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BOITE DE CHANGEMENT DE VITESSE*
La présente invention se rapporte à une boite de changemnt de vitesse surtout pour des voitures automobiles avec des engrenages circulaires de différents diamètres et ra ccordés par des couronnes dentées en serpentin montées sur le même axe, a,insi qu'avec un pignon engrenant avec les engre- nages circulaires et commandé par une vis de direction.
Il est d'usage de monter les couronnes dentées en ser- pentin et les engrenages circulaires sur la circonférence exterieur d'un corps tournant et de laisser courir la pignon le long et à côté de ce corps tournant, ce pignon se trou-
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vant sous l'action d'une vis de direction montée parallele au corps rotatif. Dans ce cas le pignon doit se moivoir dans le sens invers.
Lorsque l'on emploi cette boite de changement de vitesse dans les voitures automobiles, le moteur doit tourner dans le gens opposé que d'habitude. De ce fait la boite ne peut pas directement remplacer la boite courante. De plus'l'axe primai- re ne peut pas s'accoupler directement à l'axe secondaire si la voiture est mise en prise directe. Il est donc inévitable que lors de la ppsie prise directe deux roues dentées s'engre- nant l'une dans l'autre se trouvent entre les arbres primaire et secondairs.
La nouveauté de la présente invention consiste surtout que les couronnes dentées en serpentin et les engre- nages circulaires sont disposés sur la paroi intérieur d'un corps tournant creux et que le plus petit engrenage circulaire est construit comme élément d'accouplement denté recevant le pignon, la vis de direction se trouvant sur la face extérieure du corps rotatif creux. Dans le pas de vis des rainures auxi- liaires sont prévues assurant l'entrée de la cheville de di- rection, guidée dans le pas de vis, ors de sa sortie des rai- nures circulaires pour àa rentérée dans le pas de vis ou vice versa lorsque la cheville de direction est décliquetée de sa position levée. Plusieurs de ces corps rotatifs peuvent être montés l'un derrière l'autre pour obtenir un mouvement avec le nombre de prises que l'on désire.
La marche arrière du corps rotatif ou des corps montés successivement est assurée par une boite de renversement couplée à l'avant du mécanisme de commande. Lors de la:marche arrière le corps rotatif est décou- plé automatiquement de l'arbre.
A part les avantages réalisés par la disposition que le pignon et la vis sans fin se trouvent dans la même direction
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que l'axe et la rotation, et que dans l'une position finale les deux parties tournent en prise directe et assurant ainsi la possibilité de créer un mécanisme de commande usuel d'une voiture, on obtient encore l'effet surprenant que le pignon dans sa position finale s'accouple rigidement dans le paq de vis le plus étroit à la fin de son avancement axial dans la vis sans fin, de sorte quun déplacement des deux parties l'un par rap- port à l'autre n'est pas seulement possible dans l'un sens de rotation, mais dans les deux.
Cette opération unique, crée la possibilité nouvele, d'avan- cer le pignon dans l'anneau denté prévu derrière le pas de vis lors d'une rotation en tous sens du mécanisme de commande pour décharger ainsi là denture de l'engrenage à vis sans fin.
De cette manière on obtient l'autre avantage que plusieurs mé- canismes peuvent être montés l'un derrière l'autre analogue à une chaîne sans qu'un effort sur les dents séparées du pig- non et sur la denture de la vis sans fin ne se produise.
Par l'emploi de chevilles de guidage à extrémités récou- pées et de rainures auxiliaires menant des rainures circulai- res aux pas de vis et en combinaison avec un renversement de la partie de commande, soit du pignon ou de la vis sans fin l'on est à même de /laisser travailler les méaanismes de com- mande accouplés séparément ou communément comme il est de ri- gueur pour un! mécanisme de commande de voitures.
