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MECANISME DE CHANGEMENT DE VITESSE AUTOMATIQUE.
L'invention est relative aux changements de vitesse, en particulier, mais non exclusivement, à ceux destinés aux véhicules automobiles, et elle a pour objet un mécanisme de changement de vitesse dans lequel les différents rapports de vitesses sont éta- blis automatiquement en relation avec les vitesses d'un arbre de commande ou d'un arbre commandé.
Un mécanisme de changement de vitesse suivant l'invention comprend en principe un arbre de commande, un arbre de renvoi en prise permanente avec l'arbre de commande, et portant une série de pignons qui sont en prise permanente avec des pignons montés sur un arbre commandé, et il est caractérisé par le fait que les pi. gnons d'une des séries sont normalement libres sur leur arbre, et par la combinaison, avec chacun des dits pignons normalement libres, d'un dispositif d'embrayage propre à déterminer l'engagement et le dégagement du pignon considéré sous le contrôle d'un régulateur centrifuge actionné par l'arbre de commande ou par l'arbre commandé.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le ou les embrayages des pignons normalement libres sont commandés par un ou
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des arbres à came tournants, dont les positions en rotation sont contrôlées par le régulateur centrifuge.
Suivant une autre caractéristique encore de l'invention, le ou les arbres à came sont déplaçables longitudinalement sous le contrôle du conducteur, soit pour l'établissement de certaines vi- tesses, notamment de la marche arrière, soit pour le verrouillage de certaines vitesses, soit encore pour libérer tous les pignons de l'arbre à pignons relativement mobiles et réaliser des "points morts du dispositif.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront du com- plément de description qui suit de certains modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples et schématiquement illustrés dans les dessins annexés, qui représentent l'invention appliquée à des boites de vitesse pour véhicules automobiles, et dans lesquels:
Fig.l est une vue en coupe axiale du mécanisme de changement de vitesse suivant un premier mode de réalisation;
Fig.2 est une vue en bout, partielle, du régulateur centrifuge du mécanisme;
Fig.2a est une vue partielle en plan, vu du dessus, de la fig.
1;
Fig.3 montre en coupe, sensiblement par III-III de la fig.l, un dispositif d'embrayage.
Fig.4 est une coupe axiale analogue à celle de la fig.l d'un deuxième mode de réalisation;
Fig. 5 est une vue en élévation latérale, certains détails en coupe, d'un arbre à came;
Fig.6 est une vue en bout du régulateur centrifuge du mécanis- me de la fig.4; Figs.7 et 8 sont des coupes par la ligne VII-VII de la fig.4, montrant un mécanisme d'embrayage de ce dispositif dans deux de ses positions.
Dans la réalisation suivant les figs.l à 3, le dispositif de transmission et de changement de vitesse automatique suivant l'in-- vention a été appliqué à une boite à deux vitesses et une marche
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arrière. Dans l'exemple, 1 désigne un arbre primaire supposé relié à un dispositif d'embrayage qui en permet la liaison avec le moteur.
2 désigne l'arbre de renvoi comportant les pignons 7,8 et 9 soli- daires de cet arbre. 3 désigne l'arbre secondaire tournant dans l'arbre 1 et d'autre part dans un palier approprié. Sur cet arbre 3 peuvent tourner librement les pignons , 5 et 6, dont les pignons 4 et 5 sont constamment en prise respectivement avec les pignons 7 et 8, et le pignon 6 est en prise avec le pignon 9 par l'intermédi. aire d'un pignon inverseur non figuré.
Pour réaliser le changement de vitesse automatique, on a prévu un arbre à came 10, portant trois cames doubles, 11, 12 et 13, qui est monté et peut pivoter dans l'arbre 3 pour commander, par les dites cames, des embrayages schématisés en 14, 15 et 16, sous le contrôle d'un dispositif régulateur.
Les embrayages 14, 15 et 16 sont identiques et il suffira dès lors d'en décrire un seul. En référence à la fig.3, qui est une vue en bout de l'embrayage 15, dans des évidements correspondant de l'arbre 3, et 23 du pignon 5, sont disposées deux machoires 25 et 26 articulées autour d'un axe commun 27 et prenant appui d'autre part sur l'arbre à came 10, à l'endroit où ce dernier porte les cames 12, par des faces 28 et 29, grâce à des ressorts de rappel, non figurés. Chacune de ces mâchoires porte une rampe, 281 et 291, sur lesquelles sont placées des billes ou des galets figurés en 30 et 31.
Lorsque, par rotation de l'arbre 10, les cames 12 écartent les machoires 25 et 26 l'une de l'autre, et en supposant que les conditions de fonctionnement sont telles que le pignon 5 soit mo- teur par rapport à l'arbre 3 et tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, les billes ou galets 30 seront entraînés vers la droite et tendront à se coincer entre la rampe 291 et la face inter- ne de l'évidement 23 en entrainant ainsi l'arbre 3 en rotation.
Pendant ce temps, les billes ou galets 31 tendent à se déplacer vers l'élargissement procuré par la rampe 281 et restent sans ac- tion sur l'entrainement.
