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Changement de vitesse, en particulier pour automobiles.
On connait différents genres de changements de vi- tesse, en particulier pour les automobiles, dans lesquels une partie de la puissance envoyée dans le mécanisme est transmise directement, par des roues dentées se trouvant constamment en prise, de l'arbre de commande du moteur d'actionnement à l'arbre de sortie, tandis que seule la partie restante de la puissance passe à travers la partie du mécanisme faisant varier le nombre de tours.
On connaît également des changements de vitesse com-
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portant du côté de la commande un mécanisme planétaire produisant une dérivation de puissance, mécanisme dont l'étoile planétaire est reliée directement à l'arbre de commande du moteur d'actionne- ment 'et dont une roue solaire est reliée directement à l'arbre de sortie, tandis que l'autre roue solaire agit par l'intermé- diaire d'un dispositif de multiplication sur l'arbre de sortie.
Dans une construction connue d'un semblable mécanisme, le dispo- sitif de multiplication employé est un mécanisme de transmission de force motrice hydrodynamique dont le rapport de multiplication ne peut pas être réglé à volonté et qui n'est pas exempt de glis- sement. Il se produit par conséquent, en cas de petits nombres de tours, de mauvais rendements par lesquels l'avantege de la dériva- tion de puissance est supprimé au moins pour les petits nombres de tours. La présente invention écarte cet inconvénient et fournit un changement de vitesse qui tient compte de la manière la plus favorable de toutes les conditions du fonctionnement des automo- biles et est utilisable également pour d'autres applications.
L'invention consiste en ce que l'on emploie comme mécanisme de multiplication un mécanisme à rapport de multiplication pratique- ment exempt de glissement, réglable à volonté, par exemple un dis- positif mécanique ou hydrostatique.
Pour l'emploi comme changement de vitesse d'automobiles, le mécanisme planétaire peut avantageusement être établi de telle manière que dans la marche sur a utostrade (marche rapide), la roue solaire, reliée au mécanisme de multiplication, du mécanisme plané- taire est complètement à l'arrêt ou au moins à peu près à l'arrêt.
La puissance de transmission du mécanisme de multiplication est alors approximativement nulle, et le mécanisme de multiplication doit seulement soutenir la roue solaire. En marche normale (multi- plication 1 :1) le mécanisme planétaire est immobile en lui-même et le mécanisme de multiplication doit transmettre moins que la moitié de la puissance du moteur. C'est seulement en cas de marches lentes utilisées seulement pendant peu de temps lors du démarrage et en
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passe rampe, que la partie principale de la puissance/à travers le mé- canisme de multiplication.
Par suite de ce mode defonctionnement, l'agencement présente par rapport aux mécanismes connus l'avantage que le mécanisme de multiplication est fortement préservé vu qu'il marche seulement avec de faibles charges partielles pour les grandes puissances, durant longtemps, du moteur. En outre, il se produit seulement un rendement un peu plus mauvais du mécanisme de multiplication pour de petites charges partielles et ce rendement un peu plus mau- vais n'influence défavorablement le rendement global du changement de vitesse que d'une façon négligeable.
Si on emploie comme mécanisme de multiplication un mécanisme hydraulique réglable graduellement, dont la course de la partie de pompe et de la partie de moteur peut être modifiée jusqu' au zero, la roue solaire, reliée au mécanisme de,multiplication, du méca- nisme planétaire,peut être mise à l'arrêt lors de la marche rapide par le fait que le débit de la partie de moteur est amené à s'an- nuler par la diminution de la course du piston jusqu'au zéro. Dans cet état de fonctionnement, le liquide sous pression fourni par la pompe n'est pas consommé et par conséquent la pompe est freinée jusqu'à l'arrêt.
La puissance de transmission hydraulique est alors nulle et il persiste seulement encore,dans le mécanisme hy- draulique formé par la pompe et le moteur, une pression statique du liquide par laquelle la partie de pompe qui tourne est soute- nue et qui a pour conséquence une certaine perte de force motrice.
Cet inconvénient peut être évité par une forme de réalisation de l'invention qui consiste en ce qu'on a prévu un blocage mécanique pour la partie de pompe, blocage qui est relié au changement de course de telle manière qu'il est mis en prise lorsqu'est atteint le débit d'absorption nul de la partie de moteur.