L'objet de la présente invention est exposé à titre d'exem- ple et non limitatif dans les dessins ci-joints: Fig.l montre le dispositif dans la position de la pre- mière vitesse en coupe longitudinale verticale et
Fig. 2 en est une coupe transversale suivant la ligne A-B de la fig.l.
Fig.3 montre sur plus petite échelle la position pour la seconde vitesse et @
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La Fig.4 en est la position pour la troisième vitesse (prise- directe)
La fig.5 montre le disque d'embrayage du moteur s'engre- nant avec la couronne d'embrayage tournant en sens invers.
La fig.6 lmontre le disque d'embrayage dans la position centrale non en prise.
Les Fig.7 et 8 montrent sur plus grande échelle l'élément à vis sans fin à denture intérieure et à pas de vis sans fin sur la circonférence extérieure.
En se référant aux dessins, 1 et lé forment deux élém rente cylindriques analogues, montés à titre rotatif et l'un derrière l'autre dans des anneaux à billes 2, à l'intérieur d'une boite 3, les deux éléments cylindriques ayant leurs axes dans le même sens, Chaque élément 1 et la dispose dans son intérieur et concentriquement à l'arbre de rotation d'une couronne à denture intérieure, de cette couronne sort une denture intérieure 5 se diminuant et à pas de vis sans fin.
Cette dernière se termine dans une couronne 6 centrique et à denture intérieure, dont le diamètre correspond au pignon
7 de commande et à denture extérieure
Par exemple: on choisit le diamètre du cercle partiel de la grande roue dentrice du double de la olongueur du dia- mètre de la couronne 6 ou du pignon 7. Si ce dernier met en rotation l'élément 1 ou la, une transmission de 1:2 se produit.
Le pignon 7 tourne de ce fait deux fois plus.vite que l'élé- ment 1. Le pignon 7a de l'élément la est embrayé directement avec l'élément 1 par joint universel. La moitié des nombres de tours se tranfère donc sur le pignon 7a. Comme ce,dernier s'engrène suivant la fig,l avec la couronne 4a de l'élément la, ce nombre de tours est encore une fois transmis dans le rapport de 1:2, de sorte que, entre le pignon 7 et l'élément la un rapport de transmission de 1:4 existe, comme approximativement
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il est d'usage dans les boites de changement de vitesse des automobiles. Il est évident qu'on peut choisir tou autre rap- port de transmission.
Si l'on laisse s'avancer le pignon 7 dans la couronne dentée 5 vers la couronne 6, (Fig.3) le rapport de transmis- sion existant à ce moment s'augmente graduellement jusqu'à 1:1, d'est à dire le pignon 7 s'accouple centralement avèc l'élément 1. Le dispositif de commande entier tourne alors avec le rapport de transmission 1:2, ce qui concorde avec la seconde vitesse d'une boite de vitesse habituelle. Si mainte- nant le pignon 7a s'avance également vers la couronne dentée 6a (Fig. 4) il n'y a plus de rapport de transmission et toute'$ les parties du mécanisme se trouvent en prise directe, c'est à dire que l'avancement des pignons 7 et 7a vers les éléments 1 et la n'a plus lieu.
On peut naturellement monter plus que deux éléments dentés 1 l'un derrière l'autre.
L'avancement et le retour du pignon 7, soit de la couronne dentée 4 vers la couronne dentée 6 ou vice versa, se fait par un dispositif de guidage quelconque. Dans le mode de construc- tion choisi dans le présent cas, le pignon 7 en forme de tam- bour est placé p;e. dans uns coussinet 8. Celui-ci est gui- dé au moyen d'une entretoise 9 est d'une douille lo monté à titre movible sur 1 arbre fixe 11 parallèle à l'axe de rota- tion des éléments dentés 1 et la. Une serrure 12 fait corps de la douille 10. Dans cette sernure est guidé vers l'axe de l'élément denté la, un glissière 13 se trouvant sous la trac- tion d'un ressort et disposant d'un tourillon 14, qui, de son coté, s'engage dans les pas 15 d'un filet se trouvant sur la circonférence plus grande de l'élément dentél.
