<Desc/Clms Page number 1>
- 1 570880
La présente invention se rapporte en particulier à un variateur- régulateur destiné à un frein de transmission de puissance comprenant une course de puissance, un convertisseur de couple hydraulique et une botte de vitesses automatique à engrenages reliés à une charge; elle est relative d'une manière générale à un mécanisme destiné à indiquer une modification survenue dans un rapport de vitesses, déterminé 'avance, entre deux arbres associés, qui font partie d'un train de transmission de puissance.
Les convertisseurs de couplehydrauliques pour applications industriel- les telles que tracteurs, pelles mécaniques, camions "tous terrains" et gros por- teurs, locomotives, etc., à la différence de ceux employés dans l'industrie automobile produisant des voitures de tourisme et des camions allant jusqu'à certaines dimensions déterminées, sont généralement étudiés en vue de fournir un rendement maximum dans une gamme relativement étendue de rapports de vitesses.
Le terme "rapport de vitesses" est défini comme étant la vitesse de la roue se- condaire du convertisseur divisée par celle de la roue de pompe ou primaire de celui-ci. La courbe de rendement d'un convertisseur de couple hydraulique pré- sente une caractéristique qui monte et puis descend entre le calage et l'embal- lementg ce qui correspond, en termes de rapport de vitesses, à 0,0 et 1,0, respectivement, le convertisseur étant établi de telle façon qu'il fonctionne avec le meilleur rendement dans une bande déterminée entre les points extrêmes ci-dessus
Dans certaines conditions de fonctionnement, il est avantageux d' accoupler le convertisseur à une boite de vitesse automatique à engrenages, qui constitue alors un moyen pour améliorer la souplesse et l'économie du train de transmission de puissance.
Une telle situation se présente dans la marche d'une locomotive et, pour la facilitée la présente invention sera décrite en se re- portant à une telle application, bien qu'elle n'y soit nullement limitéeo Les variations de la charge et de la pente, et la nécessité de sauvegarder le pouvoir d'accélération de la locomotive et le fonctionnement du convertisseur dans sa gamme de rapports de vitesses la plus efficace, imposent un contrôle de la ma- noeuvre des engrenages de transmission tel que le convertisseur puisse fonction- ner dans la gamme précitée, quelle que soit la position des engrenages dans la boîte de vitesses.
Partant de ce qui précède, la présente invention a pour objet d'établir un mécanisme influencé par l'établissement d'un ou de plusieurs rapports de vi- tesses déterminés d'un convertisseur de couple hydraulique et constitué de maniè- re à effectuer un nombre correspondant de manoeuvres dans la boîte de vitesses à engrenages , ou bien, d'une façon générale, produire un ou plusieurs signaux ou impulsions qui indiquent les changements dans des arbres connexes en-re eux, faisant partie d'un train de transmission de puissance.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un mécanisme tel qu'indiqué plus haut et dont le fonctionnement est rapide et positif au poin- de manoeuvre déterminée en vue d'assurer un serrage rapide de celui des embraya- ges qui détermine la mise en jeu du train d'engrenages déterminé, dans la boîte de vitesseso
Un autre objet de la présente invention consiste à établir un variateur'-'régulateur qui présente les caractéristiques ci-dessus et qui est exempt de pompage ou d'instabilité, même dans la zone de légères déviations vis-à-vis du rapport de vitesses correspondant au point de manoeuvre adoptée
Les objectifs ci-dessus, ainsi que d'autres, de la présente inventions seront exposés dans la description qui suit, en se reportent aux dessins annexés;, dans lesquels :
La fige 1 est une vue schématique en élévation, où l'on voit la re- lation entre le variateur-régulateur de rapports de vitesses et le train de .transmission de puissance, comprenant une source de puissance, un convertisseur
<Desc/Clms Page number 2>
- 2 - 570880 de couple hydraulique et une boite de vitesses automatique à engrenages.
La fige 2 est une vue d'élévation en coupe,partiellement schématisée, d'un mode de réalisation du variateur-régulateur, dans la position de non- manoeuvre, ce variateur-régulateur étant appelé à commander une seule manoeuvre de la boite de vitesses.
La fig. 3 est une vue en coupe du variateur-régulateur suivant la fig. 2, au début de l'opération qui détermine une manoeuvre de la boite de vitesses.
La fige 4 est une vue en coupe montrant les positions finales occupées par les organes du variateur-régulateur de la fige 2 lors de l'exécution d'une manoeuvre.
La fig. 5 est une vue à plus grande échelle en coupe le long de la ligne 5-5 de la fig. 2.
La fig. 6 est une vue en coupe et en élévation d'un autre mode de réalisation consistant en un variateur-régulateur de rapports de vitesses à manoeuvre unique.
La fige 7 est une vue d'élévation, en coupe, d'une autre variante établie en vue d'effectuer deux manoeuvres dans une boite de transmission à engrenages connexe.
Les figs. 8 et 9 sont des vues en coupe, respectivement le long des lignes 8-8 et 9-9, de la fig. 7.
La fige 10 est une vue partielle en coupe le long de la ligne 10-10 de la fig. 8.
La fig. 11 est un schéma de circuit applicable au variateur-régulateur suivant la fig. 7.
La figo 12 est une courbe de rendement relative au variateur-régula- teur de la fige 7 et où l'on voit des points de manoeuvre préconisés, en regard des rapports de vitesses indiqués du convertisseuro
En considérant la fige 1, on voit que celle-ci représente un train de transmission de puissance comprenant une source de puissance telle qu'un moteur 10, un convertisseur de couple hydraulique 11, d'une construction appro- priée au but visé, ainsi qu'une boîte de changement de vitesses automatique à engrenages 12.
En vue de l'application de l'invention aux variateurs-régulateurs représentés dans les figs. 2 et 6, et afin de faciliter l'explication du principe de fonctionnement, on décrira ci-après l'utilisation d'un seul variateur-.régula- teur en vue de l'exécution d'une manoeuvre dans la boite de vitesses 12, lorsque le convertisseur 11 transmet avec un rapport de vitesses, alors que le dispositif de la fig. 7 comporte deux variateurs-régulateurs et deux manoeuvres. Etant donné que la boîte de vitesses 12 constitue uniquement le récepteur d'un signal ou de signaux, en ce sens qu'un tel signal détermine une manoeuvre de vitesses - ce signal étant amorcé par le variateur-régulateur, la boite ne faisant pas en elle-même l'objet de la présente invention-, cette boite n'a été représentée que d'une façon schématique.
