Mécanisme de transmission pour véhicule La présente invention a pour objet un méca nisme de transmission pour véhicule à rapports mul tiples et a pour but de fournir des moyens grâce auxquels des changements de rapports de transmis sion sont faits automatiquement lorsque des condi tions de charge variant nécessitent de tels change ments.
Le mécanisme de transmission selon l'invention comprend des moyens grâce auxquels des change ments de rapports de transmission peuvent être faits à des vitesses prédéterminées du moteur ou du véhi cule, ces moyens comprenant une pompe agencée de manière à être entraînée à une vitesse proportion nelle à la vitesse du moteur ou du véhicule des soupapes différentielles destinées à s'ouvrir et à se fermer dans un ordre déterminé lorsque la vitesse du moteur ou du véhicule, et ainsi la pression de l'huile débitée par la pompe, augmente ou diminue, et des embrayages ou des freins actionnés par l'huile sous pression pour établir le rapport de transmission approprié,
lesdits embrayages ou freins étant action nés sélectivement selon la position desdites soupapes. De préférence, dans une forme d'exécution particu lière du mécanisme, des moyens sont prévus pour déterminer de façon exacte la pression d'huile à n'importe quelle vitesse de la pompe. Des moyens peuvent également être prévus pour empêcher le changement automatique du rapport d'engrenage lorsqu'on le désire et pour sélectionner manuelle ment et retenir un rapport particulier indépendam ment de la vitesse du moteur ou du véhicule.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du mécanisme faisant l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue en coupe de ce mécanisme. La fig. 2 est une vue en coupe en élévation d'un dispositif de commande de changement de vitesse pour ledit mécanisme.
Dans le mécanisme représenté à la fig. 1, une boite de vitesses constamment en prise comprend un premier train d'engrenages de réduction épicycli- que désigné d'une façon générale en 10, un second train d'engrenages de réduction épicyclique désigné d'une façon générale en 11, et des engrenages de gammes de vitesse indiquées de façon générale en 12.
Le premier train réducteur 10 comprend un pignon solaire d'entrée 13 calé par des clavettes sur l'extrémité d'un arbre creux menant 14 ; des pignons planétaires 15 engrenant avec le pignon solaire 13 et avec un pignon solaire 16 de sortie ; et un support planétaire 17. Un embrayage à disques 18 est prévu au moyen duquel le pignon solaire d'entrée 16 peut être bloqué audit support 17 et forcer le premier train réducteur 10 à tourner comme un tout.
L'en gagement de cet embrayage est effectué par un pis ton annulaire 19 actionné hydrauliquement qui peut coulisser dans une chambre formée dans le sup port 17 et qui est agencé de manière à être actionné par de l'huile sous pression dirigée comme décrit ci-après vers ladite chambre à travers un conduit 20. Ce conduit communique avec ladite chambre par un passage 21 formé dans un organe de raccord 22 qui est fixe par rapport au châssis du véhicule (non représenté). Cet organe de raccord sert également d'organe de réaction du train réducteur 10 lorsque l'embrayage 18 n'est pas engagé, un embrayage d'encliquetage à rouleaux 23 étant prévu pour per mettre une rotation du support 17 dans un seul sens.
Le train réducteur 11 comprend un pignon solaire 24 d'entrée qui est formé à une extrémité d'un arbre creux 25 sur l'autre extrémité duquel est claveté le pignon solaire de sortie 16 du réduc teur 10 ; des pignons planétaires 26 qui engrènent avec le pignon 24 et avec un pignon solaire de sor tie 27 ; et un support planétaire 28. Un embrayage à disques 29 sert à bloquer l'arbre 25 au support planétaire et à obliger le second réducteur 11 à tourner comme un tout.
