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" Perfectionnements apportés aux transmissions à vitesse varia" bles notamment à celles pour véhicules automobiles ".
L'invention est relative aux transmissions à vitesse variable, comportant un nombre de groupes d'engrenages, toujours en prise,, égal à celui des combinaisons de marche (combinaisons de vitesses en marche avant et en marche arrière), chaque groupe entrant en jeu pour établir la liaison entre l'arbre moteur et l'arbre conduit pour un régime de marche déterminé ; et elle concerne plus spécialement (parce que c'est dans leur cas que son application paratt devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement), parmi ces dispositifs, ceux que comportent les véhicules automobiles.
Elle a pour buta surtout, de rendre ces transmissions telles, que leur manoeuvre à commande positive, semi-automatique ou automatique, soit plus simple et plus rapide, plus spécialement en ce qui concerne le passage d'une aombinaison de vitesse à une autre combinaison immédiatement supérieure ou in-
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férieure.
Elle consiste) principalement, à transmettre le mou- vexent de l'arbre moteur à chacun des groupes d'engrenages, des transmissions du genre en question, par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement combiné avec une roue libre ou anal.o- gue, ledit accouplement subsistant aussi longtemps que la vites- se de l'arbre moteur est supérieure à une valeur déterminée.
Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale) en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de pré- férence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment en une autre disposition, plus spécialement relative aux transmissions du genre en question, à commande se- mi-automatique ou automatique consistent à ad,joindre, à cha- que groupe d'engrenages, un mécanisme sollicité par au moins un facteur fonctionnel de l'ensemble moteur, tel que la vitesse de l'arbre moteur, la charge du moteur, etc. pour assurer, ^vanta.. geusement avec un effet synchronisateur, les mises en et hors action du groupe d'engrenages considéré.
Elle vise 'plus particulièrement un certain mode d'ap- plication (celui où on Inappliqué aux transmissions à vitesse variable des véhicules automobiles), ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions; et elle vise plus parti- culièrement encore, et ce à titre de produits industriels nou- veaux, les transmissions du genre en question, comportant appli- cation desdites dispositions, les éléments et outils spéciaux, propres à leur établissement, ainsi que les installations, fi- xes ou mobiles, plus spécialement les véhicules automobiles, munkes de semblables transmissions.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suito ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les fig. 1 et 2 montrent, respectivement en coupe
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longitudinale suivant 1-1 fig. 2 et en coupe transversale sui- vant 2-2 fig. 1, une botte de vitesses à commande manuelle,
Les fig. 3, 4 et 5 montrent, respectivement en coupe longitudinale, en coupe transversale suivant 4-4 fig. 3 et en coupe transversale suivant 5-5 fig. 3, une boîte de vitesses à commande automatique pour la permutation de ses combinaisons de vitesses en marche avant.
Les fig. 6 et7 montrent, respectivement en vue par l'avant et en vue par l'arrière, un ensemble dynamométrique qui peut être adjoint à la disposition à commande automatique, mana tré sur les fig. 3,4 et 5.
Selon l'invention;, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application ainsi que ceux des modes de réali- sation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant de réaliser une transmission à vitesse variable, à trois combinaisons de vites ses en marche avant et une combinaison en marche arrière, pour véhicules automobiles, on s'y prend comme suit, ou de façon ana- logue.
On entraîne l'arbre d'entrée 1 de la boîte par le no- teur et cela directement ou par l'intermédiaire d'un embrayage général non montré sur les dessins et qui est commandé par l'in- termédiaire d'une pédale ou analogue.
