Dispositif de changement de vitesse. L'objet de l'invention est un dispositif de changement de vitesse.
Il est caractérisé en ce qu'il comporte des couronnes dentées coniques coaxiales en nombre égal à celui des vitesses à obtenir et un organe denté conique disposé de ma nière à pouvoir être amené par déplacement axial en regard des différentes couronnes et à pouvoir être mis en prise avec la couronne choisie par rotation autour d'un axe différent de son axe de rotation.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispo sitif, appliquée à une automobile routière à moteur à combustion interne.
Les fig. 1 et 2 en sont des coupes axiales verticale et horizontale; La fig. 3 en est une vue de détail; La fig. 4 montre un détail à grande échelle; _ Les fig. 5, 6, 7, 8 sont des coupes hori zontales partielles se rapprochant au fonc tionnement.
L'automobile considérée comporte un mo teur à explosions relié par un dispositif d'embrayage à un arbre aboutissant à l'une des fourches d'un joint de Cardan, ces di verses parties ne sont pas représentées au dessin. Son essieu postérieur est divisé en deux parties reliées chacune à l'une des roues dentées principales d'un différentiel dont seule la boîte a et l'enveloppe u sont indiquées aux fig. 1 et 2; cette boîte est divisée en deux parties c d reliées par des boulons.
A la partie c de la boîte a est assujetti par des vis e un plateau f présentant trois couronnes dentées coniques concentriques g h i ayant toutes la même division, mais des nombres de dents différents et correspondant respectivement à la première, la seconde, la troisième vitesse en marche avant. La cou ronne g est taillée dans le bord même du pla teau f, tandis que les autres h <I>i,</I> sont rap portées sur celui-ci.
Des vis j assujettissent un second plateau k à l'autre<I>d</I> de la boîte <I>a;</I> il ne présente qu'une seule couronne b taillée en lui, ayant même division que- les autres et correspondant à l'unique vitesse en marche arrière.
Un seul pignon conique m, est destiné à venir en prise avec les diverses couronnes g h, i l pour produire les différentes vitesses en marche avant et arrière. II est porté par l'extrémité postérieure d'un arbre longitu dinal. n muni à son extrémité antérieure de la seconde fourche o du joint de Cardan dont l'autre fourche non représentée est reliée au moteur; l'arbre n peut coulisser axialement, mais non tourner dans cette fourche o, grâce à des clavettes logées dans des rainures Cet arbre n tourne dans des paliers q r à garniture de bronze fixés dans une gaine cylindrique s pouvant tourner à frottement doux dans une enveloppe fixe t, également cylindrique et assujettie à son extrémité postérieure à l'enveloppe u du différentiel.
Les axes de la gaine s et de l'enveloppe t coïncident l'un avec l'autre et avec la ligne joignant l'axe de rotation A-B du joint de Cardan au milieu C de l'axe D-E des roues postérieures du véhicule et de ce différentiel. Par contre; l'arbre n est monté excentrique ment dans les paliers g r de sorte que, lors qu'on fait tourner la gaine s avec ces paliers, son axe F-G décrit un cône circulaire au tour de l'axe A-B-C avec le centre H du joint de Cardan pour sommet. Ceci permet d'amener le pignon m soit à la position de repos (fig. 1 et 2), soit aux positions aux quelles on petit le mettre en prise avec les diverses couronnes g h, i l (fig. 5 à 8). Pour que cette mise en prise ait lieu, il faut de plus déplacer axialement le pignon m, ce qui est obtenu en faisant coulisser toute la gaine s dans l'enveloppe t.
Des roulements à billes v u maintiennent l'arbre n axialement en place dans les paliers q g et dans cette gaine.
Les mouvements de translation et de rota tion de l'arbre n, nécessaires pour amener le pignon<B>ni</B> en prise avec les diverses couronnes g h i l sont produits par un levier x ma- nouvré à la main et disposé dans une sphère y dans laquelle il peut coulisser axialement. La sphère y est immobilisée dans l'espace par un palier z porté par une tourelle 1 assujettie au plancher du véhicule, à proximité du conducteur. L'extrémité inférieure du levier x coiffe une partie sphérique 2 d'un -doigt 3 vissé à la fois dans la gaine s et dans le palier r.