L'engagement de l'em brayage est effectué par un piston annulaire 30 actionné hydrauliquement, coulissant dans une cham bre formée dans le support 28 et qui est agencé de manière à être actionné par de l'huile sous pression dirigée comme décrit ci-après vers ladite chambre par un conduit 31. Ce conduit communique avec ladite chambre par un passage 32 formé dans un organe de raccord 33 qui est fixe par rapport au châssis du véhicule (non représenté). Cet organe de raccord sert également d'organe de réaction du réduc teur 11 lorsque l'embrayage 29 n'est pas engagé, un embrayage d'encliquetage à rouleaux 34 étant prévu pour permettre une rotation du support 28 dans un seul sens.
Le pignon solaire de sortie 27 du réducteur 11 est fixé par des languettes sur l'extrémité avant d'un arbre creux 35 qui est destiné à transmettre l'entraî nement aux engrenages 12. Ces engrenages compren nent deux roues d'entraînement 36 et 37 clavetées sur l'arbre creux 35 et deux roues entraînées 38 et 39 montées sur un arbre mené 40 et engrenant respectivement avec lesdits engrenages d'entraîne ment. Les roues dentées entraînées 38 et 39 sont montées à rotation par rapport à l'arbre de sortie 40 au moyen de paliers à aiguille 41 mais elles peuvent être fixées à ceux-ci de façon individuelle et sélec tive par un embrayage à dents 42.
Un engrenage d'inversion 43 pouvant recevoir un entraînement à partir de l'arbre creux 35 par des moyens indirects (non représentés) est fixé par des clavettes ou lan guettes sur l'arbre de sortie 40 et un pignon conique 44 qui est venu de fabrication avec celui-ci. Ce pignon conique engrène avec une couronne dentée à partir de laquelle l'entraînement est transmis aux roues arrière (non représentées) du véhicule.
Le premier réducteur 10, le second réducteur 11 et les engrenages 12 étant disposés en série et le réducteur 11 pouvant fournir une réduction de vitesse sensiblement plus grande que le réducteur 10, on comprendra que par l'engagement sélectif des embrayages à disques 18 et 29 on peut obtenir quatre rapports d'entraînement différents par l'inter médiaire du train d'engrenages complet quel que soit l'engrenage 38 ou 39 fixé à l'arbre de sortie 40. En d'autres mots, on peut obtenir au total huit rap ports d'entraînement différents.
La plus grande réduction de vitesse fournie par les trains de réduction épicycliques 10 et 11, c'est- à-dire entré l'arbre menant 14 et l'arbre 35, est obte nue lorsque les deux embrayages 18 et 29 sont déga- gés comme représenté au dessin.
Une première aug mentation du rapport de vitesse est obtenue par l'engagement de l'embrayage 18, une seconde aug mentation de ce rapport de vitesse est obtenue par dégagement de l'embrayage 18 et simultanément par dégagement de l'embrayage 29 et une troisième aug mentation du rapport de vitesse est obtenue par l'engagement simultané des deux embrayages pour provoquer à la fois la rotation des trains d'engrenages 10 et 11 comme un tout et un entraînement direct transmis de l'arbre 14 à l'arbre 35.
Le mécanisme représenté à la fig. 2 est agencé de manière à commander le fonctionnement des embrayages à disques multiples 18 et 29 et com prend trois soupapes différentielles 46, 47 et 48. Chaque soupape différentielle comprend un organe cylindrique ou tiroir-piston 49 coulissant, présentant des cordons ou portées 50, 51 et des parties 52, 53 de diamètre réduit. Les parties 52 des trois tiroirs-pistons sont agencées de manière à fermer des lumières<I>54, 55</I> et 56 respectivement, communiquant chacune par une conduite d'huile principale 57 avec une pompe à engrenages 58 entraînée à une vitesse proportionnelle à la vitesse de l'arbre 35.