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Si, au contraire, les conditions sont telles que l'arbre 3 est moteur par rapport au pignon 5, le sens de rotation étant le même, les billes ou galets 31 tendront à se coincer entre la rampe 281 et la surface interne de l'évidement 23, en entrainant le pignon 5, les billes ou galets 30 étant d'autre part sans action sur l'entraine- ment.
Lorsque, par une rotation complémentaire de l'arbre 10, les cames 11 s'écartent des faces 28 et 29, les machoires 25 et 26 reviennent à leurs positions de repos, pour lesquelles les positions des rampes 281 et 291 et les jeux de fonctionnement sont tels que les billes ou galets restent inactifs et que le pignon 5 et l'arbre 3 peuvent tourner librement l'un par rapport à l'autre.
Le dispositif régulateur qui contrôle le fonctionnement de l'embrayage décrit et des autres embrayages 15 et 16, se compose en principe d'un pignon denté 18 calé sur l'arbre 10 au delà de la platine 17, et en prise avec une crémaillère courbe 19 solidaire d'un bras 21, articulé sur le pivot 22, une ou des masselottes 20 étant convenablement disposées et fixées excentriquement sur ce bras, et le tout étant entrainé en rotation avec l'arbre 3.
En outre un manchon coulissant 171 est monté sur le moyeu de la platine 17 et retenu fixe en rotation. Ce manchon porte un bossa- ge de came 211 qui, dans la position normale du manchon, maintient le bras 21 à un certain écartement de sa position la plus interne, tandis que lorsque le manchon est déplacé vers l'extérieur, sous l'action d'une commande à la portée du conducteur, non représentée, le bras 21 peut atteindre sa position la plus interne sous l'influ- ence de ressorts de rappel, tels que 221. En même temps, un doigt de sureté 212 du manchon 171 s'engage derrière le bras 21 et l'em- pêche de toute manière de s'écarter vers l'extérieur (fig.2a).
Le fonctionnement se comprend comme suit :
Dans la position de repos du dispositif, le régulateur (fig.2) occupe une position telle que les cames 12 écartent les machoires 25 et 26 de l'embrayage correspondant, de sorte que cet embrayage est prêt à fonctionner.
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Si le moteur est alors mis en marche et l'embrayage général engagé, l'arbre 1 tourne et entraine en rotation l'arbre de renvoi et les pignons 4, 5 et 6. L'embrayage 15 étant en position d'enga gement, l'arbre 3 est entrainé à son'tour ainsi que les organes, notamment le régulateur et le véhicule, qu'il commande.
L'accélération du moteur et donc de l'arbre de commande, ou de l'arbre commandé, détermine l'accroissement de vitesse de rota- tion du régulateur, dont la ou les masselottes 20 et le bras 21 s'écartent'vers l'extérieur, entrainant la crémaillère 19 et, de ce fait, l'arbre 10 en rotation. Pour une amplitude donnée de rotation
1 de cet arbre, les cames 12 abandonnent les faces 28 et 29 des ma- choires 25 et 26, tandis que les cames 11 de l'arbre 10 correspon- dant à la vitesse supérieure écartent les machoires de l'embrayage correspondant, amenant cet embrayage à solidariser le pignon 4 et l'arbre 3. Le rapport de vitesse inférieur est ainsi établi.
Si, pour une raison quelconque, le moteur, ou l'arbre comman- dé, vient à ralentir, l'entraînement se poursuit jusqu'au moment où le bras 21 du régulateur étant ramené vers l'intérieur, notamment par ses ressorts, et faisant tourner l'arbre 10 en sens inverse, les cames Il abandonnent les faces 28 et 29 de l'embrayage corres- pondant, tandis que les cames 12 de l'embrayage 15 écartent les machoires 25 et 26 de ce dernier en solidarisant le pignon 5 et l'arbre 3. Le rapport de vitesse supérieur est ainsi établi.
Pour effectuer une marche en arrière, les conditions de repos du régulateur étant réalisées, par exemple par libération de l'accé- lérateur du moteur, et le manchon 171 étant déplacé vers l'extéri- eur par sa commande manuelle, le bras 21 se rapproche d'avantage du centre de rotation en faisant tourner le pignon 18 et l'arbre 10 d'une quantité telle que les cames 12 abandonnent les faces 28 et 29 tandis que les cames le écartent les machoires de l'embrayage correspondant qui est ainsi amené en position d'engagement, en solidarisant le pignon 6 et l'arbre 3.
Une accélération du moteur entraine alors l'arbre 3, le régu- lateur et les organes commandés en sens inverse, rotation au cours de laquelle le bras 21 du régulateur n'a pas, en principe, de ten-
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dance à s'écarter vers-l'extérieur mais au contraire à se rappro- cher du centre de rotation, permettant donc d'accélérer la vitesse de ce mouvement, ce qui est du reste le but également du doigt de sureté du manchon 171 mentionné précédemment.
Après l'exécution de la marche arrière, l'accélérateur étant libéré, et le manchon 171 ramené à sa position normale, le régula- teur reprend la position de la fig.2 pour laquelle la première vi- tesse est prête à être embrayée.