Aux fins de la présente invention, on supposera que la boite de vitesses est du type bien connu à engrenages constamment en prise et où la séleotion des pignons est déterminée par le serrage d'un ou de plusieurs embrayages qui, dans le présent exemple, seront considérés comme actionnés par voie pneumatique.
Le variateur-régulateur 13 est influencé par les changements de rapports de vitesses dans le convertisseur 11, par l'intermédiaire d'un trans- metteur de rapports de vitesses 15, qui relie l'arbre menant 14 du convertisseur à une extrémité du variateur-régulateur 13 et par l'intermédiaire d'un trans- metteur de rapports de vitesses 16, qui relie l'arbre mené 17 du convertisseur à l'autre extrémité du variateur-régulateur 13.
Les transmetteurs de rapports
<Desc/Clms Page number 3>
de vitesses 15 et 16 peuvent être établis sous la forme de trains de pignonsde chaînes ou de courroies, et sont constitués de telle façon que les vitesses d' entrée aux extrémités opposées du variateur-régulateur 13 soient dans un rapport de proportionnalité déterminé avec les vitesses respectives de l'arbre menant 14 et de l'arbre mené 17, du convertisseur. Afin d'éviter une confusion dans la terminologie.en ce qui concerne l'emploi du terme "rapport de vitesses", lorsque ce terme est appliqué aux transmetteurs 15 et 16 et au convertisseur 11, on considèrera que les transmetteurs sont constitués par des courroies.
Pour faciliter la description du principe fondamental de l'invention, on a représenté dans les figso 2, 3 et 4 des modes de mise au point d'un varia- teur-régulateur à manoeuvre unique lors de diverses phases de son fonctionnement; toutefois, et comme on le verra dans la suite, le même principe peut être appli- qué à un variateur-régulateur appelé à effectuer une ou plusieurs manoeuvres dans une boîte de vitesses à engrenages à laquelle il est affecté.
Dans la fige 2, le variateur-régulateur 13 est représenté dans une position inverse par rapport à celle de la fig. l, en ce sens que les courroies 15 et 16 sont disposées aux extrémités de droite et de gauche, respectivement, du variateur-régulateur, alors que c'est le contraire dans la fig. 1.
Le variateur-régulateur 13 comprend un boîtier 18 pourvu de plaques d'extrémité 19 et 20, la première de ces plaques étant traversée par un moyeu 21, lui-meme réuni par une liaison de commande à la courroie menante 15 dont la vitesse est en rapport avec celle de l'arbre menant 14 du convertisseur, et donc en rapport avec la vitesse du moteur. Le moyeu 21 porte, à l'intérieur d'une cavité 22 prévue dans le boîtier 18, un disque 23 formant aimant permanent et qui est en circuit magnétique avec un disque d'armature 24 comportant un moyeu 25 monté à rotation dans le boîtier 18, ce moyeu étant vissé sur une partie filetée 26 prévue sur l'extrémité de droite d'une soupape cylindrique 27 montée à coulissement et à rotation dans le boîtier 18.
Le moyeu 21 est pourvu d'une forure appelée à recevoir, à coulissement, le tronçon fileté 26, la disposition particulière représentée ici étant telle que les disques 23 et 24 sont séparés par un manchon d'écartement 29 qui détermine un faible entrefer 30 entre les faces annulaires opposées, magnétiquement actives, 31 et 32 des disques 23 et 24, respectivement. Cependant, et sans sortir du cadre de la présente invention, on peut faire en sorte que les faces 31 et 32 soient en contact entre elles.
Le déplacement axial des disques 23 et 24 est empêché par des épaulements 33 et 34 agissant conjointement avec le manchon d'espacement 29;
L'extrémité de gauche de la soupape cylindrique 27 présente un diamètre réduit et affecte une forme carrée ou cannelée, de façon à constituer une tige commandée 35 qui, dans la position des organes représentée dans la figo 2, règne d'un bout à l'autre de la partie supérieure d'une chambre 36 comtenue dans le boîtier 18, cette tige étant accueillie à coulissement à l'intérieur d'un orifice 37, de profil analoguepratiqué dans le moyeu d'un élément 38 monté à rotation dans le boîtier 18 et entraîné par la courroie 16 du côté mené du con- vertisseur, de sorte que la rotation du moyeu 38 détermine la rotation de la soupape 270
On voit en outre dans la fig.
2 que la tige 35 traverse avec jeu les orifices 39, 40 et 41 qui coïncident entre eux et qui sont pratiqués respective- ment dans les cloisons parallèles espacées 42, 43 et 44 qui s'étendent en travers de la chambre 36, transversalement par rapport à la tige 35. La cloison 42 dé- termine, conjointement avec la surface adjacente de la chambre 36, un passage 45; les cloisons 42 et 43 et les cloisons 43 et 44 déterminent;, respectivement des passages 46 et 47 ; etla cloison 44 détermine, conjointement avec la surface adjacente de la chambre 36, un passage 48 qui communique avec un puisard appro- prié (non représenté).
Les orifices 39, 40 et 41 sont dimensionnés et profilés en tenant compte de la soupape cylindrique 27, de sorte que, lorsque cette derniè- re traverse un ou plusieurs de ces orifices, elle empêche le passage du fluide,
<Desc/Clms Page number 4>
employé dans le variateur-régulateur, à travers l'orifice ou les orifices en question, comme il sera décrit dans la suite.
Dans une poche 49 du boîtier 18 est montée en outre une soupape- piston 50 qui, comme il sera exposé dans la suite, est capable d'une intervention par saccade et est pourvue d'un collet de diamètre réduite 51 qui s'étend à travers la partie motrice de la chambre 36, comme montré dans la.fig. 2 ; cette tige traverse en outre, à jeu, les orifices 52 et 53, prévus respectivement dans les cloisons 43 et 42. Les dimensions et les profils des orifices 52 et 53, con- sidérés par rapport à la soupape-piston 50, sont tels que, lorsque cette dernière traverse un de ces orifices, ou les deux, elle empêche le passage du liquide à travers ceux-ci.
