BE562188A - - Google Patents

Description

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   Le dispositif objet de la présente invention est un convertisseur de couple à un ou plusieurs rapports de conversion caractérisé par le fait que tous les engrenages sont en prise de manière permanente. 



   Le passage d'un rapport à un autre ne s'effectue donc pas en libé- rant deux engrenages et en engrenant d'autres de rapport différent, selon la méthode appliquée dans les dispositifs similaires actuellement fabriqués et qui présentent l'inconvénient de détériorer les dents au moment de la mise en prise lorsque l'opération se fait sur des machines en marche, ce qui est souvent le cas, notamment pour les automobiles. 



   Il est en effet bien rare que les vitesses circonférentilelles des engrenages soient les mêmes à ce moment et l'équilibrage des vitesses s' obtient grâce à des efforts exagérés fournis par les sommets des dents qui fréquemment se raclent l'un l'autre avant de s'engager. 



   Cet inconvénient qui n'est éliminé dans la fabrication actuelle qu'au prix de synchroniseurs relativement complexes, coûteux et délicats, ne peut pas se produire avec le convertisseur selon l'invention puisque tous les engrenages sont en prise et que la mise en service d'un jeu de ceux-ci s'opère par le blocage d'une pièce par butée et taquet ou autre dis- positif d'arrêt prévus pour présenter toute la résistance nécessaire. 



   La disposition, la localisation et la manoeuvre des éléments assu- rant la mise en service des différents rapports d'engrenages, sont parti- culièrement adaptés à la commande par boutons-poussoirs ou par électro-aimants et simplifient de ce fait la sélection et la régulation automatiques des vitesses. 



   La présente invention est caractérisée parl'emploi selon de judi- cieux arrangements, des propriétés de la combinaison d'engrenage suivante : soit un pignon A (Fig. I), une couronne C dentée intérieurement, un satellite B en prise avec A et C, le cercle en traits E figurant le parcours virtuel de l'axe D du satellite autour du point 0. 



   Il est clair que si un mouvement de rotation est imprimé au pignon A, si une résistance s'oppose au déplacement de l'axe D selon E et si la rotation de la couronne C peut s'effectuer sans résistance, le satellite B tournera sur place entraînant la couronne C en sens inverse du pignon A, mais si la rotation de la couronne C est bloquée, le pignon A surmontant la résistance au déplacement de l'axe D du satellite, lui fera parcourir le trajet circulaire E dans le même sens que la rotation du pignon A. 



   Si l'on considère que le déplacement de D entraîne ¯la rotation du cercle E, le rapport entre la vitesse de rotation de E et celle de A sera égal au rapport entre le nombre de dents de A et le nombre de dents de C et sera toujours inférieur à l'unité. 



   Réciproquement il est clair que si l'axe D est entraîné selon E, si le pignon A offre une résistance à la rotation et si la rotation dela couronne C peut s'effectuer sans résistance, le satallite B circulera autour du pignon A immobile entraînant la rotation de la couronne C dans le sens de son propre mouvement, mais si la rotation de la couronne C est bloquée, le satellite tournant en sens inverse du fait de l'arrêt de la couronne surmontera la résistance à la rotation du pignon A et l'entraînera dans le sens du déplacement de l'axe D selon E. 



   Il apparaît immédiatement que si l'on fait du cercle E un support matériel de l'axe D, support en forme de manchon comme il est représenté en M (Fig.2), et si l'on pourvoit la couronne C d'un système d'arrêt tel que par exemple la butée F et le taquet B, cette combinaison d'engrenage 

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 constitue un convertisseur de couple au changement de vitesse entre le pi- gnon A et le manchon M et qu'il pourra être enclenché et déclenché par la manoeuvre du taquet B, les engrenages restant en prise. 



   Cet enclenchement peut aisément s'opérer pari'action de l'élec- tro-aimant E, le déclenchement s'opérant sous l'action du ressort G lorsque l'action de l'électro cesse, ou inversément le ressort étant disposé pour maintenir le taquet en position engagée et l'électro-aimant pour le dégager. 



   Pour des raisons de résistance et d'équilibrage plusieurs   satelli:   tes identiques peuvent être répartis entre le pignon et la couronne comme le montre la figure 2 où quatre satellites sont représentés. 



   L'inspection de cette fig. 2 fait aussi voir qu'un manchon de diamètre invariable pourrait porter des satellites plus grands en prise avec un pignon central plus petit et une couronne plus grande, ou inversement, des satellites plus petits avec un pignon plus grand et une couronne plus petite, ce qui équivaut à faire varier le rapport de conversion. 



