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L'invention se rapporte à un mécanisme de changement de vitesse progressif et à règlage automatique, notamment pour véhicules à moteur, mécanisme qui se compose d'un engrenage différentiel agissant comme engre- nage diviseur de puissance et d'une transmission hydro ou aérodynamique, comportant une roue mobile de pompe ou primaire et une roue mobile de turbine ou secondaire, à rotation opppsée. Les réalisations connues de ce genre pré- sentent l'inconvénient que le système de changement de vitesse est soit d' une construction très compliquée, soit ne comporte pas la gamme de régla- ge étendue requise pour les véhicules automobiles, µ, moins de faire appel à plusieurs échelons de vitesse automatiques.
Selon l'invention, la gamme de réglage d'un échelon est agrandie dans une mesure telle que toute la marche avant du véhicule à moteur peut être couverte avec un échelon ou tout au plus avec deux échelons. Afin d'atteindre ce résultat avec un changement de vitesse progressif et à ré- glage automatique, et conformément à l'invention, la roue mobile secondaire, dont les aubes sontfortement inclinées vers l'arrière, est disposée à l'in- térieur de la roue mobile primaire et est traversée par le fluide radiale- ment de l'intérieur vers l'extérieur, de telle façon que, lors du démar- rage, l'énergie engendrée par la pompe soit transformée aussi complètement que possible en vitesse périphérique du fluide moteur, le sens de la vi- tesse périphérique du fluide moteur étant identique au sens de la vitesse périphérique de la pompe.
De cette façon, et notamment lors de la mise en route, les pertes sont notablement réduites et le taux de conversion des moments s'accroît considérablement comparativement aux changements de vitesse progressifs utilisés à ce jour et qui se composent d'un engrenage différentiel agissant comme diviseur de puissance et d'une transmission hydrodynamique.
Afin d'étendre davantage la région où un tel changement de vi- tesse fournit un bon rendement, et afin de réaliser un rendement favora- ble même aux faibles vitesses de rotation, et toujours selon l'invention , on prévoit dans le circuit du flux une deuxième roue directrice:..; de tur- bine, roue qui peut être mise en et hors service, selon les circonstan- ces. A cette fin, la roue directrice de turbine peut être commandée auto- matiquement par la pression d'huile dans le circuit de flux, de sorte que cette roue directrice de turbine, pouvant être mise en et hors service n'exige pas l'intervention de l'usager.
La réalisation pratique peut se faire de plusieurs manières dif- férentes. Ainsi, on peut prévoir une roue directrice de turbine parcourue axialement et montée dans la partie la plus centrale du circuit du flux, cette roue pouvant être mise en et hors service à l'aide d'un anneau de serrage à commande hydraulique. Cependant, et selon une variante, la roue directrice de turbine peut être parcourue radialement et être montée à dé- placement axial sous la commande d'un piston annulaire ou d'un organe ana- logue. En 1 on peut monter le système de commande de la roue directrice de turbine dans le tore directeur de la transmission à fluide et faire en sorte que la roue directrice de la turbine se glisse dans ce to- re, ce qui permet de réaliser une construction très compacte du changement de vitesse hydrodynamique.
Tout comme les aubes de la roue mobile de la turbine, les aubes de la pompe sont inclinées vers l'arrière, ce qui permet de réaliser un bon rendement lorsque la pompe et la turbine sont montées à rotation oppo - sée.
Il est évident qu'un système de changement de vitesse pour véhicu- les automobiles doit également comporter une marche arrière. Pour réali- ser de la façon la plus simple la combinaison d'une marche arrière avec un
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mécanisme de changement de vitesse selon 1''invention, on peut adopter une disposition consistant à interrompre l'arbre récepteur entre le mé- canisme diviseur de puissance et l'arbre cannelé du pignon baladeur d'un train à pignons droits et à deux échelons et $ prévoir un embrayage à dents pour la marche avant, ainsi qu'un disque à crans avec cliquet d'ar- rêt, pour la marche arrière.
Afin d'éviter dans :la plus grande mesure possible les pertes dans la transmission hydraulique, sous la forme de fuites par les paliers de la pompe et de la turbine, on peut prévoir entre les paliers de la tur- bine et de la pompe des chambres annulaires qui communiquent avec le cir- cuit du flux par l'entremise de forages pratiqués dans les arbres ou autres organes, afin de ramener ainsi l'huile des fuites vers le circuit.
