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"Perfectionnements aux mécanismes de transmission de puissance à vitesse variable"
La présente invention se' rapporte à un mécanisme de trans- mission de puissance à vitesse variable et concerne plus spécia- lement des moyens de commande à huile sous pression destinés à celui-ci .
La présente invention cohstitue un perfectionnement du mécanisme de changement de vitesses automatique faisant l'objet d'une demanda de brevet connexe et qui comporte un système à engrenages planétaires multiples destiné à transmettre le couple moteur avec trois rapports de vitesses différents, les passages de la première vitesse à la seconde et de la seconde vitesse à la troisième s'effectuant automatiquement par l'intervention des embrayages de seconde et de troisième vitesses, actionnés par un fluide sous pression fourni par une pompe à fluide et contrôlé
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par une soupape hydraulique commandée par un régulateur.
Cette construction comportait une soupape de décompression prévue dans la poupe etqui fonctionnait de manière à empêcher le dévelop- pement de la pression au-delà d'une certaine valeur déterminée d'avance. Ceci était obtenu par la prévision d'une soupape sollicitée par un ressort et dont une extrémité était soumise à l'action de la pression qui règne dans la chambre de refoule- ruent de la pompe, cette soupape pouvant être déplacée contre l'antagonisme du dit ressort jusqu'à une position dans laquelle elle établissait une communication momentanée entre les cham- bres de refoulement et d'aspiration de la pompe, à savoir, lors- que la pression atteignait la valeur déterminée d'avance.
Selon la construction faisant l'objet de la demande de bre- vet connexe précitée, la pression d'huile maximum déterminée d'avance était maintenue dans le système dans toutes les condi- tions normales de fonctionnement. Lorsque les embrayages du changement de vitesse transmettent le couple moteur total, cette pression d'huile maximum est nécessaire. Toutefois, lorsque la charge ou le couple moteur diminuent, la pression maximum n'est pas nécessaire pour actionner les embrayages. Lorsque les em- brayages doivent transmettre un couple moteur moins important, il est préférable de disposer d'une pression d'huile moins élevée, afin d'éviter un fonctionnement brusque et brutal, donc indésirable, de la boite de vitesses.
A cet effet, la présente invention vise à établir, dans un mécanisme de changement de vitesse automatique, des moyens pour contrôler automatiquement la pression du fluide moteur en fonc- tion des besoins du couple moteur.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un méca- nisme de changement de vitesse automatique comportant des moyens destinés à contrôler la pression de l'huile, établis de façon à fournir la pression maximum déterminée d'avance lorsque le couple total est développé et, une pression progressivement dé- croissante, lors d'une diminution du couple.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un
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système de commande par huile sous pression pour un mécanisme de changement de vitesse automatique, système dans lequel la pression variable est réalisée, en fonction du couple transmis par ce mécanisme, en faisant usage de la puissance du vide fourni par la tubulure d'admission du moteur.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 est une vue schématique, verticale et longitudinale, du mécanisme de changement de vitesse.
Fig.2 est une vue en coupe transversale de la pompe à fluide et des moyens de contrôle de la pression d'huile, faisant partie du mécanisme de changement de vitesse.
Fig. 3 est un graphique indiquant la relation entre l'inten- sité du vide dans la tubulure, d'admission et le couple moteur.
Comme on le voit, la construction générale, du mécanisme de changement da vitesse est seulement indiquée d'une manière schématique dans les dessins, ce mécanisme ayant été expliqué et représenté d'une manière plus détaillée dans le mémoire des- criptif et dans les dessins relatifsà la demande de brevet connexe précitée.