Le pas de la vis sans fin 5 est conforme à celui du pas de 15, de sorte que le pignon 7 suit rigoureusement ce pas. Afin que ce dernier
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demeure dand le filet de la vis sans fin, on a prévu dans les parois latérales de la boite 3 des rainures en courbes 16, dans lesquelles s'engagent des bras 17 (fig.2) provenant la- téralement de la serrure 12. Le pas de vis 15 se termine à l'extrémité d'un pas nécessaire pour l'avancement du pignon 7 dans un canal circulaire 18, dans lequel vient se placer le tourillon 14 de la glissière 13 pour limiter de cette fa- çon l'avancement du pignon 7 dans ses .deux directions axiales et de l'arrêter, Ceci peut être appuyé par d'autres moyens supplémentaires.
Dans le sens de la prise directe du pignon 7 avec la couronne dentée 6 l'élévation totale de la couron- ne dentée dispose d'une élévation surpassant la première; afin que le pignon 7 s'avance à une certaine distance dans la cou- ronne dentée 6. De ce fait, un accouplement intime se pro- duit entre ces deux parties, assurées en même temps contre une marche de retour.
Pour assurer le déplacement axial du pignon 7 lors de ses positions extrèpes, c'est à dire pour lui octroyer un mou- vement vers l'avant ou l'arrière, le fond des canaux circu- laires 18 poste des canaux 19. Ces derniers mènent du par- cours droit du canal 18 par une partie courbée dans le pas de vis 15 (fig.7). La glissière 13 est soumise à l'action du cliquet 20. Celle-ci le soutient dans sa position levée, dans laquelle le tourillon de la goupille 14 ne peut pins s'engager dans la rainure 19. Cette position levée est atteinte en faisant monter la goupille 14 hors de la rainure 19 sur le fond du pas de vis 15.
Dans cette position le cliquet 20 vient se placer sous un talon de la glissière 13. Par simple décliquetage l'on est à même de provoquer un embrayage de mécanisme, p.e. en tirant du volant sur un frein Bowden, sans devoir découper le moteur,
Le pignon 7 est en rapport avec un disque d'embrayage 22
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par l'intermédiaire d'un arbre articulé de construction appropriée Ce disque peut être accouplé de manière xomme au plateau de volant du moteur de commande et d'un autre coté il peut être accouplé avec un anneau 24 tournant en sens contraire à celui de 23. - Le pignon 7a est raccordé à l'élé- ment denté à l'aide de l'arbre articulé 21a.
L'extrémité libre de l'élément denté la agit au moly en dun embrayage à denture sur l'arbre 26 servant au débrayage de l'arbre de cardan de l'automobile. L'accouplement à denture peut être débrayé par la griffe 27, de sorte que par ce fait le raccord avec le mé- canisme de commande est interrompue Au moyen de la griffe 28 l'embrayage du moteur peut être découpée à l'aide d'une pédale.
Si l'on pousse sur la pédale de la présente construction jusqu'à fin de course, l'on fait tourner vers l'arrière le pignon 7, l'élément 1, le pignon 7a et l'élément la, l'embraya- ge à denture 25 s'étant débrayé automatiquement et simultané- ment. Lorsque le mé,canisme de commande se trouve dans la po- sition suivant la figure 4, c'està dire en prise directe, une rotation de retour des deux pignons 7 et 7a dans la position vers la fig.l (première vitesse) a lieu, parce que dans la po- sition de la prise directe (fig.4) les glissières 13 sont re- stées décliquetéeso Dans la pratique pendant la marche, il se produit donc que, en poussant la pédale de débrayage jusqu'à fin de course,
l'on est à même de remettre le mécanisme de commande par quelques tours du moteur à la première vitesse.
Pour ménager les différentes parties de la vitesse l'on pren- dra l'habitude de le faire lors de chaque arrêt ou avant celui- ci.