Les soupapes différentielles 46, 47 et 48 sont munies de ressorts de compression hélicoïdaux 59, 60 et 61 respectivement, de force telle que le piston 49 de la soupape 46 ferme la lumière 54 jusqu'à ce qu'il soit actionné par une pression d'huile d'une valeur déterminée d'avance, le piston 49 de la sou pape 47 ferme la lumière 55 jusqu'à ce qu'il soit actionné par une pression d'huile dépassant celle nécessaire pour ouvrir la lumière 54, et le piston 49 de la soupape 48 ferme la lumière 56 jusqu'à ce qu'il soit actionné par une pression d'huile dépas sant celle nécessaire pour ouvrir la lumière 55.
La conduite principale d'huile 57 communique par un conduit 62 et une lumière 63 avec un alé sage 64 dans lequel une soupape 65 du type tiroir- piston coulisse. Lorsque le tiroir-piston de cette sou pape se trouve dans la position représentée, la con duite principale d'huile peut également communiquer par l'espace entourant une partie 66 de diamètre réduit formée sur le tiroir-piston et par une lumière 67 avec un orifice 68 à bords tranchants s'ouvrant dans une chambre 69 qui communique avec une conduite 70 de retour d'huile de lubrification.
Nor malement, c'est-à-dire lorsque le piston tiroir 65 est placé dans la position représentée, l'huile déchargée par la pompe peut s'écouler par la conduite princi pale d'huile 57, le conduit 62, la lumière 63, l'espace entourant la partie 66 du tiroir-piston 65, la lumière 67, l'orifice 68 et la chambre 69 jusqu'à la conduite de retour 70.A part une faible quantité d'huile qui passe à travers un conduit 71 vers la boîte d'engre nages pour lubrifier celle-ci, l'huile retourne à un carter en s'écoulant à partir de l'extrémité supérieure ouverte de ladite conduite de retour.
En raison du fait que le débit total de la pompe doit normalement passer à travers l'orifice 68, la pression d'huile dans la conduite principale 57 à n'importe quelle vitesse particulière de la pompe peut être prédéterminée de façon exacte et n'est pas influencée par des variations de température d'huile et ainsi de viscosité apparaissant pendant le fonc tionnement. La force de chacun des ressorts 59, 60 et 61 nécessaire pour maintenir fermée sa soupape différentielle associée jusqu'à ce que la pompe 58 a atteint une vitesse appropriée à laquelle ladite soupape cède, peut par conséquent être prédétermi née de façon exacte.
Chaque tiroir-piston 49 est formé de telle manière que lorsqu'il est maintenu dans sa position fermée, comme représenté au dessin, par son res sort associé, la section transversale qui est exposée à la pression d'huile déchargée par la rampe 58 soit plus faible que celle exposée lorsque la force dudit ressort a été dépassée et que la soupape est ouverte. Chaque soupape différentielle est ainsi agencée de manière à se fermer à une pression d'huile déter minée, inférieure à celle à laquelle elle est agencée pour s'ouvrir.
Lorsque le véhicule accélère à partir de sa posi tion de repos, la pression d'huile dans la conduite principale 57 augmente et à une pression d'environ 2,8 kg/em2, le tiroir-piston 49 de la soupape diffé rentielle 46 est déplacé axialement contre la force du ressort 59 pour découvrir une lumière 72 commu niquant avec le conduit 20. Simultanément, une lumière 73 est agencée de telle manière que lors qu'elle est ouverte elle fasse communiquer ledit con duit avec le réservoir par l'espace entourant la partie 53 de diamètre réduit du tiroir-piston et un pas sage 74, cette lumière 73 étant fermée par la portée 50.
L'embrayage à disques 18 est ainsi amené à être engagé par l'huile sous pression passant par les lumières 54 et 72 ainsi que le conduit 20 à partir de la conduite principale 57 jusqu'à la chambre dans laquelle coulisse le piston 19. Lorsque la vitesse du tracteur augmente, la pression d'huile dans la conduite principale 57 augmente proportionnelle ment et a une pression d'environ 5,6 kg/em2, le tiroir-piston 49 de la soupape différentielle 47 se déplace axialement contre la force du ressort 60 pour découvrir une lumière 75 communiquant avec le conduit 31 et fermant simultanément une lumière 76 qui, lorsqu'elle est ouverte,
permet audit con duit de communiquer avec le réservoir d'huile par l'espace entourant la partie 53 dudit piston-tiroir et un passage 77. De plus, une lumière 78 est simul tanément découverte, permettant à de l'huile de s'écouler de la conduite principale 57 à un espace situé derrière le tiroir-piston 49 de la soupape dif férentielle 46 par les lumières 55 et 78, l'espace entourant la partie 53 du tiroir-piston 49 de la sou pape différentielle 61 et un passage 79, cette huile s'ajoutant à la force du ressort 59 et fermant la sou pape 46.