Dans un but qui sera exposé dans la suite, la soupape-piston 50 est traversée de part en part par un certain nombre de passais longitudinaux 54, tandis que l'extrémité de droite du collet 51 se termine par une tête 55 montée à coulissement dans un passage 56 relié à la cavité 22, d'une part, et à un puisard approprié (non représenté), d'autre parte
Dans la position représentée dans la fig. 2, la tête 55 est en butée contre l'extrémité de gauche d'une broche 57 montée à coulissement coaxial dans un manchon 58, lequel est à son tour monté à coulissement dans le boîtier 18.
L'extrémité de droite du manchon 58 se termine par une bride 59 située à l'inté- rieur d'une chambre 60, cette bride étant normalement en butée contre une paroi 61 faisant partie de la chambre 60, butée assurée par une pression agissant con- tre cette bride, comme il sera exposé dans la suite.
Le fonctionnement du variateur-régulateur 13 requiert le passage d'un fluide approprié, ce terme étant utilisé ici à titre représentatif. Aux fins de la présente invention, on supposera qu'il s'agit d'une huile spécialement adoptée, qui circule librement à travers le variateur-régulateur chaque fois que le rapport de vitesses du convertisseur correspond ou dépasse le point adopté en vue d'effectuer une manoeuvre de changement de vitesse, avec ceci que - lors- que, en raison de la charge croissante à laquelle doit faire face le train de transmission de puissance, le rapport de vitesses tombe au-dessous du point indi- qué, - des moyens sont prévus pour que les organes décrits ci-dessus puissent déterminer une élévation rapide de la pression de l'huile dans le variateur-régu- lateur, afin que,
grâce à l'intervention de certains dispositifs qui seront décrits dans la suite, la pression puisse être appliquée à l'embrayage du méca- nisme de changement de vitesse.
Aux fins indiquées plus haut, une pompe 62, commandée de façon appro- priée, aspire de l'huile dans le puisard, pour refouler celle-ci vers un passage 63 qui est relié, à travers un passage 64, à une chambre 60, de sorte que la pression de la pompe est amenée à agir constamment sur la bride 59 et la broche 57, de manière à solliciter ces deux organes vers la position représentée dans la figo 2.
Le passage 63 est en outre relié, à travers un orifice d'étranglement 65, à un passage 66, dont une extrémité communique avec le passage 45 et, à travers les orifices 53 et 52, avec les passages 46 et 47, respectivemento Lorsque la soupape 27 occupe la position inactive, représentée dans la fig. 2, les orifices 39, 40 et 41, sont également ouverts, de sorte que l'huile s'écoule librement, à la pression atmosphérique, à travers les passage? 45, 46 et 47, vers le passage 48 et, de là, vers le puisard. Il existe cependant une pression dans la chambre 60, pression qui, en agissant sur la broche 57, maintient la soupape-piston 50 dans la position de retrait ou inactive, représentée dans la fig. 2.
L'autre extrémité du passage 66 est reliée, à travers un conduit 67, à une soupape-relais 68, représentée schématiquement dans la fig. 2, cette représentation ayant uniquement pour but de mettre en évidence le principe de l'invention, mais non pas de limiter cette dernière en ce qui concerne les dé- tails de la construction.
La pression engendrée dans le conduit 67 au moment où le variateur-régulateur est en action, agit sur une soupape 69 lestée d'un
<Desc/Clms Page number 5>
ressort et déplace cette dernière, de telle façon qu'une gorge annulaire 70, pratiquée dans cette soupape, vienne coincider avec des orifices qui communiquent avec les conduits 71 et 72, reliés respectivement à une source d'air sous une pression appropriée et à un embrayage (non représenté) à commande pneumatique prévu dans la boîte de vitesses 12 dans le but d'effectuer la manoeuvre des pignons
EMI5.1
En considérant la fi go 2, on voit que la relation magnétique existant entre les disques 23 et 24 détermine normalement une rotation de ceux-ci en synchronisme et que, lorsque les' vitesses de rotation du disque 23 et de la scupape 27 sont différentes, cette dernière se déplace dans le sens axial,
en raison de
EMI5.2
sa prise à vis avec le disque 24a En d'autres termes9lox sque la vitesse de rotation de la soupape 27 est inférieure à celle du disque 23, cette soupape se déplace vers la gauche à partir de la position représentée dans la figo 2, tandis qu'elle se déplace vers la droite, à partir de cette position avancée, lorsque la vitesse de rotation de la soupape 27 dépasse celle du disque 230
Les courroies 15 et 16 sont appelées à produire une rotation synchro- ne du disque 23 et de la soupape 27 lorsque le convertisseur 11 fonctionne avec un rapport de vitesse déterminé, ce que 1 on dénomme le point de manoeuvre de ce convertisseur.
Ainsi, si 1 on suppose que le train de transmission de puissance de la fige 1 est attelé à la charge, le disque 23 et la soupape 27 tournant à la même vitesse, et que cette charge augmente, ce changement se traduira par une baisse de la vitesse de rotation de la soupape 27, c'est-à-dire, par une baisse du rapport de vitesse du convertisseur 11.
Afin d'assurer le fonctionnement du convertisseur 11 en un point situé dans la partie élevée de sa courbe de rende- ment - ce qui sera exposé plus clairement à propos du variateur-régulateur auto- matique à deux manoeuvres, représenté dans les figs. 7 à 10 inclus -, le varia- teur-régulateur 13 effectue un passage vers un rapport de vitesses plus réduit
EMI5.3
dans la boîte de vitesses 129 afin d'améliorer le rapport des bras de levier9 en ce qui concerne la charge, dans le train de transmission. La manière dont ceci est opéré sera décrite ci-après.
Lorsque, les organes du variateur-régulateur occupant les positions représentées dans la figo 29 le train de transmission est soumis à une charge telle que la vitesse de rotation de la soupape 27 n'est pas inférieure à celle
EMI5.4
du disque magnétique 23s c est-à-dire, lorsque le convertisseur 11 fonctionne au point de manoeuvre tel que défini plus haut,ou au-dessus de ce pointala pression manométrique d'huile dans les passages 45 à 48 inclus est égale à zéro et l'huile s'écoule librement dans ces passagesoDans le cas où la charge vien- drait à augmenter, la vitesse de rotation de la soupape 27 diminue, et cette
EMI5.5
dernière commence à se déplacer vers la gauche,
en considérant la figo 2Q de façon à obturer successivement les orifices 39 et 40 et à empêcher airs-- l'écou- lement à travers les passages 45 et q.69 tout en commençant à étrangler le flux d'huile à travers l'orifice 419 comme montré dans la fige 3- Cette action 'é tranglement détermine une élévation de la pression dans les passages 459 46, 47 et 66, ainsi que dans les passages 54, où cette pression vient agir centre l'extrémité de gauche de la soupape-piston 500 Cette même pression agit égale- ment sur la tête 55.
