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EMI1.1
"Embrayage perfectionne"
Les embrayages électro-magnétiques, dont diverses réalisa- tions sont actuellement connues, possèdent tous l'inconvénient d'a- gir de manière brutale, aucun patinage n'ayant lieu au moment de la mise.en prise. Par contre, ces embrayages sont d'une très grand efficacité, en raison même de cette particularité.
D'autre part, les embrayages centrifuges ont une action ,progressive par construction, mais si l'arbre mené n'a pas une "coupure" (point mort dans le cas d'une botte à plusieurs vitesses) on ne peut pas "emballer" le moteur; autrement dit, on ne peut pas accélérer l'arbre menant au-dessus de la vitesse choisie pour la prise de l'embrayage et, en plus, si ledit embrayage ne possède pas un dispositif de déclenchement du système de masselottes au régime voulu, il y a une plus grande usure des garnitures. Cette usure est produite par le léger patinage dû au ralenti du moteur.
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Chacun de ces types d'embrayage possède donc ses avantages et ses inconvénients et ces derniers sont suffisamment marqués pour que les tentatives faites jusqu'ici pour employer, notamment sur les véhicules automobiles, soit les embrayages él@ctro-magné- tiques, soit les embrayages mécaniques centrifuges, n'aient pas donné de résultats satisfaisants.
La présente invention a pour objet un embrayage perfectionné essentiellement caractérisé par la combinaison d'un embraygge électro magnétique (non progressif, de par sa nature mené) et d'un embrayage mécanique centrifuge progressif. Grâce à cette combinaison, on réalise un ensemble nouveau qui procure les avantagea des deux systèmes sans en posséder les inconvénients.
Le nouvel embrayage est également caractérisé par les di- verses particularités qui seront indiquées ci-après.
Pour mieux faire comprendre l'objet et les caractéristiques de l'invention, on va en décrire maintenant de manière plus détail- lée, à titre d'exemple s@ulement, plusieurs modes de réalisation plus particulièrement étu@iés en vue de l'application de cet embra- yage eu cas d'un véhicule automobile, Mais il est expressément enten- du que la description qui va suivre n'a aucun caractère limitatif de la portée de l'invention et, de plus, que celle-oi peut recevoir toutes applications autres que celle, envisagée ici, de la transmis- sion dans une automobile.
Sur les dessins annexée, on a représenté, d'une manière schématique, plusieurs embrayages perfectionnés réalisés conformé- ment à l'invention :
La figure 1 est une coupe, par l'axe, d'un premier mode de réalisation de l'embrayage;
La figure 2 montre, en coupe, par II-II de la figure 1, le détail du montage d'une des masselottes;
La figure 3 est une coupe semblable à celle de la figure 1 et montre une variante du système de masselottes;
La figure % est une coupe,par IV-IV, de la figure 3 ;
La figure 5 est une eoupe, par V-V de la figure 3 ;
La figure 6 représente un détail du même embrayage;
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La figure 7 est une coupe partielle schématique d'une variante de la figure 1, variante comportant un dispositif de verrouillage des masselottes dans un but qui sera indiqué plus , loin;
La figure 8 est une coupe, par l'axe, d'une variante de réalisation dérivant du mode de réalisation de la figure 3;
La figure 9 représente schématiquement un dispositif de verrouillage de la partie mécanique de l'embrayage de la figure 8;
La figure 10 représente un détail du mécanisme;
La figure 11 est une vue à 90 de la figure 10.
Dans les différents modes de réalisation, le nouvel embra- yage, faisant l'objet de l'invention, comprend, d'une manière géné- rale, un embrayage électro-magnétique et un ambrayage mécanique cen- triguge logé dans le premier, ces deux embrayages étant désignés, dans leur .ensemble, par M et 0 respectivement sur les figures 1, 3, 7 et 8.
L'organisation de l'embrayage électro-magnétique est la même dans le cas des figures 1 et 3 ; ne la décrira donc en détail que pour la figure 1, les mêmes nombres de référence désignant, sur la figure 3, les mêmes organes.