Le doigt 3 se déplace dans une coulisse 4 de l'enveloppe t, présentant une branche longitudinale 5 de laquelle partent d'un côté trois branches 6, 7, 8 correspon dant aux trois vitesses en marche avant, de l'autre une branche 9 correspondant à la vi tesse unique en marche arrière. La gaine s est immobilisée aux diverses positions de marche par un verrou 11 qui est soumis à l'action d'un ressort 12 maintenu par une plaque 13 vissée à l'enveloppe t, et qui se loge dans des cavités 14 pratiquées dans s aux endroits voulus. Le fonctionnement de cette forme d'exécu tion est le suivant: Au repos, c'est-à-dire lorsque le moteur n'est pas relié aux roues postérieures, les différentes parties occupent les positions indiquées aux fig. 1 et 2.
En particulier l'axe F-G de l'arbre ii se trouve dans le plan vertical contenant l'axe A-B-C si bien que le pignon m n'est en prise avec aucune des couronnes g h i l; par contre, la position axiale de cet arbre n est quelconque.
Si l'on veut communiquer à la voiture un mouvement d'avancement à faible vitesse, on déplace axialement le doigt 3 dans la branche longitudinale 5 de la coulisse 4 pour l'amener en regard de la branche 6 et on le fait entrer à fond dans celle-ci par rotation. Il en résulte que le pignon ni est amené axialement en regard de la couronne g, puis est mis en prise avec celle-ci par un mouvement de rotation de sort axe F-G d'une amplitude de 90 autour de l'axe A-B-C (fig. 5).
Pour passer de la première vitesse à la seconde en marche avant, on ramène le doigt 3 dans la branche longitudinale â, on l'y déplace de gauche à droite, jusqu'à ce qu'il soit en regard de la branche 7 et on l'y fait pénétrer à fond; le pignon v1 quitte la cou ronne y par une rotation de 90 autour de l'axe A--B-C est amené ensuite en regard de la couronne h et est enfin mis en prise avec celle-ci par une rotation de 90 autour de l'axe<B><I>C</I></B> -D-F, en sens inverse de sa précédente rotation (fig. 6).
Pour marcher finalement à grande vitesse, on fait passer le doigt 3 de la branche 7 dans la branche 8, ce qui a pour résultat de mettre le pignon m en prise avec la cou ronne i (fig. 7). Cette marche à grande vi tesse correspond à la marche en prise directe qu'on obtient avec les dispositifs usuels de changement de vitesse; on sait en effet, qu'à cette marche en prise directe il y a néan moins une démultiplication entre l'arbre du moteur et celui des roues postérieures; or, le rapport de transmission du pignon m et de la couronne i correspond justement à cette démultiplication. Quand on veut faire marche arrière, on amène le doigt 3 au fond de la branche 9 de la coulisse 4; le pignon m vient se placer en regard de la . couronne 1, puis, par une rotation de 90 à partir de sa position de repos, entre en prise avec cette couronne 1 (fig. 8).
Il va sans dire que pour mettre en ser vice les différentes couronnes g h i 1, on sé pare momentanément, dans une plus ou moins grande mesure, l'arbre du moteur du joint de Cardan à l'aide du dispositif d'embrayage et on accélère le moteur, s'il y a lieu.
Il est possible de passer directement de la première vitesse à la troisième, sans être obligé de mettre la seconde en service.
Les paliers q g à garniture de bronze peuvent être remplacés par d'autres paliers, par exemple par des paliers à billes. Les plateaux f k peuvent varier de forme suivant le différentiel auquel ils sont fixés.
Le dispositif de changement de vitesse peut servir à d'autres applications qu'à la transmission d'énergie entre le moteur et les roues motrices d'une automobile.
Gear change device. The object of the invention is a gear change device.
It is characterized in that it comprises conical toothed crowns coaxial in a number equal to that of the speeds to be obtained and a conical toothed member arranged in such a way as to be able to be brought by axial displacement opposite the various crowns and to be able to be put into position. taken with the selected crown by rotation about an axis different from its axis of rotation.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the device, applied to a road automobile with an internal combustion engine.
Figs. 1 and 2 are vertical and horizontal axial sections; Fig. 3 is a detail view; Fig. 4 shows a large-scale detail; _ Figs. 5, 6, 7, 8 are partial horizontal sections approaching in operation.
The automobile considered comprises an explosion engine connected by a clutch device to a shaft terminating at one of the forks of a Cardan joint, these various parts are not shown in the drawing. Its rear axle is divided into two parts each connected to one of the main toothed wheels of a differential of which only the box a and the casing u are shown in fig. 1 and 2; this box is divided into two parts c d connected by bolts.
To part c of the box a is secured by screws e a plate f having three concentric conical toothed rings ghi all having the same division, but different numbers of teeth and corresponding respectively to the first, second, third speed in forward. The crown g is cut from the very edge of the plate f, while the other h <I> i, </I> are carried over to it.