La soupape 50 se déplace désormais vers la droite, pour occuper la position représentée dans la fige 3 et dans laquelle elle obture l'orifice
EMI5.6
52, ce mouvement, étant effectué à 1'encontre de la broche 57. Lorsque l'orifice 52 est fermé, le liquide est empêché de s'écouler à travers le passage 4 t et l'étranglement produit à l'orifice 41 est désormais sans effet.
Comme;, d'autre part, le flux à travers les passages 45 et 46 a été préalablement interrompue la soupape 50 achève rapidement sa course jusqu'à la position représentée dans
EMI5.7
la figo 4, où elle ferme l'orifice 53e cette fermeture s'effectuant de façon saccadée. Cette dernière phase du déplacement de la soupape 50 s'effectue à rencontre de la résistance conjointe, d'une part, de la broche 57 soumise à la
<Desc/Clms Page number 6>
pression de l'huile, et, d'autre part, du manchon 58, également représenté dans la fige 4.
Il s'ensuit que la pression dans le passage 66 s'élève très rapidement et détermine un déplacement de la soupape-relais 68, ce qui met en communication le conduit d'arrivée d'air 71 et le conduit 72 allant à l'embrayage de changement de vitesse (non représenté), prévu dans la boite de vitesses 12.
Le déplacement de la soupape 27 vers la gauche se poursuit, jusqu'à ce que la tige 35 soit arrêtée par le couvercle 20, comme représenté dans la fig. 4. A partir de ce moment, le disque 24 tourne par rapport au disque magné- tique 23, ce qui est rendu possible par le glissement magnétique entre ces deux organes, cette rotation relative constituant une importante caractéristique de l'invention.
Lorsque, les divers organes occupant les positions représentées dans la fige 4, le rapport de vitesses du convertisseur augmente, la soupape 27 commen- ce à se déplacer vers la droite et libère successivement les orifices 41, 40 et 39, cependant que la soupape 50 ne quitte pas la position représentée dans la fig. 4 jusqu'à ce que, à la suite du dégagement de l'orifice 39, le passage 45 soit mis en communication avec le passage 48 allant au puisard, que la pression agissant sur la broche 57 et le manchon 58 ait ramené la soupape 50 d'une saccade à la position représentée dans la fig. 2 et que l'embrayage de petite vitesse de la boite de vitesses 12 soit desserré.
Le mouvement en saccade de la soupape 50 est indépendant de l'allure du mouvement longitudinal de la soupape 27; en d'autres termes, ce dernier mou- vement, que l'on peut dénommer mouvement de translation, peut être rampant, ce qui se produit lorsque la différence entre les vitesses de rotation du disque magnétique 23 et de la soupape 27 est peu importante, ou bien, il peut être rapi- de, ce qui a lieu lorsque la différence en question est notablement plus grande.
Dans l'un comme dans l'autre cas, la soupape-piston 50 se déplace très rapide- ment au point de manoeuvre, afin d'assurer l'application de la pleine pression à l'embrayage de la boite de vitesse 12. Le variateur-régulateur est entièrement exempt de pompage, étant donné que la soupape 50 ne peut occuper que l'une ou l'autre des positions extrêmes représentées respectivement dans les figs. 2 et 4.
En outre, l'emploi de la broche 57 et du manchon 58, qui sont concentriques entre-eux, fait en sorte que la force agissant sur la soupape-piston 50 par 1' entremise de ces organes dépend de la pression d'huile agissant dans le variateur- régulateur, ce qui permet d'employer n'importe quelle pression pratiquement ap- plioable. Dans le dispositif conçu suivant l'invention, cette pression peut être comprise entre 10 et 100 lbs. par pouce carré (0,703 et 7,03 kg/om3), de sorte que ce dispositif est plus souple que dans le cas où la soupape 50 serait action- née à l'encontre de la résistance d'un ressort.
Dans la fig. 6, on a représenté une variante du dispositif suivant l'invention , qui a été désignée d'une manière générale par le chiffre de réfé- rence 73. Plusieurs des organes de cette variante sont identiques à ceux repré- sentés dans la fig. 2 et, pour cette raison, portent les mêmes chiffres de réfé- rence que ceux-ci. D'ailleurs, le variateur-régulateur 73 comprend un boîtier 74 muni de plaques d'extrémité 75 et 76. A travers la première de ces plaques s'étend le moyeu 76 d'un disque magnétique 77, ce moyeu étant monté à rotation dans cette plaque. Le disque 77 est entraîné par une courroie 78 dont la fonction correspond à celle de la courroie 16 de la figo 2. En d'autres termes, le disque magnétique 77 est entraîné par l'arbre mené 17 du convertisseur.
Un disque d'armature 79 coopère avec le disque magnétique 77 et est normalement solidarisé de celui-ci par l'attraction magnétique. Le disque 79 présente une denture périphérique en prise avec un pignon 80. Ce dernier pignon est monté sur un arbre 81, commun à ce pignon et à un pignon 82, ce dernier engrenant aveo un pignon 83 pourvu d'un moyeu 84 sur lequel le disque d'armature 79 est monté à rotation libre. L'intérieur du moyeu 84 est en prise à vis avec l'extrémité filetée 85 d'une soupape 86 dont les fonctions correspondent à celles
<Desc/Clms Page number 7>
de la soupape 25.
Tout comme dans le cas de cette dernière soupape l'autre extré- mité 87 de la soupape 86 est carrée ou cannelée, et, dans la position inactive ou de retrait représentée dans la figo 6, traverse les orifices 39, 40 et 41 et est recueillie à prise de commande dans un manchon 88 monté à rotation dans le
EMI7.1
boîtier 74 et dans la plaque deextrémité 76 et entraîné par une courroie 89 dont la fonction correspond à. celle de la courroie 15 et qui est donc entraînée par l'arbre menant 14 du convertisseuro
On supposera que l'on désire qu'une manoeuvre de changement de vitesse ait lieu lorsque le rapport de vitesses dans le convertisseur est de
EMI7.2
Oe2.
