<Desc/Clms Page number 1>
BREVET D'INVENTION Dispositif de manoeuvre pour mécanismes de changement de vitesse à engrenages.
La présente invention concerne un dispositif de manoeuvre pour mécanismes de changement de vitesse à engrenages, notamment pour boites de vitesses de véhicules automobiles. Elle est applicable surtout aux automotrices pour voies ferrées actionnées par des moteurs à combustion interne.
<Desc/Clms Page number 2>
Dans les bottes de vitesses à engrenages utilisés pour des commandes de ce genre, on se sert souvent d'accouplements ou embrayages à dépassement pour obtenir les diverses vitesses et, en combinaison avec ces embrayages, de dispositifs particuliers pour amener rapidement l'instant de dépassement. Comme embrayages à dépassement, on peut rationnellement utiliser des embrayages à griffes dont les surfaces d'extrémités des dents soient biseautées.
Avec ces embrayages, on utilise d'une part des dispositifs de freinage assurant le ralentissement de l'élément d'embrayage tournant le plus vite lors d'une manoeuvre pour passer à une vitesse supérieure, c'est-à-dire lors de l'enclanchement d'un échelon de transmission dont l'élément d'embrayage en liaison avec l'arbre moteur tourne plus rapidement que l'autre élément d'embrayage.
On prévoit, d'autre part, des dispositifs d'accélération pour augmenter la vitesse de l'élément d'embrayage tournant plus lentement lors d'une manoeuvre pour le passage à une vitesse inférieure, c'est-à-dire lors de l'enclanchement d'un échelon de transmission dont l'élément en liaison avec l'arbre moteur tourne plus lentement que l'autre élément d'embrayage, ces dispositifs provoquant une augmentation correspondante du nombre de tours du moteur. Mais ces dispositifs d'accélération présentent l'inconvénient de dépendre de la marche du moteur. Les dispositifs de synchronisation utilisés dans d'autres mécanismes ne permettent une augmentation du nombre de tours que jusqu'au nombre de tours de l'arbre qui est en liaison avec ces dispositifs.
Ils ne peuvent donc pas être utilisés pour produire un dépassement de l'une des moitiés d'embrayage par l'autre.
<Desc/Clms Page number 3>
L'invention crée un dispositif grâce auquel une accélération de la manoeuvre est possible, à toute vitesse, indépendamment du nombre de tours du moteur en prévoyant un dispositif d'accélération dont l'effet se produit à partir de l'arbre entraîné et par l'enclenchement duquel, au cours d'un changement de vitesse, un effet d'accélération peut être exercé sur l'élément d'embrayage tournant plus lentement.
A cette fin, il est prévu avantageusement entre un organe en liaison avec le côté moteur du mécanisme et un organe en liaison avec le c8té entraîné du mécanisme une transmission auxiliaire qui produit un plus grand rapport de transmission entre l'arbre moteur et l'arbre entraîné que le plus bas échelon de transmission du mécanisme. Cette transmission auxiliaire est désaccouplée en un point quelconque pendant la marche normale du mécanisme et peut être accouplée pour l'opération de manoeuvre. Grâce à cette transmission, lors de la commande à partir de l'arbre entraîné, la vitesse de l'arbre moteur ou de l'élément d'embrayage en liaison avec ce dernier peut être portée à un nombre de tours supérieur à celui qui serait possible avec l'échelon de transmission inférieur.
Cette transmission auxiliaire peut en même temps être également constituée de façon que, grâce à elle, une action de ralentissement puisse être exercée sur l'élément d'embrayage tournant plus rapidement pendant un changement de vitesse.
Cette constitution conforme à l'invention crée un dispositif auxiliaire de manoeuvre indépendant de la marche du moteur, qui est avantageux en particulier dans les installationsmotrices pour systèmes moteurs d'automotrices, qui sont réglés à l'aide d'une commande à distance
<Desc/Clms Page number 4>
électrique, pneumatique ou hydrauli que. Dans ces cas, le nombre de tours est maintenu essentiellement à la même valeur. Il n'est donc plus nécessaire d'intervenir dans la commande à distance, comme dans la plupart des dispositifs connus. Bien au contraire, cette commande à distance peut maintenir le nombre de tours du moteur débrayé à la valeur prévue, tandis que la manoeuvre s'effectue indépendamment de cela par la voie la plus rapide.
On a déjà proposé, en vue du dépassement lors du passage à une vitesse supérieure, d'utiliser une transmission auxiliaire particulière placée au-dessus de la vitesse supérieure et qui sert de frein pour réduire le nombre de tours de l'arbre moteur à partir de l'arbre entratrié et de ce fait pour l'accélération de l'enclenchement lors du passage à une vitesse supérieure.
A la différence de ce dispositif connu, dans celui conforme à l'invention, la transmission auxiliaire sert à l'accé- lération de l'élément d'embrayage à enclencher lors du passage à une vitesse inférieure et lors de l'enclenchement d'une vitesse dont l'élément d'embrayage en liaison avec l'arbre moteur tourne plus lentement que l'autre élément d'embrayage et produit en conséquence un plus grand rapport de transmission que l'échelon de transmission inférieur.
Contrairement aux dispositifs de dépassement connus jusqu'à présent pour mécanismes de changement de vitesses à engrenages, le dispositif selon l'invention est constitué par un dispositif de dépassement commun à plusieurs échelons de transmission, qui fonctionne comme embrayage avec l'arbre entraîné, pour l'enclenchement d'un échelon
<Desc/Clms Page number 5>
de transmission dont l'élément d'embrayage en liaison avec l'arbre moteur tourne plus lentement que l'autre élément d'embrayage, et comme dispositif de frein, rationnellement par rapport à un organe fixe, pour l'enclenchement d'un échelon de transmission, dont l'élément d'embrayage en liaison avec l'arbre moteur tourne plus rapidement que l'autre élément d'embrayage.