   Il s'ensuit qu'un même   axe et 1]1   nêmemanchon concentriques pourront porter plusieurs fois à la suite l'un del'autre la combinaison d'engrena- ges décrite ci-avant, établie selon des rapports de conversion différents, munie chacune d'un dispositif d'arrêt de la couronne permettant de mettre en service la combinaison donnant le rapport choisi. 



   Cet ensemble constituera un   convetisseurde   couple à plusieurs rap- ports de conversion. - 
L'exécution d'un tel ensemble comportera de préférence un manchon aux extrémités munies de flasques avec palier central portant sur l'axe, l'engrenage ou la poulie de transmission pouvant être fixé à l'un de ces flasques. 



   Des épaulements concentriques sur le manchon pourront former gui- des   our   les couronnes. 



   Cette exécution prévoit un manchon cylindrique mais rien ne s' oppose selon l'invention à l'utilisation d'un manchon à étages. 



   Le blocage de deux ou  plusieurs   couronnes bloque nécessairement tout le dispositif , un même axe ne pouvant tourner à plusieurs vitesses diffé- rentes en même temps   @   
Il est clair que selon l'invention deux dispositifs tels que dé- crits peuvent s'accoupler, cet ensemble donnant autant de rapports de conversion que le produit du nombre de rapports de chaque dispositif, un dispositif à trois rapports accouplés à un dispositif à deux rapports don- nant ensemble six rapports. 



   L'accouplement peut évidemment se faire de différentes manières, manchon du premier dispositif 3, l'axe du second, le couple à convertir entrant par le premier axe et sortant par le dernier manchon, axe du pre- mier dispositif , l'axe du second, le couple entrant parle premier manchon et sortant par le second, manchon à manchon, le couple entrant par le premier axe et sortant par le second. 



   Ce dernier accouplement permet une exécution intéressante. Les deux manchons étant prévus de même diamètre pouvant être accouplés bout à bout, ou mieux, ne former qu'une seule pièce. 



   La fig. 4 représente une exécution de ce type montrant en M le man- chon d'une pièce (coupé par un plan horizontal) en Pr l'axe primaire et en Se l'axe secondaire. 

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   Une telle exécution se prête particulièrement bien à son utilisation comme 'boite de vitessespour automobiles, le dispositif de sélection manuelle des rapports étant mécaniquement simple et de commande aisée à partir du volant ou du tableau de bord. 



   Le dispositif d'inversion du mouvement pour la marche arrière s'incorpore très simplement à cette exécution de la manière suivante : soit A (Fig. 3) l'extrémité du manchon côté sortie du couple; cette extrémité est pourvue d'une denture de champ B et parallèlement à cel- le-ci se trouve fixé sur l'axe de sortie le pignon du champ C, un ou plu- sieurs satellites E engrenant les deux dentures sont portés par un disque F; le disque muni d'un palier ou roulement à billes central est en rotation libre sur l'axe D et les satellites sont aussi en rotation libre. 



   En G un dispositif d'arrêt du disque analogue aux dispositifs cor- respondants décrits ci-avant pour les couronner ,permet de bloquer le dis- que. 



   Lorsque le disque F n'est pas bloqué, le manchon denté A ne peut exercer aucune action sur le pignon C puisque les organes de liaison B et E sont libres, mais si le disque est bloqué parle dispositif d'arrêt G; le ou les satellites E entraînent les pignons C et l'axe D dans une rota- tion inverse de celle du manchon donc inverse de celle qu'aurait l'axe D s'il était entraîné par suite du blocage d'une des couronnes du manchon A comme il a été exposé plus haut. 



   Il est clair que les combinaisons d'engrenages solidaires de 1' axe portant le dispositif d'inversion de marche ne peuvent être utilisées lorsque ce dispositif est en prise puisque cela équivaudrait à solliciter la rotatior de l'axe simultanément dans les deux sens, il s'ensuit que en marche inversée on ne dispose que du nombre de rapports de conversion four- nis par les combinaisons d'engrenages de l'autre axe, celui qui ne porte pas le dispositif d'inversion. 



   Ceci apparaîtra plus clairement lors de la description de l'exécu- tion de l'invention représentée Fig.   4.   



   La sélection des rapports etl'inversion de marche pouvant être com- mandés par des dispositifs à électro-aimant du type représenté Fig. 2 ou autre équivalent, le convertisseur de couple peut-être commandé par commu- tateur électrique rotatif ou à boutons-poussoirs. 



   Il est à noter que la commande du blocage d'une couronne sur chaque axe pourra être négative, l'action de l'électro intervenant pour débloquer. 