Lorsqu'on accouple de nouveau, la voiture se met en marche en première vitesse. On peut alors laisserse mouvoir automa- tiquement le pignon de la couronne 4 à la couronne 6, en lais- sant décliqueter la glissière 13, appartenant à l'élément den-
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té 1-la de sorte,que la voiture arrive automatiquement dans la seconde vitesse, ou l'on a la faculté de maintenir la première vitesse par l'embrayage et le débrayage de la glis- sière 13. Il y a encore la possibilité de laisser tourner les deux pignons en prise directe de sorte que la secohUe vitesse est éliminée.
D'habitude l'on préférara de prodéder de sorte que le pignon 7 s'avance automatiquement pour la troisième vitesse., Ceci est d'autant plus possible, parce que, par suite de la construction particulière des éléments dentés 1, la,le rapport de transmission varie peu à peu de sorte que le moteur trouve le temps de s'adapter aux change- ments d'efforts. La course du pignon 7a à 6a (dans la prise directe) est réglée selon la volonté du conducteur par décli- quetage de la glissière 13 à partir du volant. La marche en arrière est produite par la pédale d'embrayage avec em- brayage à denture 25 débrayé.
Si l'on veut éliminer plus qu'un élément à denture 1 et qu'un pignon 7, on peut construire l'élément à denture avec quelques pièces intermédiaires en forme circulaire. Cepen- dant cette construction est très compliquée et peu recomman- dable. Le nouveau mécanisme de commande est approprié pour les voitures de toute espèce et facilité avantageusement le maniement du véhicule. Vu que toute commande comme d'usage est éliminé et surtout le débrayage du moteur avant toute com- mande, ce mécanisme constitue une nécessité absolue pour les conducteurs débutants.
Surtout les petites voitures, camions et autobus, circu- lant dans les villes y trouveront ub réel avantage% parée que la commande lors de la mise en marche s'effectue automatique- ment.
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.RESUME.
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GEAR CHANGE BOX *
The present invention relates to a gearbox especially for motor cars with circular gears of different diameters and connected by serpentine toothed rings mounted on the same axis, as well as with a pinion meshing with the circular gears and controlled by a steering screw.
It is customary to mount the serpentine toothed rings and the circular gears on the outer circumference of a rotating body and to let the pinion run along and next to this rotating body, this pinion is located.
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front under the action of a steering screw mounted parallel to the rotating body. In this case, the pinion must move in the opposite direction.
When using this gearshift box in motor cars, the engine should run in the opposite gear than usual. Therefore the box cannot directly replace the current box. In addition, the primary axle cannot mate directly to the secondary axle if the car is in direct drive. It is therefore inevitable that during the direct drive ppsy two toothed wheels engaging one in the other are located between the primary and secondary shafts.
The novelty of the present invention is above all that the serpentine ring gears and the circular gears are arranged on the inner wall of a hollow rotating body and that the smaller circular gear is constructed as a toothed coupling element receiving the pinion. , with the steering screw on the outside of the hollow rotating body. Auxiliary grooves are provided in the screw thread ensuring the entry of the steering pin, guided in the screw thread, or when it exits circular grooves to enter the screw thread or vice versa. versa when the steering pin is released from its raised position. Several of these rotating bodies can be mounted one behind the other to obtain movement with the number of grips desired.
The reverse of the rotating body or successively mounted bodies is ensured by a reversing box coupled to the front of the control mechanism. During: reverse gear the rotating body is automatically decoupled from the shaft.
Apart from the advantages realized by the arrangement that the pinion and the worm are in the same direction
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that the axis and the rotation, and that in the one final position the two parts turn in direct drive and thus ensuring the possibility of creating a usual control mechanism of a car, one still obtains the surprising effect that the pinion in its final position mates rigidly in the narrowest screw pack at the end of its axial advance in the worm, so that a displacement of the two parts relative to each other is not not only possible in one direction of rotation, but in both.
