pignons ayant un rapport de démultiplication 1 : q2. Il est possible ainsi de relier l'autre dispositif de synchronisation à la ligne d'arbre d'entraînement qui ne lui correspond pas par l'intermédiaire d'un engrenage de rapport 1 :1, de sorte qu'un seul couple de pignons suffit à réaliser les deux ponts de liaison.
Etant
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donné que chaque dispositif de synchronisation, de même que chaque accouplement à friction à rattrapage, n'agissant que pour un passage de vitesse sur deux, ce passage est rendu possible par l'accouplement avec la paire de pignons de rapport de multiplication mentionné 1 : q2.
Suivant l'invention, il est possible de perfectionner encore le mécanisme de changement de vitesse sans complication technique supplémentaire en ce sens que l'un des deux dispositifs de synchronisation peut être amené en prise, même lorsque les deux accouplements à friction à rattrapage sont débrayés, et peut servir à verrouiller le mécanisme de changement de vitesse en mettant en prise des organes d'accouplement convenables, de préférence ceux qui sont également amenés en prise en première vitesse.
Il est possible ainsi de supprimer l'embrayage principal entre le moteur et la boite de vitesses, ce qui constitue une économie et d'utiliser les deux accouplements à friction à rattrapage comme embrayage principal, en employant à cet effet des accouplements lubrifiés et non pas des accouplements secs, ce qui permet de réduire notablement leurs dimensions, de sorte qu'ils forment une masse relativement faible pouvant être entraînée rapidement en accélération par les dispositifs de synchronisation. Ainsi,les dispositifs de synchronisation eux-mêmes peuvent être plus petits car l'accouplement à friction à rattrapage réprésente la masse primaire principale.
Grâce au verrouillage sus-mentionné du mécanisme de changement de vitesse, on supprime avec certitude, même en hiver, tout entraînement par le lubrifiant de l'élément interne de l'embrayage à l'intérieur de l'accouplement à friction à rattrapage au repos quand le moteur est embrayé. Cet agencement permet non seulement de faire l'économie d'un embrayage principal particulier et de réaliser des accouplements à friction à rattrapage du type à lubrifiant, mais en même temps d'immobiliser un pignon qui doit être engrené en première vitesse, ce qui est rendu possible d'une façon aisée et sûre après le déverrouillage du mécanisme de changement de vitesse par débrayage du dispositif de synchronisation correspondant.
Le mécanisme de changement de vitesse ayant été ainsi perfectionné par les moyens prévus par l'invention sans grande complication technique, au point de son fonctionnement devient comparable à celui d'un changement de vitesse progressif tout en ayant le rendement beaucoup plus élevé qui caractérise les transmissions purement mécaniques, le passage des vitesses doit être simplifié de fagon correspondante en rendant toute fausse manoeuvre impossible à un tel point que sa commande ne demande plus aucune réflexion au conducteur.
A cet effet, la commande des dispositifs de synchronisation est couplée à celle des accouplements à friction à rattrapage et des accouplements associés à chaque vitesse, de préférence en utilisant le même processus pour la montée et la descente des vitesses, pour lesquelles il est prévu cinq opérations, dont quatre sont identiques pour chaque passage de vitesse, tandis qu'une autre opération tient compte de la séquence modifiée dans le temps pour la montée et la descente des vitesses.
Afin de gagner le temps nécessaire à l'accélération des masses devant être mises en mouvement par les dispositifs de synchronisation, le dispositif de changement de vitesse comporte des cames pouvant de préférence tourner, ces cames desservant les dispositifs de synchronisation étant, pour la montée des vitesses, décalées vers l'avant par rapport à leur position pour la descente des vitesses pendant chacune des phases ou opérations correspondant à un passage de vitesse.
Si l'actionnement du dispositif de changement de vitesse est assuré par un moyen auxiliaire (par exemple par un moteur électrique ou par l'air comprimé) comme cela est rationnel surtout dans les commandes à distance, la durée de la phase d'embrayage des accouplements à friction à rattrapage est augmentée lors de la montée des vitesses par rapport à celle des autres phases par interruption de l'actionnement du dispositif de changement de vitesse, de préférence au moyen d'un mécanisme de retardement électrique qui est mis au repos pour la descente des vitesses.
Ceci
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permet, en effet, de gagner le temps nécessaire à l'accélération du véhicù- le auquel est destiné le mécanisme de changement de vitesse, tempq qui peut être considérablement plus long que celui qui est nécessaire aux accouplements effectués au cours des autres phases.
