Mécanisme de transmission<B>à</B> rapport variable La présente invention a pour objet un méca nisme de transmission<B>à</B> rapport variable, compre nant deux dispositifs, d'engagement d'entrée, une première et une seconde roue dentée planétaire coaxiales l'une<B>à</B> l'autre et reliées respectivement aux dispositifs d'engagement de manière, que ceux-ci puissent entramer ces roues indépendamment et simultanément, une pluralité de freins de réaction, une cage satellite portant des pignons engrenant avec ces roues planétaires, un arbre de sortie, et des moyens pour transmettre le mouvement<B>à</B> cet arbre de sortie.
Des mécanismes de ce genre sont bien connus et comprennent généralement un jeu de trains d'en grenages épicycliques muni<B>de</B> dispositifs de friction agissant<B>à</B> la manière de freins, et qui sont suscep tibles de maintenir l'un ou l'autre des éléments du train d'engrenages stationnaire, assurant ainsi le rap port de transmission désiré entre un élément d'entrée et un élément de sortie, et un ou plusieurs em brayages susceptibles d7être utilisés soit pour trans mettre un couple<B>à</B> partir d'une pièce d'entrée soit pour verrouiller les unes aux autres diverses parties des trains d'engrenages.
L'avantage des mécanismes de<B>ce</B> genre consiste en ce que le changementde rapport peut être effec tué de façon certaine et facilement et requiert une moindre habileté de la part<B>de</B> l'opérateur. Dans cer tains cas, ces, mécanismes peuvent présenter un avantage technique<B>dû</B> au fait qu'on peut effectuer un changement de rapport de transmission sans interruption de la transmission d'énergie.
Des méca nismes de ce genre se prêtent<B>à</B> l'utilisation de<B>dis,</B> po sitifs de commande assurant un changement de rapport dit<B> </B> automatique<B> ,</B> c'est-à-dire un change ment conforme aux vitesses du moteur ou<B>à</B> la route, ces changements pouvant être influencés par le cou- ple ou par le degré d'ouverture du dispositif de com mande d'admission du moteur ou encore par les deux.
Les mécanismes du genre spécifié proposés jus qu'ici présentent des complications, un poids et un encombrement supérieurs<B>à</B> ceux des mécanismes plus communément utilisés, et ils impliquent en outre des limitations considérables en ce qui con cerne les rapports de transmission d'énergie suscep tibles d'être obtenus en pratique. I.P-ur inconvénient principal consiste cependant en ce qu'il est néces saire de mettre en prise plus d'un seul élément de friction pour effectuer un changement de rapport. Cette circonstance exige une coordination dans le temps, de, la mise, en prise desdits éléments, lorsqu'il est nécessaire d'assurer un changement de rapport sans interruption de la transmission d'un couple.
Par exemple, il peut être nécessaire de mettre en prise un embrayage et un frein et il peut être néces saire<B>de</B> mettre un autre embrayage et un autre frein hors de prise pour assurer le changement de rapport.<B>Il</B> peut être nécessaire que l'un dudit em brayage et dudit frein soit mis en prise légèrement avant l'autre afin d'obteffir un changement de rap port doux, et il peut aussi être nécessaire que l'autre embrayage et l'autre frein soient nus hors<B>de</B> prise de façon coordonnée dans<B>le</B> temps.<B>Il</B> en résulte une complication considérable pour l'application d'une<U>commande</U> automatique et cela rend presque impossible l'obtention d'un changement<B>de</B> rapport doux et continu dans toutes les conditions de fonc tionnement.
De plus, un mécanisme<B>de</B> ce genre comporte généralement des modifications considé rables de la vitesse<B>de</B> certaines parties des engre nages épicycliques ou satellites. Par exemple, une cage relativement lourde, et portant plusieurs pignons doit être maintenue stationnaire pendant le fonction- nement correspondant<B>à</B> un premier rapport mais doit tourner<B>à</B> la vitesse du moteur pendant un fonc tionnement correspondant au rapport suivant.
Cela ajoute<B>à</B> la difficulté rencontrée pour obtenir un changement doux et accroît également la nécessité <B>de</B> dispositifs compliqués de coordination dans le temps du fait que, s'il se produit une modification considérable de la force vive et si l'énergie néces saire pour assurer cette modification doit être i.mpar- tie, au train d'engrenages<B>à</B> partir de l'arbre de sortie, un couple de sens inverse est engendré.