De cette manière, le soutien hydraulique de la partie tournante de pompe est remplacé par un soutien mécanique et on obtient que la pression de liquide produite par la pompe devient nulle et que les forces d'application
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par pression impliquées par la pression statique du liquide et les pertes de force motrice ainsi provoquées disparaissent pour la plus grande partie. est
Comme il/pratiquement impossible de rendre complètement nulle la course de piston de la partie de moteur de façon que la partie de moteur ne déplace plus aucun liquide, il se présen- tera fréquemment encore des forces intérieures inutiles qui se font sentir également comme pertes.
Pour les écarter encore, on peut prévoir entre les conduites d'aspiration et de refoulement reliant la partie de pompe et la partie de moteur, une conduite de court-circuit avec organe d'obturation, ce dernier étant re- lié de telle manière au changement de course que la conduite de court-circuit est ouverte lorsqu'est atteinte la quantité d'ab- sorption nulle de la partie de moteur.
Le dessin représente des exemples de réalisation de l'in- vention.
Les fig. 1 à 5 montrent chacune une coupe longitudinale schématique.
La fig. 6 montre une variante de l'exemple de la fig. 2.
Sur ces figures, on a désigné par 1 un mécanisme plané- taire et par 2 un mécanisme de multiplication. Le mécanisme pla- nétaire 1 présente une étoile planétaire 3 dans laquelle sont montées les roues planétaires 4, une roue solaire 5 en forme de roue creuse et une autre roue solaire 6. L'étoile planétaire 3 est reliée directement à l'arbre de commande 8 actionné par un moteur 7 et la roue solaire 5 directement à l'arbre de sortie 9.
La roue solaire 6 est montée sur un arbre creux 10 et agit sur le mécanisme de multiplication 2 qui est intercalé entre l'arbre creux 10 et l'arbre de sortie 9. La roue solaire 5 reliée direc- tement à l'arbre de sortie 9 est plus grande que la roue solaire6 On obtient ainsi que, dans le cas où le mécanisme planétaire est immobile en .lui-même, la plus grande partie de la puissance est transmise directement à larbre de sortie.
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Les exemples de réalisation suivantes fige 1 à 5 diffè- rent par la nature du mécanisme de multiplication variable.
Dans la réalisation suivant la fige I, le mécanisme de multiplication a la forme d'un changement de vitesse 11 à roues dentées, d'une manière connue quelconque.
Il est plus favorable d'employer, comme on l'e fait à la fig. 2, comme mécanisme de multiplication, un mécanisme hydrau- lique progressif dont la multiplication peut varier depuis la puissance nulle de la partie de pompe 12 pour le débit le plus grand de la partie de moteur 13 jusqu'à la puissance de pompe la plus élevée et la quantité nulle absorbée par le moteur.
Par le renversement de la direction du courant de liquide, on peut même obtenir - contre le moment de rotation de la roue so- laire 5- une marche arrière de l'arbre de sortie 9.
La fig. 3 montre une forme de réalisation dans laquelle on a employé, comme mécanisme de multiplication réglable sans étages, deux changements de vitesses à poulies 14 et 15 montées à ils suite l'un de l'autre, réglables sans étages, comportant des paires de poulies coniques déplaçables l'une par rapport à l'au- tre et entre celles-ci des courroies trapézoïdales en maillons métalliques. Dans cette forme de réalisation,'comme dans les autres changements de vitesse d'automobiles, il faut prévoir un embrayage pouvant être dégagé et une marche arrière séparée. Ces pièces ne sont pas représentées. Il est aussi possible d'obtenir la marche arrière d'une manière connue par changement d'accouple- ment des différentes pièces du mécanisme planétaire 1.
Comme en cas de couple moteur restant constant, le mo- teur de commande donne également à la roue solaire 6 un couple restant toujours le même, une solution particulièrement simple est possible, suivant la fige 4, moyennant l'emploi d'un méca- nisme hydraulique réglable sans étages comme mécanisme de multi- plication, par le fait que la partie de pompe du mécanisme hy- draulique reçoit la forme d'une pompe 16 à débit fixe par tour
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et à direction de refoulement restant constante, pompe qui pro- duit par conséquent toujours la même pression de liquide, tandis que dans la conduite de liquide on a prévu des dispositifs de distribution 17 pour la commande de la direction du courant de liquide, dispositifs qui soht connus en eux-mêmes.