Dans l'exemple des figures 4 à 8,- la réalisation adoptée est de principe analogue à celle définie, mais certains moyens supplé- mentaires ont été prévus, qui procurent une souplesse et une sécu- rité plus grandes de fonctionnement, notamment un débrayage général ou point mort" entre les marches en avant et la marche en arrière, ainsi que la possibilité de verrouiller, à la volonté du conducteur, chacune des vitesses du dispositif.
Dans ces figures, qui montrent une application à une boite à trois rapports de marche avant et une marche arrière, l'arbre primaire ou de commande 32 portant les pignons de marche avant 33,
34 et 35 et celui de marche arrière 36 peut être rendu solidaire de l'arbre secondaire 37 par l'intermédiaire de l'arbre de renvoi
38 portant les pignons 39,40, 41, 42.
La marche arrière s'obtient par le pignon 42 avec interposi- tion d'un pignon inverseur, non figuré.
Le dispositif régulateur centrifuge comporte ici deux masse- lottes 44 et 45, respectivement articulées en 46 et 47 et comman- dant, par l'intermédiaire de leurs secteurs dentés 48 et 49, les pignons 50 et 51 de deux arbres à came 52 et 53 qui présentent (fig
5) des cames 54, 55, 56, comme figuré dans les coupes transversales surmontant la figure pour les marches en avant, et une came 521 pour la marche en arrière.
Ces arbres à came 52 et 53, en plus de leurs mouvements de rotation ou d'oscillation, peuvent être déplacés longitudinalement, d'une façon simultanée, sous le contrôle d'une commande (non figu- rée) à la portée du conducteur et manoeuvrée par lui, la simulta-
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néité des déplacements étant assurée par une liaison entre les deux arbres, réalisée grâce à un anneau 68 et des vis de blocage 69 et 70 pénétrant dans des gorges 71 et 72 des dits arbres.
Ce déplacement longitudinal a pour but d'une part d'empêcher tout embrayage intempestif de l'un quelconque des pignons de marche en avant lorsque le pignon de marche arrière doit être actionné, et vice-versa, et d'autre part de réaliser un point mort dans le dispositif, durant le passage de la marche en avant à la marche en arrière, et réciproquement. En outre ce déplacement longitudinal permet de verrouiller le dispositif pour l'un quelconque des rapports de marche en avant.
A cet effet, les cames b4,55, 56 et 521 des arbres 52 et 53 sont prévues en des endroits tels que, lorsque la came 521 de marche arrière agit sur son embrayage -- comme figuré dans la fig.4 -les cames 54, 55 et 56 sont écartées -- vers la droite -- de leurs embrayages respectifs,'tandis que lorsque les cames 54, 55 et 56 sont en regard de leurs embrayages, la came 521 est écartée -- vers la gauche -- de l'embrayage qu'elle commande .. Dans une position intermédiaire entre les deux positions définies ci-dessus, les cames des,arbres 52 et 53 sont toutes écartées de leurs embrayages respectifs en procurant la liberté de tous les pignons.
En outre, les cames 54, 55 et 56 présentent un développement longitudinal tel que les arbres peuvent être déplacés, par exemple vers la gauche, d'une petite quantité, sans qu'elles cessent d'être en mesure d'agir sur leurs embrayages respectifs.
Ce déplacement permet d'engager les arbres 52 et 53 avec des moyens de verrouillage agissant pour empêcher leurs mouvements de rotation ou d'oscillation, et par là de verrouiller la vitesse en prise au moment où ce déplacement est provoqué.
Dans l'exemple, et comme illustré fig. 4, le moyen de verrouillage est constitué par l'engagement des extrémités coniques des arbres 52 et 53 dans des logements de conicité sensiblement correspondante, 74 et 75, prévus dans l'arbre 37. Bien entendu, le verrouillage en question pourrait être assuré par des moyens différents. rents .
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Les embrayages actionnés par les cames des arbres 52 et 53 pourraient être analogues à celui décrit en référence aux figurée 1 à 3, mais de préférence on a recours à des embrayages d'un type un peu différent, dont l'un d'eux est représenté plus ou moins en détail dans les figures 4, 7 et 8.
L'arbre 37 porte dans ce cas une came polygonale, et par exemple hexagonale, 62, travaillant conjointement avec des galets 63 montés tous sur des axes 631 fixés dans des plateaux porte= galets 64 et 65 disposés d'un côté ou de part et d'autre de la came
Dans l'exemple, les deux plateaux 64 et 65 sont montés d'un même côté de la came, et chacun d'eux porte six galets, les galets d'un plateau alternant circulairement avec les galets de l'autre plateau et, afin de permettre les déplacements circulaires relatifs des galets et des plateaux qui les portent, le plateau interne 65 comporte des fentes allongées 632 traversées par les axes des galets du plateau externe 64.
D'autre part, chacun des plateaux 64 et 65 porte deux échancrures, 66 et 67, dans lesquelles sont engagés les arbres à came 52 et 53 respectivement, de préférence, comme il est représen- té, l'échancrure 66 du plateau 64 coopérant avec l'arbre à came 52 et l'échancrure 67 du plateau 65 coopérant avec l'arbre à came 53, tandis que les autres échancrures de chacun des plateaux 64 et 65 sont suffisamment étendues pour être traversées librement en toutes conditions par l'arbre à came correspondant.