  En cas de panne du système de commande une vitesse donnée se trouvera ainsi engagée, ce qui évitera à la fois l'emballe ment du moteur et les dangers que présente pour un véhicule son désaccouplement. 



   La commande peut aussi être semi-automatique l'usager disposant de deux boutons , "montée et descente" (qui peuvent être placés sur le volant à portée de ses pouces par exemple) qui par un relais assurent la commutation d'un cran du sélecteur. 



   Il est donc impossible de "sauter" une vitesse. Un signal peut utilement indiquer le rapport engagé. 



   La commande du convertisseur peut être automatique et à cette fin l'axe primaire porte un régulateur à boules ou autre réglé de telle sorte qu'une variation de régime en dehors de normes choisies provoque la montée ou la descente des vinsses,, 

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L'axe secondaire porte également un régulateur relié au papillon des gaz (ou à l'élément homologue dans un moteur différent) et diminuant l'admission à partir d'une certaine vitesse de rotation, laquelle va donc se stabiliser à un point correspondant à une certaine ouverture du papil- lon.' 
Il est clair que si à ce moment le papillon est ouvert d'avantage en modifiant la liaison du régulateur au papillon, la vitesse va augmenter et se stabiliser à un point correspondant à une plus grande ouverture du papillon et inversémsent;

   ces variations s'obtiennent donc en allongeant ou en raccourcissant la liaison du régulateur au papillon et plus générale- ment en modifiant cette liaison lorsqu'il est fait usage de régulateurs dont l'action ne s'exerce pas par un mouvement de translation. 



   Le problème mécanique de la variation de longueur de la liaison est élégamment résolu par le dispositif W de la fig. 4. 



   La crémaillère BI se déplace sous l'action du régulateur R 2 et la roue dentée F2 suit ce mouvement en le transmettant au papillon P par la bielle I solidaire de l'axe de la roue dentée. 



   D'autre part les déplacements de la crémaillère E2 sous l'action de la pédale Ac de l'accélérateur se transmettent aussi à la roue dentée F2 dont les déplacements ont pour effet d'allonger ou de raccourcir la liaison entre le régulateur et le papillon, ou, ce qui est équivalent, d' ouvrir ou fermer d'avantage le papillon pour une position donnée du régula- teur. 



   On voit donc que, pour une position donnée de la pédale, toute va- riation de régime de l'axe secondaire se traduira par une rétroaction sur l'admission. Le conducteur reste donc maître de sa vitesse, mais ne doit pas adapter la position de la pédale aux circonstances instantanées. 



   Il doit être entendu que cette action du conducteur sur la vitesse de régime peut être obtenue par d'autres moyens sans sortir du cadre de la présente -invention. Un dispositif modifiant la tension du ressort du ré- gulateur ou une action exercée avec ressort intermédiaire par la pédale d'accélération sur la crémaillère EI conduisent à des résultats analogues. 



   A titre exemplatif et non limitatif, l'exécution dela présente invention prévue comme boite de vitesses pour automobiles, avec régulateurs commandant automatiquement la sélection des rapports et l'admission des gaz est décrite ci-après avec référence à la fig.   4.   



   Cette figure représente de manière simplifiée le dispositif vu du dessus ; pour la commodité de la représentation,le manchon et les couronnes dentées sont figurées coupées par un plan hotizontal passant par l'axe des arbres primaire et secondaire et les trois éléments, pignon, satellite,   cou-   ronne , de chaque combinaison d'engrenages, sont représentés décalés en escaliers afin de faire voir l'engrènement et la position réciproque. 



   Les axes primaire et seconde Pr et Sc, dans le prolongement l'un de l'autre, portent en rotation libre en Jl et J2 le manchon M. L'exécu- tion comporte cinq combinaisons d'engrenages comme décrite   @   ci-avant , Gl à G5 , dont Gl, G2, G3 sont solidaires de l'axe Pr, G4 et G5 de l'axe   Sc.   



   La combinaison Gl, représentée avec plus de détails pour faire voir l'engrènement des dents, montre en A le pignon fixé sur l'axe Pr, ce pignon engrène le satellite S en rotation libre sur le manchon, et ce   satel=   lite engrène extérieurment au manchon la couronne C dentée intérieurement. 



  Trois dents de la couronne sont visibles en K, d'autres, figurées en poin- 

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 tillés se trouvent sous le manchon,; la couronne dépasse en L au delà de la ligne brisée délimitant la portion supprimée du manchon. 