Un autre inconvénient consiste en ce que, par exemple lors d'une accélération<B>à</B> partir d'un état de repos, il peut être, nécessaire d'impartir une énergie notable au train d'engrenages, ce qui, réduit d!autant raccélé- ration disponible.
Le but de la présente invention est de fournir un mécanisme de transmission simple et robuste présentant au moins quatre, rapports de transmission en marche avant, lorsque cela est né#s- saire, et permettant de changer le rapport de trans mission sans interrompre la transmission d'énergie et sans perte d!énergie. transmise, ceci par mise hors de prise. et en prise d7un seul élément de friction. L'invention a aussi pour but de fournir un train d'engrenages<B>à</B> partir duquel on puisse obtenir des, rapports de transmission adéquats et qui permet de changer de rapport avec un changement nuinimuni de force vive.
Par exemple, la cage relativement lourde et les pignons du train d?,engrenages peuvent être stationnaires pour un premier rapport de trans mission, tourner<B>à</B> faible vitesse pour un second rap port,<B>à</B> une plus grande vitesse pour un troisième rapport, -et <B>à</B> la vitesse du moteur pour un quatrième rapport. Uinvention a en outre pour but<B>de</B> fournir un mécanisme, au moyen duquel des moyens de coordination dans le temps relativement simples puissent être employés pour modifier les états d'en gagement et de non-engagement selon qu'on effectue une augmentation ou une diminution du rapport de transmission et selon les vitesses auxquelles ces changements de rapport doivent être effectués.
On comprendra que, dans un mécanisme de ce genre, lorsqu'on effectue une augmentation du rapport de transmission<B>à</B> pleine puissance, il est désirable que la transmission de puissance soit intégralement maintenue pendant la totalité du changement et qu'un élément de friction ne doit par conséquent pas être complètement dégagé avant que Pautre élément de friction soit effectivement engagé. Lorsqu'on effectue une diminution du rapport de transmission <B>à</B> pleine puissance, il est désirable que ]!un des<B>élé-</B> ments soit dégagé avant que l'autre élément ne soit engagé, de façon<B>à</B> laisser au moteur le temps d'aug menter sa vitesse jusqu7à la valeur appropriée.
Il est évidemment beaucoup plus facile d'obtenir ce résul tat lorsqu'on n7a <B>à</B> dégager qu'un seul élément et<B>à</B> engager qu'un seul élément également pour assurer le changement de rapport.
Le mécanisme faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'à comprend une troisième roue dentée planétaire coaxiale aux deux premières, com prenant un plus grandnombre de dents que chacune d'elles et connectée<B>à</B> l'un desdits freins de réaction, un premier élément<B>à</B> broche porté par ladite cage et décalé par rapport<B>à</B> Paxe commun des roues pla nétaires, deux pignons eun nombre de dents diffé rent l'un de l'autre sur ledit élément<B>à</B> broche et engrenant respectivement avec les seconde et troi sième roues planétaires, le pignon ayant<B>le</B> plus petit nombre de dents engrenant avec la troisième roue planétaire, un troisième pignon sur ledit élément<B>à</B> broche,
un second élément<B>à</B> broche porté par ladite cage et décalé par rapport<B>à</B> l'axe commun des roues planétaires et par rapport<B>à</B> l'axe du premier élément <B>à</B> broche, un pignon sur ledit second élément<B>à</B> broche engrenant avec la première roue planétaire, les moyens susdits transmettant la puissance<B>à</B> l'arbre <B>de</B> sortie étant connectés opérativement <B>à</B> l'un des éléments<B>à</B> broche.
Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exemple, une forme d'exécution et des variantes du méca nisme faisànt l'objet de l'invention.
Les fig. lA et 1B constituent une vue en coupe longitudinale de ladite forme d'exécution, selon X-X de la fig. 2.
La fig. 2 est une vue en bout d'un train d'engre nages de ladite forme d'exécution.
La fig. <B>3</B> est une vue schématique en perspective montrant la disposition dudit train d'engrenages.
La fig. 4 est une vue schématique en perspective d'une variante du train d7engrenages; et la fig. <B>5</B> est une vue analogue d'une autre variante dudit train & engrenages.