Dans ces conditions, en supposant que par rotation des arbres 52 et 53, les canes qui correspondent à l'embrayage considé- ré soient amenées dans des positions permettant l'action de l'em- brayage, si, la rotation s'effectuant dans le sens des aiguilles d'une montre, le pignon denté est moteur par rapport à l'arbre 37, les galets du plateau 65 seront amenés à se coincer entre la came 62 et la face interne du pignon, en entrainant l'arbre 37, la va- leur du coincement étant limitée par l'amplitude du déplacement possible du plateau 65 jusqu'au contact du bord de droite de l'é- chancrure 67 de ce plateau avec la came de l'arbre 53. D'autre part,
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les galets du plateau 64 seront sans action sur l'entraînement.
Si au contraire, l'arbre 37 est moteur par rapport au pignon denté qui l'entoure, les galets 63 du plateau 64 se coinceront entre la came 62 et la face intérieure du pignon, en entrainant ce derni- er, la valeur du coincement étant limitée par l'amplitude du dépla- cement possible du plateau 64 jusqu'au contact du bord de droite de l'échancrure 66 avec la came de l'arbre 52 (Fig.7).
Si finalement les arbres 52 et 53 sont amenés par rotation dans une position correspondant à l'inaction des cames (fig.8), tous les galets 63 sont inopérants.
Dans l'exemple on a supposé que les cames des arbres 52 et 53 agissaient simultanément, mais il est facile de voir qu'il ne doit pas en être nécessairement ainsi, mais que les cames peuvent agir à des moments différents, c'est à dire pour des vitesses différen= tes du régulateur, ou, en d'autres termes, que le passage d'une vi- tesse à la suivante peut s'effectuer pour des vitesses absolues de rotation différentes suivant que l'arbre 32 ou l'arbre 37 est mo- teur par rapport à l'autre.
D'autre part encore, on a supposé dans l'exemple ci-dessus que l'embrayage se produisait par une action en quelque sorte négative des'cames des arbres 52 et 53, c'est à dire que les cames étant formées par des évidements des arbres, on permet aux galets 63 de suivre leurs sollicitations et de se coincer librement, en limitant la valeur de ce coincement. On pourrait aussi bien avoir recours à une action positive des cames, qui, en déplaçant les plateaux 64 et 65, déterminerait alors positivement le déplacement des galets 63 dans des positions de pré-engagement, ou de coincement, leur dégagement de ces positions étant obtenu par des ressorts, ou l'équi- valent, ramenant les plateaux 64 et 65 et les galets qu'ils portent dans leurs positions inactives.
Un embrayage.du genre qui vient précisément d'être décrit a été prévu pour la marche arrière de la boite de changement de vites- se de la fig.4, comme l'indique la conformation donnée aux cames 521, ceci afin de satisfaire à certaines conditions de montage de
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cette boite, mais il est évident que l'on pourrait également uti- liser l'agencement des figs. et 8 pour la marche arrière également.
Le fonctionnement de la boite automatique définie plus haut se comprend comme suit, tenant compte que dans le système au repos Imposition en rotation ou angulaire des arbres à came 52 et 53 est telle que les cames 56 du plus grand rapport de démultiplication en marche avant occupent leur position active.
Le moteur étant supposé lancé, et les arbres 52 et 53 occu- pant la position du point mort, pour progresser en avant le conduc- teur déplace les arbres 52 et 53 vers la gauche dans la position de marche. L'embrayage.général étant alors amené en prise, le pignon 33 entraine l'arbre de renvoi et, par les pignons de ce dernier, les autres pignons 34, 35 et 36.
L'embrayage du pignon 35 étant en position d'engagement, les galets du plateau 65 de cet embrayage se coincent entre la face circulaire interne du pignon et la came 62 correspondante en entrai- nant l'arbre 37, le régulateur et les mécanismes commandés. Une accélération du moteur et, ou de l'arbre 37 détermine l'écartement des masselottes 44 et 45 et la rotation des arbres 52 et 53 jus- qu'au moment où les cames 56 quittent leur position active tandis que les cames 55 atteignent cette position. Le pignon 35 est dès lors débrayé tandis que le pignon 34 est embrayé, établissant un rapport de vitesse moindre, ou 2me vitesse, entre les arbres 32 et 37.
L'accélération du moteur ou de l'arbre 37 continuant, les masselottes 44 et 45 du régulateur s'écartent davantage, communi= quant aux arbres 52 et 53 une rotation complémentaire, avec déga- gement des cames 55 de leur position active et engagement des cames
54 dans cette position.
Dès lors la cuvette 61 et le pignon solidaire 34 sont débra- yés tandis .que la cuvette 60 solidaire du pignon 33 est embrayée, en établissant le rapport des vitesses inférieur, ou prise directe, entre les arbres 32 et 37.
