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" Perfectionnements apportés aux changements de vitesse, no- tamment à ceux pour véhicules automobiles et machines-outils" Linvention est relative aux changements de vitesse, et elle concerne plus spécialement (parce que c'est dans leur cas que son application parait devoir offrir le plus d'inté- rêt), mais non exclusivement;) parmi ces changements de vites- se, ceux pour véhicules automobiles et machines-outils.
Elle a pour but, surtout, de rendre tels, lesdits changements de vitesse, qu'ils soient de manoeuvre plus sim- ple qu'ils ne l'étaient jusqu'à, présent.
Elle consiste, principalement-- en même temps qu'à avoir recours, pour les appareils da genre en question, à la disposition dite à pignons toujours en prise, lesquels pi- gnons (ou, éentuellement, l'arbre entraîneur),peuvent être, à volonté, rendus fous,ou solidaires d'un arbre à entraîner, à l'aide d'au moins une clavette du genre à éclipse -- à agen- cer de manière telle les organes propres à assurer-le dépla- cement de ladite clavette suivant 1?axe de l'arbre à entraî-
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ner, que leurs mouvements soient.
conjugués, d'une part, à ceux des organes d'embrayage ou de débrayage qu'il est né- cessaire d'actionner lorsque l'on déaire changer de vitesse, et, d'autre part, à ceux d'une butée mobile, qui, lors de l'opération de réembrayage consécutive à une opération de dé- bryage, peut être amenée dans une position de verrouillage telle, que la susdite clavette, arrêtée dans son déplacement par ladite butée, puisse venir se placer de façon correcte, devant le pignon ou l'arbr,e que l'on désire solidariser avec l'arbre à entraîner, ladite butée étant elle-même actionnée soit à la main, soit à l'aide d'organes sélecteurs appropriés.
Elle consiste, mise à part cette disposition prin- cipale, en certaines autres. dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps ,et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment, en une deuxième disposition -- plus particulièrement re- lative au cas d'appareils. du genre en question à pignons tou- jours en prise et à clavette du genre à éclipse -- consistant à prévoir des. roulements à billes entre les différents pignons et.également.entre, les pignons extrêmes et des portées solidai res du carter desdits changements de vitesse, afin d'éviter que lesdits pignons ne frottent sur l'arbre à entraîner.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'ap plication ainsi que certains modes de réalisation desdites dispositions;.et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits- industriels nouveaux, les appareils du genre en question comportant application de ces mêmes, dispo- sitions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles, fixes, ou mobiles, notamment les vé- hicules automobiles, comportant de semblerables appareils.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessina, ci-annexés, lesquels complément et dessina sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
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Les fig. 1 à 4, de ces dessina, montrent, respecti- vement,en coupe verticale, en coupe,: suivant 2-2 fig.3 et 1-1,4-4fig. 2, un changement de vitesse établi conformément à l'invention. et intercalé entre l'embrayage et l'arbre de transmission d'un véhicule automobile.
Selon l'invention, et plus particulièrement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble que doive être accordée la préférence, se proposant, par exem- ple, d'établir un changement de vitesse pour véhicule automo- bile, susceptible de donner quatre vitesses, on s'y prend comme suit, ou de lagon analogue.
On agence de manière telle, ledit changement de vitesse, qu'il soit à pignons toujours en prise, et on a re- cours, pour réunir à l'un des arbres dudit appareil, par exemple à l'arbre de transmission du véhicule, les éléments (pignons ou arbres) que l'on veut pouvoir à volonté, rendre fous ou solidaires dudit arbre, à au moins une clavette du genre à éclipse, laquelle cla- vette on munit de moyens d'actionnement tels., que les mouve- ments de ladite clavette soient conjugués avec ceux des orga- nes de débrayage ou d'embrayage;, et avec ceux d'une butée ré- glable, elle-même telle que, pendant l'opération d'embrayage consécutive à une opération de débrayage, elle puisse immo- biliser la clavette dans une position convenable devant le pignon ou l'arbre que l'on désire solidariser avec ledit ar- bre de transmission..