En outre, étant donné que cette durée peut être très variable, suivant le poids du véhicule à accélérer il est particulièrement judicieux de pouvoir régler entre de larges limites'le relais électrique de retardement.
Etant donné qu'avec le mécanisme de changement de vitesse conforme à l'invention, un plus grand nombre d'accouplements sont amenés en prise selon des phases uniformément espacées, bien que pouvant être décalées dans le temps, il est également possible de simplifier la construction et d'abais- ser le prix de revient de ce mécanisme en ce sens que, suivant l'invention, plusieurs de ces accouplements sont commandés par une même came, le décalage des phases dans'le temps étant obtenu par une disposition décalée des organes venant en contact avec ces cames.
L'invention permet d'amener simultanément en prise, en toute sé- curité et sans qu'il se gênent mutuellement, un grand nombre d'accouplements, par le fait que des ressorts ou des éléments assurant une liaison desmodromique sont intercalés dans la ligne d'entraînement de chacun des accouplements, ces ressorts ou ces éléments agissant lors d'une commande dans le sens d'une venue en prise, mais étant inactifs pendant un déplacement de sens opposé, afin de fonctionner aussitôt au moment du désaccouplement.
Enfin, l'invention apporte un autre perfectionnement au mécanisme de changement de vitesse et à sa commande par le fait que l'accouplement du pignon de marche arrière est relié desmodromiquement au dispositif commun de changement de vitesse, les accouplements assurant la liaison entre l'arbre intermédiaire et l'arbre de sortie pour les première et seconde vitesses en marche avant pouvant être mis en état de repos, l'accouplement desservant le pignon inverseur pouvant être amené en position de travail par un inver- seur de marche muni de deux verrouillages appropriés.
Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, montrent un mode de réalisation possible de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique du mécanisme de changement de vitesse.
La fig. 2 montre le mode de transmission de l'énergie motrice pour chacune'des vitesses.
La fig. 3 montre le mode de transmission de l'énergie motrice au cours de chaque phase de changement de vitesse.
La fig. 4 est un schéma de l'ensemble des combinaisons d'accouplement possibles pour toutes les phases.
La fig. 5 est une vue en perspective du dispositif de commande.
Les figs. 6, 7 et 8 sont des vues de face, de profil et en plan de la fourchette de commande.
Une légende des différents signes distinctifs est donnée avant les revendications.
Ainsi que le montre la fig. l, la force motrice est transmise par l'arbre 10 au plateau extrême de la cloche d'embrayage 12 qui renferme les deux accouplements à friction à rattrapage A et B et qui entraîne directement les disques de friction extérieurs 13. Les disques internes 14 sont montés sur des écrous 15 à pas allongé qui sont vissés sur les deux éléments internes 12 et 18 de l'accouplement. L'élément 17 de l'accouplement A entraîne l'arbre 19; l'élément 18 de l'accouplement B entraîne l'arbre creux 20. La venue en prise d'un accouplement s'effectue par les organes de pression 21 ou 22.
Chaque filetage a pas allongé est étudié de telle sorte que chaque arbre de rattrapage 12 ou 20 écarte les lamelles intérieures des organes de pression et .mette ainsi l'accouplement automati-
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quement au repose -- -
Sur l'arbre creux 20 est monté un pignon 23 qui engrène avec un pignon 24 en donnant un rapport de démultiplication 1 :q.
Ce pignon est monté sur un arbre 25 qui porte un pignon 26 ainsi qu'un accouplement 2 permettant de l'accoupler à un arbre creux 27 qui lui-même porte un pignon 28 et un accouplement 1 permettant sa solidarisation avec le pignon fou 29. Un pignon 30 monté sur l'arbre intérieur 19 est constamment en prise avec ce pignon 29, avec un rapport de multiplication q2 : 1. Les courts traits horizontaux entre le moyeu du pignon et l'arbre représentent d'une façon générale la clavette de montage. Le pignon 30 peut être relié à l'arbre de sortie 31 par un accouplement 5.
Sur cet arbre de sortie est également monté fou le pignon 32 qui engrène avec le pignon 28 dans un rapport 1 : 1, et qui peut être relié à l'arbre 31 par l'accouplement 4, ainsi que le pignon 33 qui est constamment en prise avec le pignon 26 en donnant un rapport de démultiplication q2 : 1 et qui peut être relié à. l'arbre 31 par l'accouplement 3.
On peut suivre la transmission de l'énergie motrice sur les figs.