En vue de ce casq le train d'engrenage comprenant le disque d'armature 79 et les pignons 80, 82 et 83 est établi de telle manière que la vitesse du pignon
EMI7.3
83 soit cinq fois supérieure à celle du disque d'armature 79, cela pour n'importe quelle vitesse secondaire du convertisseur. En d'autres termes, le fonctionnement du var-Lateur-régulateur 73 est identique à celui du variateur-régulateur 13, mais offre par rapport à ce dernier l'avantage qui consiste en une réduction de vitesse de 5 à 1 pour les organes animés dela vitesse maximum, .la réduction exacte
EMI7.4
étant fonction du rapport entre les engrenages 79e 809 82 et 830 Dans les figso 2, 3, 4 et 6, le canal 561 conduit au puisard.
Les figso 7 à 10 inclus, qui sont complétées par les figs. 11 et 12, représentent un autre mode de réalisation du variateur-régulateur et les rapports entre celui-ci et un convertisseur de couple hydraulique, en ce qui concerne le maintien du fonctionnement de ce dernier sur la partie la plus favorable de sa courbe de rendemento Ce variateur-régulateur, qui est généralement désigné par le chiffre de référence 90, est du type composite et a été spécialement étudié en vue de son application aux locomotives,
où la boite de vitesses 12 de la figo 1 comporte deux rapports de vitesses à enclenchement automatiques rapports dont la sélection est déterminée par le -variateur-régulateur composite en des points de manoeuvre qui correspondent respectivement à un grand rapport de vitesses déterminé et à un petit rapport de vitesses déterminé, du convertisseur 11.
Toutefois, considéré comme représentatif de son espèce, le variateur-régulateur composite 90 met en évidence le principe qui consiste à relier fonctionnellement des mécanismes de réglage multiple, sous la forme d'une unité monobloc condi- tionnée pour être influencée par un nombre correspondant de rapports de vitesses dans le convertisseur 11, ainsi que par un dispositif qui produit deux ou plu- sieurs signaux ou impulsions sous l'influence des variations des rapports de vitesses d'un certain nombre d'arbres connexes entre eux, qui font partie d'un train de transmission de puissance
Le variateur-régulateur 90 (voir fige 7) comprend un boîtier 91
EMI7.5
établi en deux parties et muni de couvercles d'extrémité 92 et 939 ce va'iateur- régulateur occupant,
par rapport au convertisseur 11, la position rep é.r i éQ dans la figo 1. Dans le couvercle 93 est monté à rotation un arbre 94 dont lT extrémité extérieure est conditionnée pour être réunie par une liaison de commande avec l'arbre menant 14 du convertisseur, au moyen d'une courroie qui constitue,quant à sa fonction, l'équivalent de la courroie 15, cette courroie ayant été représentée schématiquement par une flèche coudée 91.A l'intérieur de la partie supérieure du boîtier 919 l'arbre 94 porte un pignon 96 pourvu d'une extension 97 montée à télescopage dans une extrémité d'un manchon 98 et fixée à celle-cio Dans 1 autre extrémité du manchon 98 est prévu un aimant permanent
EMI7.6
annulaire 99s fixé à ce manchon9 de telle sorte que,
tout comme dans la rigo 29 cet aimant tourne constamment à une vitesse proportionnelle à celle de 1'arbre
EMI7.7
14 (voir figo 1)0
L'aimant est réuni par une liaison de commande au disque d'armature 1009 lui-même monté à rotation dans le boîtier 91 ce disque étant normalement verrouillé par attraction magnétique à l'aimant 99, comme il a été exposé à propos du variateur-régulateur suivant la figo 2. Le disque fileté ou écrou 100 se visse sur une tige 101 prévue à une extrémité d'une soupape cylindrique 102 montée de
<Desc/Clms Page number 8>
façon à pouvoir se déplacer dans le sens axial et rotatif dans et à travers une cloison intermédiaire 103 prévue dans la partie supérieure du bottier 91.
L'autre extrémité de la soupape 102 présente un diamètre réduit, de façon à constituer une tige 104 qui s'étend à jeu à travers les orifices 105, 106 et 107,ceux-ci étant dimensionnés de façon que la soupape 102 s'y adapte exactement, ces orifices étant pratiqués dans des cloisons parallèles espacées 108, 109 et 110 qui règnent transversalement d'un bout à l'autre d'une chambre lll et déterminent les unes avec les autres, si l'on considère chaque deux cloisons voisines, des passages 112, 113, 114 et 115.
L'extrémité de droite de la tige 104 est fixée à l'arbre 116 qui porte un pignon 117 et qui est monté à rotation dans le couvercle 92, l'arbre 116 s'étendant à travers ce couvercle et étant entraîné par une courroie qui, au point de vue de sa fonction, est l'équivalent de la courroie 16 (voir fig. 1), cette courroie étant désignée schématiquement dans la fig. 7 par la flèche coudée 118. Il s'ensuite que la soupape 102 est toujours entraînée à une vitesse proportionnelle à celle de l'arbre mené 17 du convertisseur, et que les organes qui viennent d'être décrits constituent le variateur-régulateur 119 pour grand rapport de vitesses de l'appareil composite 90, abstraction faite de la soupape à action saccadée affectée à ce variateur-régulateur et qui carres- pond à la soupape 50 dans la figo 2.
En ce qui concerne le variateur-régulateur 120 pour petit rapport de vitesses, abstraction faite de la soupape à action saccadée, qui lui est affectée, et toujours en se reportant à la fig. 7, on voit que le pignon 96 est en prise avec un pignon 121 monté à rotation dans le couvercle 93 et dont le diamètre du cercle primitif est notablement plus grand que celui du pignon 96, l'axe du pig- non 121 étant parallèle à celui du variateur-régulateur 119.Le pignon 121 porte - par l'intermédiaire d'une extension 122 et d'un manchon 123,
tout comme décrit à propos du variateur-régulateur 119 - un aimant permanent annulaire 124 qui est en relation de commande avec un disque ou écrou d'armature 125 vissé sur une extension 126 faisant partie d'une soupape 127 montée à déplacement axial et à rotation dans et à travers une cloison intérieure 128 prévue dans la partie inférieure du boîtier 91. Il s'ensuit que, normalement, l'écrou 125 est solida- risé par attraction magnétique, avec l'aimant 124 et est entraîné en rotation avec ce dernier.