Sur cet arbre 1, on fixe un pignon 2, engrenant d'une manière permanente avec un pignon 3 calé sur un arbre internié- diaire 4. L'arbre 4 entratne un plateau 51 qui peut être relié, par un dispositif d'accouplement, décrit plus explicitement ci-a près, à un disque 61 solidaire d'un manchon 71, engagé librement sur l'arbre 4 et qui entraîne un des éléments actifs d'une roue libre 81, dont l'autre élément actif est solidaire d'une roue dentée 91, engrenant, d'une manière permanente, avec une roue dentée 101, calée sur l'arbre de sortie 11 de la boite. Quand la liaison est établie entre le plateau 51 et le disque 61 on obtient l'entra en première vitesse de l'arbre conduit
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11 par 'intermédiaire de la roue libre et de la paire d'engre- nages 91 et 101.
Sur le manchon 71 est calé un deuxième plateau 52 qui, par l'intermédiaire d'un accouplement analogue à celui dont
2 question plus haut, peut être accouplé à un deuxième disque 6 solidaire d'un des éléments actifs d'une deuxième roue libre
2 8 , dont l'autre élément actif est solidaire d'une roua dentée
2 9 , constamment en prise avec une roue dentée 10 calée sur l'arbre de sortie 11. de la bofte. L'accouplement entre les orga- nes 51-61 de la première vitesse restant en action, si on éta-
2 2 blit l'accouplement entre les organes 5 et 6 , on rend soli-
2 daire de l'arbre moteur la roue dentée 9 par l'intermédiaire du nanchon 71 et l'arbre conduit 11 est entraîné à une vitesse plus grande (2ème vitesse).
La rotation pliis rapide de la roue dentée 101,qui en résulte, est rendue possible grce à la roue libre 81, qui est interposée entre la roue dentée et l'arbre intermédiaire 4. Sur l'arbre de sortie 11 est calé un troisième
3 plateau 5 qui peut être rendu solidaire, par exemple par l'in- termédiaire d'un accouplement à friction analogue aux précédents ou plus simplement par un accouplement à rochets, à crabots ou
3 analogues, d'un disque 6 solidaire de l'arbre d'entrée 1 de fa- çon à réaliser ainsi un entra#nement en prise directe.
Dans ce cas l'arbre 11 est entraîné à une vitesse plus grande de même que les roues dentées 101 et 102 sans qu'il 2 en résulte un inconvénient grêce eux roues libres 81 et 8 , in- terposées entre ces roues dentées et l'arbre intermédiaire 4.
Sur les dessins on a montré ces roues libres 81comme étant ad- jointes aux engrenages 91 et 9 , toutefois il est bien entendu qu'elles pourraient également être combinées avec les roues den- tées 101 et 102 sans qu'il en résulte un inconvénient.
En ce qui concerne la marche arrière, celle-ci est toujours obtenue par une action du conducteur sur un organe de commande tel qu'un levier ou une pédale 12. La manoeuvre de cet organe peut:
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ou bien, comme montré sur les fig. 1 et 2, provoquer un accouplement, par un dispositif quelconque progressif ou posi-
4 4 tif et par exemple un accouplement 5-6 analogue aux précé- dents, entre l'arbre intermédiaire 4 et un pignon 13 qui luimême engrène avec une roue auxiliaire 14, constatent en prise avec une roue dentée 15 calée sur l'arbre de sortie 11; ou bien, comme montré sur les fig. 3 à 5, faire coulis- ser sur l'arbre de sortie 11 la roue dentée 15 jusqu'à la mettre en prise avec le pignon de renvoi 14, engrenant constamment avec le pignon 13 calé sur l'arbre intermédiaire 4.
Sur les fig. 1 et 2 on a montré une boite de vitesses à commande positive par le conducteur sans qu'on fasse interve- nir un effet quelconque d'automaticité pour obtenir la permuta- tion des combinaisons. A cet effet celui-ci agit sur un levier 12 qu'il peut amener dans une position de point mort, trois po- sitions actives correspondant respectivement aux trois combinai- sons de marche avant et une quatrième position active pour la marche arrière.