La partie de moteur du mécanisme hydraulique a dans ce cas la forme d'un moteur 18 à quantité absorbée par tour variable depuis zéro jusqu'à la valeur maxima ; le sens de rotation du moteur peut être modifié pour la marche arrière par changement d'écoulement du liquide au moyen du dispositif de distribution 17.
La réalisation suivant la fig. 5, dans laquelle on a prévu comme pompe une pompe 19 à roue dentée ou à vis sans fin de construction connue, diffère de la précédente par le fait que la partie de moteur consiste en plusieurs moteurs à roues den- tées 20 qui ont des quantités fixes absorbées par tour et qui peuvent être ajoutés ou enlevés suivant les besoins en cas de changement du rapport de multiplication pour adapter la quantité d'ensemble absorbée par tour aux conditions de fonctionnement.
Les différents moteurs à liquide 20 peuvent en outre, comme on l'a représenté, avoir des quantités différentes absorbées par tour. La marche rapide, c'est à dire le blocage de la roue so- laire 6, est obtenue par mise hors d'action de tous les moteurs à roues dentées. La marche la plus lente prend naissance lorsque tous les moteurs 20 à roues dentées sont mis en service en même temps. La marche arrière peut être obtenue, avec une pression de liquide un peu élevée par le fait qu'on amène le courant de liquide de la pompe 19 à la tubulure de sortie de liquide des moteurs à roues dentées. On a Indiqué schématiquement à la fig.5 une possibilité de réalisation de la commande au moyen de tiroirs 21 en forme de pistons.
La disposition représentée permet par des moyens simples d'être complètement maître du véhicule. La mise en court-circuit
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du courant de liquide de la pompe 19 donne la marche à vide du moteur 7 lorsque le véhicule est arrêté. Le blocage, des deux cotés, des conduites de liquide des moteurs 20 à roues dentées provoque le blocage du véhicule. Le dégagement progres- sif des moteurs à roues dentées produit le processus d'accélé- ration et un placement plus poussé des moteurs de la roue den- tée dans le flux de force peut être employé pour le ralentis- sement ou le freinage du véhicule.
Dans la réalisation suivant la fig. 6, le mécanisme planétaire actionné par le moteur 7 agit par la roue solaire 6 intérieure sur l'arbre creux 10 qui actionne la partie de pompe 12 du mécanisme hydraulique 2, dont la partie de moteur 13 est reliée à la partie de pompe par une conduite d'aspiration 22 et une conduite de refoulement 23. Entre les deux conduites, on a disposé une conduite de liaison 24 dans laquelle est monté un organe d'obturation 25.
L'arbre creux 10 est relié rigidement à une couronne d'embrayage 26 qui peut être bloquée contre la rotation par un segment denté 27 s'engageant dans celle-ci. Le segment denté 27 est en liaison avec le levier 28 de réglage de course de la partie de moteur 13 du mécanisme hydraulique, de telle manière qu'il est engagé dans la couronne d'embrayage 26 lorsque le levier est amené dans la position désignée par 29 et que par conséquent la course de la partie de moteur est mise au zéro.
Il existe également entre le levier de réglage 28 et l'organe d'obturation 25 une semblable liaison non-représentée et telle que l'organe d'obturation 25 est ouvert dans la position 29 du levier de réglage 28. La liaison entre le levier de réglage 28 et l'organe d'obturation 25 peut être réalisée d'une manière connue quelconque.
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Gear shifting, in particular for automobiles.
Different kinds of gear changes are known, in particular for automobiles, in which part of the power sent to the mechanism is transmitted directly, by toothed wheels constantly in engagement, to the control shaft of the engine. actuation to the output shaft, while only the remaining part of the power passes through the part of the mechanism varying the number of revolutions.
There are also known speed changes.
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carrying on the control side a planetary mechanism producing a power bypass, mechanism of which the planetary star is connected directly to the control shaft of the actuating motor 'and of which a sun wheel is connected directly to the shaft output, while the other sun wheel acts via a multiplication device on the output shaft.