Dans lesdessins annexés, le chiffre de référence 11 désigne généralement un mécanisme de changement de vitesse,, automatique comprenant un arbre moteur 12 réuni @ vilebrequin du moteur, un arbre primaire 13 et un arbre secondaire 14 destiné à être connecté au système de commande de l'essieu arrière. Le mécanisme de changement de vitesse comporte un accouplement à fluide 15 présentant une roue primaire 16 entraînée par l'arbre moteur 12 et une roue secondaire 17 reliée à l'arbre primaire 13 par l'intermédiaire de l'accouplement de roue libre 18,
La roue primaire 16 de l'accouplement à fluide est appelée à être réunie par une liaison de commande à un porte-embrayage 19, cette liaison étant constituée par un embrayage à disques 21, désigné par le terme d'embrayage'de seconde vitesse.
Le porte- embrayage 19 est d'autre part destiné à être verrouillé au porte-
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planétaires 22 au moyen d'un embrayage à disques 23, désigné par le terme d'embrayage de troisième vitesse. Les embrayages de deuxième et de troisième vitesses sont appelés à être commandés automatiquement par un mécanisme hydraulique qui sera décrit dans la suite.
Le porte-planétaires 22 est monté à rotation autour de l'a- xe de l'arbre primaire 13 et porte des groupes de pignons plané- taires 24, 25 et 26. Le pignon planétaire 24 est destiné à en- grener avec un pignon solaire 27 mont., sur le porte-embrayage 19.
Le pignon planétaire 25 engrène avec un pignon solaire 28 monté sur l'arbre primaire 13, tandis que le pignon planétaire 26 en- grène avec le pignon solaire 29, ce dernier étant monté sur l'ar- bre secondaire 14. La rotation du porte-planétaires 22 dans le sens de la marche arrière peut être empêché sélectivement au moyen du frein de marche avant 31, qui agit par l'intermédiaire de l'accouplement de roue libre 32.
Le fluide sous pression pour la commande des embrayages de seconde et de troisième vitesses est fourni'par une pompe à flui- de 33 commandée par l'arbre secondaire 14. Ce fluide est aspiré aepuis le fond du carter (non représenté) du mécanisme de change- ment de vitesse, par le tube d'aspiration 34 jusque dans la. cham- bre d'espiration 35 de la pompe 33, et est refoulé sous pression, par la pompe, dans la chambre de refoulement 36. Des conauits 37 et 38, qui communiquent avec la chambre de refoulement 36 de la pompe, amènent le fluiae sous pression aux cylindres de comman- de 39 et 40 des embrayages de deuxième et troisième vitesses respectivement 21 et 23.
Une soupape hydraulique 41, montée concentriquement sur l'arbre primaire 13, contrôle le courant du fluiae à travers les conduits 37 et 38. La position de cette soupape est déterminée par un régulateur centrifuge 42 monté sur le porte-embrayage 19.
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En première vitesse, la, soupape 41 commandée par le régula - -teur arrête le courant de fluide allant aux conduits 37 et 38 et, par conséquent, ni l'embrayage de seconde vitesse 21, ni l'embraya- ge de troisième vitesse 23, n'est actionné. Dans ce cas, la for- ce motrice est transmise depuis l'arbre moteur 12, par l'intermé- diaire de l'accouplement à fluide 15, à l'arbre primaire 13 et, de là, au pignon solaire 28, au;pignons planétaires 25 et 26, au pi- gnon solaire 29 et finalement à l'arbre secondaire 14, avec en- traînement de ce dernier dans le sens de la marche avant et en première vitesse.
Lorsque la vitesse de rotation du porte-embrayage 19 augmen- te, le mécanisme de changement de vitesse passe automatiquement en seconde vitesse. Ceci est effectué par la soupape 41 qui est actionnée par le régulateur centrifuge et qui établit une commu- nication permettant le passage du fluide à travers le conduit 37, vers l'embrayage de seconde vitesse 21. L'actionnement de ce der- nier a pour effet de verrouiller l'arbre moteur 12 et la roue ' primaire 16 de l'accouplement à fluide au porte-embrayage 19 qui, à son tour, entraîne le pignon solaire 27 qui en est solidaire et, par l'intermédiaire du pignon 24, le triple pignon planétaire. Le couple est ensuite transmis du pignon planétaire 26 au pignon so- laire 29 solidaire de l'arbre secondaire 14, avec entraînement de ce dernier en seconde vitesse.