   On voit en B le taquet (tel que représenté latéralement en B de la figo 2) de blocage de la couronne, représenté en position "couronne blo-   quée",   le pointillé indiquant la position "couronne libre"' G2,G3,G4 sont en position "couronne libre", tandis que G5 est en position " couronne   bloquée"o   
En 0 se trouvent les éléments assurant l'inversion de marche. A cette fin, le manchon porte la denture de champ N et vis-à-vis de celle-ci se trouve la denture symétrique du pignon T. 



   Engrenant ces deux dentures, le satellite Q est en rotation libre sur le disque D lui-même en rotation libre sur l'axe Sc. Un taquet sembla- ble à ceux des couronnes peut bloquer le "disque libre". 



   La figure fait apparaître clairement qu'une des combinaisons G4 ou G5 ne peuvent être en service en même temps que le pignon d'inversion de marche T, puisque tous solidaires de l'axe Sc, ils le solliciteraient en sens de rotation inverse,; on ne dispose donc pour la marche arrière que des combinaisons Gl, G2 ,G3, de l'axe Pr. Dans les combinaisons Gl, G2, G3, G4, G5, 0, un satellite est représenté sur la figure, alors que l'exé- cution en comprend 4 par combinaison opposés deux à deux selon deux diamè-   tres se coupant à angle droit ; doit être entendu aussi que tous les   organes en rotation sont pourvus de paliers coussinets, roulements à bil- les, etc. conformément à la technique actuelle et non représentés sur la figure , et que les différentes pièces constitutives sont réalisées avec les matières les plus appropriées. 



   Le régulateur à boules R1 agit sur le relais V du sélecteur de rap- ports. 



   Le régulateur R2 stabilise la vitesse en agissant par l'intermédiai- re de la crémaillère El, la roue dentée Fd, la bille I, sur le papillon des gaz P tandis aue la pédale d'accélération Ac agit aussi sur le papillon par l'intermédiaire de la crémaillère E2. 



   On voit qu'en agissant sur la pédale d'accélération on détermine la vitesse de rotation de l'axe secondaire, le régulateur R2 stabilisant automatiquement cette vitesse et le   régùlateur   R1 sélectionnant automati- quement le rapport de conversion le plus approprié au régime normal du moteur. 



   REVENDICATIONS 
1) Convertisseur de couple caractérisé par un pignon denté engre- nant un ou plusieurs engrenages satellites montés en rotation libre sur un support,ce/ces satellites engrenant une denture circulaire concentrique au pignon les dents dirigées vers celui-ci, cette denturé étant solidaire d'un élément fixé, le couple à convertir entrant parle pignon et sortant - par le support des satellites ou inversément. 



   2) Convertisseur selon la rev. 1, caractérisé en ce que le support du/des satellites prend appui sur l'axe du pignon central par un ou plu- sieurs paliers en rotation libre sur cet axe. 

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Claims (1)

1. 3) Convertisseur selon les rev. 1 2 caractérisé en ce que la denture circulaire est disposée à la circonférence intérieure d'une couron- ne pouvant être soit immobilisée soit libérée par un dispositif approprié, l'immobilisation de la couronne permettant la conversion du couple, la libération de la couronne empêchant toute transmission d'énergie entre le <Desc/Clms Page number 6> pignon etle support des satellites.

   4) Convertisseur selon la rev. 3 caractérisé en ce que le disposi- tif d'immobilisation est constitué par un taquet pouvant être amené en butée avec un cran ou épaulement et formant arrêt solidaire de la couronne.

   5) Convertisseur selon la rev. 4 caractérisé en ce que le taquet peut être amené contre l'arrêt de la couronne par l'action d'un électro- aimant et éloigné de l'arrêt par l'action d'un ressort ou inversément.

   6) Convertisseur suivant les revendications 3,4,5, caractérisé en ce que plusieurs pignons de diamètre différent sont fixés sur un axe cen- tral, chaque pignon engrenant un/des satellites suivant la rev. 1 et étant muni d'une couronne suivant les Rev. 3,4,5, les dimensions de tous les élé- ments étant choisies telles que le rapport de conversion de chaque combinai- son plgnon-satellites-couronne, soit différent, un seul support portant tous les satellites, l'ensemble formant un convertisseur de couple à plusieurs rapports suivant la couronne immobilisée, aucune énergie n'étant transmise si toutes les couronnes sont libérées.

   6 Bis) Convertisseur selon la rev. 6 caractérisé en ce que une ou plusieurs couronnes sont bloquées par l'action d'électro-aimants et libé- rées par l'action de ressorts et une ou plusieurs autres couronnes sont blo- quées par l'action de ressorts et libérées par l'action d'électro-aimants.