Comme on le voit sur la figure 1, le volant 1 du moteur porte, fixé sur lui par tous moyens appropriés, l'électro-aimant 2 de l'embrayage électro-magnétique. L'excitation de la bobine 3 de l'électro-aimant est assurée par le câble 4 zaocordé à la bague collectrice 5 solidaire du volant 1 et recevant le courant par le balai 6 ; retour se fait par la masse.
L'armature 7 de l'électro-aimant 2, disposée en regard et à faible distance de celui-ci, est rendue solidaire, par un moyen approprié quelconque, de la cuvette 8, laquelle constitue un élément de l'embrayage centrifuge qui sera décrit plus loin.
L'ensemble qui vient d'être décrit constitue l'embrayage électro-magnétique qui se retrouve identiquement dans la variante de la figure 3. Toutefois, dans celle-ci, la cuvette 8' (qui corres- pond à la cuvette 8 de la figure 1) est de forme quelque peu diffé- rente, pour la raison qui sera indiquée ci-après-
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On va décrire maintenant l'embrayage mécanique centrifuge, tel qu'il est réalisé dans le mode d'exécution de la figure 1.
La cuvette 8, solidaire de l'armature 7, est montée, par son moyeu 9, de manière qu'elle puisse tourner et se déplacer para.- lèlement à son axe de rotation, sur un manchon solidaire du volant 1.
C'est sur la cuvette 8 que sont montées les masselottes centrifuges 10, lesquelles peuvent pivoter autour d'axes 11 portés par ladite cuvette, La forme particulière de ces masselottes est nettement visible sur la figure 1 ; comme on le voit également sur cette figure, dans ce premier mode de réalisation de l'invention,,le mouvement des masselottes se fait dans des plans passant par l'axe de l'embrayage : la figure montre en trait plein la position occupée par une masse- lotte au repos et, en traits mixtes, la position de la même masse- lotte lorsque l'embrayage est en prise.
Chaque masselotte 10 comprend une partie de masse importante ayant son centre de gravité en un point convenablement choisi pour l'obtention de l'effet centrifuge maximum, partie située vers l'ex- térieur du volant par rapport à l'axe de pivotement 11,et un prolon- gement 12, de faible masse, situé de l'autre coté de l'axe 11 et formant doigt de poussée.
En regard du doigt 12 de chacune des masselottes, la cuvette 8 est percée d'un trou parallèle à l'axe et dans lequel peut se mou- voir à frottement doux une tige 13 présentant un collet 13' par le- quel elle s'appuie sur le plateau 14 de l'embrayage. Le disque habi- tuel d'embrayage 15, portant les garnitures de friction 16 et soli- daire de l'arbre à commander 36 est placé, de manière connue, entre le.plateau 14 précité et un deuxième plateau 17 solidaire en rotation de la cuvette 8 par l'intermédiaire des encoches 8", Ce plateau, sou- mis à l'action des ressorts d'embrayage 18, bute longitudinalement en d,
Cette butée limite le jeu des garnitures du disque d'embra- yage. De son coté, le plateau 14 est souris à l'action du ressort de rappel 19 qui sert également au rappel des masselottes.
Lorsque la force centrifuge amène les masselottes de la position repréaentée en trait plein sur la figure 1 à la position,.
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représentée en trait mixte, elles poussent, par leurs doigts 12, les tiges 13 qui-, par leurs collets 13', agissent sur le plateau 14 pour produire la mise en prise de l'embrayage.
L'embrayage centrifuge ainsi réalisé est complété par un dispositif de frein électro-magnétique don l'utilité sera indi- quée dans l'exposé du fonctionnement du système. Ce frein comprend une armature 20, rendue solidaire de la cuvette 8 par l'intermé- diaire du plateau 21, et un électro-aimant 22-22' réglable longitu- dinalement et fixé au carter 22" par des boulons 23'.
La variante de réalisation que représentent les figures 3 à 6 ne diffère du mode d'exécution des figures 1 et 2 que par la disposition des masselottes centrifuges et par leur mode d'ac- tion sur le plateau de l'embrayage mécanique.
Comme on le voit sur les figures $. et 4, dans cette va- riante, les masselottes 10' pivotent dans un plan perpendiculaire à l'axe du volant autour des axes 11' portés par la cuvette 8' dont la forme est convenablement modifiée, à cet effet, par rap- port à celle cu premier mode d'exécution. Chaque masselotte se prolonge' ,par un bras 10" dont l'extrémité (voir figure 4) forme une fourche en prise aveo un doigt 23 fixé sur un disque 24 et pouvant se mouvoir dans un fente 25 en forme d'arc de cercle prà- tiquée dans la cuvette 8'.