Les dessins annexés représentent deux exemples de réalisation de mécanismes de transmission ou de changement de vitesse selon l'invention.
Dans ces dessins :
La fig. 1 est une vue 'en coupe longitudinale du changement de vitesse.
La fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réali- sation de variante.
La fig. 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-B de la fig, 1.
Les figs. 4 à 13 représentent des diagrammes de vitesses et des exemples pour la conformation des aubes.
Dans le mode de réalisation représenté, le mécanisme différentiel est réalisé sous la forme d'un train planétaire. La puissance fournie par le moteur est appliquée, par l'entremise de l'arbre moteur 1, à la couron- ne planétaire 5. Dans la cage planétaire 2 sont fixés plusieurs pivots 2 ou organes analogues, sur lesquels sont montées à rotation des roues sa- tellites 4. Ces roues satellites sont constituées par des pignons et sont en prise à la fois avec la couronne planétaire 5, munie d'une denture inté- rieure et avec le pignon planétaire 6, qui porte une denture extérieure.
Le pignon planétaire 6 est réuni par l'arbre 7 à la roue mobile de pompe ou roue primaire 8. Cette roue primaire est montée à rotation dans l'envelop- pe 9. Dans cette dernière est également montée à rotation la roue mobile de -turbine ou secondaire 10 La roue mobile de turbine 10 est réunie par l'entremise de l'arbre creux 11 à une roue dentée 13; à partir de laquelle a lieu la transmission de la puissance.
L'enveloppe 9 contient en outre la roue directrice de turbine 5. située à l'intérieur du canal de flux 14. Selon l'invention, on prévoit, en dehors de la roue directrice de tunbine 15, une deuxième roue directrice de turbine 16, également située dans le canal de flux 14. La roue directri-- ce 16 est montée sur un arbre 17 qui, lorsqu'il n'est pas influencé, peut tourner librement. Dans ce cas, cette seconde roue directrice de turbine n'exerce aucun effet, ce qui a pour résultat de réduire les pertes dans la transmission lorsque, lors de la mise en route, l'arbre récepteur tourne à faible vitesse.
L'invention permet cependant d'immobiliser la noue directrice de turbine 16, cela par exemple au moyen d'un anneau de serrage 18 qui entou- re l'arbre 11 et qui peut être déplacé à l'aide d'une série de pistons 19 agissant à l'encontre de ressorts de poussée, non représentés.
Lorsque la pompe tourne à faible vitesse, c"est-à-dire, lors- que le papillon des gaz est partiellement fermé et que le véhicule roule
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à grande vitesse, les ressorts pressent l'anneau 18 contre l'arbre 17, de sorte que la roue directrice de turbine 16 s'immobilise et que le circuit du flux ou d'écoulement est influencé d'une manière correspondante. Lors- que la pression s'élève à l'intérieur du circuit du flux, elle se propage à travers un canal 20 et se communique aux pistons .19, de sorte que l'anneau
18 s'écarte de l'arbre 17. Ce dernier peut désormais tourner librement avec la roue directrice de turbine, de sorte que le circuit du flux n'est plus influencé par cette dernière roue.
Les fig. 7, 8 et 9 représentent l'aubage adopté dans le mode de réalisation selon la fig, 1. Comme montré dans la fig. 7, les aubes de la pompe 8 sont inclinées vers l'arrière. De même, les aubes de la tur- bine 10 présentent une forte inclinaison vers l'arrière. La fig. 8 repré- sente l'aubage de la deuxième roue directrice de turbine 16, tandis que la fig. 9 montre l'aubage de la roue directrice fixe de turbine 15. Les aubages sont affectés de flèches qui indiquent les vitesses correspon- dantes dans le circuit du flux. Dans ces fig, la lettre P désigne la pompe: T - la turbine; L- la roue directrice, tandis que les indices "1 et "2" désignent respectivement la vitesse d'entrée et la vitesse de sor- tie.
Dans les fig. 4 à 6 on a représenté les triangles des vitesses, cela pour le cas où la roue directrice de turbine 16 est inopérante, par exemple lors de la mise en route du véhicule. Les diagrammes de vitesses représentés dans les fig. 11 à 13 correspondent au fonctionnement pen- dant la marche à grande vitesse, c'est-à-dire, lorsque la roue directrice de turbine est stationnaire. Le mode de réalisation selon la fig. 1 fonc- tionne comme suit :
La roue mobile de pompe 8 est entraînée par l'entremise du mécanisme diviseur de puissance et provoque une circulation d'huile dans le circuit du flux. La roue mobile de turbine 10 est traversée radialement,la dis- position étant telle que le fluide moteur (huile,air etc. ) s'écoule de l'intérieur.vers l'extérieur.