On fixe le levier sur un arbre transversal 13, portant des saillies,ergots ou cames 171,172, 173 et 174 qui, par l'in
2 3- 4 termédiaire des leviers oscillants 181, 18 ,18 et 18 , assu- rent le déplacement axial et dans un sens déterminé, des four-
2 3 chattes 191, 19 19 montées librement sur des arbres auxiliai-
1 2 3 res 2D ,20 et 20 .
Les saillies ou cames 171 à 174 sont décalées les unes par rapport aux autres de façon que, pour chaque position caractéristique du levier 12, on obtienne la mise en jeu de la combinaison de marche correspondante sans que la situation des autres combinaisons en soit modifiée. En outre, ces saillies occupentdes positions relatives telles que les passages montants et descendants des vitesses se fassent dans l'ordre numérique de sorte qu'on est obligé de passer successivement de la première à la deuxième et ensuite à la prise directe ou viceversa sans qu'il puisse en résulter des interférences,
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La fourchette 19 est utilisée, par exemple,
pour ob- tenir ka mise en jeu de l'accouplement 51-61 de la première vi-
4 4 tesse et celle de l'accouplement 5 -6 de marche arrière en étant- susceptible de coulisser dans l'un sens ou dans l'autre, à par- tir de la position du point mort, sous la commande des leviers 1 4 oscillants 18 ou 18 . La fourchette 19 assure la mise en jeu
2 2 de l'accouplement 5 -6 de la deuxième vitesse et la fourchette
3 3 3
19 celle de J'accouplement 5 -6 pour la prise directe.
A cet effet les fourchettes 191, 19 et 19font cou- lisser respectivement)) sur les arbres 4 et Il, des bagues 211,
212 et 21 dont la fonction est de provoquer la liaison entre les organes, tels que 51 et 61, de l'accouplement auquel cha- cune d'entre elles est adjoint.
Chacun des accouplements montrés à titre d'exemple sur les dessins, est constitué comme suit.
4
A un axe 21, monté sur un plateau, tel que 5 (fig.2), est articulé un levier 22, rendu solidaire, par une liaison dé- formable 23, d'une pièce 24, qui est articulée à une couronne fendue 25 fixée, par une extrémité 251, au plateau susdit 51.
Cette couronne est susceptible de se déformer élastiquement et d'agir comme un élément de freinage sur la face interne d'une br- gue fendue 26 portée par le disque fil, quand le levier 22 est écarté de sa position inactive par un levier oscillant 27 sur lequel agit une rampe ou came 28 ménagée dans la bague de com- mande 211. A cet effet on établit entre la pièce 23 et l'extré- mité libre de la couronne fendue 25 une liaison élastique 29 de façon que la déformation de ladite couronne se fasse progressi- vement et avec une certaine souplesse.
A J'extrémité libre de la pièce 24, articulée à la couronne intérieure fendue 25, est prévue une saillie 30 qui /venir peut/s'accrocher au bord de la fente 31 ménegée dans la couron-
4 ne extérieure 26, portée par le disque 6 ,en réalisant ainsi 5 un accouplement positifs
Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant.
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Quand, par le coulissement de la bague de commande, telle que 211, on obtient le déplacement angulaire du levier oscillant 27, celui-ci entraîne le levier 22. Celui-ci transmet son mouvement, par la liaison articulée 23 et par le ressort 29,à la couronne fendue 25 qui se déforme et vient s'appliquer avec effet de friation, sur la couronne 26 en réalisent ainsi une tendance
4 4 au synchronisme entre les organes tels que 5 et 6. à accoupler, En même temps le levier 22 refoule la pièce 24 vers l'extérieur et quand la saillie 30 pourra s'engager dans la fente 31 de la couronne extérieure 26, cette saillie viendra s'accrocher au bord de ladite fente 31 et établira la liaison positive.
.Pour rompre cette liaison, il suffit que le levier 22 soit libéré par le recul de la bague de commande. 211 par une action du conducteur sur son organe de manoeuvre 12.