L'extrémité de droite de la soupape 127 présente un diamètre réduit et est munie d'une tige 129 qui s'étend à jeu à travers des orifices 130, 131 et 132, dimensionnés de façon que la soupape 127 s'y ajuste, ces orifices étant pratiqués respectivement dans des parois parallèles espacées 133, 134 et 135 qui s'étendent transversalement dans une chambre 136, séparée de la chambre 111 par une plaque 137, elle-même serrée entre les deux parties du boîtier 91 et pouvant être traversées par un passage 138 destiné à servir d'évent aux extrémités des pignons du variateur-régulateur 90.
Les parois 133, 134 et 135 déterminent, conjointement avec des parties du boîtier 91. et les unes avec les autres, si l'on considère chaque deux cloisons adjacentes, des paires de passages 139, 140, 141 et 142, les passages 115 et 142 étant toujours en communication entre eux et avec un. passage 143 allant à un puisard et représenté de façon générale dans les figs. 7 et 8. L'extrémité de droite de la tige 129 est réunie par une liaison de commande au pignon 144, c'est-à-dire, est montée à rotation dans le couvercle 92 et en prise avec le pignon 117, le diamètre du cercle primitif du pignon 144 étant inférieur à celui du pignon 117. Il s'ensuit, que, pour une vitesse donnée quelconque de l'arbre 116, communiquée par l'arbre mené 17 du convertisseur, le pignon 144 tourne à une vitesse relative plus élevée que celle de l'arbre 116.
En ce qui concerne la soupape à action brusque, adjointe au varia- teur-régulateur 120 pour petit rapport de vitesses, on se reportera à la figo 80 Là soupape-piston ou soupape à action saccadée 145 est montée à coulissement dans la cloison intérieure 128, et son extrémité de droite - si on considère la fig. 8 - s'étend à l'intérieur d'une chambre 146 délimitée par une partie évidée de la cloison 128, ainsi que par une plaque 147 attachée à cette cloison.
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
L'extrémité opposée de la soupape 145 s'étend, à jus sous la forme d'un col'.et 148 de diamètre réduite à travers des orifices 149 et 150 dimensionnés de manière que la soupape 145 s'y ajuste exactement;
, ces orifices étant pratiqué-,- respec- tivement dans les cloisons 134 et 133, ladite tige se terminant par une tête 151 montée à coulissement dans une extrémité d'une cavité cylindrique 152, éga- lement pratiquée dans la cloison 1280 L'extrémité opposée de la cavité 152 aboutit dans une chambre 153 délimitée par une partie évidée de la cloison 128 et par une plaque 1549 attachée à cette cloisono Dans une partie de moindre diamètre de la cavité 152 est monté à coulissement un manchon 155 présentant une extrémité à bride 156 qui est normalement en butée contre un épaulement de la chambre 1539 sous l'effet d'une pression établie dans cette chambre, comme il sera décrit dans la suite.
Une broche 157, coaxiale par rapport au manchon 155 est montée à coulissement dans ce dernier, de telle façon qu'une extrémité de cette broche est également soumise à la pression mentionnée en dernier lieu, tandis que 1' extrémité opposée de cette broche est en butée contre la tête 151 dans toutes les positions de la soupape 145 à action brusquée L'évacuation du liquide hors de cette cavité, entre la partie rétrécie de cette dernière et la tête 151, évacua-
EMI9.2
tion ayant pour but d'assurer le fonctionnement requis de la soupape 145s s'effec- tue à. travers un passage 158 allant au puisard.
En ce qui concerne le variateur-régulateur 119 pour grand rapport de vitesses, la relation entre celui-ci et sa soupape à action rapide est représentée dans la figo 9, à laquelle on se reportera ci-après. La soupape 159 est montée à coulissement dans la paroi intérieure 1039 avec ceci que l'extrémité de droite de cette soupape - en considérant la fige9 - s'étend dans une chambre 160
EMI9.3
délimitée par une portion évidée de la cloison 103 et par une plaque 161 o L'ex- trémité opposée de la soupape 159 se prolonges sous la forme d'un collet 162
EMI9.4
de moindre diamètres de manière à traverser à jeu les orifices 163 et 64 dien- siennes de façon que la soupape 159 puisse s'y ajuster exactement et pratiqués
EMI9.5
respectivement dans les cicdscns 109 et 1089 ce collet se terminan+ par une tête 165
montée à cou1issemen-:; d.ans une extrémité d'une cavité cylindrique h66 égale- ment prévue dans la eleison 103.L'extrémité opposée de la cavité 166 about--+ à la chambre 167, qui est délimitée par une partie évidée de la cloison 103 et
EMI9.6
par une plaque 168 attachée à cette cloison Un manchon 169 est monté à couliez sèment dans une partie à diamètre réduit de la cavité 166, ce manchon préeraw une extrémité à bride 170g qui est normalement en butée contre un épaulement de la chambre 167 e'5 est S01J..ill:l,se à une pression qui s'établit dans ce..te dernière chambre comme il sera décrit dans la suite. Une broche 171 est montée coaxiale- ment dans le manchon 169, dans lequel elle coulisse;
, cette broche étant également soumiseà une de ses extrémités,à la pression mentionnée en dernier --.:'eu, l'extrémité opposée de cette broche étant en butée contre la tête 165 dans n'im- porte quelle position de la soupape à action brusque 1590 L'évacuation @ liquide
EMI9.7
hors de la partie de la. cavité;, comprise entre, d'une part, la partie à, a::9. .ètre réduit de cette dernière etg d'autre part, la tête 165, en vue d'assurer le fonctionnement caractéristique de le soupape 159, est assurée au moyen d'un passage 172 aboutissant au puisard.
Pour la facilité de la description, on a représenté des passages 1439 158 et 172 distincts9 qui aboutissent au puisard; il est cependant bien entendu que l'huile de travail provenant des sources d'huile et se dirigeant vers le puisard sera recueillie dans une chambre appropriée du boîtier 91 en sera évacuée vers le puisard à travers un canal de sortie commun.