This unique operation creates the new possibility of advancing the pinion in the toothed ring provided behind the screw thread during a rotation in all directions of the control mechanism, thus relieving the toothing of the screw gear. unending.
In this way the other advantage is obtained that several mechanisms can be mounted one behind the other analogous to a chain without any strain on the separate teeth of the pig-non and on the teeth of the worm. does not happen.
By the use of guide pins with cut ends and auxiliary grooves leading from circular grooves to the threads and in combination with a reversal of the control part, either of the pinion or of the worm the we are able to / let work the coupled control mechanisms separately or commonly as is necessary for one! car control mechanism.
The object of the present invention is explained by way of example and without limitation in the accompanying drawings: Fig. 1 shows the device in the position of the first gear in vertical longitudinal section and
Fig. 2 is a cross section taken along the line A-B of fig.l.
Fig. 3 shows on a smaller scale the position for the second gear and @
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Fig. 4 is the position for the third gear (direct drive)
Fig. 5 shows the engine clutch disc engaging with the clutch ring rotating in reverse.
Fig. 6 shows the clutch disc in the central non-engaged position.
Figs. 7 and 8 show on a larger scale the worm element with internal teeth and with worm thread on the external circumference.
Referring to the drawings, 1 and 1 form two similar cylindrical elements, rotatably mounted and one behind the other in ball rings 2, inside a box 3, the two cylindrical elements having their axes in the same direction, Each element 1 and has it in its interior and concentrically to the rotation shaft of a ring gear with internal teeth, from this ring comes an internal toothing 5 which decreases and has a worm pitch.
The latter ends in a 6 centric ring gear with internal teeth, the diameter of which corresponds to the pinion.
7 control and external toothing
For example: the diameter of the partial circle of the large center wheel is chosen to be twice the length of the diameter of crown 6 or pinion 7. If the latter rotates element 1 or 1, a transmission of 1 : 2 occurs.
The pinion 7 therefore turns twice as much. This prevents the element 1. The pinion 7a of the element 1a is directly engaged with the element 1 by universal joint. Half of the number of turns is therefore transferred to the pinion 7a. As the latter meshes according to fig, l with the ring gear 4a of the element la, this number of revolutions is again transmitted in the ratio of 1: 2, so that between the pinion 7 and the element la a transmission ratio of 1: 4 exists, as approximately
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it is customary in automobile gearshift boxes. It is obvious that you can choose any other transmission ratio.
If the pinion 7 is allowed to advance in the ring gear 5 towards the ring gear 6, (Fig. 3) the transmission ratio existing at this moment is gradually increased to 1: 1, from ie the pinion 7 mates centrally with the element 1. The entire controller then rotates with the transmission ratio 1: 2, which matches the second speed of a usual gearbox. If now the pinion 7a also advances towards the ring gear 6a (Fig. 4) there is no more transmission ratio and all the parts of the mechanism are in direct drive, that is to say that the advancement of the pinions 7 and 7a towards the elements 1 and 1a no longer takes place.
Of course, more than two toothed elements 1 can be fitted one behind the other.
The advancement and return of pinion 7, either from ring gear 4 to ring gear 6 or vice versa, is effected by any guiding device. In the construction mode chosen in the present case, the drum-shaped pinion 7 is placed p; e. in a bearing 8. This is guided by means of a spacer 9 and a sleeve lo mounted movably on a fixed shaft 11 parallel to the axis of rotation of the toothed elements 1 and 1a. A lock 12 forms the body of the sleeve 10. In this sernure is guided towards the axis of the toothed element 1a, a slide 13 located under the traction of a spring and having a journal 14, which, for its part, engages in the pitches 15 of a thread located on the greater circumference of the dentel element.