L'actionnement du dispositif selon l'invention peut âtre combiné de façon connue quelconque au dispositif de manoeuvre prévu pour les embrayages ou accouple- msnts du changement de vitesse, On utilise rationnellement pour cela une commande servo-motrice, par exemple une commande assurée par l'aspiration exercée par le moteur,
Les figures 1 et 2 du dessin.annexé représentent schématiquement, en majeure partie en coupe, deux exemples de réalisation du dispositif conforme à l'invention,
Dans ces figures, 1 désigne l'arbre moteur, 2 un embrayage à friction, 5 l'arbre entraîné, 4 la botte ou carter du mécanisme. 5,6 et 7 sont des pignons de commande montés dans la botte dans l'alignement de l'arbre moteur 1. Un élément d'accouplement à griffes 10 est monté sur une fusée 8 solidaire du pignon 5.
De même, un élément d'accouplement à griffes 11 est monté sur une fusée 9 solidaire du pignon 7. Ces éléments d'accouplement peuvent coulisser chacun pour soi, mais ils ne peuvent.pas tourner indépendamment. Les éléments d'accouplement coopérants 12 et 13 correspondant à ces éléments d'accouplement sont prévus sur le pignon 6 et font corps avec ce dernier.
<Desc/Clms Page number 6>
Les pignons 15, 16, 17 sont disposés dans l'alignement de l'arbre entraîné 3; ils engrènent respectivement avec les pignons 5, 6, 7 et sont également montés dans la botte ou carter. Les pignons 15 et 17 portent sur les fusées 18 et 19 des éléments d'accouplements à griffes coulissantes 20 et 21, Les éléments d'accouplement 10 et 20 et, de même, les éléments d'accouplement 11 et 21 sont reliée entre eux par des timoneries tournant autour d'axes 38 et 39. Les éléments d'accouplement coopérants 22 et 23 sont montés sur le pignon 16.
Un petit pignon 25 et le carter 26 de l'embrayage à friction 2 sont solidaires du pignon 5* L'arbre entraîné 3 possède un prolongement 27, qui s'étend vers la droite en passant à travers les alésages des pignons 16 et 15 et qui est supporté dans le pignon 15. Les arbres 3 et 27 sont reliés entre eux par des clavettes 14. Un plateau d'embrayage 28 est fixé sur l'extrémité droite de l'arbre 27. En outre, un grand pignon 35 est disposé de façon à pouvoir tourner et coulisser sur cette extrémité. Le corps de ce pignon 35 comporte deux surfaces de friction; l'une, 29, peut attaquer la surface de friction 30 du plateau 28, tandis que l'autre, 31, est placée en face de la surface de friction 32 d'une couronne 33 fixée au carter.
A l'aide de la timonerie 36, le pignon 35 peut être poussé vers la droite ou vers la gauche, de façon que les surfaces de friction mentionnées entrent en action.
Le mécanisme donne les quatre vitesses mentionnées dans ce qui suit à partir de l'arbre moteur 1 en passant
<Desc/Clms Page number 7>
par l'embrayage 2 : 1ère vitesse pignon 5, pignon 15, accouplement 20, 22, pignon 16, pignon 6, accouplement 13, 11, pignon 7, pignon 17, arbre entraîné 3.
2ème vitesse : accouplement 10, 12, moyeu du pignon 6, accouplement 13,11, pignon 7, pignon 17, arbre entraîne 3.
Sème vitesse : pignon 5, pignon 15, accouplement 20,22, moyeu du pignon 16, accouplement 23, 21, arbre entraîné 3.
4ème vitesse : accouplement 10, 12, pignon 6, pignon 16, accouplement 23, 21, arbre entraîné 3.
Lorsque par exemple l'élément d'accouplement coulissant 20 est dégagé de l'élément d'accouplement 22 et que l'élément d'accouplement 10 doit être amené en prise avec l'élément d'accouplement 12, il est nécessaire de produire un ralentissement de l'élément d'accouplement 10, ainsi que cela ressort des rapports de transmission représentés des diverses paires de pignons. En effet, avant l'enclanchement, cet élément d'accouplement 10 tourne plus vite que l'élément d'accouplement coopérant 12. Inversement, une accélération de l'élément d'accouplement 20 est nécessaire pour l'enclanchement de ce dernier avec l'élément d'accouplement 22. Pour amener l'élément d'accouplement 11 en prise avec l'élément d'accouplement 13, ce dernier doit être accéléré.
Pour amener l'élément d'accouplement 21 en prise avec l'élément d'accouplement 23, ce dernier doit être ralenti.
Pour pouvoir passer de la première à la seconde vitesse, ou de la troisième à la quatrième, après débrayage de l'embrayage à friction 2, l'élément d'accouplement 20 doit être dégagé et l'élément d'accouplement 10 amené en
<Desc/Clms Page number 8>
prise à sa place. Etant donné que l'élément d'accouplement 10 tourne plus vite que l'élément d'accouplement coopérant 12, le nombre de tours de cet élément est réduit de la façon suivante A l'aide de la timonerie 36, le pignon 35 est poussé vers la gauche, de sorte que les surfaces de friction 31 et 32 se touchent. Le pignon 35 est donc freiné par rapport à la couronne 33 solidaire du carter.
Ceci réduit aussi le nombre de tours du pignon 25, ainsi que du pignon 5 et de l'élément d'accouplement 10 solidaire de ce dernier. Dès que le nombre de tours de l'élément d'accouplement 10 commence à tomber au-dessous de celui de l'élément d'accouplement coopérant 12, l'accouplement de dépassement 10, 12 entre en prise de la façon connue.