1 et 2. Cette transmission se fait par les éléments suivants : - lère vitesse : A, 19,30,29,1,27,2,25,26,33,3,31 2ème vitesse : B, 20,23,24,25 26,33,3,31 3ème vitesse : A, 19, 30, 29, 1,27, 28,32,4,31 4ème vitesse : B, 20,23,24,25,2,27,28,32,4,31 5ème vitesse : A, 19,5,31 6ème vitesse : B, 20,23,24,25,2,27,1,29,30,5,31
Conformément à. l'invention, deux dispositifs de synchronisation S1 et S2 sont montés sur l'arbre 25.Leurs disques intérieurs 40 sont reliés directement (dans le sens de rotation) à l'arbre 25.
Les disques extérieurs 41 de l'accouplement S2 sont reliés au pignon 29 par les bras 42; les disques extérieurs 43 de l'accouplement S sont reliés par les bras 44 à un pignon supplémentaire 45 constamment en prise avec un pignon 46 angulairement solidaire de l'arbre 19 dans un rapport 1 : 1. Chacun des dispositifs de synchronisation peut être débrayé ou embrayé séparément.
Afin de pouvoir mieux comprendre le mode de fonctionnement de ces dispositifs de synchronisation, on suivra la description qui va être donnée de chaque phase de changement de vitesse en regard des figs. 3 et 4. On supposera tout d'abord que la première vitesse est en prise, les accouplements le 2 et 3. étant embrayés et l'énergie provenant de l'accouplement à friction à rattrapage A.
Etant donné qu'à ce moment l'accouplement 3 est déjà. embrayé et qu'ainsi la transmission est déjà préparée pour la seconde vitesse, la première phase pour le passage de la seconde vitesse consiste à embrayer l'accouplement à friction B. Comme les deux accouplements 2 et 1 sont encore embrayés, l'accouplement à rattrapage A est rattrapé par les éléments 2, 27, 1, 29, 30, 19 et est rendu automatiquement sans effet. Il peut donc être débrayé au cours de la seconde phase. En outre, pendant cette seconde phase, le dispositif de synchronisation S2 est embrayé sans que cela soit nécessaire pour le passage de la vitesse immédiatement supérieure. Mais ceci se produit pour permettre au même processus de se dérouler en sens inverse pour la descente des vitesses.
L'accouplement 2, qui maintenant ne transmet plus de force, est débrayé au cours de la seconde phase. Dans la troisième phase, S2 est de nouveau débrayé, de sorte que désormais tous les éléments qui ne sont pas nécessaires à la transmission de l'énergie sont débrayés pour autant que cela soit possible. Au cours de la quatrième phase commence la préparation du
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passage de la vitesse immédiatement supérieure : S1 est débrayé. Ceci syn- chronise les éléments 45, 46, 30, 29, 1, 27, 28, 32 entrainés par l'arbre 25, et par conséquent également l'accouplement 4.
Pendant la cinquième phase, cet accouplement ± peut etre désormais facilement embrayé, mais il ne transmet pas encore d'énergie. Cette transmission ne se produit au contraire que dans la première phase du passage de la troisième vitesse par embrayage de l'ac- couplement à friction à rattrapage Ao Les éléments de l'accouplement B. sont- alors rattrapés.Pendant la seconde phase, B est débrayé et S1 est embrayé (seu- lement afin de permettre--un passage éventuel à la vitesse inférieure).
L'accouplement 3 peut être débrayé, car il ne transmet plus d'énergie. Pen- dant la troisième phase, tous les mouvements à vide sont à nouveau supprimés.
Le mécanisme est parvenu à la phase du passage des vitesses proprement dit'.
Pendant la quatrième phase commence la préparation au passage de la vitesse immédiatement supérieure : S2 est embrayé, et l'accouplement 2 est ainsi syn- chronisé. Cet accouplement peut être embrayé au cours de la cinquième phase, et la quatrième vitesse est ainsi présélectionnée.
Cette séquence de passage des vitesses se répète ainsi à chaque vitesse supérieure. Pour la descente des vitesses, elle se produit en sens inverse, chaque seconde phase étant en soi sans effet dans ce sens, la quatrième phase assurant la synchronisation nécessaire, ce qui était inutile pour la montée des vitesses.
Le verrouillage du mécanisme de changement de vitesse par embrayage de SI' .1 et avant le passage de la première vitesse est indiqué sur la fig. 2, le dispositif de synchronisation fonctionnant comme frein, de sorte que, même si les accouplements à friction à rattrapage A et B sont remplis d'une huile froide et visqueuse, tout entraînement des arbres 19 et 20 est impossible lorsque le moteur tourne et que les deux accouplements A et B sont débrayés.