EMI9.8
Il ressort des figso 8 et 10 que l'huile destinée au varà.aieur-rég#1.a- teur 90 est fournie à travers un conduit 173, dans lequel est intercalée une pompe appropriée 174, cette huile étant refoulée dans une chambre oblongue ti,5 qui s'étend transversalement à travers les cloisons 103 et 128 et une plaque de séparation 137, les extrémités de cette chambre aboutissant respectivement dans
EMI9.9
les cloisons 103 et 128 La chambre 177 constitue 'un réservoir à huile ecu pre" sion, commun aux deux variateurs-régulateurs.
<Desc/Clms Page number 10>
En ce qui concerne le variateur-régulateur 120 pour petit rapport de vitesses (voir figo 8), la pression d'huile, qui s'exerce dans la chambre 175, se propage à travers un passage 176 pratiqué dans la cloison 128, pour agir dans la chambre 153. Toujours en ce qui concerne ce même variateur-régulateur.
le flux d'huile venant de la chambre 175 est étranglé par un orifice 177 qui est en communication avec un passage 178, lequel est à son tour relié à la chambre 136, tandis qu'un passage 179 relie le passage 178 à la chambre 1460 Lorsque la chambre 136 est en communication avec le puisard, la soupape 145 est sollicitée vers la position inactive représentée dans la figo 8, par la pression s'exerçant dans la chambre 153 et agissant par l'intermédiaire de la broche 1570
Le fonctionnement du variateur-régulateur 120 est identique à celui représenté dans la figo 2, ce fonctionnement étant déterminé par les pignons 96 et 121 et les pignons 117 et 144, ainsi que par les vitesses respectives des courroies 95 et 118.
Lorsque la soupape à action rapide 145 se déplace vers la gauche - en considérant la figo 8 - sous l'effet d'un accroissement rapide de la pression dans les passages 139 et 178, cette pression se propage à travers le passage 180 (voir fige 10) pratiqué dans la cloison 128, les extrémités opposées du passage 180 étant en communication, respectivement, avec le passage 178 et un conduit 181 affecté à la signalisation des petits rapports de vitesses et conduisant à la soupape-relais, qui sera décrite dans la suiteo
En ce qui concerne le variateur-régulateur 119 pour grand rapport de vitesses (voir fige. 9 et la), la pression agissant dans la chambre 175 se pro- page à travers un passage 183 pratiqué dans la cloison 103, pour parvenir dans la chambre 167.
Toujours dans le même variateur-régulateur, le flux d'huile venant de la chambre 175 est étranglé par un orifice 184 qui communique avec un passage 185, lequel est relié à son tour à la chambre 111, tandis qu'un passage 186 met en communication le passage 185 avec la chambre 1600 Les relations entre les pressions s'exerçant sur les extrémités du manchon 169 et de la broche 1719 ainsi que contre la soupape à action rapide 159, sont identiques à celles con- cernant les pressions agissant sur le groupe comprenant la soupape à action rapide 145 et les organes immédiatement connexes.
Le fonctionnement du variateur-régulateur 119 est identique à celui du variateur-régulateur de la figo 2, le fonctionnement de ce premier variateur- régulateur étant déterminé par la vitesse imprimée aux courroies 95 et 1180 Lorsque la soupape à action rapide 159 se déplace vers la gauche - si l'on con- sidère la figo 9 - à la suite d'une élévation rapide de la pression dans les passages 112 et 185,cette pression se propage à travers un passage 187 (voir fige 10) pratiqué dans la cloison 103, les extrémités opposées du passage 187 étant en communication, respectivement, avec le passage 185 et un conduit 188,
affecté au signal du grand rapport de vitesses et aboutissant à -une soupape- relais qui sera décrite dans la suite
En considérant que le variateur-régulateur 90 est utilisé dans le train de transmission représenté dans la fig. 1 - lequel comprend une boite de vitesses automatique à grand rapport de vitesses et à petit rapport de vitesses, chacun des rapports de vitesses de cette boite étant engagé à l'aide d'un embra- yage commandé par fluide moteur, comme il est bien connu en soi - on a représenté schématiquement dans la fig. 11 un système de commande préconisé par soupape- relais, pour déterminer la sélection de chacun des embrayages à la suite d'un signal de pression venant d'un des variateurs-régulateurs.
Dans le présent exem- ple, les embrayages faisant partie de la botte de vitesses sont supposés être du type à oommande pneumatique, la figo 11 représentant le système comme il est conditionné pour engager l'embrayage de grande vitesse. Il est bien entendu que le système de commande par soupape-relais n'a été donné qu'à titre d'exemple, et nullement d'une manière limitative, étant donné que des modifications seraient nécessaires dans le cas où il s'agirait de commander les embrayages de changement de vitesse par des moyens hydrauliques ou mécaniques.
<Desc/Clms Page number 11>
Comme montré dans la figo 11, le conduit de signalisation de grand rapport de vitesses 181 est relié, par des conduits parallèles 189 et 190 à un conduit 191 aboutissant à une extrémité d'un boîtier 192 dans lequel est montée à coulissement une soupape-piston 1939 qui est maintenue par friction dans n'im- porte quelle position à laquelle elle a été amenée. Le boîtier 192, la soupape 193 et les conduits connexes, qui seront décrits dans la suite, constituent une soupape-relais 194.
A une extrémité du conduit 189 est montée une soupape 195 lestée d'un ressort et qui s'ouvre sous l'effet d'une pression agissant dans le conduit 181, tandis que dans une extrémité du conduit 190, est montée une soupape 196 lestée d'un ressorte qui s'ouvre lorsque le fluide sous pression, qui agis- sait jusqu alors sur l'extrémité de droite de la soupape-piston 193 est déchargé vers le puisard à travers le conduit 1810
Le conduit de signalisation de grand rapport de vitesses 188 est reliée au moyen de conduits parallèles 197 et 198 à un conduit 199 aboutissant à l'autre extrémité du boîtier 192, le conduit 197 correspondant au conduit 189 et contenant une soupape 199 lestée d'un ressorte tandis que le conduit 198,
correspondant au conduit 190 contient une soupape 200 lestée d'un ressort. Il s'ensuit que les soupapes 195 et 199 et les soupapes 196 et 200 exercent, res- pectivementg des fonctions identiques.