In a known construction of such a mechanism, the multiplication device employed is a hydrodynamic driving force transmission mechanism, the multiplication ratio of which cannot be adjusted at will and which is not free from slippage. In the case of small numbers of revolutions, therefore, poor efficiencies occur whereby the advantage of the power bypass is suppressed at least for the small numbers of revolutions. The present invention overcomes this drawback and provides a gear change which most favorably takes into account all operating conditions of automobiles and is usable for other applications as well.
The invention consists in employing as the multiplication mechanism a mechanism with a substantially slip-free, adjustable multiplication ratio, for example a mechanical or hydrostatic device.
For use as a speed change of automobiles, the planetary mechanism can advantageously be set up in such a way that in the high-speed drive (fast walking), the sun wheel, connected to the multiplication mechanism, of the planetary mechanism is completely stationary or at least almost stationary.
The transmitting power of the multiplication mechanism is then approximately zero, and the multiplication mechanism only needs to support the sun wheel. In normal operation (1: 1 multiplication) the planetary mechanism itself is stationary and the multiplication mechanism must transmit less than half of the engine power. It is only in case of slow steps used only for a short time when starting and when
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ramp pass, as the main part of the power / through the multiplication mechanism.
As a result of this mode of operation, the arrangement has compared to known mechanisms the advantage that the multiplication mechanism is strongly preserved since it works only with low partial loads for large powers, for a long time, of the engine. Further, only a slightly poorer efficiency of the multiplication mechanism occurs at small partial loads, and this somewhat poorer efficiency adversely affects the overall efficiency of the speed change only to a negligible extent.
If we use as the multiplication mechanism a gradually adjustable hydraulic mechanism, the stroke of the pump part and the motor part of which can be changed to zero, the sun wheel, connected to the multiplication mechanism, of the mechanism planetary, can be stopped during rapid operation by the fact that the flow of the motor part is made to be canceled by the reduction of the piston stroke to zero. In this operating state, the pressurized liquid supplied by the pump is not consumed and therefore the pump is braked to a stop.
The hydraulic transmission power is then zero and there remains only still, in the hydraulic mechanism formed by the pump and the motor, a static pressure of the liquid by which the part of the pump which rotates is supported and which results in some loss of driving force.
This drawback can be avoided by an embodiment of the invention which consists in providing a mechanical lock for the pump part, which lock is connected to the change of stroke in such a way that it is engaged. when the zero absorption rate of the motor part is reached.
In this way, the hydraulic support of the rotating part of the pump is replaced by mechanical support and it is obtained that the liquid pressure produced by the pump becomes zero and the application forces
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by pressure implied by the static pressure of the liquid and the losses of driving force thus caused disappear for the most part. is
Since it is practically impossible to make the piston stroke of the motor part completely zero so that the motor part no longer displaces any liquid, there will frequently still be unnecessary internal forces which are also felt as losses.
To further separate them, it is possible to provide between the suction and delivery pipes connecting the pump part and the motor part, a short-circuit pipe with shut-off member, the latter being connected in such a way to the stroke change that the short-circuit line is open when the zero absorption quantity of the motor part is reached.
The drawing shows exemplary embodiments of the invention.
Figs. 1 to 5 each show a schematic longitudinal section.
Fig. 6 shows a variant of the example of FIG. 2.
In these figures, 1 denotes a planetary mechanism and 2 a multiplication mechanism. The planetary mechanism 1 has a planetary star 3 in which the planetary wheels 4 are mounted, a sun wheel 5 in the form of a hollow wheel and another sun wheel 6. The planetary star 3 is connected directly to the control shaft. 8 driven by a motor 7 and the sun wheel 5 directly to the output shaft 9.
The sun gear 6 is mounted on a hollow shaft 10 and acts on the multiplication mechanism 2 which is interposed between the hollow shaft 10 and the output shaft 9. The sun gear 5 is connected directly to the output shaft. 9 is larger than the sun wheel6 Thus, in the case where the planetary mechanism is stationary in itself, the greater part of the power is transmitted directly to the output shaft.
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The following embodiments of 1 to 5 differ in the nature of the variable multiplication mechanism.