Le disque 24 est solidaire d'une couronne 26 qui peut tour- ner librement autour du moyeu 9' de la cuvette 8', grâce au roule- ment à billes 27, mais qui ne peut pas se déplacer longitudinalement le roulement précité formant en même temps butée. En regard de la couronne 26 est montée une seconde couronne 28 solidaire du premier plateau d'embrayage 14'. Entre les couronnes 26 et 28 sont disposées des billes 29 en nombre convenable, billes maintenues, de préférence par une cage 30 (figure 6).
A l'endroit des billes 29, les couron- nes 26 et 28 présentent, sur leurs surfaces en regard, des cavités 31 formant rampes de profondeur décroissant en sens inverse pour les deux couronnes (figures 5 et 6), Grce à cette organisation, lorsque, sous l'aotion de la force centrifuge, les masselottes 10' passent de la position en trait plein de la figure 4 à la position ,
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en trait mixte et que, par suite, elles font tourner le disque 24 (et, avec lui, la couronne 26) de l'angle permis par les fentes 25 (voir figure 4), les billes 29 se trouvent entrainées dans le même mouvement de rotation.
Etant donné, que la couronne 26 est immobi- lisée dans le sens de l'axe de l'embrayage par la butée à billes 27, et en raison de la forme donnée aux cavités 31, c'est la couronne 28 qui se meut, parallèlement à l'axe précité, dans le sens de la flèche F (figure 6). Or, la. couronne 28 est solidaire du plateau 14': celai-ci se trouve donc poussé dans le sens de la flèche F (figure 3) et l'embrayage est mis en prise, à la manière habituelle, le disque 15' portant les garnitures de friction 16' se trouvant ainsi serré,' entre la plateau 14' et le plateau 17'. Ce dernier plateau est sou- mis à l'action des ressorts d'embrayage 18' et bute longitudinalement en d. Les ressorts 19' rappellent le plateau 14' et les masselottes.
Avec l'un et l'autre des modes de réalisation qui viennent d'être décrits, la réaction de, l'embrayage est interne à la cuvette 8 et de ce fait il n'existe aucune poussée sur le Volant moteur,
En raison de son organisation, l'embrayage, objet de l'in- vention, est nécessairement débrayé lorsque le moteur est à l'arrêt.
Par suite, il n'est pas possible de faire tourner le moteur en pous- sant la voiture (le changement de vitesse étant en prise sur l'une de ses combinaisons), ainsi qu'on le fait parfois pour mettre en marche le moteur en cas de panne de démarreur. Pour permettre cette manoeuvre, l'embrayage est complété, conformément à l'une des carac- téristiques de l'invention, par un dispositif d'ehcliquetage, ou de roue libre, dont les figures 1,3 et 5 montrent un mode de réalisa- tion donné à titre d'exemple.
Sur le manchon l' prolongeant le volant 1 sont montés deux cliquets 32 pivotant sur des axes 33 et soumis à l'action de ressorte 34 qui tendent à les mettre en prise avec des encoches pratiquées dans une douille 35 montée à cannelures sur l'arbre 36.
Lorsque le moteur est arrêté, les cliquets occupent la posi- tion de la figure 5 : par suite, la liaison est établie entre l'ar- bre 26 et le volant 1 et si l'on fait rouler la voiture en la pous- sant, le moteur se trouve entratné. Nais, dès que le moteur a été
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lancé, la force centrifuge chasse les cliqueta 32 vers l'extérieur, en comprimant les ressorts 34, et les becs des cliquets s'échappent des encoches. La liaison, entre l'arbre 36 et le volant 1, se trou- ve donc supprimée et le système se trouve débrayé. S'est cette der- nière position que les cliquets occupent en-marche normale.