Si pour une raison quelconque l'arbre de commande 32, ou
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l'arbre commandé 37 vient à ralentir, avec un ralentissement corres- pondant du régulateur, les masselottes du régulateur se déplacent vers le centre de rotation en faisant tourner les arbres 52 et 53 en sens inverse. Les cames 54 sont ainsi dégagées et les cames 55 engagées, en déterminant le débrayage du pignon 33 et l'embrayage du pignon 34, et l'établissement d'un rapport de vitesse plus éle- vé entre les arbres 33 et 37.
De même, un nouveau ralentissement analogue, de l'arbre de commande ou de l'arbre commandé, déterminerait le débrayage du pi- gnon 34 et l'embrayage du pignon 35.
Si, un rapport de vitesse quelconque étant établi, le conduc- teur désirait maintenir ce rapport pour une période de temps indé- terminée, il lui suffirait de déplacer supplémentairement les arbres 52 et 53 vers la gauche en engageant leurs extrémités coniques dans les logements coniques 74 et 75. Le rapport de vitesse en question se trouve ainsi verrouillé.
La manoeuvre inverse provoquera naturellement le dégagement du verrou.
Pour l'établissement de la marche arrière, les arbres 52 et 53 sont déplacés vers la droite, ce déplacement pouvant être déter- miné à partir d'une vitesse quelconque de marche en avant, et avec ou sans pause d'arrêt dans la position de point mort.
Dans ces conditions les cames 521 agissent sur l'embrayage de marche arrière, pour amener celui-ci en prise, et on remarquera que cette action est obtenue pour une position quelconque en rotation des arbres 52 et 53.
Le dégagement des cames 521, par déplacement des arbres 52 et 53 vers la gauche, débraye la marche arrière et ramène le système au repos.
Comme il va,de soi et comme on l'a déjà laissé entendre, l'in- vention n'est pas limitée aux formes de réalisation plus spéciale- ment décrites et représentées, mais englobe au contraire les vari- antes et les modifications. Notamment, l'arbre commandé pourrait comprendre des pignons solidaires, tandis que l'arbre de commande ou un arbre de renvoi y associé porterait les pignons normalement
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libres, auxquels les embrayages seraient alors combinés.
REVENDICATIONS. l.- Mécanisme de changement de vitesse automatique, du type ( comprenant, en principe, un arbre de commande, un arbre de renvoi ( ( en prise permanente avec l'arbre de commande, et portant une série ( de pignons qui sont en prise permanente avec des pignons montés sur ( un arbre commandé, caractérisé par le fait que les pignons d'une ( des séries sont normalement libres sur leur arbre, et par la com- ( ( binais on, avec chacun des ditspignons normalement libres, d'un dispositif d'embrayage propre à déterminer l'engagement et le déga- gement du pignon considéré sous le contrôle d'un régulateur centri- ( fuge qui est actionné par l'arbre de commande ou par l'arbre comman.
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AUTOMATIC GEAR CHANGE MECHANISM.
The invention relates to gear changes, in particular, but not exclusively, to those intended for motor vehicles, and it relates to a gear change mechanism in which the different gear ratios are established automatically in relation to the speeds of a control shaft or a controlled shaft.
A gear change mechanism according to the invention in principle comprises a control shaft, a countershaft in permanent engagement with the control shaft, and carrying a series of pinions which are in permanent engagement with pinions mounted on a shaft. ordered, and it is characterized by the fact that the pi. gnons of one of the series are normally free on their shaft, and by the combination, with each of said normally free pinions, of a clutch device suitable for determining the engagement and disengagement of the pinion considered under the control of a centrifugal governor actuated by the drive shaft or by the driven shaft.
According to another characteristic of the invention, the clutch (s) of the normally free pinions are controlled by one or more
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rotating camshafts, the rotational positions of which are controlled by the centrifugal governor.
According to yet another characteristic of the invention, the camshaft (s) can be moved longitudinally under the control of the driver, either for establishing certain speeds, in particular reverse gear, or for locking certain speeds, or again to free all the pinions of the relatively mobile pinion shaft and achieve "dead points of the device.
Other characteristics of the invention will emerge from the additional description which follows of certain preferred embodiments, given by way of examples and diagrammatically illustrated in the appended drawings, which represent the invention applied to gearboxes for motor vehicles, and in which:
Fig.l is an axial sectional view of the gear change mechanism according to a first embodiment;
Fig.2 is a partial end view of the centrifugal governor of the mechanism;
Fig.2a is a partial plan view, seen from above, of fig.
1;
Fig.3 shows in section, substantially through III-III of fig.l, a clutch device.
Fig.4 is an axial section similar to that of fig.l of a second embodiment;
Fig. 5 is a side elevational view, some details in section, of a camshaft;
Fig.6 is an end view of the centrifugal governor of the mechanism of Fig.4; Figs.7 and 8 are sections through the line VII-VII of Fig.4, showing a clutch mechanism of this device in two of its positions.
In the embodiment according to Figs. 1 to 3, the automatic transmission and gear change device according to the invention has been applied to a two-speed gearbox and one step.
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back. In the example, 1 designates a primary shaft assumed to be connected to a clutch device which allows it to be connected to the engine.
