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Dispositif pour le contrôle automatique du changement de vitesse.
La présente invention est relative à un dispositif pour le contrôle automatique du changement de vitesse dans les véhicules automobiles et analogues.
Elle a pour but de maintenir automatiquement le régime de vitesse du moteur à sa valeur la plus convenable. A cet effet un écrou mobile, dont le déplacement le long de son axe provoque le changement de vitesse, est disposé sur une tige filetée portant une roue dentée, destinée à venir engrener avec l'un ou l'autre de deux pignons dentés entrainés dans des sens inverses par la rotation du moteur, le déplacement relatif de la roue dentée vers l'un ou l'autre des pignons dentés étant contrôlé simultanément par la vitesse et par la charge du moteur ; le déplacement relatif susdit est obtenu par une liaison déformable commandée à son extrémité par les variations de vitesse du moteur et dont la déformation est obtenue par les variations de charge du moteur.
La commande de la liaison déformable en fonction de la vitesse du moteur peut être obtenue par un régulateur à force centrifuge ou par un piston se mouvant dans un cylindre en communication avec la pompe à huile ou la pompe d'eau de
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refroidissement ou le compresseur d'air.
Les déformations de la liaison déformable en fonction de la charge motrice du moteur sont obtenues soit par un piston soumis à la dépression d'aspiration du moteur soit par la position de la pédale ou analogue d'accélération.
Suivant une autre particularité de l'invention, les accroissements de vitesse et de charge du moteur agissent dans le même sens sur l'écrou mobile.
Les dessins annexés indiquent à titre d'exemple non limitatif divers modes d'exécution de l'invention. Celle-ci s'étend aux diverses particularités originales que comportent les dispositions représentées.
La fig.l est une vue d'une boite de vitesse pourvue d'un mécanisme suivant un des modes de réalisation de l'invention.
La fig.2 est une coupe à travers l'écrou mobile.
La fig.3 montre une boite de vitesse pourvue d'un dispositif suivant une variante de l'invention.
La fig. 4 est relative à l'application de l'invention à un autre mode de changement de vitesse.
La fig.5 est une vue dans la fig.4 montrant le système de commande et de liaison des différents pistons d'un même moteur.
Dans le cas de la fig.l l'arbre 2 du moteur attaque les engrenages de la boite de vitesse par l'intermédiaire d'un système de pignons coniques (ou droits) bien connu assurant le changement de marche par coopération avec une bague mobile 3 portée par le levier 4 du changement de marche. La boite de vitesse est pourvue de plusieurs séries d'engrenages tels que 5-6, 5a-6a toujours en prise. L'inter-
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vention de l'un ou l'autre de ces trains d'engrenages est obtenue par l'intermédiaire d'organes tels que 7 appelés "crabots" glissant sur l'arbre récepteur 8.et susceptibles de venir embrayer avec l'un ou l'autre engrenage tel que 5-5a.
Ces crabots sont portés par des leviers tels que. 9,9a attaqués par des poussoirs tels que 10,10a; ces crabots peuvent bien entendu être remplacés par des embrayages complets.
L'application de l'invention à ce système bien connu de boite de vitesse se fait de la façon suivante :
L'enfoncement alterné de l'un ou l'autre des poussoirs tels que 10a est obtenu par le déplacement d'un écrou mobile 11 dans lequel tourne une tige filetée 12. Cette tige filetée est commandée par un bras 13 par l'intermédiaire d'une liaison à la cardan 14. Ce bras 13 porte une roue dentée 15 qui peut venir en prise avec l'un ou l'autre des pignons dentés 16,17 . L'engrènement par roue dentée pourrait être remplacé par l'engrè- nement par friction. Ces pignons dentés sont commandés par des roues coniques à partir d'un arbre 18 entrainé par l'intermédiaire de pignons de renvoi, par la rotation de l'arbre du moteur 2. Ces pignons dentés 16 et 17 sont portés par des supports 19 et 20 susceptibles d'être écartés l'un de l'autre.
Le support 20 est normalement fixe et peut être réglé en hauteur par une vis 20a à bout carré ; support 19 est porté par une tige 19a reliée à un piston 19b qui monte dans son cylindre suivant le degré d'aspiration du moteur. L'arbre 18 qui commande la rotation des pignons 16 et 17 commande également un régulateur à action centrifuge 22 dont le collier mobile 23 porte un bras 24 fixé à la tige 25 d'un piston 26. Ce piston 26 se meut dans un cylindre 27 en communication avec la dépression d'aspiration du moteur par la tubulure 28 et par le trou central de
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la tige 25 ; cecylindre est attaché par un bras 29 à une bague 30 dans laquelle tourne l'arbre 13 portant la roue dentée 15.