Lorsque la vitesse de rotation du porte-embrayage 19 augmente davantage, la soupape 41 commandée par le régulateur agit de ma- nière à établir la'circulation du fluide entre le conduit 38 et l'embrayage de troisième vitesse 23, tout en maintenant ouverte la communication entre le conduit 37 et l'embrayage de seconde vitesse 21. L'actionnement de l'embrayage de troisième vitesse 23 a pour effet que le porte-embrayage, le porte-planétaires et le triple pignon planétaire tournent comme un ensemble unique. Par consé- quent, on obtient un entraînement direct depuis l'arbre moteur 12, jusqu'à l'arbre secondaire 14, avec transmission du couple à la
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vitesse du moteur et dans le sens de la marche avant.
Il résulte de ce qui précède que les embrayages 21 et 23 sont commandés automatiquement par le fluide sous pression fourni par la pompe 33, assurant ainsi des passages automatiques entre la première, la seconde et la troisième vitesses.
Comme montré dans la vue en coupe de la Fig. 2, la pompe à fluiae 33 comporte un carter de pompe 43 supporté.dans l'extré- mité arrière de la boîte de vitesses 44. Une soupape de décom- pression 45 est interposée dans le carter de pompe 43 entre la chambre d'aspiration 35 et la chambre de refoulement 36; cette soupape empêche que la pression qui règne dans la chambre 36 ne se développe au-delà d'une certaine valeur, et cela en établis- sant une communication momentanée entre les chambres de refoule- ment et d'aspiration, respectivement 36 et 35.
La soupape de décompression 45 comporte un plongeur 46 mobi- le dans les deux sens dans un alésage 47 formé dans le carter de pompe 43. Entre le corps 48 et la tête 49 du plongeur de la sou- pape est située une partie 51 de diamètre réduit. On verra que dans la position retirée du plongeur (montrée dans la Fig. 2), l'espace annulaire qui entoure la partie 51 est en communication avec la chambre de refoulement 36. Un passage 52, qui traverse la tête 49 du plongeur dans le sens de la longueur, permet le passage du fluide sous pression de la chambre de refoulement 36 dans la cavité formée entre la tête 49 du plongeur et la rondelle Belleville 53 qui obture l'extrémité de droite de l'alésage 47.
Celte pression agit sur l'extrémité extérieure de la tête 49 et tend a déplacer le plongeur vers la gauche dans l'alésage 47.
Une cloison 54 relativement mince sépare les chambres de refoulement et d'aspiration, respectivement 36 et 35, faisant partie de la pompe à fluide. Dans la position retirée du plon- geur de la soupape, l'alésage 47,'est obturé au voisinage de la cloison 54 par le corps de soupape 48, séparant ainsi les cham- bres de pression et de refoulement. Lorsque le plongeur de la
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soupape est suffisamment déplacé vers la gauche sous Inaction de la pression de fluide développée par la pompe, il établit la communication entre les chambres de refoulement et d'aspiration par l'intermédiaire de la chambre annulaire qui entoure la partie de diamètre réduit 51 du plongeur de la soupape. Ceci a pour effet de court-circuiter momentanément la pompe et de réduire la pression de celle-ci.
En soumettant le plongeur de la soupape à une pression élastique appropriée, on peut maintenir la pression dans la chambre 36 à une valeur voulue quelconque et déterminée d'avance. Toutefois, l'actionnement automatique du mécanisme de changement de vitesse en vue du passage d'une vitesse à une autre peut être effectué, dans le cas d'un couple moteur variable, d'une manière plus douce et plus efficace,.lorsque la pression du fluide moteur est modifiée conformément aux besoins du couple.