Ainsi qu'on peut<B>le</B> voix aux fig. lA et 1B, la forme d'exécution représentée comprend un ensemble d'embrayage<B>10</B> qui est agencé de manière<B>à</B> pouvoir être boulonné au volant d'un moteur<B>à</B> combustion interne, et qui comprend deux embrayages<B>à</B> friction <B>à</B> commande hydraulique<B>A</B> et B.
Ces, embrayages comprennent des plateaux rotatifs<B>11</B> et 12, des pla teaux<B> & </B> pression<B>13</B> et 14, des plateaux de friction <B>15</B> et<B>16</B> qui constituent respectivement le plateau avant et le plateau arrière de l'ensemble d'embrayage, des plateaux isolifnts, <B>17</B> et<B>18,</B> des, diaphragmes flexibles<B>19</B> et 20, un plateau central 21 qu'on appellera ci-dessous corps de soupape de l'em brayage et qui porte les diaphragmes<B>19</B> et 20, ceux- ci étant de forme annulaire et étant maintenus<B>à</B> leur pourtour intérieur par des anneaux de fixation 22 et<B>23</B> et,<B>à</B> leur périphérie,
par des anneaux de fixa tion 24 et<B>25.</B> Chacun des embrayages est muni de plusieurs ressorts<B>de</B> débrayage<B>26</B> et<B>27.</B> Du liquide sous pression destiné<B>à</B> assurer la mise en prise des embrayages pénètre dans des espaces. d'actionnement <B>28</B> et<B>29 à</B> travers des conduits, dont l'un est repré senté en<B>30.</B> Deux soupapes<B>à</B> piston<B>31,</B> une pour chaque embrayage, sont montées<B>à</B> glissement dans un alésage pratiqué dans,<B>le</B> corps de soupape et servent soit<B>à</B> faim communiquer le conduit<B>30</B> avec un conduit<B>32,</B> pour assurer l'engagement de l'em- brayage, soit<B>à</B> faire communiquer un conduit<B>33</B> avec un conduit d'échappement 34, pour assurer<B>le</B> débrayage<B>de</B> l'embrayage.
Un ressort<B>35</B> sollicite chaque soupape<B>à</B> piiston vers. l'extérieur, de manière <B>à</B> la maintenir normalement en position de débrayage.
Le mécanisme comprend également un ensemble de freinage<B>36</B> qui comprend trois freins<B>à</B> plateau <B>à</B> commande hydraulique<B>C, D</B> et<B>E.</B> La construction des freins est quelque peu analogue<B>à</B> celle des em brayages. Du liquide sous pression agissant sur des diaphragmes flexibles<B>37, 38</B> et<B>39</B> provoque la mise en prise de plateaux rotatifs 40, 41 et 42 avec des plateaux de pression 46, 47 et 48, par l'intermé diaire de plateaux isolants 43, 44 et 45. Dans ces freins, des garnitures 49,<B><I>50, 51,</I> 52</B> etc. sont fixées aux plateaux de pression et<B>à</B> d'autres plateaux fixes tels que le plateau<B>53</B> que comprend l'ensemble, tandis que, dans l'ensemble d'embrayage, des garni tures de friction sont fixées aux plateaux rotatifs.
Le mécanisme comprend en outre un ensemble d'engrenages. Cet ensemble comprend un arbre d'en trée 54 et un manchon d'entrée<B>55</B> portant respec tivement des roues d'engrenage planétaires<B>56</B> et<B>57,</B> et un manchon de réaction<B>58</B> portant un engrenage planétaire<B>59.</B> Un arbre de sortie<B>60</B> porte une roue planétaire dentée<B>61.</B> Une cage 64 porte des<B>élé-</B> ments<B>à</B> broche<B>62</B> et d!autres, éléments<B>à</B> broche<B>63,</B> tous ces éléments étant décalés par rapport<B>à</B> l'axe commun des roues planétaires. Les éléments<B>62</B> por tent trois jeux de dents d'engrenages, c'est-à-dire trois pignons<B>65, 66</B> et<B>67</B> de différentes dimensions.