Screws j secure a second plate k to the other <I> d </I> of the box <I> a; </I> it has only one crown b cut in it, having the same division as- the others and corresponding to the single reverse gear.
A single bevel gear m, is intended to come into engagement with the various crowns g h, i l to produce the different forward and reverse speeds. It is carried by the posterior end of a longitudinal shaft. n provided at its front end with the second fork o with the Cardan joint, the other fork of which, not shown, is connected to the motor; the shaft n can slide axially, but not turn in this fork o, thanks to keys housed in grooves This shaft n turns in bearings qr with bronze linings fixed in a cylindrical sheath s which can rotate with gentle friction in a casing fixed t, also cylindrical and subject at its rear end to the casing u of the differential.
The axes of the sheath s and of the casing t coincide with each other and with the line joining the axis of rotation AB of the universal joint in the middle C of the axis DE of the rear wheels of the vehicle and of this differential. On the other hand; the shaft n is mounted eccentrically in the bearings gr so that, when the sleeve s is rotated with these bearings, its axis FG describes a circular cone around the axis ABC with the center H of the seal of Cardan shaft for top. This makes it possible to bring the pinion m either to the rest position (fig. 1 and 2), or to the positions in which it can be brought into engagement with the various crowns g h, i l (fig. 5 to 8). For this engagement to take place, it is also necessary to move the pinion m axially, which is obtained by sliding the entire sheath s in the casing t.
Ball bearings v u hold the shaft n axially in place in the bearings q g and in this sleeve.
The translational and rotational movements of the shaft n, necessary to bring the <B> ni </B> pinion into engagement with the various ghil crowns are produced by a lever x manually operated and arranged in a sphere y in which it can slide axially. The sphere is immobilized there in space by a bearing z carried by a turret 1 secured to the floor of the vehicle, near the driver. The lower end of the lever x covers a spherical part 2 with a finger 3 screwed both in the sleeve s and in the bearing r.
The finger 3 moves in a slide 4 of the casing t, having a longitudinal branch 5 from which three branches 6, 7, 8 depart on one side corresponding to the three forward speeds, on the other a branch 9 corresponding to the single speed in reverse. The sheath is immobilized in the various operating positions by a latch 11 which is subjected to the action of a spring 12 held by a plate 13 screwed to the casing t, and which is housed in cavities 14 made in s at the desired locations. The operation of this form of execution is as follows: At rest, that is to say when the motor is not connected to the rear wheels, the various parts occupy the positions indicated in fig. 1 and 2.
In particular the axis F-G of the shaft ii is in the vertical plane containing the axis A-B-C so that the pinion m is not engaged with any of the rings g h i l; on the other hand, the axial position of this shaft n is arbitrary.
If we want to give the car a forward movement at low speed, the finger 3 is axially displaced in the longitudinal branch 5 of the slide 4 to bring it opposite the branch 6 and it is made to enter fully. in it by rotation. It follows that the pinion ni is brought axially opposite the crown g, then is brought into engagement therewith by an FG axis sorting rotation movement with an amplitude of 90 around the axis ABC (fig. 5).
To go from the first speed to the second in forward gear, we bring the finger 3 in the longitudinal branch â, we move it from left to right, until it is facing the branch 7 and we makes it penetrate fully; the pinion v1 leaves the crown y by a rotation of 90 around the axis A - BC is then brought opposite the crown h and is finally engaged with the latter by a rotation of 90 around the axis <B> <I> C </I> </B> -DF, in the opposite direction of its previous rotation (fig. 6).
To finally walk at high speed, we pass the finger 3 of the branch 7 in the branch 8, which has the result of putting the pinion m in engagement with the crown i (fig. 7). This high-speed travel corresponds to the direct drive that is obtained with the usual gear change devices; it is in fact known that in this direct drive there is nevertheless a reduction between the shaft of the motor and that of the rear wheels; however, the transmission ratio of pinion m and of crown i corresponds precisely to this reduction. When you want to reverse, you bring the finger 3 to the bottom of the branch 9 of the slide 4; the pinion m is placed opposite the. crown 1, then, by a rotation of 90 from its rest position, engages with this crown 1 (fig. 8).
It goes without saying that in order to put the various ghi 1 crowns into service, the motor shaft is temporarily separated, to a greater or lesser extent, from the motor shaft from the Cardan joint using the clutch device and accelerated. the engine, if applicable.
It is possible to switch directly from the first gear to the third, without having to put the second into service.
The bearings q g with bronze lining can be replaced by other bearings, for example by ball bearings. The plates f k can vary in shape depending on the differential to which they are attached.
The gear change device can be used for applications other than the transmission of energy between the engine and the driving wheels of an automobile.