Pour passer de la seconde à la première vitesse ou de la quatrième à la troisième, l'élément d'accouplement 10 doit.âtre dégage et l'élément d'accouplement 20 enclanché. Après le débrayage de l'embrayage à friction 2 et le dégagement de l'accouplement 10,12, l'élément d'accouplement coulissant 20 tournant plus lentement que l'élément d'accouplement coopérant est accéléré de la façon suivante pour atteindre le nombre de tours de dépassement:A l'aide de la timonerie 36, le pignon 35 est poussé vers la droite, de sorte que la surface de friction 29 vient en prise avec la surface de friction 30 du plateau 28.
De ce fait, le pignon 35 est entraîné par l'arbre commandé 3, par l'intermédiaire de l'extrémité d'arbre 27 et du plateau 28. Etant donné que le rapport de transmission des pignons 35, 25 est supérieur au rapport de transmission des pignons 17, 7, le nombre de tours du pignon 5 est
<Desc/Clms Page number 9>
élevé au-dessus du nombre de tours de ce pignon existant dans des conditions par ailleurs semblables (même nombre de tours de l'arbre entraîne) et, en fait, ce nombre de tours s'élèverait en soi jusqu'à un nombre de tours supé- rieur au nombre de tours correspondant du pignon 7. De même, le nombre de tours du pignon 15 augmenterait de façon correspondante jusqu'à un nombre de tours bien supérieur à celui de ce pignon dans des conditions par ailleurs semblables.
Le nombre de tours de l'élément d'accouplement coulissant 20 tend donc à s'élever au- dessus de celui de l'élément d'accouplement 22 relié au pignon 16. Mais, dès que le nombre de tours de l'élément d'accouplement 20 surpasse celui de l'élément d'accouplement 22, l'accouplement à dépassement est enclanché de façon connue.
Pour passer de la seconde à la troisième vitesse, les accouplements 10 et 11 se trouvant en prise en seconde vitesse doivent être dégagés et les accouplements 20 et
21 être enclanchés. Si l'on suppose que l'élément d'accou- plement 10 est tout d'abord dégagé et que l'élément d'accou- plement 20 vient s'appliquer contre l'élément d'accouplement coopérant 22, l'enclanchement doit !être produit par accé- lération de l'élément d'accouplement 20. Ceci se produit du fait que le pignon 35 est poussé vers la droite et est par suite accouplé avec l'arbre entraîné par les surfaces
29, 30. Une élévation du nombre de tours du pignon 5, ainsi que du pignon 15 et de l'élément d'accouplement 20 solidaire de ce dernier, est ainsi produite de la manière sus-décrite.
L'enclanchement de l'accouplement s'effectue alors à l'ins- tant de dépassement. Lorsqu'ensuite l'élément d'accouplement
<Desc/Clms Page number 10>
11 est dégagé et que l'élément d'accouplement 21 est appliqué contre l'élément d'accouplement coopérant 23, pour atteindre le plus rapidement possible le nombre de tours de dépassement, il faut ralentir de façon correspondante l'élément d'accouplement 23 relié au pignon 16.
Ceci se fait en poussant le pignon 35 vers la gauche. De ce fait, le nombre de tours des pignons 35,25, 5 et 15, ainsi que celui du pignon 16 relié au pignon 15 par l'accouplement 20, 22 et par là môme de l'élément d'accouplement 23, est rapidement abaissé, jusqu'à ce que l'enclanchement de l'accouplement 23, 21 s'effectue à l'instant du dépassement.
Lorsqu'au passage de la seconde à la troisième vitesse, l'accouplement 11 - 13 est tout d'abord dégagé et que l'élément d'accouplement 21 vient s'appliquer contre l'élément d'accouplement coopérant 23, il faut que le nombre de tours du pignon 16 et par là même de l'élément d'accouplement 23 soit réduit dans une mesure telle que le dépassement s'effectue. Ceci se fait de la manière sus- décrite , partir du pignon 35 en passant par le pignon 25, l'accouplement 10 - 12 et le pignon 6 engrenant avec le pignon 16.
Lorsque l'accouplement 10 - 12 est dégagé et que l'élément d'accouplement 20 est amené contre l'élément d'accouplement 22, pour accélérer l'enclanchement, le pignon 35 est poussé vers la droite et il est ainsi accouplé avec l'arbre entraîné, comme décrit ci-dessus.Par l' éléva.tion se produisant de ce fait du nombre de tours du pignon 25, ainsi que du pignon 15 (par le pignon 5) et de l'élément d'accouplement 20 relié à ce pignon 15, l'instant de dépassement est rapidement atteint.
<Desc/Clms Page number 11>
Lorsqu'au cours du passage de la seconde à la troisième vitesse, les deux accouplements (10-12 et 11-13) sont dégagés simultanément et que les éléments d'accouplement coulissants 20 et 21 viennent s'appliquer contre les éléments d'accouplement coopérants 22 et 23, le nombre de tours de la paire de pignons 6, 16 tournant librement pour soi est rapidement diminué par suite de la friction exercée par l'huile, de sorte que l'élément d'accouplement 20 vient tout d'abord en prise avec l'élément d'accouplement 22 puisque l'élément d'accouplement 20 tourne plus rapidement que l'élément d'accouplement 21.
L'élément d'accouplement 21 peut ensuite être amené en prise avec l'élément d'accouplement 23, comme décrit ci-dessus, en ralentissant l'élément d'accouplement 23.