A cet effet, par exemple,on monte, dans un carter approprié a, trois arbresa savoir: l'un b, que l'on relie au moteur avec interposition de l'embrayage usuel ±., et auquel on fait porter un pignon b'; le deuxième d, que l'on dispose dans le prolongement du précédent, et que l'on relie à l'arbre de transmission d du véhicule, ledit arbre d comportant trois pignons de dimen-
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sions croissantes d1, d2 et ± 3 (à dentures droites ou hélicol- dales);
et le troisième e que l'on monte parallèlement aux deux précédents, et auquel on fait porter quatre pignons e', el,e2, e3, propres à engrener respectivement avec les susdits pignons b', Il$ d2 et d3,toua ces pigno engrenant entre eux deux à deux directement.
On rend les'pignons e', e1, e2, e solidaires de l'arbre e,par tout système de chavclage approprié, et, pour ce qui est, au contraire, des pignons b', dl,
2 3 d,., d3, on les monte fous Suri les arbres b et d, et l'on prévoit, pour pouvoir, lorsque désiré, rendre certains d'en- tre eux solidaires desdits arbres, des systèmes de clavetage à éclipse dont il va être question.
En ce qui concerne,d'abord, les pignons dl, d2, d3, on prévoit un nombre quelconque de clavettes ± par exemple six (fig.3) susceptibles d'être déplacées axialement sur l'arbre dans des cavités axiales appropriées g prévues dans ledit arbre, ce dernier pouvant être, avantageusement choisi de diamètre plus grand sur la partie.supportant les susdits pignons, que sur la partie de ce même arbre suppor- tant, ainsi qu'indiqué ci-dessous, les organes coulissants propres à permettre le déplacement desdites clavettea.
. On monte lesdites clavettes, de façon oscillante, autour d'axes d'articulation h1, sur une douille suscepti- ble de coulisser sur l'arbre d, tout en étant entraînée dans le mouvement de rotation dudit arbre, ladite douille étant, à cet effet, clavetée sur une rainure h prévue sur ce même ar- bre, et on donne une forme telle, auxdites clavettes, que, leurs extrémités actives f1, lorsqu'elles occupent la posi- tion indiquée sur la fig. 1, puissent pénétrer dans des en- coches appropriées i ménagées;
dans les susdits, pignons et dans .la partie extrême de l'arbre b et que, au contraire,
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lorsque, par pivotement autour des axes h1, edites extrémités se rapprochent du fond des cavités g, elles puissent être complètement libérées des encoches 1, de sorte qu'il soit alors possible de déplacer librement lesdites clavettes dans une direction axiale à l'arbre d, les susdites clavettes étant constituées, par exemple, par des bras oscillants dont la section diminue progressive- ment lorsqu'on s'écarte des axes d'articulation h lesdits bras étant terminées à leur extrémité par une saillie fl cons- tituant les parties actives de chaque clavette.
On fait comprendre, de plus, auxdites clavettes, du côté de leurs articulations h1, des prolongements 1 propres à permettre de les relier, également de façon oscillante, à l'aide d'axes j1,à un organe (qui appel butée dans tout ce qui va suivre), cette butée étant montée à glissement doux sur la douil- le h, de manière, d'une part, à pouvoir être entraînée axialement à l'ar- bre d, par ladite douille, et, d'autre part, à pouvoir subir,-%certains déplacements relatifs par rapport à cette dernière, lesquels déplacements entraînent le pivotement des clavettes f autour de leurs axes h1, à la seule condition qu'un certain jeu soit prévu dans les articulations hl et il
Disposant de l'ensemble qui vient d'être décrit, d'une part, on relie la douille h,
à l'aide d'une pre- nière fourchette 1 (fig.@@), aux organes de débrayage du vé- iicule, par une liaison unilatérale quelconque:, telle que, Lorsqu'on débraie en vue de changer de vitesse, on puisse entraîner l'ensemble de la dduille h.
et de la butée k dans .e sens de la flèche m1, et que,, lorsque l'on réembraie,la- Lite douille puisse revenir en sens inverse jusqu'au moment où .a butée se trouve arrêtée, et d'autre part, on relie cette butée à l'aide d'une deu-
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xième fourchette n, à des organes de verrouillage susceptibles lorsque l'on réembraie, d'arrêter la butée dans une posi- tion telle que les clavettes viennant se présenter correcte- ment devant les encoches i du pignon que l'on veut solidari- ser avec l'arbre d (ou avec l'arbre moteur b, dans le cas de la prise directe).