Le fonctionnement est le suivant :
Si l'on suppose que le moteur est en marche à un régime stable et que l'écrou mobile occupe la position représentée correspondant à une grande vitesse du véhicule, un accroissement de la charge réceptrice du moteur (par exemple une côte à gravir) déterminera momentanément le ralentissement du véhicule. Cette diminution de vitesse se traduira par une descente du collier mobile 23 du régulateur centrifuge ainsi que par la descente comme un tout complet du piston 26 et de son cylindre. Il en résultera par conséquent un abaissement de la roue dentée et son rapprochement vers le pignon denté 17.
Pour un certain degré de ralentissement convenablement choisi d'après le rapport des vitesses du changement de vitesse, cette roue dentée 15 viendra en prise avec le pignon denté 17, dont la position en hauteur dépend du degré d'aspiration c'es t-à-dire de la charge du moteur. Il en résultera la rotation de la roue 15 et par conséquent de la tige filetée 12 ce qui fera déplacer l'écrou mobile 11 vers la droite c'est-à-dire vers l'intervention du groupe d'engrenages 5a-6a et vers la suppression de l'action des engrenages 5-6. Le changement de vitesse sera donc automatiquement obtenu de façon à donner un plus grand rapport de démultiplication entre la vitesse du moteur et celle de l'arbre récepteur 8.
A partir de ce moment le moteur pourra reprendre une vitesse plus grande par suite de cette diminution de la charge réceptrice ce qui déterminera la montée
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de la bague 23 du changement de vitesse 22 et le dégagement de la roue dentée 15 et du pignon denté 17. Le véhicule aura donc pris un autre régime de vitesse tout en maintenant le moteur dans son régime normal.
Si toutefois dans le même cas on veut contrebalancer la descente de la roue dentée 15 en accroissant la charge motrice du moteur, il suffira de pousser davantage sur l'accélérateur (non figuré) ce.qui augmentera la dépression d'aspiration et par conséquent fera déplacer le piston 26 dans le cylindre 27 contre l'action des ressorts antagonistes.
Pour empêcher l'écrou mobile de continuer à se déplacer lorsqu'il arrive à un de ses fonds de course, l'invention prévoit (voir fig. 2) que celui-ci est fileté seulement sur une partie de sa longueur et que la longueur de la tige filetée 12 est telle que le dégagement des filets soit automatiquement obtenu à l'un de ces fonds de course. Ces filets sont néanmoins sollicités à rentrer continuellement en prise par l'intervention des ressorts 31 et 32 agissant sur la butée 33 de l'écrou mobile.
Pour obtenir le freinage par le moteur, on peut maintenir de façon forcée, la roue dentée 15 dans une position abaissée, grâce à un doigt 50, calé sur la tige 29 et contre lequel peut venir appuyer un levier 51 déplacé par le levier (ou pédale) de frein 52.
L'invention prévoit en outre d'assurer la manoeuvre automatique du débrayage lors du changement de vitesse.
A cet effet l'écrou 11 mis en mouvement par la roue dentée 15 porte deux plans inclinés 70 et 71 (voir en pointillés) rapprochés l'un de l'autre et disposés sur le côté des plans inclinés (en traits pleins) de l'écrou servant à la manoeuvre des poussoirs 10 et 10a du changement de vitesse ; plans
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inclinés 70 et 71 attaquent, par l'intermédiaire d'un poussoir 72, un levier coudé 73 articulé en 74 et commandant une tringle 75 reliée au dispositif de débrayage (non figuré); le poussoir 72 est situé au milieu de la distance séparant les poussoirs 10 et 10a du changement de vitesse .
Lorsque l'écrou 11 se déplace (par exemple vers la droite) pour réaliser le changement de vitesse, il débloque d'abord le poussoir 10 du changement de vitesse ; ensuitel'écrou, agissant par sa face inclinée 71, bloque le poussoir 72 et réalise le débrayage, ce qui rend libre l'arbre 8 ; continuant son déplacement l'écrou bloque le second poussoir 10a des vitesses dont le "crabot" correspondant 7a vient en prise avec la roue dentée 5a; ensuite l'écrou libère le poussoir 72 et réalise l'embrayage .
Pour assurer la continuité du mouvement de rotation de la roue dentée 15, lorsque celle-ci se libère des pignons 16 et 17 vers la fin du changement de vitesse, un volant 76, présentant une certaine inertie, est calé sur la tige 13.