Lors du passage de la troisième à la seconde vitesse, l'élément d'accouplement 20 est, par exemple, tout d'abord dégagé, puis le nombre, de tours de l'élément d'accouplement 10 est réduit par freinage de ce dernier. Pour cela, le pignon 35 est poussé vers la gauche, comme décrit ci-dessus.
Après enclanchement de l'accouplement 10 avec l'élément d'accouplement 12, l'élément d'accouplement 21 est dégagé et l'élément d'accouplement 11 peut ainsi être amené en prise avec l'élément d'accouplement coopérant 13 du fait que le pignon 35 est poussé vers la droite. De cette manière, comme.décrit ci-dessus, le nombre de tours du pignon 6 est augmenté, depuis l'arbre entraîné, par les pignons 35,25 et l'accouplement 10,12, jusqu'au nombre de tours de dépassement.
Dans la figure 2, l'arbre moteur 1 est relié par l'embrayage à friction 2, au moyen de son carter 26,
<Desc/Clms Page number 12>
au pignon 45. Les pignons 46 et 47 sont ici encore disposés dans l'alignement de l'arbre. Les pignons 55, 56 et 57 sont montés dans la ligne d'arbre de renvoi. 40 est l'arbre entraîne relié au pignon 47. 50,60, 51, 61 sont des éléments d'accouplement coulissants qui sont disposés de façon à ne pas pouvoir tourner mais à pouvoir coulisser sur des fusées solidaires des pignons 45, 55, 47, 57.
Les accouplements 50-51 et 60-61 sont reliés entre eux par une timonerie de la même manière que dans l'exemple de réalisation représenté par la figure 1. Les éléments d'accouplement coopérants prévus sur les pignons 46 et 56 sont désignés par 52, 53 et 62, 63. 80 est un arbre, qui porte deux pignons 49 et 59 à ses extrémités. Au pignon 57 est reliée une couronne dentée 48 qui engrène avec le pignon 49. Le pignon 59 engrène avec un pignon 58 monté fou sur le pignon 55.
Des canaux 66, 67 d'amenée d'huile sous pression sont percés dans le bloc 65 encastré dans la botte ou carter 4. Ces canaux communiquent avec des canaux 68 et 69 prévus dans le corps du pignon 55 et qui débouchent dans des chambres 70, 71 ménagées dans le pignon 55. A chacune de ces chambres est raccordée une couronne d'alésages à axe horizontal, dans lesquels sont placés de petits pistons 72,73 par lesquels les deux disques 74 et 75 peuvent être pressés contre les surfaces de friction correspondantes 76 et 77 du pignon 55. Le disque de friction 74 est relié au moyeu du pignon 58 de façon à pouvoir coulisser, mais sans pouvoir tourner. Le disque à friction 75 est relié également de façon à pouvoir coulisser, mais sans pouvoir tourner avec une couronne 78 fixée sur le carter.
<Desc/Clms Page number 13>
Les quatre vitesses possibles dans le mécanisme représenté par la figure 2 sont transmises comme suit depuis l'arbre 1 par l'intermédiaire de l'embrayage à friction 2: 1ère vitesse : pignon 45, pignon 55, accouplement 60-62, moyeu du pignon 56, accouplement 63-61, pignon 57, pignon 47, arbre entraîné 40.
2ème vitesse : pignon 45, pignon 55, accouplement 60-62, pignon 56, pignon 46, accouplement 53-51, arbre entraîné 40.
3ème vitesse :accouplement 50-52, pignon 46, pignon 56, accouplement 63-61, pignon 57, pignon 47, arbre entraîné 40.
4ème vitesse : (prise directe) accouplement 50-52, accouplement 53-51, arbre entraîné 40.
Dans ce mécanisme de changement de vitesse, une liaison est établie par les pignons 48, 49, l'arbre 80 et les pignons 59, 58, entre les deux éléments d'extrémités placés dans l'alignement de l'arbre de renvoi, le rapport de transmission de cette liaison étant supérieur à 1. En vue de l'accouplement avec cette transmission, le pignon 55 est accouplé par l'huile sous pression agissant sur les pistons 72, par l'intermédiaire du disque à friction 74, avec le pignon 58. Pour le ralentissement, le pignon 55 est accouplé par la pression d'huile s'exer- çant sur le piston 73 par l'intermédiaire du disque à friction 75 avec la couronne 78 fixe sur'le carter.
Comme exemple, on décrira ici le passage de la seconde à la troisième vitesse Dans la seconde vitesse, les accouplements 51-53 et 60-62 sont enclanchés. Tout d'abord, l'élément d'accouplement 51 est dégagé de l'élé- ment d'accouplement coopérant 53, puis l'élément
<Desc/Clms Page number 14>
d'accouplement coulissant 61 qui tourne plus rapidement que l'élément d'accouplement coopérant est appliqué contre l'élément d'accouplement coopérant 63. Pour obtenir le nombre de tours de dépassement, il faut accélérer le pignon 56 de façon correspondante. Ceci se produit du fait que, grâce à la pression d'huile s'exerçant sur les pistons 72, le pignon 55 est accouplé au moyen du disque à friction 74 avec le pignon 59.
Par la transmission 48, 49, 59, 58, le pignon 55 est commandé plus rapidement que cela n'est le cas lorsque les accouplements 60-62 et 61-63 sont en prise. L'élément d'accouplement 63 est donc accéléré par le pignon 55, au moyen de l'accouplement 60-62, à un nombre de tours supérieur à celui de l'élément d'accouplement 61. L'accouplement 61-63 parvient donc en prise à l'instant du dépassement, après quoi l'accouplement du pignon 55 avec le pignon ,58 est dégagé par la. distribution correspondante de la pression d'huile agissant sur les pistons 72.