Chacun des éléments<B>63</B> porte deux jeux de dents d'engrenages, c'est-à-dire deux pignons<B>68</B> et<B>69</B> de différentes dimensions. Les pignons<B>68</B> engrènent avec la roue planétaire<B>56</B> et les pignons<B>69</B> engrè nent avec la roue planétaire<B>61.</B> Les pignons<B>65, 66</B> et<B>67</B> engrènent respectivement avec les roues pla nétaires<B>59, 57</B> et avec<B>le</B> pignon<B>68.</B>
L'arbre d'entrée 54 porte un moyeu<B>110</B> auquel est fixé le plateau rotatif<B>Il</B> de sorte que, lorsque l'embrayage<B>A</B> est en prise, de l'énergie peut être transmise<B>à</B> la roue d'engrenage<B>56</B> par l'intermé diaire, de l'arbre 54. Le manchon<B>55</B> porte un moyeu 112 qui est relié au plateau rotatif 12 si bien que, si l'embrayage B est engagé, de l'énergie peut être transmise<B>à</B> la roue d'engrenage planétaire<B>57</B> par l'intermédiaire du manchon<B>55.</B> Le manchon d'en trée<B>55</B> peut également servir<B>de</B> manchon de réac tion et porte un moyeu 140 fixé au plateau rotatif 40 de sorte que, si le frein<B>C</B> est engagé, le manchon<B>55</B> et la roue d'engrenage<B>57</B> sont maintenus station naires.
Le manchon de réaction<B>58</B> porte un moyeu 141 qui est relié au plateau rotatif 41 et, si le frein <B>D</B> est engagé,<B>le</B> manchon<B>58</B> et l'engrenage<B>59</B> sont maintenus stationnaires. La cage 64 porte des moyeux 142 et 242 que présentent les plateaux rota tifs 42 et, si le frein<B>E</B> est engagé, cette cage 64 est maintenue stationnaire. Le mécanisme comprend encore un ensemble hydraulique<B>70.</B> Cet ensemble comprend une pompe <B>71</B> entraînée<B>à</B> partir de l'ensemble d'embrayage, un palier d'avance<B>72</B> muni de plusieurs segments d'étanchéité et présentant deux rainures<B>73</B> et 74 au moyen desquelles du liquide sous pression peut être amené<B>à</B> l'un ou l'autre des embrayages<B>A</B> et B ou <B>à</B> tous les deux<B>à</B> la fois.
Plusieurs perçages non représentés font communiquer l'ensemble hydrau lique aux différents freins. Cet ensemble comprend des soupapes de décharge, une soupape de sélection, et une soupape permettant la sélection manuelle aussi bien qu'automatique des différents rapports. Tout cela est décrit de façon plus détaillée dans le brevet suisse No <B>362926.</B>
En fonctionnement, on obtient le premier rap port de transmission en engageant l'embrayage<B>A</B> et le frein<B>E.</B> La roue d'engrenage<B>56</B> est alors entraî née et la cage 64 est maintenue stationnaire. Le cou ple est transmis<B>à</B> l'arbre de sortie par l'intermédiaire des roues et pignons<B>56, 68, 69</B> et<B>61.</B>
On obtient un second rapport de transmission en libérant le frein<B>E</B> et en engageant le frein<B>D.</B> En se reportant<B>à</B> la fig. <B>3,</B> on comprendra que si la roue d'engrenage<B>56</B> est alors entramée dans le sens avant indiqué par une<B>flèche,</B> Pengrenage <B>59</B> étant maintenu stationnaire, la cage 64 qui porte les<B>élé-</B> ments<B>à</B> broche<B>62</B> et<B>63</B> tourne lentement dans le sens avant du fait que le pignon<B>68</B> tourne lentement dans le sens arrière, forçant ainsi les pignons<B>67</B> et <B>66</B> et<B>65</B> de tourner dans le sens avant, de sorte que le pignon<B>65</B> tourne autour de l'axe de l'engrenage planétaire<B>59</B> avec lequel il engrène.