La roue mobile de turbine est disposée à l'intérieur de la roue mobile de pompe 8 de telle manière qu'il n'existe qu'un intervalle très minime entre la périphérie extérieure de la roue mobile de turbine et la périphérie d'admission de la roue mobile de pompe.
Cette dispositions vise en premier lieu à éviter des pertes, étant donné que les vitesses absolues les plus élevées qui se manifestent dans le sys- tème apparaissent dans l'intervalle entre la turbine et la pompe, comme ce- la ressort des triangles de vitesses selon les fig. 4 à 6.
Comme montré dans la fig. 9, les aubes de retour de la roue directrice de turbine 15 ne sont que légèrement inclinées. Etant donné que la pression la plus élevée se manifeste dans le circuit du flux lots du démarrage, la roue directrice de turbine 16 est inopérante à ce moment.
Par conséquent, les pertes de flux dans les aubes d'inversion sont très minimes. Or, des conditions favorables d'entrée et de sortie existent également dans la roue mobile de turbine 10, ce qui permet d'augmenter notablement le couple de démarrage.
L'invention vise à faire en sorte que la turbine fonctionne encore toujours avec un bon rendement, la vitesse de rotation de la roue mobile'de la..turbine étantaussi élevée que possible, lorsque le véhicu- le se déplace à la vitesse maximum ou que le papillon des gaz est par- tiellement fermé. Ceci est réalisé grâce à la roue directrice immobili- sée 16, par le fait que celle-ci produit devant la tubine un tourbillon parallèle CT1, comme indiqué dans la fige 12.
Le déplacement de l'anneau 18 s'opère d'une façon automatique,
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à la suite de l'action du fluide, décrite ci-dessus sur-les pistons 19.
Le montage d'une deuxième roue directrice de turbine à l'inté- rier du circuit de flux peut être réalisé d'une autre manière que celle in- diquée plus haut, comme cela ressort de la fig. 2. La réalisation se- lon cette dernière figure comporte également une roue mobile de pompe 8, à l'intérieur de laquelle est située la roue mobile de turbine 10. La seconde roue directrice de turbine 21 n'est pas située au niveau de la section la plus étroite, comme c'est le cas dans la fig. 1, mais se trou- ve dans une partie à écoulement radial du circuit du flux. La roue di- rectrice de turbine 21 peut également être déplacée à l'aide d'un piston annulaire 22, cela sous le contrôle d'une soupape 23 commandée par un pis- ton 24.
Lorsque la pression agissant derrière la roue mobile de pompe 10 atteint une valeur convenable, le piston 24 ouvre la soupape 23, à la suite de quoi le fluide sous pression peut s'écouler de la chambre cylindri- que 25, à travers le canal 41, vers l'espace 42 compris entre la roue mobile de turbine 10 et la roue mobile de pompe 8, vu qu'une pression ré- duite règne à cet endroit. Etant donné la dépression dans le cylindre 25 et la pression élevée dans le circuit du flux, la roue directrice de tur- bine 21 est éliminée du circuit du flux, de sorte qu'elle demeure inopé- rante. Les ressorts de pression 26 influencent le piston annulaire 22 de telle façon que les aubes directrices de la roue directrice de turbine 21 deviennent opérantes dans le circuit du flux.
Le piston de commande 24 de la soupape 23 est lesté d'un ressort de pression 27 dont l'effort de serrage peut être ajusté par la vis de réglage 28. Ce ressort 27 pro- voque la fermeture de la soupape 23 lorsque la pression dans le circuit du flux descend au-dessous d'une valeur déterminée, c'est-à-dire, lorsque la vitesse de roulage, le papillon étant complètement ouvert, atteint en- viron 70 à 80% de la vitesse maximum ou lorsque le papillon est partielle- ment fermé.