2 designates the countershaft comprising the pinions 7, 8 and 9 integral with this shaft. 3 designates the secondary shaft rotating in shaft 1 and on the other hand in a suitable bearing. The pinions 5 and 6 can freely rotate on this shaft 3, the pinions 4 and 5 of which are constantly engaged respectively with the pinions 7 and 8, and the pinion 6 is engaged with the pinion 9 through the intermediary. area of a reversing pinion not shown.
To achieve the automatic speed change, a camshaft 10 is provided, carrying three double cams, 11, 12 and 13, which is mounted and can pivot in the shaft 3 to control, by said cams, the clutches shown schematically. in 14, 15 and 16, under the control of a regulating device.
The clutches 14, 15 and 16 are identical and it will therefore suffice to describe a single one. Referring to FIG. 3, which is an end view of the clutch 15, in corresponding recesses of the shaft 3, and 23 of the pinion 5, there are two jaws 25 and 26 articulated around a common axis 27 and bearing on the other hand on the camshaft 10, at the place where the latter carries the cams 12, by faces 28 and 29, by means of return springs, not shown. Each of these jaws carries a ramp, 281 and 291, on which are placed balls or rollers shown at 30 and 31.
When, by rotation of the shaft 10, the cams 12 move the jaws 25 and 26 away from each other, and assuming that the operating conditions are such that the pinion 5 is driving relative to the shaft 3 and rotates clockwise, the balls or rollers 30 will be driven to the right and will tend to get stuck between the ramp 291 and the inner face of the recess 23, thus driving the shaft 3 rotating.
During this time, the balls or rollers 31 tend to move towards the widening provided by the ramp 281 and remain without action on the drive.
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If, on the contrary, the conditions are such that the shaft 3 is driving relative to the pinion 5, the direction of rotation being the same, the balls or rollers 31 will tend to get stuck between the ramp 281 and the internal surface of the recess 23, by driving the pinion 5, the balls or rollers 30 being on the other hand without action on the drive.
When, by a complementary rotation of the shaft 10, the cams 11 move away from the faces 28 and 29, the jaws 25 and 26 return to their rest positions, for which the positions of the ramps 281 and 291 and the operating clearances are such that the balls or rollers remain inactive and that the pinion 5 and the shaft 3 can rotate freely with respect to each other.
The regulating device which controls the operation of the clutch described and of the other clutches 15 and 16, consists in principle of a toothed pinion 18 wedged on the shaft 10 beyond the plate 17, and in engagement with a curved rack 19 integral with an arm 21, articulated on the pivot 22, one or more weights 20 being suitably disposed and fixed eccentrically on this arm, and the whole being driven in rotation with the shaft 3.
In addition, a sliding sleeve 171 is mounted on the hub of the plate 17 and held fixed in rotation. This sleeve carries a cam boss 211 which, in the normal position of the sleeve, maintains the arm 21 at a certain distance from its innermost position, while when the sleeve is moved outwards, under the action. With a command within reach of the driver, not shown, the arm 21 can reach its innermost position under the influence of return springs, such as 221. At the same time, a safety finger 212 of the sleeve 171 engages behind the arm 21 and prevents it from moving outwards in any way (fig.2a).
Operation is understood as follows:
In the rest position of the device, the regulator (FIG. 2) occupies a position such that the cams 12 separate the jaws 25 and 26 from the corresponding clutch, so that this clutch is ready to operate.
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If the engine is then started and the general clutch engaged, shaft 1 rotates and drives the countershaft and pinions 4, 5 and 6 in rotation. The clutch 15 being in the engagement position, the shaft 3 is driven in its turn as well as the components, in particular the regulator and the vehicle, which it controls.
The acceleration of the motor and therefore of the control shaft, or of the controlled shaft, determines the increase in speed of rotation of the governor, of which the weights 20 and the arm 21 move away towards the end. 'outside, driving the rack 19 and, therefore, the shaft 10 in rotation. For a given amplitude of rotation
1 of this shaft, the cams 12 abandon the faces 28 and 29 of the jaws 25 and 26, while the cams 11 of the shaft 10 corresponding to the higher speed move the jaws of the corresponding clutch apart, bringing this clutch to secure the pinion 4 and the shaft 3. The lower gear ratio is thus established.
If, for some reason, the motor or the driven shaft slows down, the drive continues until the moment when the arm 21 of the governor is brought back inwards, in particular by its springs, and rotating the shaft 10 in the opposite direction, the cams II abandon the faces 28 and 29 of the corresponding clutch, while the cams 12 of the clutch 15 move the jaws 25 and 26 of the latter by securing the pinion 5 and shaft 3. The higher gear ratio is thus established.
To perform a reverse gear, the rest conditions of the regulator being achieved, for example by releasing the accelerator from the engine, and the sleeve 171 being moved outwards by its manual control, the arm 21 is moved. brings it closer to the center of rotation by rotating the pinion 18 and shaft 10 by such an amount that the cams 12 abandon faces 28 and 29 while the cams move it apart from the jaws of the corresponding clutch which is thus brought into the engagement position, securing pinion 6 and shaft 3.
An acceleration of the motor then drives the shaft 3, the regulator and the controlled members in the opposite direction, rotation during which the arm 21 of the regulator has, in principle, no tension.