Pour obtenir le troisième rapport de transmis sion, on libère le frein<B>D</B> et on serre le frein<B>C.</B> La roue planétaire<B>57</B> est ainsi maintenue stationnaire, la roue d'engrenage<B>56</B> est entraînée et la cage 64 tourne<B>à</B> une plus grande -vitesse du fait que le pignon<B>66</B> présente un diamètre supérieur<B>à</B> celui du pignon<B>65</B> et que la roue d'engrenage<B>57</B> est de plus petit diamètre que l'engrenage planétaire<B>59.</B>
Afin d'obtenir une transmission en prise directe, on libère tous les freins et on engage l'embrayage B. Du fait que les deux embrayages sont engagés et que les deux roues d'engrenage<B>56</B> et<B>57</B> sont en prise, la cage 64 et l'arbre<B>60</B> tournent<B>à</B> la même vitesse que les plateaux rotatifs de l'ensemble d'em brayages.
On remarquera que, dans cet état de prise directe, du fait que<B>le</B> pignon<B>66</B> engrenant avec la roue planétaire<B>57</B> a tendance<B>à</B> être entreiné dans le sens opposé<B>à</B> celui dans lequel le pignon<B>68</B> engrenant avec la roue d'engrenage planétaire<B>56</B> est entraîné, le couple d'entrdînement appliqué<B>à</B> l'em brayage B agit dans le même sens que celui appliqué <B>à</B> l'embrayage<B>A</B> et le couple fourmi par le moteur auquel le mécanisme est relié est partagé entre les deux embrayages. Cela permet de donner<B>à</B> l'em brayage B de plus petites dimensions, du fait qu'il n'est jamais utilisé en marche, avant pour trans mettre<B>à</B> lui seul la totalité du couple du moteur.
Pour obtenir une transmission en marche arrière, on engage Yembrayage B, on dégage l'embrayage<B>A</B> et on engage le frein<B>E.</B> La cage 64 est alors main tenue, stationnaire et la roue planétaire<B>57</B> est entre- née. Un couple est par conséquent transmis en mar che arrière par l'intermédiaire des roues et pignons <B>57, 66, 67, 68, 69</B> et<B>61</B> et le sens de rotation est inversé grâce au fait que le pignon<B>68</B> engrène avec <B>le</B> pignon<B>67.</B> L'embrayage B doit alors transmettre la totalité du couple fourni par<B>le</B> moteur.
Cepen dant, il est particulièrement désirable d'utiliser un petit embrayage<B> </B> doux<B> </B> pour la marche arrière, de façon<B>à</B> faciliter le manie-ment du mécanisme. En d'autres termes, il est rarement nécessaire d'utiliser le couple maxiinum, du moteur en marche arrière, et cela en tout cas jamais en faisant tourner le moteur relativement lentement.
<B>Il</B> convient en outre de remarquer que le premier rapport<B>de</B> marche avant et le rapport de marche arrière utilisent le même frein. Le couple de réaction qu'il est nécessaire d7exercer pour le premier rapport <B>de</B> marche avant et pour<B>le</B> rapport de marche arrière est beaucoup plus grand que ceux qu'on doit exercer lors du fonctionnement avec d'autres rap ports de transmission, et il est désirable de prévoir un frein<B>à</B> deux plate-aux rotatifs pour exercer ce couple, comme représenté. On économise par consé quent du volume et des complications en utilisant le même frein pour le premier rapport de marche avant que pour<B>le</B> rapport<B>de</B> marche arrière.
Dans la variante représentée<B>à</B> la fi<B>7.</B> 4 (où la cage a été omise pour plus de clarté), l'arbre de sortie<B>60</B> porte une couronne dentée<B>75</B> au lieu de la roue planétaire<B>61</B> et le pignon<B>69</B> est alors superflu. La cage, satellite, qui porte l'élément<B>à</B> broche<B>62,</B> est libre de tourner dans l'espace compris <B>à</B> l'intérieur de ranneau <B>75</B> et du manchon conique qui relie cet anneau<B>à</B> l'arbre<B>60.</B> Le fonctionnement de cette variante est identique<B>à</B> celui qu'on vient de décrire et, du fait que la couronne dentée<B>75</B> peut supporter de plus grandes charges que la roue pla nétaire<B>61,</B> cette variante présente l'avantage de per mettre un choix plus libre des rapports de transmis sion.
La fig. <B>5</B> représente une autre variante simpli fiée dans laquelle une couronne dentée<B>76</B> est utili sée comme élément de réaction. La cage 64 consti tue alors l'élément de sortie. La couronne<B>76</B> con- #necte le second élément<B>à</B> broche<B>63</B> au frein de réaction<B>D.</B> Cette disposition permet au mécanisme de supporter<B>de</B> plus grandes charges encore et laisse encore plus de liberté dans<B>le</B> choix des rapports de transmission.