L'embrayage à disques 18 est ainsi dégagé alors que l'embrayage à disques 29 est engagé, de l'huile sous pression passant par les lumières 55 et 75 et le conduit 31 à partir de la conduite principale 57 jusqu'à la chambre dans laquelle coulisse le piston 30 tandis que l'huile dans la chambre dans laquelle coulisse le piston 19 s'échappe vers le réservoir par le conduit 20, la lumière 73 et le passage 74.
Alors que la vitesse du véhicule continue à aug menter, la pression d'huile dans la conduite princi pale 57 continue également à augmenter et à une pression d'environ 10,5 kg/cm2 le tiroir-piston 49 de la soupape différentielle 48 est déplacé axiale- ment contre la force du ressort 61 pour fermer la lumière 78 et simultanément pour mettre le passage 79 en communication avec un passage 80 par l'es pace entourant la partie 53 dudit tiroir-piston.
L'huile contenue dans l'espace situé derrière le tiroir-piston 49 de la soupape différentielle 46 peut ainsi s'échap per par le passage de communications 79 et 80 jus qu'au réservoir. Le ressort 59 n'est par conséquent plus aidé par cette huile sous pression et il cède sous l'effet de l'huile sous pression de la conduite 57 agissant sur le tiroir-piston 49 qui est de nouveau déplacé axialement pour effectuer le réengagement de l'embrayage 18 alors que l'embrayage 29 reste engagé.
Ainsi, on remarquera que n'importe quelle gamme de vitesse est sélectionnée par le conducteur du véhicule, soit l'engrenage 38, soit l'engrenage 39 étant fixé à l'arbre de sortie 40 au moyen de l'em brayage à dents 42, des permutations ascendantes de rapports de transmission entre l'arbre d'entrée 14 et l'arbre 35 sont réalisées automatiquement con formément à l'augmentation de la pression d'huile dans la conduite principale 57 alors que la vitesse du véhicule augmente.
Lorsque le véhicule est ralenti, ce qui arrive quand le conducteur ferme la vanne-papillon ou applique les freins, ou lorsque le véhicule monte une côte et que la pression d'huile dans la conduite 57 diminue par conséquent, les soupapes différentielles 46, 47 et 48 agissent dans l'ordre inverse de celui qui vient d'être décrit pour provoquer des changements successifs du rapport de vitesse dans le sens d'une réduction par le méca nisme commandé automatiquement.
Des moyens sont prévus pour rendre inopérante la commande automatique des embrayages 18 et 29 et pour sélectionner manuellement et maintenir par conséquent tout rapport de vitesse particulier requis. Ces moyens comprennent un levier à main 81, pivoté en 82 et relié à une extrémité à la soupape 65 à tiroir-piston au moyen d'une cheville 83 coopé rant avec une rainure. Le levier à main 81 est agencé de manière à commander la position axiale de la sou pape 65, c'est-à-dire pour déplacer celle-ci de la position représentée, dans laquelle sont effectués l'engagement et le dégagement automatique des embrayages 18 et 29, dans une position sélectionnée de quatre positions alternatives.