The pitch of the worm 5 conforms to that of the 15 pitch, so that the pinion 7 follows this pitch strictly. So that the latter
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remains in the thread of the worm, curved grooves 16 are provided in the side walls of the box 3, into which the arms 17 (fig.2) from the lock 12 engage. thread 15 ends at the end of a pitch necessary for the advancement of the pinion 7 in a circular channel 18, in which is placed the journal 14 of the slideway 13 to limit in this way the advancement of the pinion 7 in its two axial directions and to stop it, This can be supported by other additional means.
In the direction of direct engagement of pinion 7 with ring gear 6, the total elevation of the ring gear has an elevation exceeding the first; so that the pinion 7 advances at a certain distance in the toothed crown 6. As a result, an intimate coupling takes place between these two parts, at the same time secured against a return step.
In order to ensure the axial displacement of the pinion 7 during its extreme positions, that is to say to give it a forward or backward movement, the bottom of the circular channels 18 post the channels 19. The latter lead from the straight course of channel 18 by a curved part in the thread 15 (fig.7). The slide 13 is subjected to the action of the pawl 20. The latter supports it in its raised position, in which the journal of the pin 14 cannot engage in the groove 19. This raised position is reached by raising the pin 14 out of the groove 19 on the bottom of the thread 15.
In this position, the pawl 20 is placed under a heel of the slide 13. By simple unclipping it is possible to cause a mechanism to engage, eg by pulling the flywheel on a Bowden brake, without having to cut the motor,
Pinion 7 is related to a clutch disc 22
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by means of an articulated shaft of suitable construction This disc can be coupled in the same way to the flywheel plate of the drive motor and on the other hand it can be coupled with a ring 24 rotating in the opposite direction to that of 23 - The pinion 7a is connected to the toothed element using the articulated shaft 21a.
The free end of the toothed element 1a acts by moly in a toothed clutch on the shaft 26 serving to disengage the cardan shaft of the automobile. The toothed coupling can be disengaged by the claw 27, so that by this fact the connection with the control mechanism is interrupted By means of the claw 28 the engine clutch can be cut off with the aid of a pedal.
If the pedal of the present construction is pushed to the end of its stroke, the pinion 7, the element 1, the pinion 7a and the element 1a, the clutch are rotated rearward. gear with toothing 25 having disengaged automatically and simultaneously. When the control mechanism is in the position according to figure 4, that is to say in direct drive, a return rotation of the two pinions 7 and 7a in the position towards fig.l (first gear) a because in the direct drive position (fig. 4) the slides 13 are still clicked in. In practice, while driving, it therefore happens that, when pushing the clutch pedal to the end of race,
the control mechanism can be returned to first speed by a few revolutions of the engine.
To save the different parts of the speed, we will get into the habit of doing so during each stop or before it.
When you reconnect, the car starts up in first gear. The pinion from crown 4 to crown 6 can then be allowed to move automatically, letting slide 13, belonging to the tooth element, unclip.
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tee 1-la so that the car automatically arrives in second gear, or one has the option of maintaining first gear by engaging and disengaging slide 13. There is still the possibility of let the two gears rotate in direct drive so that the second speed is eliminated.
Usually we prefer to proceed so that the pinion 7 advances automatically for the third gear., This is all the more possible, because, due to the particular construction of the toothed elements 1, the, the The transmission ratio varies little by little so that the engine finds time to adapt to changes in force. The stroke of the pinion 7a to 6a (in the direct drive) is adjusted according to the wishes of the driver by unclipping the slide 13 from the steering wheel. Reverse is produced by the clutch pedal with disengaged gear clutch.
If we want to eliminate more than a toothed element 1 and a pinion 7, we can build the toothed element with some intermediate pieces in a circular shape. However, this construction is very complicated and not very recommendable. The new control mechanism is suitable for cars of all kinds and advantageously facilitates handling of the vehicle. Since any control as usual is eliminated and especially the disengaging of the motor before any control, this mechanism is an absolute necessity for novice drivers.
Especially small cars, trucks and buses, driving in towns will find a real advantage there, as the control when switching on is carried out automatically.
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.ABSTRACT.