Dans le cas de la fig.3 le régulateur à action centrifuge de la fig.l qui donne une action proportionnelle au carré de la vitesse est remplacé par un piston 34 soumis à la pression de refoulement d'une pompe entrainée directement par le moteur, soit la pompe à huile, la pompe d'eau de refroidissement ou le compresseur d'air ; est dans ce cas proportionnelle à la vitesse.
L'action de la dépression d'aspiration de la fig.l est remplacée par l'intervention directe du déplacement de l'accélérateur 35. Cette intervention se fait comme suit:
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l'accélérateur est relié par un cable Bowden 36 à un système de guidage 37 comportant de petits galets tels que 38, 39, 40 entre lesquels passent les bras 41,42 d'un système en forme de ciseau. Lorsque l'on pousse sur l'accélérateur 1''organe de guidage 37 se déplace vers la droite contre l'action du ressort 43; comme les extrémités des bras 41,42 ne peuvent être déplacées latéralement, la traction sur le cable 36 aura pour effet de rapprocher les extrémités de ces bras 41 et 42 et par conséquent de déplacer vers le haut la roue dentée 15.
Un système semblable, également commandé par l'accélérateur 35, sert à contrôler la position en hauteur du support 19 de la roue dentée 17.
Le fonctionnement est analogue à celui de la fig.l.
Dans le cas des fig.4 et 5 la roue dentée 15, entrainée en rotation de la même façon que décrit dans la fig.3, transmet son mouvement, par la tige 13 et la liaison à cardan 14, à la tige filetée 54 sur laquelle est disposé l'écrou mobile 53. Cet écrou mobile 53 est relié à une barre 55 dans laquelle coulissent les tiges motrices telles que 56 des pistons tels que 57 ; chacun de ces pistons actionne un levier 58 faisant tourner l'arbre principal 59 au moyen d'une roue libre 60 à billes ou à rouleaux à rampes. Une biellette 61 reliée à la tige 56 du piston actionne un villebrequin intermédiaire 62 destiné à assurer la continuité du mouvement, à limiter la course du piston, et à donner le mouvement à la distribution aux mécanismes auxiliaires, pompes diverses et régulateurs éventuels.
Lorsque l'écrou 53 s'éloigne vers la droite sur la tige filetée 54 le bras de levier de la puissance augmente; pour une même cylindrée le couple moteur augnente en conséquence et le déplacement angulaire de l'arbre moteur diminue; de plus
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grâce à l'obliquité de la bielle principale 61 le volume d'aspiration augnente ainsi que la cylindrée; la démultiplication peut de ce fait atteindre un rapport de 1 à 3.
On peut bien entendu commander simultanément par la rotation de la roue dentée 15 un écrou mobile tel que l'écrou 53 de la fig. 4 et un autre écrou mobile tel que 11 des fig.
1 et 3 agissant sur la boite de vitesse.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits à titre d'exemple mais s'étend à tout dispositif pour le contrôle automatique du changement de vitesse qui entre dans l'esprit ou dans l'étendue de l'une ou l'autre des revendications suivantes.
REVENDICATIONS.
1. Dispositif pour le contrôle automatique du changement de vitesse dans les véhicules automobiles et analogues caractérisé en ce qu'un écrou. mobile, dont le déplacement le long de son axe provoque le changement de vitesse, est disposé sur une tige filetée portant une roue dentée destinée à venir engrener avec l'un ou l'autre da deux pignons dentés entraînés dans des sens inverses par la rotation du moteur et en ce que le déplacement relatif de la roue dentée vers l'un ou l'autre des pignons dentés est contrôlé simultanément par la vitesse et par la charge du moteur.
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Device for automatic speed change control.
The present invention relates to a device for the automatic control of speed change in motor vehicles and the like.
Its purpose is to automatically maintain the engine speed at its most suitable value. For this purpose a movable nut, the displacement of which along its axis causes the change of speed, is arranged on a threaded rod carrying a toothed wheel, intended to come into mesh with one or the other of two toothed pinions driven in reverse directions by the rotation of the motor, the relative displacement of the toothed wheel towards one or the other of the toothed gears being controlled simultaneously by the speed and by the load of the motor; the aforesaid relative displacement is obtained by a deformable link controlled at its end by variations in engine speed and whose deformation is obtained by variations in load on the engine.