Le fonctionnement de ces deux premiers exemples de réalisa- tion de l'embrayage, objet de l'invention, est le suivant (on suppo- se, pour la commodité de l'exposé, que l'embrayage est appliqué à une automobile, mais il est bien entendu que cet exemple n'est pris qu'à titre d'illustration, sans aucun caractère limitatif) :
Le moteur étant en marche, on peut l'accélérer sans que l'embrayage se mette à fonctionner, mais dès que l'on peut faire démarrer la voiture, on envoie le courant de la batterie dans la bobine 3 de l'électro-aimant 2 qui se trouve ainsi excité et qui attire aussitôt l'armature 7; les éléments 2 et 7 du système sont ainsi rendus solidaires, mais l'embrayage n'est pas encore'obtenu.
Pour qu'il y ait embrayage, il faut que la vitesse de rotation du moteur atteigne la vitesse, choisie par construction, pour laquelle les masselottes viennent, sous l'aotion de la force centrifuge, à fond de course de leur mouvement vers l'extérieur (position en traits mixtes sur la figure 1, pour le cas du premier mode d'exécution, et sur la figure 4, pour la variante).
Ainsi qu'on l'a exposé plus haut, ce mouvement des masselot- tes provoque, soit directement (cas des figures 1 et 2),soit par l'intermédiaire des billes 29 et des rampes 31 (cas des figures 3 à 6), le déplacement longitudinal du plateau 14 (ou 14') et, par con- séquent, la mise en prise de l'embrayage par serrage des garnitures de friotion 16 (ou 16') entre les plateaux 14 (ou 14') et 17 (ou 17'),
Lorsque les Masselottes viennent occuper leur position ex- trame vers l'extérieur, position correspondant à l'obtention de l'embrayage mécanique, il est essentiel qu'elles ne viennent pas buter contre le volant, ou oontre une partie solidaire de celui-ci, car il en résulterait un freinage tout à fait préjudiciable à la marche du système.
Pour éviter cet inconvénient, il a été prévu sur la cuvette 8 (ou 8') un rebord a (ou b) contre lequel les masse-
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lottes viennent s'appuyer à fond de course.
L'embrayage combiné que l'on vient de décrire permet, lorsqu'il est appliqué à une voiture automobile, la suppression de la pédale d'embrayage, les manoeuvres se faisant dans ce cas de la manière suivante t
Pour faire démarrer la voiture, le acteur étant en marche et le levier de changement de vitesse étant sur la combinaison dési- rée, il suffit, après avoir fermé le contact du circuit d'ei@ita-a- tion de l'électro-aimant 2-7, d'accélérer : des que le nombre de tours du moteur atteint la valeur pour laquelle l'embrayage centri- fuge a été réglé, l'embrayage se met en prise et la voiture démarre sans aucun à-coup.
Pour passer à la vitesse supérieure, il faut réduire le nombre de tours des masselottes afin de produire le débrayage du système centrifuge. C'est là le rôle du frein électromagnétique 20-22' décrit plus haut. La manoeuvre est la suivante :
Après avoir coupé le circuit d'excitation de l'électro- aimant d'embrayage 2-7, on produit, pendant un très court instant, l'excitation de la bobine 22 du frein électro-magnétique 20-22', ce qui a pour effet de ralentir le mouvement de rotation de la cuvette 8 (ou 8') et, par conséquent, de permettre le retour des masselottes à la position de repos correspondant au débrayage méca- nique. On passe alors la vitesse, on produit à nouveau l'excitation de 1'électro-aimant 2-7 et on accélère le moteur.
Les manoeuvrer d'ouverture et de fermeture des circuits d'excitation des électro- aimants 2-7 et 20-22' peuvent être conjuguées ou être exécutées au moyen d'une commande unique convenablement établie à cet effet.
Dans les deux exemples de réalisation susvisés, les masse- lottes ne fonctionnent pas tant que l'on n'envoie pas le courant dans l'électro-aimant de l'embrayage électro-magnétique ,et ceci, quel que soit le régime de marche du moteur. Il n'y a donc aucune usure des garnitures du disque d'embrayage.
Si, par exemple, l'embrayage est utilisé sur un véhicule, ou une machine, comportant plusieurs vitesses ou changements de mar-
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che, il faut pouvoir éviter le léger patinage des garnitures d'em- brayage (par conséquent, leur usure) et les possibilités de calage du moteur lorsque celui-ci tourne au ralenti, Même lorsque l'on a envo@yé le courant dans la bobine de l'él@ctro-aimant de l'ombra- yage électro-magnétique.