Lorsque l'accouplement 60-62 est dégagé et que l'élément d'accouplement coulissant 50 est appliqué contre l'élément d'accouplement coopérant 52, il faut, pour accélérer l'enclanchement de l'accouplement 50-52, réduire de façon correspondante le nombre de tours de l'élément d'accouplement 50 tournant plus vite. Ceci s'effectue du fait que la pression d'huile s'exerce sur les pistons 73 par suite de la distribution correspondante d'huile sous pression par le canal 66, le canal 69 prévu dans le pignon 55 et la chambre 71. Il s'ensuit que le pignon 55 est freiné au moyen du disque à friction 75 par rapport à la couronne 78 solidaire du carter.
En conséquence, le nombre
<Desc/Clms Page number 15>
de tours du pignon 45 engrenant avec le pignon 55 et par là même de l'élément d'accouplement 50 monté sur ce pignon 45 est diminué de façon correspondante jusqu'à ce qu'à l'instant de dépassement l'accouplement 50-52 parvienne en prise. Grâce à une distribution appropriée de l'huile sous pression, l'accouplement du pignon 'sa avec la couronne fixe 78 est ensuite dégagé.
Quand, lors du passagede la seconde à la troisième vitesse, l'accouplement 60-62 est tout d'abord dégagé, il faut, pour produire l'enclanchement de l'accouplement 50-52, ralentir l'élément d'accouplement 50 par le dispositif représenté comme décrit ci-dessus jusqu'au nombre de tours de dépassement. Après l'enclanchement de l'accouplement 50-52 et la séparation de l'accouplement 51-53, pour produire l'enclanchement de l'accouplement 61-63, le nombre de tours de l'élément d'accouplement 63 est accéléré jusqu'au nombre de tours de dépassement. Ceci s'effectue, comme décrit, par le dispositif représenté, du fait que le nombre de tours du pignon 56 est élevé de façon correspondante à partir du pignon 55 par l'intermédiaire du pignon 45 et de l'accouplement 50-52.
Le passage de la troisième à la seconde vitesse s'effectue de façon analogue par accélération ou ralentissement des éléments d'accouplement à enolancher.
La distribution de la pression d'huile peut se faire d'une manière connue quelconque dans le dispositif représenté dans la fig.2. Cette distribution n'a donc pas été illustrée spécialement. Par cette distribution, la pression d'huile est rationnellement diminuée rapidement par échappement de l'huile après enclanchement de l'accouplement correspondant du mécanisme.
<Desc/Clms Page number 16>
Le dispositif de manoeuvre des accouplements du mécanisme peut être actionné de façon quelconque et il est relié mécaniquement ou par distribution d'un fluide sous pression de façon appropriée, comme connu, avec le dispositif de coulissement indiqué dans la figure 1 pour le pignon 35 ou avec la distribution d'huile sous pression pour le dispositif indiqué dans la figure 2, de sorte que les dispositifs représentés pour l'accélération de la manoeuvre entrent en action immédiatement lors del'appli- cation des accouplements à enclencher et sont remis hors d'action immédiatement lors de l'enclenchement de ces accouplements.
REVENDICATIONS. l.- Dispositif de manoeuvre pour mécanismes de changement de vitesse à engrenages, notamment pour boites de vitesses de véhicules automobiles, caractérisé par l'application d'un dispositif d'accélération entrant en action à partir de l'arbre entraîné et grâce auquel une accélération peut être imprimée à l'élément d'accouplement tournant plus lentement.
<Desc / Clms Page number 1>
PATENT OF INVENTION Maneuvering device for geared speed change mechanisms.
The present invention relates to an operating device for geared speed change mechanisms, in particular for motor vehicle gearboxes. It is particularly applicable to railroad self-propelled vehicles powered by internal combustion engines.
<Desc / Clms Page number 2>
In gear shifts used for controls of this kind, overtaking couplings or clutches are often used to obtain the various speeds and, in combination with these clutches, special devices for rapidly bringing the moment of overrun. . As overrun clutches, it is rationally possible to use claw clutches the end surfaces of the teeth of which are bevelled.
With these clutches, use is made on the one hand of braking devices ensuring the slowing down of the clutch element rotating the fastest during a maneuver to change to a higher speed, that is to say during the 'engagement of a transmission step whose clutch element in conjunction with the drive shaft rotates faster than the other clutch element.
On the other hand, acceleration devices are provided for increasing the speed of the clutch element rotating more slowly during an maneuver for the change to a lower speed, that is to say during 'engagement of a transmission step whose element in connection with the motor shaft rotates more slowly than the other clutch element, these devices causing a corresponding increase in the number of engine revolutions. However, these acceleration devices have the drawback of depending on the operation of the engine. The synchronization devices used in other mechanisms allow an increase in the number of revolutions only up to the number of revolutions of the shaft which is connected with these devices.
They cannot therefore be used to produce an overrun of one of the clutch halves by the other.
<Desc / Clms Page number 3>
The invention creates a device by which an acceleration of the maneuver is possible, at any speed, regardless of the number of revolutions of the engine by providing an acceleration device, the effect of which is produced from the driven shaft and by the The engagement of which, during a gear change, an acceleration effect can be exerted on the slower rotating clutch element.
To this end, there is advantageously provided between a member in connection with the motor side of the mechanism and a member in connection with the driven side of the mechanism an auxiliary transmission which produces a greater transmission ratio between the motor shaft and the shaft. driven as the lowest transmission rung of the mechanism. This auxiliary transmission is uncoupled at any point during the normal operation of the mechanism and can be coupled for the operation operation. By virtue of this transmission, when controlling from the driven shaft, the speed of the motor shaft or of the clutch element in conjunction with the latter can be increased to a number of revolutions greater than that which would be possible with the lower transmission level.