Pour ce qui est des organes de liaison à établir entre la pédale de débrayage et la fourchette 1, on les réa- lise, par exemple, à l'aide d'un levier oscillant 11, et d'u- ne bielle 12 reliée par une liaison unilatérale appropriée, à un levier 1 lui-même ' monté , sur l'axe d'articulation 14 de la pédale de débrayage, l'ensemble étant tel que, quelle que ' soit la position de'ladite fourchette en fin de réembrayage, la pédale de débrayage puisse toujours revenir à sa;
position normale, et on prévoit, de plus, d'une part, des,.moyens de guida- ge 'de la fourchette 1, par exemple une tige cylindrique 15 propre à coulisser dans des paliers appropriés fixés sur le carter, et, d'autre part, un ressort 16 monté, par exemple sur la bielle 12, et propre à assurer le retour de ladite fourchette vers les pignons, lorsqu'un lâche la pédale de dé- brayage*
Pour ce qui est des organes susceptibles de venir verrouiller la butée k, on les réalise, avantageusement, l'aide d'un doigt de verrouillage p. que l'on relieà ladite butée par une liaison cinématique unilatérale;
de préférence directe, ce doigt p étant propre à venir s'enclencher dans un secteur B- approprié comportant des encoches de profondeurs différentes et en nombre égal à celui des vitesses à obtenir, l'ensemble étant tel que, si on prévoit des moyens, pour per- mettre de déplacer, lorsque désiré, ledit secteur,'on puisse faire pénétrer le doigt p dans l'encoche convenant à la vi- tesse que l'on veut mettre en prise,.
ce pour quoi on procède, par exemple de la façon suivante,
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On monte la fourchette n sur une tige g, comportant une partie cylindrique propre à 'coulisser dans des paliers appropries q1 ménagés dans le carter, et d'axe parallèle à celui de l'arbre d, ces paliers étant tels qu'ils permettent de guider l'ensemble lors des déplacements de la butée k, et on monte encore sur cette tige 1 un ressort antagoniste a 2 propre à la solliciter constamment dans le sens de la flèche m2 ;
on prévoit, à la surface de ladite tige, une crémaillère q3 propre à engrener avec un pignon q4, lequel transmet son mouvement à un pignon plus petit q5propre à engrener lui-mê- me avec une crémaillère ménagée sur le doigt une telle liaison permettant de limiter les déplacements dudit doigt; on monte le secteur B1 à l'extrémité d'un bras K1 monté lui-même sur un arbre B susceptible de recevoir certains mouvements de rotation lorsque l'on désire changer de vites- se; et on prévoit un galet de roulement p2 pour servir de butée et équilibrer l'efiort transmis au secteur B1 par le doigt ± lorsque ce dernier occupe le fond d'une encoche.
Pour ce qui est, enfin, des moyens propres à faire tourner, lorsque désiré, l'arore B,etvle secteur B1 à la po- sition convenable, on les réalise, soit à l'aide d'une commande µ. la main, soit, de préférence, à l'aide d'un organe sélecteur du gente de ceux utilisant la variation du rapport des vitesses de l'arbre entraîneur b, à l'arbre entraîné d, ledit o'rgane étant agencé par exemple de la manière suivante.
Dans un logement approprié, avantageusement accolé au carter de la boite de vitesses, on dispose, tout d'abord un plateau E susceptible de tourner autour d'un arbre F que l'on relie au moteur du véhicule, par exem- ple par un flexible F1, de manière telle que ledit plateau tourne toujours à une vitesse proportionnelle à celle dudit
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moteur, puis, ensuite, un arbre G que l'on relie positivement à l'arbre de transmission du véhicule (par exemple par des en- grenages G1), de manière à toujours tourner à une vitesse proportionnelle à celle dudit arbre de transmission, l'arbre G ayant son axe perpendiculaire à celui de l'arbre F et ren- contrant ledit axe, enfin, un galet I établi coaxialement à l'arbre G, et choisi d'un diamètre approprié tel qu'il puisse être entraîné par friction par le plateau E.