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Comme déjà dit un accouplement analogue ezt prévu pour chaque combinaison de marche (en marche avant et en marche arrière), les mises en et hors action de ces différents accouplements étant obtenues pour la manoeuvre de l'organe unique 12.
Il est évident que tout autre genre d'accouplement, par exemple un embrayage progressif judicieusement établi ou un accouplement brutal par crabots, combiné avec un synchronisateur approprié quelconque et d'un type bien connu, pourrait être également utilisé à cet effet.
En ce qui concerne la constitution des roues libres utilisées pour cette transmission, on peut avoir recours à toute disposition bien connue de ce genre, à billes, galets, rou- leaux, rochets, etc.
Dans le cas où la transmission comporte un embrayage' général, établi entre l'arbre moteur et l'arbre d'entrée de la botte. on peut. avantageusement, relier la pédale d'embrayage à l'arbre transversal 16 portant les saillies 171 à 174, par
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exemple par une liaison agissant sur un levier 32, calé sur ledit arbre de façon que lorsque 7'on débraie, on obtienne en même temps la rupture des divers accouplements que comporte la botte de vitesses. Une disposition analogue pourrait d'ailleurs être prévue même au cas où un tel embrayage n'existerait pas et qu'on voudrait pouvoir obtenir la rupture de la liaison entre l'arbre 1 et l'arbre de sortie 11, à l'aide d'une pédale de débrayage, adjointe au levier de vitesses 12.
Pour l'exemple montré sur les fig. 1 et 2, on ne tient aucun compte de l'effet de la force centrifuge qui agit sur les leviers, tels que 22, pour faciliter ou favoriser le passage à
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- u-ne vitesse illl'11ediateMI!mt e 1 Au contraire, l'effet de cette force centrifuge, qui tend à écarter ces leviers de leur position inactive, doit être abssrbé et équilibré, pour les dis- positifs enclencheurs de la deuxième et de la troisième vitesse et pendant qu'a lieu l'entra#nement en première vitesse, par les
2 3 leviers oscillants 27 et les bagues de commande 21 et 21 qui doivent être convenablement butées en étant dans leur position inactive, pour laquelle chaque levier 27, tout en restant en contact avec sa rampe 27, empêche le contact entre le levier 22 et la couronne fendue 25 correspondante.
Dans cet ordre d'idées on peut utiliser une disposi- tion analogue à celle montrée sur les fig. 1 et 2 mais dans la- quelle on profite de cet effet de force centrifuge pour obtenir une commande semi-automatique de la boite de vitesses. A cet effet on conserve l'emprise de la première combinaison de vi- tesses, par sa commande 171-211 comme décrit plus haut. Par con-
2 3 tre, les bagues de commande 21 et 21 sont, pendant cet entral- ne ruent , suffisamment reculées vers la droite de la fig. 1 pour .être hors contact de J'extrémité libre des leviers oscillants 27.
Pour amener ces bagues de co'nmande à la position montrée sur la fi.g. 1, il faut amener l'arbre 13 dans une position ca- ractéristique supplémentaire pour laquelle des ergots, portés par cet arbre, font coulisser les fourchettes 19 et 193 jus-
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qu'à les amener à des positions pour lesquelles l'extrémité libre des leviers 27 vient en contact avec les campes 27 corres- pondantes comme indiqué sur la fige 11. Ces positions, tout en étant inactives, sont néanmoins présélectives puisqu'il suffira d'emener le levier de commande 12 à la position 2ème vitesse ou 3ème vitesse pour obtenir la mise en jeu de la combinaison correspondante.