In the embodiment according to figure I, the multiplication mechanism takes the form of a gear change 11 with toothed wheels, in any known manner.
It is more favorable to use, as is done in fig. 2, as a multiplication mechanism, a progressive hydraulic mechanism, the multiplication of which can vary from the zero power of the pump part 12 for the largest flow rate of the motor part 13 to the highest pump power and the zero quantity absorbed by the motor.
By reversing the direction of the liquid flow, it is even possible to obtain - against the torque of the sun wheel 5 - a reverse gear of the output shaft 9.
Fig. 3 shows an embodiment in which two gear changes with pulleys 14 and 15 mounted one after the other, adjustable without stages, comprising pairs of pulleys, have been employed as an adjustable multiplication mechanism without stages conicals movable with respect to each other and between them, trapezoidal belts made of metal links. In this embodiment, as in other automobile gear changes, a disengageable clutch and separate reverse gear must be provided. These parts are not shown. It is also possible to obtain reverse gear in a known manner by changing the coupling of the different parts of the planetary mechanism 1.
As in the case of the motor torque remaining constant, the control motor also gives the sun wheel 6 a torque that always remains the same, a particularly simple solution is possible, according to figure 4, by using a mechanism. Adjustable hydraulic mechanism without stages as a multiplication mechanism, in that the pump part of the hydraulic mechanism takes the form of a pump 16 with a fixed flow rate per revolution
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and with a constant discharge direction, pump which consequently always produces the same liquid pressure, while in the liquid line there are provided distribution devices 17 for controlling the direction of the liquid flow, devices which soht known in themselves.
The motor part of the hydraulic mechanism has in this case the form of a motor 18 with quantity absorbed per revolution variable from zero to the maximum value; the direction of rotation of the motor can be changed for reverse gear by changing the flow of the liquid by means of the distribution device 17.
The embodiment according to FIG. 5, in which a toothed wheel or worm pump 19 of known construction is provided as the pump, differs from the previous one in that the motor part consists of several toothed wheel motors 20 which have different quantities. fixed absorbed per revolution and which can be added or removed as needed in the event of a change in the gear ratio to adapt the overall amount absorbed per revolution to the operating conditions.
The different liquid motors 20 can furthermore, as has been shown, have different amounts absorbed per revolution. Rapid travel, that is to say the blocking of the sun wheel 6, is obtained by disabling all the toothed wheel motors. The slowest rate occurs when all the toothed wheel motors are put into service at the same time. The reverse gear can be obtained, with a somewhat high liquid pressure, by the fact that the liquid stream from the pump 19 is brought to the liquid outlet pipe of the toothed wheel motors. Schematically shown in fig.5 a possibility of implementing the control by means of sliders 21 in the form of pistons.
The arrangement shown makes it possible by simple means to be completely in control of the vehicle. Short-circuiting
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of the flow of liquid from the pump 19 causes the engine 7 to run idle when the vehicle is stopped. The blockage, on both sides, of the liquid lines of the toothed wheel motors 20 causes the vehicle to block. The gradual disengagement of the toothed wheel motors produces the acceleration process, and further placement of the toothed wheel motors in the force flow can be employed for slowing or braking the vehicle.
In the embodiment according to FIG. 6, the planetary mechanism operated by the motor 7 acts by the inner sun wheel 6 on the hollow shaft 10 which operates the pump part 12 of the hydraulic mechanism 2, the motor part 13 of which is connected to the pump part by a Suction pipe 22 and a discharge pipe 23. Between the two pipes, there is disposed a connecting pipe 24 in which is mounted a closure member 25.
The hollow shaft 10 is rigidly connected to a clutch ring 26 which can be blocked against rotation by a toothed segment 27 engaging therein. The toothed segment 27 is in connection with the stroke adjusting lever 28 of the motor part 13 of the hydraulic mechanism, so that it is engaged in the clutch ring 26 when the lever is moved to the position designated by 29 and therefore the stroke of the motor part is zeroed.
There is also between the adjustment lever 28 and the shutter member 25 a similar connection (not shown) such that the shutter member 25 is open in position 29 of the adjustment lever 28. The connection between the lever adjustment 28 and the closure member 25 can be produced in any known manner.