On relie de manière telle, ledit galet à l'arbre G, que.lorsque les vitesses respectives de ces deux organes sont égales, le galet occupe une position stable, et que, au con- traire, lorsque le rapport des-dites vitesses se met à varier, ce même galet soit amené à se déplacer suivant son axe, une telle disposition étant réalisée, par exemple, de la façon suivante.
On monte ledit galet sur un arbre H1, de même axe que l'arbre G,et susceptible de tourner dans des paliers portés par un chariot'- comportant lui-même des moyens de guidage, - afin de permettre le déplacement de l'arbre H1 parallèlement à son axe, lesquels moyens de guidage on constitue.par exem- ple,à l'aide de galets H3propres à rouler sur des rails de guidage H5; et on fait comporter à l'arbre H1 des filets de vis des- tinés à. venir en prise avec des vis tangentes G2 dont les ar- bres sont montés sur des paliers, solidaires de l'arbre G, les axes desdits. arbres étant, par exemple, établis perpendiculai- rement à l'axe de 1'.arbre G;
et on prévoit des moyens quel- conques propres à venir exercer une friction sur les arbres desdites vis tangentes, afin de les empêcher de tourner, tout au moins pendant la période normale de fonctionnement de l'or- gane sélecteur, ce même organe sélecteur'fonctionnant de la façon suivan- te.
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Lorsque le rapport des vitesses de l'arbre F et de l'arbre G est constant, c'est-à-dire lorsque l'on utilise l'une quelconque des vitesses, le moteur étant embrayé, le ga- let I occupe une position bien déterminée telle que sa vites- se de rotation soit la même que celle de l'arbre G.
Lorsque 1 on débraie pour changer de vitesse, le susdit rapport se met à varier, et, par suite, pendant cette période de variation, le galet est entraîné à une vitesse différente de l'arbre G, de sorte que les filets de vis de l'arbre G glissent sur la denture correspondante des vis tan- gentes: l'arbre H1 se déplace donc axialement jusqu'à ce que le galet I ait trouvé une nouvelle position d'équilibre.
Il en résulte, par conséquent, que, si on relie le chariot H4 à l'arbre B, par exemple à l'aide d'un bras K2, on peut, à l'aide dudit organe sélecteur, faire occuper à cet arbre et, par suite, au secteur B1, les positions convenables correspondantes aux différentes dents portées par ledit sélec- teur, et, de préférence, on relie le bras K2 à l'arbre B, non pas rigidement, mais à l'aide d'une liaison élastique appro- priée de sorte que, pendant le temps que met le doit p à sortir de son encoche au moment du débrayage, le chariot H4 puisse, grâce à la liaison élastique du bras K2, se déplacer légèrement pour permettre au galet I de s'adapter à sa nou- velle vitesse sans qu'il en résulte de frottement sur le pla- teau E.
Ayant ainsi réalisé, d'une façon ou d'une autre, un ensemble permettant de passer aisément d'une vitesse à une autre, par la manoeuvre de la pédale de débrayage, on prévoit des moyens pour permettre de désolidariser le pignon b' de son arbre b, lorsque l'on passe en prise directe, afin d'éviter que les pignons ne continuent à tourner, lesquels on réalise, par exemple, en ayant recours à un poussoir r. relié à une clavette ri
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susceptible de coagir avec au moins une rainure prévue dans le pignon b', ledit poussoir étant actionné par la tige 15 lorsque celle-ci se rapproche de la position qu'elle occupe pour la prise directe, de manière à faire sortir la clavette de sa rainure, un ressort r2 étant prévu pour ramener ladite clavette vers ledit pignon, lorsque l'on débraie de nouveau.
On pourrait d'ailleurs, prévoir, si nécessaire, un levier à. main-, propre à. permettre de déplacer, lorsque dési- ré, ladite clavette.