Cette disposition présente l'avantage que, pendant l'entra#nement en lère vitesse, les effets de la orce centrifuge, sur les leviers 22 du dispositif d*accouplement de la 2ème et de la 3ème combinaison, ne se font pas sentir sur les
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mécanismes de manoeuvre de sorte qu'on ne doit pas ,,&/'a;i.nf/flie un déplacement imprévu des fourchettes 19 et 19 qui les écarte
3 du passage de leurs ergots de commande 18 et 18 . Dans ce cas il faut, bien entendu, tenir compte du fait que les leviers 22, en suivant le mouvement de rotation des organes de la boîte;
' quand elle est entraînée en lère vitesse, subissent également l'effet de la force centrifuge en entraînant les leviers oscil lants 27 de sorte qu'on doit donner aux rampes 28 une forme tel- le$ qu'on obtienne avec certitude l'engagement de l'extrémité li- bre de chaque levier oscillant 27 sur sa rampe 28 correspondan- te quand on manoeuvre le levier des Vitesses 12 pour l'amener à sa position caractéristique supplémentaire dont question plus haut.
Sur les fige 3 à 5, on a montré une botte de vitesses dans laquelle les permutations entre les combinaisons de vites- .ses de la marche avant se fant d'une manière automatique sous commande de la vitesse de l'arbre moteur. Seule la marche ar- rière est obtenue par une action du conducteur sur l'organe de commande 12, Cet organe pourrait également être utilisé pour. obtenir la mise en jeu positive de la première vitesse de la ho#te, comme pour l'exemple montré sur les fig. 1 et 2, mais, pour plus de simplicité, on a admis que même la première vi- tesseest obtenue automatiquement dès que la vitesse de l'arbre
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d'entrée 1 a éteint une valeur suffisante.
A cet effet il suffit de donner au levier 22,qui pro- voque la liaison entre les organes tels que 51 et 61 de chacun des accouplements, une masse suffisante pour que, sous l'effet de la force centrifuge, on obtienne un fonctionnement analogue à celui décrit plus haut. Bien entehdn on pourrait faire agir sur la pièce de liaison 23 plusieurs masses telles que 22 et on devra., pour chaque accouplement en particulier, déterminer la voleur de ces masses pour qu'elles puissent fonctionner comme il convient pour la vitesse d'entraînement prévue.
Le fonctionnement automatique d'une botte de vitesses ainsi agencée est bien simple. En effet pour une vitesse suffi- sante de l'arbre d'entrée 1, c'est-à-dire du moteur, la force centrifuge provoque l'enclenchement de la première combinaison de vitesse par l'intermédiaire des éléments d'accouplement 51 et 61, les masses du ou des leviers 22 de cet accouplement étant calculées en conséquence, alors que les nasses des leviers 22 des accouplements des autres combinaisons ne sont pas suffisan- tes pour provoquer l'entrée en action de ces derniers. Quand la vitesse de l'arbre d'entrée 1 augmente, l'accoupleront 51et 61 reste, à priori, engagé et quand cette vitesse est devenue suf-
2 2 fisante,
on obtient la mise en jeu de l'accouplement 5 -6 de la. deuxième combinaison de vitesse et l'arbre de sortie 11 tour- ne "en deuxième vitesse" ce qui est rendu possible grôce à la présence de la roue libre 81.Quand la vitesse de l'arbre d'en- trée augmente encore davantage jusqu'à bermettre la prise di- recte la liaison des arbres 1 et 11 est obtenue par l'intermé-
3 3 diaire de l'accouplement à friction 5 -6 . Le déplacement angu- laire du levier 22;) correspondant à cet accouplement peut, sui- vant une variante, être utilisé pour produire un accouplement positif ordinaire) par crabots, ergots, rochets ou analogues, qui pourrait remplacer avantageusement 1'accouplement à friction 53-63.
Pour l'exemple montré sur les fig. 6 et 7 on utilise, @
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pour la commande de la boite, non seulement le facteur fonction- nel variable constitué par la vitesse de l'arbre moteur, .mais également celui constitué par la charge du moteur.