This auxiliary transmission can at the same time also be so constituted that, thanks to it, a slowing action can be exerted on the faster rotating clutch member during a gear change.
This constitution in accordance with the invention creates an auxiliary maneuvering device independent of the operation of the engine, which is advantageous in particular in engine installations for self-propelled engine systems, which are adjusted using a remote control.
<Desc / Clms Page number 4>
electric, pneumatic or hydraulic. In these cases, the number of turns is kept at essentially the same value. It is therefore no longer necessary to intervene in the remote control, as in most of the known devices. On the contrary, this remote control can maintain the number of revolutions of the disengaged engine at the prescribed value, while the maneuver is carried out independently of that by the quickest route.
It has already been proposed, with a view to overtaking when changing to a higher gear, to use a particular auxiliary transmission placed above the upper gear and which serves as a brake to reduce the number of revolutions of the motor shaft from of the input shaft and therefore for the acceleration of the engagement when changing to a higher gear.
Unlike this known device, in that according to the invention, the auxiliary transmission serves for acceleration of the clutch element to be engaged when changing to a lower gear and when engaging. a speed in which the clutch element in conjunction with the drive shaft rotates more slowly than the other clutch element and consequently produces a greater transmission ratio than the lower transmission stage.
Unlike the overtaking devices known hitherto for gear shifting mechanisms, the device according to the invention consists of an overrun device common to several transmission steps, which functions as a clutch with the driven shaft, for the engagement of a rung
<Desc / Clms Page number 5>
transmission whose clutch element in conjunction with the motor shaft rotates more slowly than the other clutch element, and as a brake device, rationally with respect to a fixed member, for the engagement of a step transmission, whose clutch element in conjunction with the motor shaft rotates faster than the other clutch element.
The actuation of the device according to the invention can be combined in any known manner with the operating device provided for the clutches or coupling of the speed change. For this, a servo-motor control is rationally used, for example a control provided by the suction exerted by the motor,
Figures 1 and 2 of the attached drawing show schematically, mostly in section, two embodiments of the device according to the invention,
In these figures, 1 designates the drive shaft, 2 a friction clutch, 5 the driven shaft, 4 the boot or housing of the mechanism. 5, 6 and 7 are control gears mounted in the boot in alignment with the drive shaft 1. A claw coupling element 10 is mounted on a spindle 8 integral with the pinion 5.
Likewise, a claw coupling element 11 is mounted on a spindle 9 integral with the pinion 7. These coupling elements can each slide for themselves, but they cannot turn independently. The cooperating coupling elements 12 and 13 corresponding to these coupling elements are provided on the pinion 6 and are integral with the latter.
<Desc / Clms Page number 6>
The pinions 15, 16, 17 are arranged in alignment with the driven shaft 3; they mesh respectively with the pinions 5, 6, 7 and are also mounted in the boot or casing. The pinions 15 and 17 carry on the spindles 18 and 19 the sliding claw coupling elements 20 and 21, The coupling elements 10 and 20 and, likewise, the coupling elements 11 and 21 are connected to each other by linkages rotating around axes 38 and 39. The cooperating coupling elements 22 and 23 are mounted on the pinion 16.
A small pinion 25 and the housing 26 of the friction clutch 2 are integral with the pinion 5 * The driven shaft 3 has an extension 27, which extends to the right passing through the bores of the pinions 16 and 15 and which is supported in the pinion 15. The shafts 3 and 27 are interconnected by keys 14. A clutch plate 28 is fixed on the right end of the shaft 27. In addition, a large pinion 35 is arranged. so as to be able to turn and slide on this end. The body of this pinion 35 has two friction surfaces; one, 29, can attack the friction surface 30 of the plate 28, while the other, 31, is placed opposite the friction surface 32 of a ring 33 fixed to the housing.
With the aid of the linkage 36, the pinion 35 can be pushed to the right or to the left, so that the mentioned friction surfaces come into action.
The mechanism gives the four speeds mentioned in the following from the motor shaft 1 passing through
<Desc / Clms Page number 7>
by clutch 2: 1st gear pinion 5, pinion 15, coupling 20, 22, pinion 16, pinion 6, coupling 13, 11, pinion 7, pinion 17, driven shaft 3.
2nd gear: coupling 10, 12, pinion hub 6, coupling 13,11, pinion 7, pinion 17, drive shaft 3.
5th gear: pinion 5, pinion 15, coupling 20,22, pinion hub 16, coupling 23, 21, driven shaft 3.
4th gear: coupling 10, 12, pinion 6, pinion 16, coupling 23, 21, driven shaft 3.
When, for example, the sliding coupling member 20 is disengaged from the coupling member 22 and the coupling member 10 is to be brought into engagement with the coupling member 12, it is necessary to produce a deceleration of the coupling element 10, as can be seen from the transmission ratios shown of the various pairs of pinions. Indeed, before engagement, this coupling element 10 rotates faster than the cooperating coupling element 12. Conversely, an acceleration of the coupling element 20 is necessary for the engagement of the latter with the. The coupling element 22. In order to bring the coupling element 11 into engagement with the coupling element 13, the latter must be accelerated.
To bring the coupling element 21 into engagement with the coupling element 23, the latter must be slowed down.
In order to be able to change from first to second gear, or from third to fourth, after disengaging the friction clutch 2, the coupling element 20 must be disengaged and the coupling element 10 brought into
<Desc / Clms Page number 8>
taken in its place. Since the coupling member 10 rotates faster than the cooperating coupling member 12, the number of revolutions of this member is reduced as follows.With the aid of the linkage 36, the pinion 35 is pushed to the left, so that the friction surfaces 31 and 32 touch each other. The pinion 35 is therefore braked relative to the crown 33 integral with the casing.