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dance to move outwards but on the contrary to approach the center of rotation, thus making it possible to accelerate the speed of this movement, which is also the aim of the safety finger of the sleeve 171 mentioned previously.
After the execution of reverse gear, the accelerator being released, and the sleeve 171 returned to its normal position, the regulator returns to the position of FIG. 2 for which the first gear is ready to be engaged.
In the example of FIGS. 4 to 8, - the embodiment adopted is in principle similar to that defined, but certain additional means have been provided, which provide greater flexibility and greater operational safety, in particular a general disengagement. or neutral "between forward and reverse gear, as well as the possibility of locking, at the will of the driver, each of the speeds of the device.
In these figures, which show an application to a gearbox with three forward gears and one reverse gear, the primary or control shaft 32 carrying the forward gears 33,
34 and 35 and the reverse gear 36 can be made integral with the secondary shaft 37 by means of the countershaft
38 carrying the pinions 39,40, 41, 42.
Reverse gear is obtained by pinion 42 with the interposition of a reversing pinion, not shown.
The centrifugal regulator device here comprises two mass-burls 44 and 45, respectively articulated at 46 and 47 and controlling, by means of their toothed sectors 48 and 49, the pinions 50 and 51 of two camshafts 52 and 53 which present (fig
5) cams 54, 55, 56, as shown in the cross sections above the figure for the forward steps, and a cam 521 for the reverse.
These camshafts 52 and 53, in addition to their rotational or oscillating movements, can be moved longitudinally, simultaneously, under the control of a control (not shown) within the reach of the driver and maneuvered by him, the simulta-
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neity of the movements being ensured by a connection between the two shafts, produced by means of a ring 68 and locking screws 69 and 70 penetrating into grooves 71 and 72 of said shafts.
The purpose of this longitudinal displacement is on the one hand to prevent any inadvertent engagement of any of the forward gears when the reverse gear must be actuated, and vice-versa, and on the other hand to achieve a neutral in the device, during the change from forward to reverse gear, and vice versa. In addition, this longitudinal displacement makes it possible to lock the device for any one of the forward gear ratios.
For this purpose, the cams b4, 55, 56 and 521 of the shafts 52 and 53 are provided in places such that, when the reverse cam 521 acts on its clutch - as shown in fig. 4 - the cams 54 , 55 and 56 are spaced - to the right - of their respective clutches, while when the cams 54, 55 and 56 are facing their clutches, the cam 521 is spaced - to the left - from the 'clutch that it controls .. In an intermediate position between the two positions defined above, the cams of the shafts 52 and 53 are all spaced from their respective clutches, providing the freedom of all the pinions.
In addition, the cams 54, 55 and 56 have a longitudinal development such that the shafts can be moved, for example to the left, by a small amount, without them ceasing to be able to act on their clutches. respective.
This movement makes it possible to engage the shafts 52 and 53 with locking means acting to prevent their rotational or oscillating movements, and thereby to lock the speed in engagement at the moment when this movement is caused.
In the example, and as illustrated in fig. 4, the locking means is constituted by the engagement of the conical ends of the shafts 52 and 53 in housings of substantially corresponding taper, 74 and 75, provided in the shaft 37. Of course, the locking in question could be provided by different ways. annuities.
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The clutches actuated by the cams of the shafts 52 and 53 could be similar to that described with reference to figures 1 to 3, but preferably use is made of clutches of a slightly different type, one of which is shown in more or less detail in Figures 4, 7 and 8.
The shaft 37 carries in this case a polygonal cam, and for example hexagonal, 62, working together with rollers 63 all mounted on pins 631 fixed in the door plates = rollers 64 and 65 arranged on one side or on both sides and other of the cam
In the example, the two plates 64 and 65 are mounted on the same side of the cam, and each of them carries six rollers, the rollers of one plate alternating circularly with the rollers of the other plate and, in order to to allow the relative circular movements of the rollers and of the plates which carry them, the internal plate 65 comprises elongated slots 632 traversed by the axes of the rollers of the external plate 64.
On the other hand, each of the plates 64 and 65 carries two notches, 66 and 67, in which are engaged the camshafts 52 and 53 respectively, preferably, as shown, the notch 66 of the plate 64 cooperating. with the camshaft 52 and the notch 67 of the plate 65 cooperating with the camshaft 53, while the other notches of each of the plates 64 and 65 are sufficiently extended to be traversed freely in all conditions by the shaft with corresponding cam.
Under these conditions, supposing that by rotation of the shafts 52 and 53, the canes which correspond to the clutch considered are brought into positions allowing the action of the clutch, if, the rotation taking place in clockwise, the toothed pinion is driven relative to the shaft 37, the rollers of the plate 65 will be caused to jam between the cam 62 and the internal face of the pinion, by driving the shaft 37, the value of the jamming being limited by the amplitude of the possible displacement of the plate 65 up to the contact of the right edge of the notch 67 of this plate with the cam of the shaft 53. On the other hand,
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the rollers of the plate 64 will have no action on the drive.
If, on the contrary, the shaft 37 is driving with respect to the toothed pinion which surrounds it, the rollers 63 of the plate 64 will get stuck between the cam 62 and the inner face of the pinion, causing the latter, the value of the jamming. being limited by the amplitude of the possible displacement of the plate 64 up to the contact of the right edge of the notch 66 with the cam of the shaft 52 (Fig.7).