Le mouvement du levier 81 de la position repré sentée à une position indiquée en 84 déplace la soupape 65 dans une position dans laquelle la lumière 63 ne peut plus communiquer avec la cham bre 69 par l'espace entourant la partie 66 de la soupape 65, la lumière 67 et l'orifice 68. La lumière 63 est cependant simultanément mise en communi cation par l'espace entourant la partie 66 avec un passage 85 et de l'huile déchargée par la pompe 58 peut s'écouler de la conduite 57 jusqu'à la chambre 69 et ainsi au réservoir par ledit passage et une lumière 86.
La lumière 86 étant agencée pour être fermée au moyen d'un organe de soupape 87 monté cou lissant axialement dans un alésage 88 coaxial à l'alésage 64, la pression d'huile dans la conduite 57, lorsque cette dernière communique avec le réservoir par le passage 85, dépend de la force avec laquelle un ressort de compression 89 pousse ledit organe de soupape dans sa position fermée pour étrangler l'écoulement d'huile à travers la lumière 86 et non pas comme précédemment par le débit de la pompe 58.
Le déplacement du levier 81 dans la position 84 provoque un déplacement du tiroir-piston 65 pour effectuer une très faible compression du ressort 89 pour que l'organe de soupape 87 s'ouvre à une pres sion d'huile inférieure à celle à laquelle la soupape différentielle 46 est destinée à s'ouvrir ou à se fer mer et les embrayages 18 et 29 restent les deux dégagés pour fournir la plus grande réduction de vitesse entre l'arbre d'entrée 14 et l'arbre 35.
Un déplacement du levier 81 dans n'importe quelle posi tion indiquée en 90, 91 et 92 n'affecte pas le circuit hydraulique établi par le déplacement dudit levier dans la position 84 mais a pour effet de créer une charge préalable proportionnellement plus grande du ressort 89 par l'organe de soupape 65.
L'organe de soupape 87 est ainsi destiné à s'ouvrir : lorsque le levier 81 est placé en 90 à une pression plus élevée que celle à laquelle la soupape différentielle 46 est destinée à s'ouvrir mais inférieure à celle à laquelle la soupape différentielle 47 est destinée à se fermer provoquant ainsi l'engagement de l'embrayage 18 lorsque ledit levier est placé en 91,à une pression plus élevée à celle à laquelle la soupape différen- tielle 47 est destinée à s'ouvrir mais inférieure à celle à laquelle la soupape différentielle 48 est desti née à se fermer, provoquant ainsi l'engagement de l'embrayage 29 seul ;
et lorsque le levier est placé en 92,à une pression plus élevée que celle à laquelle la soupape différentielle 48 est destinée à s'ouvrir, provoquant ainsi l'engagement des deux embrayages 18 et 29.
L'un des quatre rapports de vitesse disponible entre l'arbre d'entrée 14 et l'arbre 35 peut ainsi être sélectionné et retenu indéfiniment, à condition que l'arbre 35 qui entraîne la pompe 58 continue à tourner. Si le levier 81 se déplace dans une des positions 90, 91 et 92, alors que le véhicule est fixe, celui-ci commence à se déplacer lorsqu'un entraînement est transmis à l'arbre d'entrée 14 avec les deux embrayages 18 et 29 dégagés ou, en d'au tres mots, avec la plus grande réduction de vitesse possible entre l'arbre d'entrée et l'arbre 35. Lorsque le véhicule prend de la vitesse, un ou plusieurs chan gements de rapport de transmission ascendants seront cependant réalisés automatiquement jusqu'à ce que le rapport sélectionné manuellement soit atteint et maintenu par la suite.
La vitesse avec laquelle les changements ascendants sont réalisés dépend du rap port puissance par poids et si ce rapport est élevé et que le rapport de transmission entre le moteur du véhicule et les roues n'est pas trop élevé, le change ment au rapport sélectionné manuellement est pres que instantané.
Un dispositif à détente indiqué d'une façon géné rale en 93 et comprenant une bille poussée par res sort et destinée à s'engager dans une série de creux ménagés dans la soupape 65, est agencé de manière à permettre au conducteur du véhicule de sentir le déplacement de cette soupape dans une position requise et de retenir cette soupape dans ladite posi tion dans laquelle elle a été déplacée. De plus, une soupape de sécurité est prévue, comprenant un organe de soupape 94 destiné à fermer une lumière 95 communiquant directement avec la conduite prin cipale 57.