This also reduces the number of turns of pinion 25, as well as of pinion 5 and of the coupling element 10 integral with the latter. As soon as the number of turns of the coupling member 10 begins to fall below that of the cooperating coupling member 12, the protrusion coupling 10, 12 engages in the known manner.
To change from second to first gear or from fourth to third gear, the coupling element 10 must be released and the coupling element 20 engaged. After disengaging the friction clutch 2 and disengaging the coupling 10,12, the sliding coupling member 20 rotating more slowly than the cooperating coupling member is accelerated as follows to reach the number of overtaking turns: Using the linkage 36, the pinion 35 is pushed to the right, so that the friction surface 29 engages the friction surface 30 of the chainring 28.
Therefore, the pinion 35 is driven by the driven shaft 3, through the shaft end 27 and the plate 28. Since the transmission ratio of the pinions 35, 25 is greater than the gear ratio. transmission of pinions 17, 7, the number of turns of pinion 5 is
<Desc / Clms Page number 9>
raised above the number of revolutions of this existing pinion under otherwise similar conditions (same number of revolutions of the shaft drives) and, in fact, that number of revolutions would by itself rise to a number of revolutions greater than the corresponding number of turns of pinion 7. Likewise, the number of turns of pinion 15 would correspondingly increase to a number of turns much greater than that of that pinion under otherwise similar conditions.
The number of turns of the sliding coupling element 20 therefore tends to rise above that of the coupling element 22 connected to the pinion 16. But, as soon as the number of turns of the element d The coupling 20 exceeds that of the coupling element 22, the protrusion coupling is engaged in a known manner.
To change from second to third gear, the couplings 10 and 11 in second gear must be released and the couplings 20 and
21 be engaged. If it is assumed that the coupling element 10 is first disengaged and that the coupling element 20 comes to rest against the cooperating coupling element 22, the engagement must ! be produced by acceleration of the coupling element 20. This occurs because the pinion 35 is pushed to the right and is therefore coupled with the driven shaft by the surfaces
29, 30. An increase in the number of revolutions of pinion 5, as well as of pinion 15 and of the coupling element 20 integral with the latter, is thus produced in the above-described manner.
The coupling is then engaged at the overrun instant. When then the coupling element
<Desc / Clms Page number 10>
11 is disengaged and the coupling element 21 is pressed against the cooperating coupling element 23, in order to reach the number of overtaking turns as quickly as possible, the coupling element 23 must be slowed down correspondingly. connected to pinion 16.
This is done by pushing pinion 35 to the left. As a result, the number of turns of the pinions 35, 25, 5 and 15, as well as that of the pinion 16 connected to the pinion 15 by the coupling 20, 22 and thereby even of the coupling element 23, is rapidly lowered, until the coupling 23, 21 is engaged at the moment of overtaking.
When, on passing from the second to the third gear, the coupling 11 - 13 is first of all disengaged and the coupling element 21 comes to rest against the cooperating coupling element 23, it is necessary that the number of revolutions of the pinion 16 and thereby of the coupling element 23 is reduced to such an extent that the overrun takes place. This is done in the manner described above, starting from pinion 35 passing through pinion 25, coupling 10 - 12 and pinion 6 meshing with pinion 16.
When the coupling 10 - 12 is disengaged and the coupling member 20 is brought against the coupling member 22, to accelerate the engagement, the pinion 35 is pushed to the right and is thus coupled with the driven shaft, as described above. By the resulting increase in the number of turns of pinion 25, as well as pinion 15 (through pinion 5) and coupling member 20 connected at this pinion 15, the overrun instant is quickly reached.
<Desc / Clms Page number 11>
When during the passage from the second to the third gear, the two couplings (10-12 and 11-13) are released simultaneously and the sliding coupling elements 20 and 21 come to rest against the coupling elements cooperating 22 and 23, the number of revolutions of the self-rotating pair of gears 6, 16 is rapidly reduced as a result of the friction exerted by the oil, so that the coupling element 20 comes first engaged with the coupling member 22 since the coupling member 20 rotates faster than the coupling member 21.
The coupling member 21 can then be brought into engagement with the coupling member 23, as described above, by slowing the coupling member 23.
When changing from the third to the second gear, the coupling element 20 is, for example, first of all disengaged, then the number of revolutions of the coupling element 10 is reduced by braking the latter. . For this, the pinion 35 is pushed to the left, as described above.
After engagement of the coupling 10 with the coupling element 12, the coupling element 21 is released and the coupling element 11 can thus be brought into engagement with the cooperating coupling element 13 due to that the pinion 35 is pushed to the right. In this way, as described above, the number of turns of the pinion 6 is increased, from the driven shaft, by the pinions 35,25 and the coupling 10,12, up to the number of overtaking turns.
In Figure 2, the motor shaft 1 is connected by the friction clutch 2, by means of its housing 26,
<Desc / Clms Page number 12>
to the pinion 45. The pinions 46 and 47 are here again arranged in alignment with the shaft. Pinions 55, 56 and 57 are mounted in the countershaft line. 40 is the driven shaft connected to the pinion 47. 50,60, 51, 61 are sliding coupling elements which are arranged so as not to be able to turn but to be able to slide on spindles integral with the pinions 45, 55, 47 , 57.