On peut concevoir diverses autres modifications <B>de</B> la forme d'exécution représentée, soit pour accroître le nombre de rapports de transmission pou- van,t être sélectivement obtenus, soit pour permettre d'obtenir des rapports<B>de</B> transmission différents. Cependant, dans tous les cas, l'action du mécanisme est progressive, c'est-à-dire que la vitesse<B>de</B> rotation de la cage 64 augmente ou diminue avec le change ment de rapport mais que cette augmentation ou diminution de la vitesse de rotation de la cage est bien inférieure<B>à</B> la vitesse de rotation de l'organe d'entrée.
Dans chaque cas également, plusieurs pignons satellites engrènent les uns avec les autres de, façon<B>à</B> faire, tourner les jeux de pignons satel lites dans des sens opposés, autour de leurs broches propres respectives.
Dans toute forme d'exécution ou variante, plu sieurs rapports<B>de</B> transmission sont susceptibles d'être obtenus au moyen<B>de</B> trains d7engrenages tous portés par une seule cage rotative commune. Les tables ci-dessous montrent les rapports de transmission et les vitesses obtenues au moyen d'un mécanisme typique du type spécifié.
EMI0004.0018
<I>Nombres <SEP> de <SEP> dents</I>
<tb> Roues <SEP> planétaires <SEP> <B><I>(59)</I></B> <SEP> 34 <SEP> dents
<tb> <B>(57) <SEP> 18 <SEP> </B>
<tb> <B>(56) <SEP> 16 <SEP> </B>
<tb> <B>(61) <SEP> 30 <SEP> </B>
<tb> Pignons <SEP> de <SEP> l'élément <SEP> <B>à</B> <SEP> broche <SEP> <B>(62) <SEP> (65) <SEP> 18</B> <SEP> dents
<tb> <B>(66)</B> <SEP> 34 <SEP> <B> </B>
<tb> <B>(67)</B> <SEP> 20 <SEP> <B> </B>
<tb> Pignons <SEP> de <SEP> rélément <SEP> <B>à</B> <SEP> broche <SEP> <B>(63) <SEP> (68) <SEP> 31</B> <SEP> dents
<tb> <B>(69) <SEP> 17 <SEP> </B>
<tb> <I>Rapports <SEP> de <SEP> transmission</I>
<tb> Marche <SEP> arrière <SEP> <B>5,16 <SEP> : <SEP> 1</B>
<tb> Première <SEP> vitesse <SEP> 3,42 <SEP> <B>:1</B>
<tb> Seconde <SEP> vitesse <SEP> <B>1,99 <SEP> :1</B>
<tb> Troisième <SEP> vitesse <SEP> <B>1,39 <SEP> :
<SEP> 1</B>
<tb> Quatrième <SEP> vitesse <SEP> <B>l'o <SEP> :1</B>
EMI0005.0001
On comprendra que, pendant chaque change ment de rapport, par exemple pendant le change ment de rapport de deuxième en troisième vitesse, un frein est libéré et un autre est engagé et la libéra tion et l'engagement<B>de</B> ces freÀns peuvent chevau cher et assurer ainsi la transmission d'énergie inin terrompue désirée.
Avec un mécanisme tel que celui décrit, il n'y a aucune tendance d'inversion du sens d'entraînement<B>de</B> l'arbre<B>60,</B> par exemple pendant un changement<B>à</B> partir d'un rapport inférieur<B>à</B> un rapport de transmission supérieur, puisque la roue d'engrenage planétaire<B>56</B> est toujours entramée et tend<B>à</B> faire tourner les organes de réaction dans un sens opposé ce qui, pendant l'engagement des freins, tend<B>à</B> maintenir le couple d'entraînement appliqué <B>à</B> l'arbre de sortie. S'il<B>y</B> a un intervalle ou une période de libération partielle des freins pendant un changement de rapport, la force vive de la cage s'oppose au couple<B>de</B> réaction qui tend<B>à</B> maintenir l'entraînement appliqué<B>à</B> l'arbre de sortie.