If finally the shafts 52 and 53 are brought by rotation into a position corresponding to the inaction of the cams (fig.8), all the rollers 63 are inoperative.
In the example it was assumed that the cams of shafts 52 and 53 act simultaneously, but it is easy to see that it does not necessarily have to be so, but that the cams can act at different times, that is to say. say for different speeds of the regulator, or, in other words, that the passage from one speed to the next can be carried out for different absolute speeds of rotation according to whether the shaft 32 or the shaft 37 is the motor with respect to the other.
On the other hand again, it has been assumed in the above example that the clutch takes place by a somewhat negative action of the cams of the shafts 52 and 53, that is to say that the cams being formed by recesses of the shafts, the rollers 63 are allowed to follow their stresses and to jam freely, while limiting the value of this jamming. One could as well have recourse to a positive action of the cams, which, by moving the plates 64 and 65, would then positively determine the displacement of the rollers 63 in pre-engagement or jamming positions, their release from these positions being obtained. by springs, or the equivalent, returning the plates 64 and 65 and the rollers which they carry to their inactive positions.
A clutch of the type which has just been described has been provided for the reverse gear of the gearbox of fig. 4, as indicated by the conformation given to the cams 521, in order to satisfy certain mounting conditions of
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this box, but it is obvious that one could also use the arrangement of figs. and 8 for reverse gear as well.
The operation of the automatic gearbox defined above is understood as follows, taking into account that in the system at rest Rotation or angular imposition of the camshafts 52 and 53 is such that the cams 56 of the greatest forward gear ratio occupy their active position.
With the engine assumed to be started, and the shafts 52 and 53 occupying the neutral position, in order to move forward the driver moves the shafts 52 and 53 to the left in the running position. The general clutch then being brought into engagement, the pinion 33 drives the countershaft and, via the pinions of the latter, the other pinions 34, 35 and 36.
The clutch of the pinion 35 being in the engaged position, the rollers of the plate 65 of this clutch get stuck between the internal circular face of the pinion and the corresponding cam 62 by driving the shaft 37, the regulator and the controlled mechanisms. . Acceleration of the motor and / or of the shaft 37 determines the spacing of the weights 44 and 45 and the rotation of the shafts 52 and 53 until the moment when the cams 56 leave their active position while the cams 55 reach this point. position. Pinion 35 is therefore disengaged while pinion 34 is engaged, establishing a lower gear ratio, or 2nd gear, between shafts 32 and 37.
With the acceleration of the engine or of the shaft 37 continuing, the weights 44 and 45 of the governor move apart further, imparting as to the shafts 52 and 53 a complementary rotation, with the cams 55 disengaging from their active position and engagement. cams
54 in this position.
Consequently, the cup 61 and the integral pinion 34 are disengaged while the cup 60 integral with the pinion 33 is engaged, establishing the lower gear ratio, or direct drive, between the shafts 32 and 37.
If for some reason the drive shaft 32, or
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the controlled shaft 37 slows down, with a corresponding slowing down of the governor, the governor weights move towards the center of rotation by rotating the shafts 52 and 53 in the opposite direction. The cams 54 are thus released and the cams 55 engaged, determining the disengagement of the pinion 33 and the engagement of the pinion 34, and the establishment of a higher speed ratio between the shafts 33 and 37.
Likewise, a new, similar deceleration of the control shaft or of the driven shaft would determine the disengagement of the pinion 34 and the engagement of the pinion 35.
If, any speed ratio being established, the driver wished to maintain this ratio for an indefinite period of time, it would suffice for him to additionally move the shafts 52 and 53 to the left by engaging their conical ends in the conical housings. 74 and 75. The gear ratio in question is thus locked.
The reverse operation will naturally cause the lock to release.
To establish reverse gear, the shafts 52 and 53 are moved to the right, this movement being able to be determined from any forward speed, and with or without a stop pause in the position. neutral point.
Under these conditions, the cams 521 act on the reverse clutch, to bring the latter into engagement, and it will be noted that this action is obtained for any position in rotation of the shafts 52 and 53.
Disengaging the cams 521, by moving the shafts 52 and 53 to the left, disengages reverse gear and brings the system back to rest.
As goes without saying and as has already been implied, the invention is not limited to the embodiments more specially described and shown, but on the contrary encompasses variations and modifications. In particular, the controlled shaft could include integral pinions, while the drive shaft or an associated countershaft would normally carry the pinions.
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free, to which the clutches would then be combined.
CLAIMS. l.- Automatic gear change mechanism, of the type (comprising, in principle, a control shaft, a countershaft ((permanently engaged with the control shaft, and carrying a series (of gears which are in permanent with pinions mounted on (a controlled shaft, characterized by the fact that the pinions of one (of the series are normally free on their shaft, and by the combination ((but on, with each of the said normally free pinions, of a clutch device suitable for determining the engagement and disengagement of the pinion under consideration under the control of a centri- (fuge regulator which is actuated by the control shaft or by the control shaft.