Pour mieux faire comprendre ce qui précède, on va supposer que l'embrayage est utilisé sur une voiture automo- bile, le levier ou manette de changement de vitesse se trouvant en position de première vitesse ou en position de marche arrière, le courant étant ainsi envoyé dans la bobine de l'embrayage électro- magnétique et le moteur tournant au ralenti. Dans ces conditions, il importe d'empêcher les masse lottes de fonctionner. Il faut donc les verrouiller et ne permettre leur déclenchement qu'à une vitesse de rotation légèrement inférieure à celle choisie pour la mise en prise de l'embrayage.
Conformément aux variantes de réalisation que l'on va dé- crire maintenant, on a prévu, pour les masselottes de l'embrayage mécanique centrifuge, un dispositif de verrouillage qui maintient lesdites masselottes en position inactive tant que l'embrayage tourne au-dessous d'une vitesse de'rotation choisie.
Dans l'exemple de réalisation que montre la figure 7, le dispositif de verrouillage empêchant l'action de chaque masselotte 10 sous l'action de la force contrifuge, avant que l'embrayage ait atteint une certaine vit@sse de rotation (fixée par construction), est constitué par une gorge circulaire 37, ménagée dans les tiges- poussoirs 13, soumises à l'action des doigts 12 des masselottes, la gorge 37 précitée coopérant avec une bille de verrouillage 38 soumise à l'action d'un reswort 39 disposé radialement dans un logement du corps de cuvette 8.
On voit immédiatement que, grâce à cette organisation, les masselottes 10 sont maintenues positivement dans leur position de repos tant que, sous l'action de la force centrifuge de la masse- lotte la, l'effort exercé par le doigt 12 sur la tige-poussoir 13 n'est pas suffisant pour refouler la bille 38 hors.de la gorge 37 de la tige-poussoir précitée.
On remarquera que le dispositif de verrouillage (37-38-39) précité n'a aucune action sur le retour, en position de repos,
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des différents organes, lors de l'arrêt du mécanisme, ce retour en position de repos étant assuré par le ressort de rappel (19), dont il est question précédemment.
Dans l'exemple de réalisation que représente la figure 8, le dispositif se différencie de l'ensemble de réalisation représen- té sur la figure 3 par les particularités suivantes : a) L'armature 7' est rendue solidaire du volant 1 du moteur et l'électro-aimant 2' (avec la bobine 3') est rendu solidaire de la cuvette 8' de l'embrayage mécanique centrifuge, le courant étant amené à la bobine 3' par le câble 4' aboutissant à la bague collec- trice 5' qui coopère avec le balai-frotteur 6', tandis que le retour s'effectue par la masse; b) Le balai-frotteur est supporté par le carter même de l'embrayage; on évite ainsi l'obligation d'apporter une modifica- tion quelconque au moteur, soit pour fixer sur le volaht la bague collectrice et ses isolants, soit pour faire supporter, par le car- ter du moteur, le balai-frotteur.
L'usure du balai 6' se trouve réduite par le fait de la possibilité que l'on a de diminuer le diamètre de la bague collec- trice 5' et par le fait que celle-ci ne tourne pas tant que le cou- rant n'est pas envoyé dans la bobine 3'; c) L'armature 20 est remplacez par l'électro-aimant 2' qui fait office, soit d'électro-aimant pour l'armature 7' (solidaire du volant 1 du moteur), soit d'armature pour la partie 20' de l'électro- aimant 22'; d) La plateau 21' (qui lest de forme différente du plateau 21 des figures 1 et 3) porte, fixé sur lui par l'intermédiaire de vis 46, un disque 47 qui sert de butée longitudinale (par l'intermédiaire de la collerette d') pour le plateau 17', lequel est rendu solidaire, en rotation, du disque 47 par l'intermédiaire de cannelures 48.
Le dispositif assurant le verrouillage des masselottes, dans le mode de réalisation de la figure 8, est formé par un évide- ment 40 (figure 9) ménagé dans la partie la plus profonde de chaque cavité 31 en forme de rampe.