3
A cet effet, au lieu de caler le plateau 5 de l'ac- oouplement pour la prise directe, sur l'arbre 11 on'l'engage li- brement sur un manchon 33, solidaire en rotation dudit arbre et
3 on établit entre ces éléments 5 et 33 un ou plusieurs ressorts dynamométriques 37, convenablement tarés, prenant appui sur la
3 face externe du plateau 5 en des points 38 et sur le manchon 33 par des saillies 36.
On monte également sur le manchon 33 un bras 34 dont l'extrémité libre porte un doigt 35, en équerre, engagé dans une ouverture allongée 39, ménagée dans le plateau
3
5, et qui est susceptible -- par suite du décalage qui peut se produire entre le plateau, qui pendant l'entraînement en prise directe est solidaire de l'arbre d'entrée 1, par la liaison par
3 3 friction 5 -6 ou analogue, et le manchon 33 qui est solidaire de l'arbre 11;-d'écarter le levier 22 de l'accouplement de la couronne fendue 25 en interrompant ainsi la liaison en cet en- droite A cet effet on termine le doigt 35 par une came ou rampe qui peut venir se placer devant l'extrémité libre du levier 22 en empêchant ou en interrompant le contact de celui-ci avec la- dite xouronne e fendue 25.
De cette façon l'entrainement en pri se directe est automatiquement devenu impossible ou interrompu, malgré que la vitesse de l'arbre moteur serait suffisante et la botte.de vitesses fonctionne avec la combinaison immédiatement inférieure, c'est-à-dire en deuxième vitesse*
A supposer que la charge du moteur soit normale, par exemple par suite que le véhicule, sans surcharge, circule sur une route non accidentée. Dans ce cas, la commande automatique par le facteur "vitesse" suffit à obtenir un fonctionnement con- venable.
Aussi longtemps que la première ou la deuxième vitesse est en action, le manchon 33 entraîne le plateau 53 par les ressorts 37 sans aucun effort car la liaison n'est pas établie
3 3 en 5 et 6 .Les masses centrifuges 22 peuvent donc fonctionner
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cornue indique plus haut et établir, au moment voulu, l'accouple-
3 3 ment en prise directe 5 -6 . * La tension des ressorts 37 est cal- culée de manière telle que dans ces conditions, l'entraibement en prise directe puisse se faire sans donner lieu à un déplace-
3 ,cent relatif entre le plateau 5 et le manchon 33 qu'il entraine Par contre, pour un accroissement de la charge du moteur, prove- nant d'une cause quelconque,
le manchon 33 se décale angulaire-
3 ment par rapport au plateau 5 en tendant davantage les ressorts 37 et ledit manchon 33 entraîne le bras 34, dans une direction pour laquelle le doigt 33 vient écarter le levier 22 de la cou- ronne fendue 25, en interrompant ainsi automatiquement l'entraf- nement en prise directe, avec passage automatique à la deuxième vitesse.
Un autre cas qui peut se présenter est celui où le vé- hicule exerce une charge élevée sur le moteur, par exemple pour une Montée en cote. Quand la vitesse du moteur devient alors telle qu'on obtiendrait automatiquement la mise en jeu de la prise directe, le couple exercé par le manchon 33 sur le pla-
3 teau 5 devient tellement élevé qu'on obtient une tension des ressorts.37 et un déplacement angulaire du bras 34 dans un sens pour lequel le doigt 35 vient se placer devant la masse 22 et empêche l'entrée en jeu de la prise directe.
On pourrait évidemment adjoindre un dispositif dyna- mométrique analogue à l'accouplement pour la deuxième vitesse en calculant judicieusement la tension des ressorts utilisés à ret effet
En suite de quoi, on obtient une transmission à vi- tesse variable qui répond bien au but qu'on s'est proposé d'at- teindre en ce qui concerne son fonctionnement et sa manoeuvre tout en pouvant être réalisée d'une manière simple, économique et peu encombrante.
Comme il va de soi,et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précédât.l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des mo-
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des de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécia- lement été indiqués ; en embrasse, au contraire, toutes les variantes.