La soupape-piston 193 présente un évidement annulaire, de manière à déterminer conjointement avec la paroi du boîtier 192 . des chambres annulaires espacées 201 et 202. Des conduits 203 et 204, qui partent du boîtier 192, com- muniquent respectivement avec les chambres 201 et 202 dans toutes les positions de la soupape-piston 193 et aboutissent respectivement aux embrayages affectés au petit et au grand rapport de vitesses, qui font partie de la botte de vitesses 12 (voir figo 1). Au boîtier 192 est en outre relié un conduit d'arrivée d'air 205 destiné à fournir la pression nécessaire pour actionner les embrayages de changement de vitesse, de même que des conduits d'échappement 206 et 207, un pour chaque embrayage de changement de vitesse.
Les organes occupent les positions représentées dans la figo 11 après que le variateur-régulateur 90 a agi de façon à établir dans le conduit 188 un signal de pression de grand rapport de vitesses, ce qui. a eu pour effet de dé- placer la soupape-piston vers la droite,en mettant ainsi en communication les conduits 205 et 204 par l'intermédiaire de la chambre annulaire 202, de façon à fournir du fluide sous pression à 1 embrayage de grand rapport de vitesses, tandis que l'embrayage de petit rapport de vitesses est desserrée étant doné que le conduit 203 est connecté au conduit d'échappement 206 à travers la chambre 2010
Lorsque le variateur-régulateur émet à travers le conduit 181 un signal de pression de petit rapport de vitesses,
la soupape-piston 193 - déplace vers la gauche et le fluide sous pression est admis dans le conduit 203, de @e- nière à serrer ].'embrayage de petit rapport de vitesses, tandis que l'embrayage de grand rapport de vitesses est décomprimé à travers le conduit 207Le fluide sous pression qui agissait jusqu'alors sur l'extrémité de gauche de la seupape piston'193 s'échappe vers le puisard à travers le conduit 198.
Les avantages qu'offre le variateur-régulateur 90 - lorsqu'il est utilisé conjointement avec un convertisseur de couple hydraulique dent l'arbre menant est réuni à un moteur de locomotive, tandis que son arbre mené est accou- plé à une boîte de vitesses automatique à deux rapports - sont montrés, à bi@je d'exemple dans la figo 12, laquelle représente la courbe de rendement d'un cog- vertisseur représentatif employé à cette fin, cette courbe étant.
tracée endans- tion des rapports de vitesses du convertisseur.On a admis que les rapport de vitesses du convertisseur où doivent avoir lieu des manoeuvres de changement de vitesse, son+, les rapports de 093 et 0,75, désignés respectivement par les. chif- fres 208 et 2099 le fonctionnement du variateur-régulateur, correspondant à ces rapports, étant déterminé en établissant des relations appropriées entrer d'une
<Desc/Clms Page number 12>
part, les vitesses des courroies et, d'autre parte les dimensions des pignons 96 et 121 et des pignons 117 et 1440 On remarquera que la partie la plus élevée de la courbe de rendement est comprise entre ces pointso Pour obtenir les meilleurs résultats, il importe que le convertisseur fonctionne dans la gamme indiquée,
et non sur les parties tombantes de la courbe. On supposera en outre que la courroie 95 (voir fig. 7) entraîne l'arbre d'entrée ou d'entraînement 94 du variateur-régulateur à la vitesse de l'arbre 14 (voir fig. 1) et dans la même direction que ce dernier, tandis que la courroie 118 en Traîne 1''arbre d'entrée ou d'entraînement 116 du variateur-régulateur à une vitesse égale à 1,342 fois celle de l'arbre 17.
Lorsque le rapport de vitesses du convertisseur est égal ou supérieur à 0,75, le variateur-régulateur 90 émet le signal de grand rapport de vitesses, ce qui amène l'engagement du grand rapport de vitesses dans la boite de vitesses 12, tandis que, lorsque le rapport de vitesses du convertisseur est égal ou inférieur à 0,3, le variateur-régulateur détermine le déclenchement du grand rapport et l'enclenchement du petit rapporta
Lorsque la boite de vitesses 12 fonctionne avec le petit rapport de vitesses, alors que la traction sur la barre d'attelage est peu élevée, on peut admettre que le convertisseur 11 fonctionne avec un rapport de vitesses de 0,75, par exemple, c'est-à-dire, au point 210 de sa courbe de rendement.
Dans ce cas, le variateur-régulateur 90 sera conditionné en vue de l'émission du signal de pression de grand rapport de vitesses, ce qui aura pour effet d'amener la soupape-relais 193 à la position représentée dans la figo 11, en mettant ainsi en jeu le grand rapport de vitesses de la boite de vitesses 12, boîte que l'on supposera comporter un grand rapport de vitesses de 1,45 et un petit rapport de vitesses de 0,7. Le rapport de vitesses du convertisseur tombe par exemple à 0,365, soit, au point 211 de la courbe de rendement, et la locomotive peut être accélérée sur le grand rapport de vitesses.
Lorsque la charge augmente, ce qui se produit lorsque la locomotive gravit une cote, le rapport de vitesses du convertisseur peut descendre jusque 0,3, c'est-à-dire, jusqu'au point 212 de la courbey à la suite de quoi le variateur-régulateur 90 émet un signal de pression de petit rapport de vitesses, de façon à déclencher le grand rapport de vitesses et à mettre en jeu le pétit rapport de vitesses, de la boîte de vitesses 12. Le rapport de vitesse$ du convertisseur 11 pourrait alors monter à 0,607, scit, au point 213 de la courbe.
Dans chaque cas, il s'est produit une amélioration du rendement due à la manoeu- vre de la boîte de vitesses, et le convertisseur 11 fonctionne toujours sur la partie la plus favorable de sa courbe de rendement.
REVENDICATIONS.
1. Mécanisme influencé par une modification survenue dans un rapport de vitesses, déterminé d'avance, entre deux arbres connexes entre eux et faisant partie d'un train de transmission, ce mécanisme étant caractérisé en ce qu'il comprend des éléments d'entrée ou d'entraînement rotatifs,, appelés à être entraînés à la, même vitesse, respectivement, par les arbres susdits, lorsque le rapport de vitesses précité est établi entre ces arbre?; au moins un écrou, disposé de manière à tourner normalement en synchronisme avec un des éléments d'entrée; et au moins une tige commandée par l'autre élément d'entrée et vissée dans l'éorou, en vue d'un déplacement axial à la suite dune modification surve- nue dans le rapport de vitesses en question.