Un ressort 96 maintenant normalement l'organe de soupape 94 en position fermée est destiné à céder lorsque la pression dans la conduite 57 dépasse environ 12 kg/cm-'> pour permettre à l'huile de s'échapper vers le réservoir à travers un con duit 97.
Un arbre 98 traverse les arbres creux 14 et 35 mais ne fait pas partie de l'invention.
Le mécanisme de transmission et de changement de vitesse décrit convient pour une gamme étendue de véhicules, par exemple des tracteurs, des camions, etc. Cependant, un inconvénient apparaît du fait que les moyens d'embrayage à rochet 23 et 34 ne permettent d'utiliser le moteur du véhicule comme freins que lorsque les embrayages 18 et 29 sont enga gés. Si le véhicule est un tracteur agricole, cet incon vénient n'est pas important puisque la réduction de vitesse entre le moteur et les roues d'entraînement, même en prise est considérable, et le mécanisme, lorsqu'il est agencé pour changer de vitesse auto matiquement, assure que cette prise soit engagée lorsque le véhicule descend une pente.
En outre, lorsqu'un rapport de réduction particulier est choisi manuellement par le conducteur du véhicule, il peut immédiatement effectuer l'engagement de prise direct en déplaçant le levier 81 dans la position 92 lorsque l'on désire freiner sur le moteur.
Si le véhicule est un camion, où les rapports de transmission, spécialement en prise, sont générale ment beaucoup plus élevés que ceux d'un tracteur agricole, un freinage normal sur le moteur n'est pas obtenu. Il est par conséquent prévu qu'une soupape soit montée dans le collecteur d'échappement du moteur de camion, cette soupape étant destinée à réduire l'écoulement des gaz d'échappement de manière connue, à une valeur susceptible d'être com mandée par le conducteur du camion. Les moyens de commande de ladite soupape peuvent, si on le désire, être accouplés aux moyens de commande des freins habituels à friction.
Si de plus, la fourniture de combustible au moteur peut être interrompue simultanément à la fermeture de la soupape dans le collecteur d'échappement, une côte raide pourrait être attaquée dans la transmission supérieure avec la valve papillon dans le collecteur d'admission grande ouverte, utilisant ainsi le plein avantage de l'effet de freinage produit par le moteur agissant comme un compresseur d'air.
Une variante du mécanisme de transmission de force évitant l'utilisation d'embrayage à rochet, tel que décrit, tout en conservant la simplicité de com mande du mécanisme précédent, pourrait être prévue en utilisant des embrayages à friction engagés par ressorts, réalisant la fonction des embrayages 23 et 34. Dans ce cas, l'ouverture d'une soupape différen tielle appropriée aurait pour effet d'engager un ou les deux embrayages à friction 18, 29, actionnés par pression d'huile pour obtenir un entraînement direct par l'intermédiaire d'un ou de deux trains de réduc tion, tandis qu'un des embrayages appropriés engagés par ressorts ou les deux seraient simultanément déga gés contre la force des ressorts prévus pour le ou les maintenir engagés.
Chacun des embrayages actionnés par l'huile sous pression pourrait être relié mécani quement à son engrenage associé engagé par ressort pour empêcher un engagement simultané. On com prendra cependant que les moyens pour commander les embrayages n'ont en aucune façon besoin d'être modifiés par rapport à ceux décrits précédemment. Le mécanisme décrit n'est pas prévu seulement pour quatre vitesses automatiques, mais s'étend à des mécanismes prévoyant un nombre de sélections de vitesses automatiques dépendant du nombre des sou papes différentielles et des trains d'engrenages de réduction prévus. Si on le préfère, la pompe 58 pourrait également être entraînée à une vitesse directement proportionnelle à la vitesse de l'arbre d'entrée 14.