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Des ressorts 19' maintiennent les billes dans les évidements 40 précités. Ces ressorts sont tarés de façon à ne permettre aux billes 29 de rouler de l'angle et de ne s'engager sur les rampes 31 que lorqque le mécanisme tourne à la vitesse de rotation choisie par construction.
Grâce à cette organisation, on peut,-comme dans l'exemple précédent, mettre en action l'embrayage électro-magnétique sans provoquer la mise en action de l'embrayage mécanique centrifuge tant que la vitesse de rotation du dispositif est inférieure à une certaine valeur ,fixée par construction.
Le rappel, en position de verrouillage, du disque 24, par rapport au plateau 14', est assuré par quelques ressorts 41 accrochés chaoun, d'une part, à un ergot 42 solidaire du disque 24 et, d'autre part, à un ergot 43 solidaire du plateau 14'. Pour em- pêcher la déformation des ressorts 41 sous l'action de la force een- trifuge, on a prévu, vers l'extérieur, des équerres'de retenue 45 fixées sur le disque 24.
On peut admettre une pression légèrement variable sur les garnitures du disque d'embrayage, ce qui permet de ne procéder à aucun réglage du jeu existant entre les plateaux 14' et 17', d'une part, et les garnitures du disque 15', d'autre part. Ce jeu est délimité par la collerette d', formant butée.
On a vu précédemment que les masselottes de l'embrayage cen- trifuge ont une course constante; elles butent ici également en a, dans le cas de la figure 7, et en b, dans le cas de lafigure 8.
La couse du plateau 14' étant donc constante, lorsque les garnitu- res 16' du disque 15' sont usées c'est le plateau 17' qui se déplace longitudinalement en comprimant les ressorts 18' d'une quantité suffisante pour entraîner l'arbre .mené 36. C'est le oontraire qui se produit, lorsque les garnitures 16' du disque 15' sont neuves et, par conséquent, plus épaisses. Dans ce cas, les ressorts 18' sont comprimés d'une quantité supérieure à la normale et la pression sur les faces des garnitures 16', se trouve simplement être légère- ment supérieure à la pression normale.
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Pour Pour mieux faire comprendre le mode particulier du fonc- tionnement de l'embrayage représenté sur la figure 8, on a repré- senté sur cette figure un schéma de la manoeuvre à exécuter en supposant l'embrayage appliqué à une machine ou à un véhicule com- portant une ou plusieurs vitesses, étant entendu que ce qui est exposé pour une vitesse est Valable pour n'importe quelle autre vitesse..
Le balai 6', amenant le courant à 1'électro-aimant 2', et la bobine 22, de l'électro-aimant fixe de freinage 22', sont reliés, par l'intermédiaire de conducteurs t et f, aux plots du commutateur A, qui est, en l'occurrence, le levier ou la manette de changement de vitesse, commutateur dont le point mort est indiqué par 0. Le fonotionnement de l'appareil est la suivant :
Le moteur étant en marche et au ralenti, on déplace le levier A de la position 0 à la position 0', course pendant laquelle on a changé de vitesse. Lorsque le levier est en 0', le courant est envoyé, grâce au conducteur f, de la batterie B dans 1électro-aimant de freinage 22'. On supprime ainsi toute manifestation intempestive de la rémanence possible que peut présenter l'électro-aimant 2' et s' l'on assure, par ce moyen, de l'immobilité de l'embrayage centrifuge.
On-amène ensuite le levier A, dela position 0' à la position 0", ce qui fait que le courant est envoyé, par l'intermédiaire du conducteur t, dans l'électro-aimant 2'.
Il y a lieu de remarquer qu'en raison du fait qu'on est tou- jours obligé de revenir au point mort pour passer une vitesse quel- conque, le risque d'entraînement intempestif, par rémanence de l'électro-aimant 3', se trouve supprimé puisque c'est l'électro- aimant de freinage 22' qui se trouve être le dernier mis en action lorsque l'on retient au point mort.
Il est évident que les exemples de réalisation du dispositif perfectionné conformément à l'invention, exemples décrits ci-dessus et représentés sur le dessin annexé, ne sont donné qu'à titre indica- tif et non limitatif et que l'embrayage perfectionné peut subir toutes modifications de détail sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'in- vention.