Pour inverser le sens de rotation, il est prévu sur l'arbre intermédiaire 25 un pignon 50 constamment en prise avec un pignon 51 monté sur l' arbre 52, qui peut être relié par l'accouplement 6 au pignon 53 avec lequel engrène le pignon 54 monté sur l'arbre de sortie 31. Comme visible sur la fig.
2, la transmission pour la première et la seconde vitesse en marche arrière correspond exactement aux deux premières vitesses en marche avant, sauf en ce qui concerne l'accouplement 3. Il suffit donc de débrayer l'accouplement 3 et d'embrayer l'accouplement 6, ce qui découle également de l'examen de la fig. 4.
Sur la fig. 5, B désigne l'arbre des baladeurs, I l'arbre intermédiaire, P l'arbre primaire, SI' arbre de sortie et R l'arbre de marche arrière. Les flèches indiquent le sens d'enclenchement des fourchettes.
Le dispositif de commande préféré que prévoit l'invention est représenté en perspective sur la figo 5 et se présente sous la forme d'un arbre à ba- ladeurs 60 portant les deux cames 61 et 62 commandant les embrayages à friction à rattrapage A, B, actionnés par un fluide sous pression, la came 63 servant à la commande alternée commune des deux dispositifs de synchronisation S1 et S2, la came 64 commandant l'accouplement 4 et la came 65 commandant les accouplements 1, 2, 5, 3 et 6. Cette commande commune effectuée par une seule came est, en effet, possible car (comme visible sur la fig. 4) les écarts entre leurs phases sont tous identiques.
On tient compte de leur décalage d'enclenchement dans le temps par un décalage local des organes venant s'appliquer contre la came 65 (voir également sont développement à droite sur la fig. 4).
Seuls les accouplements 3 et 6 sont montés sur le même organe (tige 66) puisqu'un seul accouplement à la fois peut être actif; soit l'accouplement ± en marche avant, soit l'accouplement 6 en marche arrière. Ce résultat est obtenu par une liaison desmodromique (par ressorts) entre leurs fourchettes de commande et la tige 66, avec verrouillage par le levier à deux bras
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,qui peut être commandé séparément par un inverseur. de marche.
Comme le montrent les figs. 6, 7 et 8, les fourchettes commandant les autres accouplements sont amenées desmodromiquement en prise par le levier 70, actionné par la came de commande et pivotant autour d'un axe fixe 71, par l'intermédiaire d'un doigts d'entraînement 72 et d'un ressort 73 , ainsi que d'un doigt d'entraînement 74 monté sur la fourchette de commande, tandis qu'elles sont dégagées positivement par le boulon réglable 75 monté du côté opposé entre les deux doigts d'entraînement 72 et 74. On obtient ainsi en toute sûreté l'engrènement des crabots des organes d'accou- plement.
C'est également pour cette raison que le synchronisme est déclenché dès que les crabots des accouplements à enclencher tournent au même régime afin de permettre à l'engrènement de se produire au moindre déplacement angulaire.
Les détails de construction peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences mécaniques.
LEGENDE DE LA FIGURE 2 q = Rapport de démultiplication entre deux vitesses
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n = Régime 0 = Accouplement embrayé = Accouplement de synchronisation fonctionnant comme frein.
LIDENDE DE LA FIGURE 3 S = Synchronisation V = Présélection U = Rattrapage A = Arrêt q = Rapport de démultiplication n = Régime 6= Accouplement de synchronisation fonctionnant comme frein C5= Accouplement débrayé 0 = Accouplement embrayé C"C# Entraînement positif avec synchronisation '- 8 -- Entranement positif avec régime de rattrapage synchronisé ?- Entraînement positif avec présélection sans transmission de force .. - - - Entraînement positif avec régime de rattrapage présélecté sans transmission de force .
Entraînement positif avec transmission de force LEGENDE DE LA FIGURE 4 Séquence des passages de vitesses dans un mécanisme de changement de vitesse comportant 6 vitesses en marche avant et 2 vitesses en marche arrière, ainsi que deux accouplements à friction à rattrapage et un dispositif de synchronisation commun:
V = Marche avant R = Marche arrière 0 = Accouplement embrayé sans entraînement (Présélection) @= Accouplement embrayé avec entraînement Accouplement embrayé et rattrapé ¯ = Accouplement débrayé et rattrapé = Dispositif de synchronisation embrayé pour la vitesse supérieure = Dispositif de synchronisation embrayé pour la vitesse inférieure Ci) = Dispositif de synchronisation agissant comme frein ,= Accouplement synchronisé ouvert (Pas de transmission de force) - = Accouplement débrayé
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# = Marche arrière e = Embrayé a = Débrayé REVENDICATIONS.