The couplings 50-51 and 60-61 are interconnected by a linkage in the same way as in the embodiment shown in Figure 1. The cooperating coupling elements provided on the pinions 46 and 56 are designated by 52 , 53 and 62, 63. 80 is a shaft, which has two pinions 49 and 59 at its ends. To the pinion 57 is connected a toothed ring 48 which meshes with the pinion 49. The pinion 59 meshes with a pinion 58 mounted idle on the pinion 55.
Channels 66, 67 for supplying pressurized oil are drilled in the block 65 embedded in the boot or casing 4. These channels communicate with channels 68 and 69 provided in the body of the pinion 55 and which open into chambers 70 , 71 formed in the pinion 55. To each of these chambers is connected a ring of bores with a horizontal axis, in which are placed small pistons 72, 73 by which the two discs 74 and 75 can be pressed against the friction surfaces. corresponding 76 and 77 of the pinion 55. The friction disc 74 is connected to the hub of the pinion 58 so as to be able to slide, but without being able to turn. The friction disc 75 is also connected so as to be able to slide, but without being able to rotate with a crown 78 fixed on the casing.
<Desc / Clms Page number 13>
The four possible speeds in the mechanism shown in figure 2 are transmitted from the shaft 1 through the friction clutch 2 as follows: 1st speed: pinion 45, pinion 55, coupling 60-62, pinion hub 56, coupling 63-61, pinion 57, pinion 47, driven shaft 40.
2nd gear: pinion 45, pinion 55, coupling 60-62, pinion 56, pinion 46, coupling 53-51, driven shaft 40.
3rd gear: 50-52 coupling, 46 pinion, 56 pinion, 63-61 coupling, 57 pinion, 47 pinion, driven shaft 40.
4th gear: (direct drive) 50-52 coupling, 53-51 coupling, driven shaft 40.
In this gear change mechanism, a connection is established by the pinions 48, 49, the shaft 80 and the pinions 59, 58, between the two end elements placed in alignment with the countershaft, the transmission ratio of this link being greater than 1. For coupling with this transmission, the pinion 55 is coupled by pressurized oil acting on the pistons 72, through the friction disc 74, with the pinion 58. For slowing down, pinion 55 is coupled by oil pressure exerted on piston 73 through friction disc 75 with crown 78 fixed on the housing.
As an example, the passage from second to third gear will be described here. In the second gear, the couplings 51-53 and 60-62 are engaged. First of all, the coupling element 51 is disengaged from the cooperating coupling element 53, then the element
<Desc / Clms Page number 14>
Sliding coupling 61 which rotates faster than the cooperating coupling member is pressed against the cooperating coupling member 63. To obtain the number of overrun turns, the pinion 56 must be accelerated correspondingly. This occurs because, thanks to the oil pressure exerted on the pistons 72, the pinion 55 is coupled by means of the friction disc 74 with the pinion 59.
By transmission 48, 49, 59, 58, pinion 55 is driven faster than is the case when couplings 60-62 and 61-63 are engaged. The coupling element 63 is therefore accelerated by the pinion 55, by means of the coupling 60-62, to a number of turns greater than that of the coupling element 61. The coupling 61-63 therefore succeeds meshing at the time of overtaking, after which the coupling of the pinion 55 with the pinion, 58 is disengaged by the. corresponding distribution of the oil pressure acting on the pistons 72.
When the coupling 60-62 is disengaged and the sliding coupling member 50 is pressed against the cooperating coupling member 52, it is necessary to accelerate the engagement of the coupling 50-52 by reducing corresponding the number of revolutions of the coupling element 50 rotating faster. This is done because the oil pressure is exerted on the pistons 73 as a result of the corresponding distribution of pressurized oil through the channel 66, the channel 69 provided in the pinion 55 and the chamber 71. It s 'It follows that the pinion 55 is braked by means of the friction disc 75 relative to the crown 78 integral with the housing.
Accordingly, the number
<Desc / Clms Page number 15>
of revolutions of the pinion 45 meshing with the pinion 55 and thereby of the coupling element 50 mounted on this pinion 45 is correspondingly reduced until at the moment of overrun the coupling 50-52 comes into gear. By means of appropriate distribution of the pressurized oil, the coupling of the pinion 'sa with the fixed crown 78 is then released.
When, when changing from second to third gear, the coupling 60-62 is first released, it is necessary, in order to produce the engagement of the coupling 50-52, slow down the coupling element 50 by the device shown as described above up to the number of overtaking turns. After engagement of the coupling 50-52 and separation of the coupling 51-53, to produce the engagement of the coupling 61-63, the number of turns of the coupling element 63 is accelerated to 'to the number of overtaking laps. This is done, as described, by the device shown, because the number of revolutions of the pinion 56 is correspondingly increased from the pinion 55 through the pinion 45 and the coupling 50-52.
The passage from the third to the second speed is effected in a similar way by accelerating or slowing down the coupling elements to be unplugged.
The distribution of the oil pressure can be done in any known manner in the device shown in fig.2. This distribution has therefore not been specially illustrated. By this distribution, the oil pressure is rationally reduced rapidly by the escape of the oil after the corresponding coupling of the mechanism is engaged.
<Desc / Clms Page number 16>
The device for operating the couplings of the mechanism can be actuated in any way and it is connected mechanically or by distribution of a pressurized fluid in a suitable manner, as known, with the sliding device indicated in figure 1 for the pinion 35 or with the distribution of pressurized oil to the device shown in figure 2, so that the devices shown for the acceleration of the maneuver come into action immediately upon application of the snap-in couplings and are put out of operation. action immediately upon engagement of these couplings.
CLAIMS. l.- Maneuvering device for gear shifting mechanisms, in particular for gearboxes of motor vehicles, characterized by the application of an acceleration device coming into action from the driven shaft and thanks to which a acceleration can be imparted to the slower rotating coupling element.