Grâce à cette disposition, le déplacement de la roue directrice est subordonné, d'une manière très simple, aussi bien au nombre de tours du moteur qu'à la position de la pédale des gaz, c'est-à-dire, que, dans la position de "plein gaz", la roue directrice est mise en service pour une vitesse de rotation beaucoup plus élevée du moteur que ce n'est le cas pour la position de "gaz partiellement ouverts", étant donné que lavi- tesse de rotation de la roue depompe, et donc la pression de commande, dé- pend aussi bien de la vitesse de rotation du moteur que du rapport des vitesses de rotation des arbres moteur et récepteur.
Grâce à l'adjonction de la roue directrice de turbine 16 ou 21, à enclenchement et à déclenchement commandés, on 'obtient les mêmes avan- tages qu'avec un mécanisme de changement de vitesse échelonné automati- que, sans devoir en accepter les inconvénients, à savoir l'automaticité compliquée, les embrayages et les freins sujets à l'usure et le renver- sement d'organes chargés de transmettre la totalité de la puissance.
La fig. 10 montre en outre la disposition des aubes de la roue directrice fixe 15 et de la roue directrice déplaçable, selon la fig. 2.
Dans les deux modes de réalisation, selon les fig 1 et 2, l'ar- bre récepteur 29 est interrompu entre la cage planétaire 3 et un arbre cannelé 30. En marche avant, ces deux organes sont réunis par un accou- plement à dents 32, intercalé entre le pignon baladeur 31 et un disque à crans 35, de sorte que la puissance de la cage planétaire et de la turbine s'ajoutent. Pour la marche arrière, on déplace le pignon baladeur 31 vers la droite, de telle sorte qu'il entre en prise avec un pignon 33 calé sur un arbre intermédiaire 34.
Pendant la marche arrière, la cage planétaire est immobilisée par le disque à crans 35 (fig. 3) et par le cliquet d'ar-
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rêt 36, de sorte que les deux parties de l'arbre récepteur ou secondaire sont découplées l'une d'avec l'autre, tandis que la turbine communique à l'arbre secondaire une rotation en sens inverse par l'entremise de l'ar- bre intermédiaire 34. On fait ainsi l'économie d'un mécanisme inverseur, ce qui simplifie notablement l'ensemble de la construction.
L'interruption de l'arbre secondaire a pour effet une élévation considérable du couple en marche arrière. La position de parcage dans laquelle l'arbre secondaire est immobilisé, est obtenue en plaçant le pig- non balladeur 31 dans la position de marche avant, cependant que le cli- quet d'arrêt 36 s'engage dans le disque à crans, ce qui peut être réalisé l'aide d'un levier de manoeuvre convenable.
Des mesures appropriées ont été prises afin d'éviter des fui- test Les fuites par le palier dans le circuit du flux sont d'autant plus importantes que la roue de pompe mobile 8 tourne plus rapidement.
Or, lorsque cette roue tourne à la vitesse maximum, l'arbre primaire ne tourne qu'à la moitié de la vitesse du moteur. Inversement, lorsque le moteur tourne à la vitesse maximum, la roue mobile de pompe ne tourne qu'au tiers de la vitesse maximum, de la'pomper
L'alimentation du circuit du flux est assurée par la pompe à engrenages 37, qui tourne solidairement avec l'arbre moteur 1. Cette pompe est calculée de telle manière qu'à n'importe quel régime la quan- tité d'huile refoulée puisse être supérieure à celle qui s'échappe du circuit du flux. La pompe à engrenages ainsi que sa force motrice peuvent présenter des dimensions très réduites parce que l'huile des fuites prove- nant du circuit du flux est rameriée à ce circuit par les forages 38 de l'arbre 7 ou par les forages 39 de l'arbre de turbine 11.
Le désaérage de l'huile peut être assuré au moyen d'aubes ra- diales 40, montées dans la roue mobile de pompe 8.
REVENDICATIONS
1. Changement de vitesse progressif à réglage automatique, en particulier pour véhicules automobiles, qui se compose d'un mécanisme différentiel agissant comme mécanisme diviseur de puissance et d'une trans- mission hydrodynamique ou aérodynamique, caractérisé en ce que la roue mo- bile de turbine ou secondaire (10), dont les aubes sont fortement incli- nées vers l'arrière, est disposée à l'intérieur de la roue mobile de pompe ou primaire (8) et est traversée par le fluide radialement de l'intérieur vers l'extérieur, afin que lors du démarrage, l'énergie engendrée par la pompe soit convertie aussi complètement que possible en vitesse périphé- rique du fluide moteur, la vitesse périphérique du fluide étant de même sens que la vitesse périphérique de la pompe.