Lorsque ce mécanisme doit transmettre un couple réduit, l'action- nement des embrayages de seconde et de troisième vitesses, res- pectivement 21 et 23, exige une pression moins élevée du fluide moteur. Lorsque cette pression est plus élevée qu'il n'est né- cessaire, la mise en prise des embrayages risque de s'effectuer sans douceur avec comme résultat un passage brutal et par à-coup d'une vitesse à une autre. Quelles que soient les conditions de marche, la pression du fluide fourni par la pompe aux cylindres de commande dés embrayages doit être juste suffisante pour empêcher le patinage des embrayages sous l'effet du couple transmis au moment considéré. Il est donc souhaitable d'obtenir une pression variable du- fluide moteur, modulée en fonctiôn des besoins du couple.
Dans la construction suivant l'invention, ce résultat est obtenu de la manière décrite ci-ap rès :
La paroi 55 du carter de la boîte de vitesses présente une ouverture 56 de dimensions relativement importantes, qui coïncide avec l'axe du plongueur de soupape 46..Cette ouverture est obtu- rée par un couvercle 57 fixé à la paroi du carter au moyen de boulons 58 et est rendue étanche par un joint 59. L'intérieur du
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couvercle est évidé comme montré en 61, de manière à constituer un siège pour une extrémité du ressort de compression hélicoïdal 62. L'extrémité opposée du ressort 62 s'appuie contre une face d'un élément de retenue 63 en forme de cuvette, dont la face opposée s'engage sur la tige 64 du plongueur 46 de la soupape.
Un soufflet 65 entoure le ressort hélicoïdal 62; il est établi de préférence en tôle mince de cuivre ou de laiton, afin d'offrir les qualités voulues de durée et de flexibilité. Les extrémités opposées du soufflet 65 présentent la forme de brides 66 et 67, orientées généralement dans le sens axial. La bride 66 est repliée autour des bords extérieurs d'un bourrelet 68 formé sur la face interne du couvercle 57 et est soudée à ce bourrelet, de manière à constituer un joint robuste à la fois mécanique et soudé, complètement étanche à l'air. La bride 67 de l'extrémité opposée du soufflet est repliée autour de la périphérie de la cuvette .63 et est soudée à celle-ci.
Au lieu de prévoir une cuvette de retenue séparée 63, on peut éventuelle- ment former l'extrémité du soufflet 65 de façon que celle-ci constitue par elle-même un organe de retenue. La cuvette 63 présente un renfoncement central 69 qui agit comme guide pour la tige 64 du plongeur de soupape.
Un bossage 71, formé sur le couvercle 57, est traversé par un canal oblique 72, qui communique avecla chambre à vide 70 constituée par le couvercle 57, la cuvette 63 et le soufflet 65.
Un conduit 73 relie le canal 72 à la tubulure d'aspiration (non montrée) du moteur.
Fonctionnemento
Lorsque l'arbre secondaire tourne, la pompe à fluide 33 développe une pression dans la chambre de refoulement 36 ; cette pression se propage à travers le passage 52 pratiqué dans la tête 49 du plongeur de soupape 46 et agit de manière à presser ce plongeur vers la gauche, comme montré dans la Fig. 2. Ce déplacement rencontre toutefois l'opposition du ressort de
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compression hélicoïdal 62. La pression effective exercée par le ressort 62 sur le plongeur de soupape 46 est modifiée et réduite par l'action du vide dans la chambre à vide 70.
Le vide qui.règne dans cette dernière chambre tend à retirer la cuvette de retenue 63 contre l'antagonisme du ressort, et permet ainsi au plongeur de soupape 46 de se déplacer vers la gauche dans l'alésage 47, alors que la pression de fluide qui règne dans la chambre de refoulement 36 est moins élevée que celle qui est nécessaire pour déplacer le plongeur de soupape lorsque la dépression. n'agit pas dans la chambre à vide.