The control of the deformable connection according to the speed of the engine can be obtained by a centrifugal force regulator or by a piston moving in a cylinder in communication with the oil pump or the water pump of
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cooling or air compressor.
The deformations of the deformable connection as a function of the driving load of the engine are obtained either by a piston subjected to the suction depression of the engine or by the position of the accelerator pedal or the like.
According to another feature of the invention, the increases in speed and load of the motor act in the same direction on the movable nut.
The accompanying drawings show by way of nonlimiting example various embodiments of the invention. This extends to the various original features contained in the provisions represented.
Fig.l is a view of a gearbox provided with a mechanism according to one of the embodiments of the invention.
Fig. 2 is a section through the movable nut.
Fig.3 shows a gearbox provided with a device according to a variant of the invention.
Fig. 4 relates to the application of the invention to another mode of speed change.
Fig.5 is a view in Fig.4 showing the control and connection system of the different pistons of the same engine.
In the case of fig.l, the shaft 2 of the motor drives the gears of the gearbox by means of a well-known system of bevel gears (or straight) ensuring the change of gear by cooperation with a movable ring 3 carried by the gear shift lever 4. The gearbox is provided with several series of gears such as 5-6, 5a-6a always in gear. Inter-
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vention of one or the other of these gear trains is obtained by means of members such as 7 called "dogs" sliding on the receiving shaft 8 and capable of coming into engagement with one or the other. 'other gear such as 5-5a.
These dogs are carried by levers such as. 9,9a attacked by pushers such as 10,10a; these dogs can of course be replaced by complete clutches.
The application of the invention to this well-known gearbox system is carried out as follows:
The alternate depression of one or the other of the pushers such as 10a is obtained by the displacement of a movable nut 11 in which a threaded rod 12 rotates. This threaded rod is controlled by an arm 13 by means of 'a connection to the cardan joint 14. This arm 13 carries a toothed wheel 15 which can engage with one or the other of the toothed pinions 16,17. The toothed wheel mesh could be replaced by the friction mesh. These toothed gears are controlled by bevel wheels from a shaft 18 driven by means of deflection gears, by the rotation of the shaft of the motor 2. These toothed gears 16 and 17 are carried by supports 19 and 20 likely to be separated from each other.
The support 20 is normally fixed and can be adjusted in height by a screw 20a with a square end; support 19 is carried by a rod 19a connected to a piston 19b which rises in its cylinder according to the degree of suction of the engine. The shaft 18 which controls the rotation of the pinions 16 and 17 also controls a centrifugal action regulator 22 whose movable collar 23 carries an arm 24 fixed to the rod 25 of a piston 26. This piston 26 moves in a cylinder 27 in communication with the suction depression of the engine through the pipe 28 and through the central hole of
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rod 25; This cylinder is attached by an arm 29 to a ring 30 in which the shaft 13 carrying the toothed wheel 15 rotates.
The operation is as follows:
If it is assumed that the engine is running at a stable speed and that the movable nut occupies the position shown corresponding to a high speed of the vehicle, an increase in the receiving load of the engine (for example a hill to be climbed) will determine momentarily slowing down the vehicle. This reduction in speed will result in a descent of the movable collar 23 of the centrifugal governor as well as a descent as a whole of the piston 26 and its cylinder. This will consequently result in a lowering of the toothed wheel and its approach towards the toothed pinion 17.
For a certain degree of deceleration suitably chosen according to the ratio of the speeds of the speed change, this toothed wheel 15 will engage with the toothed pinion 17, the height position of which depends on the degree of suction that is to say. - say the engine load. This will result in the rotation of the wheel 15 and consequently of the threaded rod 12 which will move the movable nut 11 to the right, that is to say towards the intervention of the group of gears 5a-6a and towards the elimination of the action of gears 5-6. The speed change will therefore be obtained automatically so as to give a greater gear ratio between the speed of the engine and that of the receiver shaft 8.
From this moment the motor will be able to resume a higher speed as a result of this decrease in the receiving load which will determine the rise.
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of the gearshift ring 23 22 and the release of the toothed wheel 15 and the toothed pinion 17. The vehicle will therefore have taken another speed while maintaining the engine in its normal speed.
If, however, in the same case it is desired to counterbalance the descent of the toothed wheel 15 by increasing the driving load of the engine, it will suffice to push more on the accelerator (not shown) which will increase the suction depression and consequently make move the piston 26 in the cylinder 27 against the action of the opposing springs.