Et, bien entendu, on combine encore, à ladite boîte de vitesses, tout système approprié permettant d'obtenir la marche arrière, lequel système on n'a pas représenté sur le dessin, et peut être établi, ,soit en dehors de la boite de vitesses, soit dans cette boîte elle-même.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisa- tion adopta, on réalise une botte de vitesses dont le fonc- tionnement est tel que, chaque fois que l'on appuie sur la pédale de débrayage, 'les deux fourchettes 1 et n sont entraînées dans le sens de la flèche m1, de sorte que, d'une part, les clavettes f sont entraînées dans la même direction, et que, d'autre part, le doigt p est libéré de son encoche, le secteur B1 pouvant alors être déplacé librement vers la position qu'on désire lui faire occuper ;
et que lorsque l'on réembraie, lesdite's fourchettes re- viennent en sens inverse, leur course étant alors limitée sui-. vant la position de verrouillage de la butée k, le doigt s'étant engagé dans une nouvelle encoche, à la suite du dé- placement qi lui a été imprimé dans l'intervalle, par l'or- gane sélecteur.
Il suffit donc, lorsque l'on désire mettre en mar- che le moteur, la voiture étant arrêtée, soit d'appuyer sur la pédale de débrayage pour désolidariser ce moteur de la boîte de vitesses, soit, lorsqu'il existe un levier propre à
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permettre d'actionner à la main la clavette r1, d'amener le- dit levier à la position pour laquelle la clavette est sor- tie de sa rainure. Tout système approprié pourrait d'ailleurs être prévu pour amener automatiquement, lorsque l'on arrête le véhicule, les différents organes de la boite à une posi- tion de marche à vide.
Le moteur étant.mis en marche, on embraie et la voiture se met en première, puis en deuxième, en troisième vitesse, et finalement en prise directe, le passage d'une vi- tesse à l'autre s'opérant simplement en appuyant chaque fois sur la pédale de débrayage, sans avoir recours à aucun le- vier.
La manoeuvre est évidemment la même lorsque l'on désire passer d'une vitesse quelconque à une vitesse infé- rieure.
Un ensemble tel que ci-dessus décrit présente de nombreux avantages sur les boîtes de vitesses du genre en question déjà existantes, notamment.* celui d'assurer un fonctionnement parfaitement silen- cieux, puisque, d'une part, les clavettes sont toujours ap- pliquées au fond de leurs encoches pendant leur déplacement et cela, notamment, grâce à la présence du ressort q2 qui maintient constamment la butée k et la douille h écartées l'u- ne de l'autre, et que, d'autre part, lorsque cesdites clavet- tes viennent s'appliquer dans les rainures i, la vitesse de rotation de l'arbre entraîné est à peu près la même que celle de l'arbre ou du pignon entraîneur, celui d'assurer le passage des vitesses sans bruit, sans effort et sans possibilité d'erreur,
puisque l'on n'a pas be- soin d'avoir recours à un levier de manoeuvre, celui de permettre d'immobiliser tous les pignons, en prise directe, d'où rendement excellent, qui peut encore être accru en utilisant de l'huile fluide, celui, enfin, d'une grande robustesse.
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Et, ou bien on se contente de procéder comme il vient d'être dit, ou bien, et1 mieux, on a recours à une autre disposition supplémentaire susceptible, le cas échéant, d'être utilisée isolément, et consistant à prévoir des roulements à billes entre les différents pignons, d'une part, et entre les pignons extrêmes et des portées solidaires du carter, d'autre part, afin de permettre d'éviter les frottements parasites desdits pignons sur l'arbre,entraîné.
On procède, par exemple, ainsi qu'indiqué sur le d,essin., en choisissant, pour l'alésage intérieur des pignons d1, d2,d3, un diamètre légèrement supérieur à celui de l'ar- bre d; on interpose, alors, entre les pignons d1, d2, et en- tre les pignons d2, d, de's roulements à billes appropriés,
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' ç GY-c -n 1;; - lU: .s:.=.J et on prévoit encore, aux extrémités, des roule ents. rô- près à servir de butée à l'ensemble, un écrou s étant prévu pour régler la valeur du. jeu à faire régner entre ces difi'é- rents roulements.
On conçoit que l'on réduit ainsi considérablement les frottements et que le rendement en est encore augmenté.
Dans le cas où l'on est en prise directe, aucun pignon ne tourne et le frottement se réduit au frottement des deux rou- lements t1,t2 à pré.voir aux extrémités de l'arbre d.