La dépression agissant dans la tubulure d'admission du moteur est caractérisée par le fait qu'elle atteint àa valeur maximum lorsque le moteur tourne au ralenti, avec absence de couple ou de charge et qu'elle diminue progressivement avec l'accroissement du couple du moteur. Comme il ressort du gra- phique montré dans la Fig. 3, la relation entre le vide de la tubulure d'aspiration ét le couple moteur est une fonction sen- siblement linéaire pour une vitesse donnée du moteur, l'intensité du vide allant en diminuant depuis une valeur de 10 lbs par pouce carré, qui correspond sensiblement à un couple zéro, jus- qu'à une valeur minimum qui correspond sensiblement au couple moteur total, lequel est de 200 pieds/lbs pour un moteur moyen.
Cette relation linéaire se maintient essentiellement au cours des variations de la vitesse du moteur, vu que, pour un couple donné quelconque, la variation maximum de la dépression dans la tubu- lure d'admission pour les vitesses comprises dans les limites normales n'est que de l'ordre d'un demi Ib. par pouce carré. Ces caractéristiques permettent d'utiliser le vide du moteur en vue d'assurer le contrôle voulu de la pression du fluide dans le but de réaliser la commande- la plus efficace et la plus favorable du mécanisme de changement de vitesse.
Il ressort de ce qui précède que, lorsque l'intensité du vide a été augmentée à la suite d'une réduction du couple, il
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suffit d'une pression de refoulement moins élevée dans la pompe pour déplacer le plongeur de soupape 46 jusqu'à la position dans laquelle il établit la communication entre la chambre de refou- lement 36 et la chambre d'aspiration 35. La disposition est telle que le plongeur de soupape 46 s'"affole" ou vacille continuelle- ment entre ses positions d'ouverture et de fermeture. Ceci a pour effet de maintenir une pression déterminée dans la chambre de refoulement 36, pression dont la valeur est déterminée par la puissance du ressort 62 et la valeur de la dépression dans la chambre 70.
Ainsi, on dispose toujours dans le système d'une pression de fluide juste suffisante pour actionner les embrayages ae seconde et de troisième vitesses, respectivement 21 et 23, en tenant compte du couple requis au moment considéré. Il en résulte une douceur dans la mise en prise de l'embrayage et un passage automatique sans à-coups d'un repport de vitesses à un autre.
Grâce à la prévision du passage 52 dans la tête 49 du plon- geur de soupape 46, des modifications brusques de l'intensité, du vide dans la tubulure d'admission du moteur sont empêchées de provoquer un actionnement par à-coups de la soupape de dé- compression 45, étant donné que, dans ce cas, la tête du plongeur agit comme d&shpot, de façon à amortir le mouvement du plongeur.
Une caractéristique avantageuse de la soupape de décompres- sion décrite ci-dessus réside dans le fait qu'une faible quantité de liquide seulement doit être aspirée du fond du carter à travers l tube d'admission 34, étant donné que la "danse" ou les va- cillations du plongeur de soupape 46 entre ses positions ouverte et fermée permet une circulation de fluide continuelle entre la chambre de refoulement 36 et la chambre d'admission 35. Ainsi, une grande partie du débit de la pompe en fluide moteur est four- nie directement par remise en circulation à travers la chambre d'aspiration 35. Ceci contribue à maintenir l'huile à l'état propre, étant donné que la majeure partie de celle-ci n'est pas renvoyée dans l'intérieur du carter de vitesses.
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Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la cons- truction exacte décrite ci-dessus et représentée dans les dessins annexés, mais qu'elle peut, sans s'écarter de son cadre, faire l'objet de plusieurs variantes et modifications.
REVENDICATIONS.
1 - Dans un mécanisme automatique de transmission de puis- sance à vitesse variable, du genre décrit ci-dessus, des moyens pour contrôler automatiquement la pression du fluide moteur conformément au couple requis.
2- Dans un mécanisme automatique de transmission de puis- sance à vitesse variable, du genre décrit ci-dessus, des moyens destinés à contrôler.la pression du fluide moteur et établis de mapière à fournir une pression maximum déterminée d'avance lors @ de la transmission du couple total, et une pression progressive- ment décroissante lors de la décroissance du couple.