To prevent the movable nut from continuing to move when it arrives at one of its endstocks, the invention provides (see fig. 2) that the latter is threaded only over part of its length and that the length of the threaded rod 12 is such that the clearance of the threads is automatically obtained at one of these race bases. These threads are nevertheless urged to engage continuously by the intervention of the springs 31 and 32 acting on the stop 33 of the movable nut.
To obtain the braking by the motor, the toothed wheel 15 can be kept in a forced manner in a lowered position, thanks to a finger 50, wedged on the rod 29 and against which a lever 51 moved by the lever (or brake pedal) 52.
The invention further provides for ensuring the automatic operation of the clutch when changing gear.
For this purpose the nut 11 set in motion by the toothed wheel 15 carries two inclined planes 70 and 71 (see dotted lines) close to one another and arranged on the side of the inclined planes (in solid lines) of the 'nut for the operation of the pushers 10 and 10a of the speed change; plans
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inclined 70 and 71 attack, by means of a pusher 72, an elbow lever 73 articulated at 74 and controlling a rod 75 connected to the release device (not shown); the pusher 72 is located in the middle of the distance separating the pushers 10 and 10a from the gear change.
When the nut 11 moves (for example to the right) to effect the speed change, it first unlocks the pusher 10 of the speed change; ensuitel'écrou, acting through its inclined face 71, blocks the pusher 72 and releases the clutch, which makes the shaft 8 free; continuing its movement, the nut blocks the second pusher 10a of the speeds of which the corresponding "dog clutch" 7a engages with the toothed wheel 5a; then the nut releases the pusher 72 and performs the clutch.
To ensure the continuity of the rotational movement of the toothed wheel 15, when the latter releases from the pinions 16 and 17 towards the end of the gear change, a flywheel 76, having a certain inertia, is wedged on the rod 13.
In the case of fig. 3, the centrifugal action regulator of fig.l which gives an action proportional to the square of the speed is replaced by a piston 34 subjected to the discharge pressure of a pump driven directly by the motor, either the oil pump, the cooling water pump or the air compressor; is in this case proportional to the speed.
The action of the suction depression in fig.l is replaced by the direct intervention of the movement of the accelerator 35. This intervention is carried out as follows:
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the accelerator is connected by a Bowden cable 36 to a guide system 37 comprising small rollers such as 38, 39, 40 between which pass the arms 41,42 of a scissor-shaped system. When pushing on the accelerator, the guide member 37 moves to the right against the action of the spring 43; as the ends of the arms 41,42 cannot be moved laterally, the traction on the cable 36 will have the effect of bringing the ends of these arms 41 and 42 together and consequently of moving the toothed wheel 15 upwards.
A similar system, also controlled by the accelerator 35, serves to control the height position of the support 19 of the toothed wheel 17.
The operation is similar to that of fig.l.
In the case of fig. 4 and 5, the toothed wheel 15, driven in rotation in the same way as described in fig. 3, transmits its movement, through the rod 13 and the cardan joint 14, to the threaded rod 54 on which is disposed the movable nut 53. This movable nut 53 is connected to a bar 55 in which slide the driving rods such as 56 pistons such as 57; each of these pistons actuates a lever 58 rotating the main shaft 59 by means of a free wheel 60 with balls or rollers with ramps. A connecting rod 61 connected to the piston rod 56 actuates an intermediate crankshaft 62 intended to ensure the continuity of the movement, to limit the stroke of the piston, and to give the movement to the distribution to the auxiliary mechanisms, various pumps and possible regulators.
As the nut 53 moves away to the right on the threaded rod 54 the lever arm of the power increases; for the same displacement, the engine torque increases accordingly and the angular displacement of the engine shaft decreases; Furthermore
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thanks to the obliquity of the main connecting rod 61 the augnente suction volume as well as the displacement; the reduction can therefore reach a ratio of 1 to 3.
It is of course possible to simultaneously control, by the rotation of the toothed wheel 15, a movable nut such as the nut 53 of FIG. 4 and another movable nut such as 11 of FIGS.
1 and 3 acting on the gearbox.
The invention is not limited to the embodiments described by way of example but extends to any device for the automatic control of the speed change which comes within the spirit or within the scope of one or more another of the following claims.
CLAIMS.
1. Device for the automatic control of speed change in motor vehicles and the like characterized in that a nut. mobile, the displacement of which along its axis causes the change of speed, is arranged on a threaded rod carrying a toothed wheel intended to come into mesh with one or the other of two toothed pinions driven in opposite directions by the rotation of the engine and in that the relative displacement of the toothed wheel towards one or the other of the toothed gears is controlled simultaneously by the speed and by the load of the engine.