   7) Convertisseur suivant la rev. 6 & 6 bis caractérisé en ce que le support des satellites est en forme de manchon cylindrique.

   8) Convertisseur suivant les rev. 3,4,56,6 bis, 7 caractérisé en ce qu'il est accouplé à un autre convertisseur suivant les rev. 3,4,5,6,6 bis, 7, ensemble donnant autant de rapport de conversion que le produit des nombres de rapport de chaque convertisseur.

   8 bis) Convertisseur suivant la rev. 8 caractérisé en ce que dans chacun des convertisseurs accouplés les couronnes sont bloquées par l'action d'électro-aimants sauf une qui est débloquée par=1 action d'un électro- aimant.

   9) Convertisseur selon la rev. 8 caractérisé en ce que les con- vertisseurs sont accouplés par leurs supports de satellites respectifs, le couple à convertir entrant par un axe central et sortant par 1 autre, 10) Convertisseur selon la rev. 9 caractérisé en ce que les sup- ports accouplés ont la forme de manchons de même diamètre.

   Il) Convertisseur selon la rev. II caractérisé en ce que les man- chons accouplés ne forment qu'un manchon d'une pièce.

   12) Convertisseur de couple selon les rev. 8,9,10,11 caractérisé en ce que un des supports de satellites ou le support commun porte une den- ture de champ engrenant un des engrenages satellites dont les axes de rota- tion sont radiaux par rapport à l'axe central, ce/ces satellites étant sup- portées en rotation libre par un disque en rotation libre sur l'axe central, ce disque étant pourvu d'un dispositif d'immobilisation'identique à un quelconque des dispositifs des couronnes revendiquées sous 3,4,5 ci-avant ce/ces satellites engrenant la denture d'un pignon de champ fixé sur l'axe central, la denture du support de satellites et la denture du pignon se trouvant placées symétriquement dans deux plans parallèles perpendiculaires à l'axe central,

   le/les satellites se trouvant placés entre les deux dentures et les engrenant toutes deux et formant inverseur de sens de rotation de l'axe solidaire du pignon de champ lorsque le disque portant <Desc/Clms Page number 7> le/les satellites est immobilisé.

   13) Convertisseur selon les rev. 3,4,6 , 6bis, 7,8,9,10,11,12 caractérisé en ce que le choix :.du rapport de conversion se fait manuelle- ment par boutons-poussoirs.

   14) Convertisseur selon les rev. 5 à 12 caractérisé en ce que deux boutons par l'intermédiaire d'un relais assurent pour chaque manoeuvre de bouton, la commutation électro-magnétique d'un cran d'unsélecteur de rapport de couple ou de vitesses, un des boutons ne permettant que les changements de rapports dans le sens de l'augmentation de la vitesse de ro- tation, l'autre ne permettant que les changements en sens inverse.

   15) Convertisseur de couple selon les rev. 6 à 12 caractérisé en ce que un régulateur à boules ou autre monté sur un axe du convertisseur assure la commande automatique de la sélection de couple par l'intermédiaire d'un relais électro-magnétique.

   16) Convertisseur de couple selon les rev. 1 à 15 caractérisé en ce qu'un régulateur à boules ou autre monté sur un axe du convertisseur as- sure la régulation de la vitesse de rotation'de cet axe en agissant sur le papillon des gaz ou un organe homologue ou équivalent du moteur.

   17) Convertisseur de couple selon la rev. 16 caractérisé en ce que une autre action sur le papillon des gaz ou un organe homologue ou équivalent du moteur se superpose à celle du régulateur de manière à assu- rer la régulation de vitesses de rotation différentes en relation avec 1' action superposée.

   18) Convertisseur de couple selon la revendication 17 caractérisé en ce que l'action de régulateur se transmet à une crémaillère à denture symétrique à la première, une roue dentée se trouvant entre ces deux cré- maillères parallèles et les engrenant toutes deux, l'axe de cette roue den- tée pouvant adopter un mouvement de translation parallèle aux axes longitu- dinaux des crémaillères, l'axe de la roue dentée agissant par l'intermédiai- re d'une bielle sur le papillon des gaz ou l'organe homologue ou équivalent du moteur 19) Convertisseur de couple selon les rev. 8 à 18 caractérisé en ce que l'axe primaire commande la sélection de couple selon la revendica- tion 15,et que l'axe secondaire commande la régulation de sa vitesse de rotation selon les revendications 16-17-18.

   20) Convertisseur de couple- tels que décrits ci-avant ou représen- tés aux dessins ci-annexés, les combinaisons d'engrenage de la fige 4 étant considérées dans leur ensemble séparément ou en arrangements différents.