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" Perfectionnements apportés ou relatifs aux mécanismes de changements de vitesse ". Pri-
La présente invention se rapporte aux perfectionnements apportés aux mécanismes de changements de vitesse et se rapporte particulièrement à une botte de vitesse du type synchromesh comme on en emploie ordinairement sur des véhicules.
Dans la construction normale de la botte de vitesse en usage général, la commande est transmise de l'arbre du moteur ou arbre moteur ou de commande à l'arbre intermédiaire par une paire de roues d'engrenage constamment en prisa, qui sont disposées à l'extrémité avant de la boite de vitesse, et la commande dans les engrenages indirects est transmise de l'arbre interné= diaire à l'arbre de sortie ou arbre récepteur qui est ordinairement en alignement avec l'arbre de commande par une ou plusieurs paires de roues d'engrenage en prise sur l'arbre intermédiaire et l'arbre de sortie, une roue de chaque paire étant embrayéepar un embrayage à griffes sur son arbre pour reprendre la commande après que les griffes ont été synchronisées par un embrayage à friction.
Dans cette disposition, l'arbre de commande et l'arbre intermédiaire avec les roues d'engrenage; qui se trouvent sur eux sont constamment entraînées par le moteur tant que l'enbrayage est en prise, l'arbre de commande tournant à la vitesse du moteur et l'arbre intermédiaire et ses roues d'engrenage tournant à une vitesses qui est proportionnelle à la vitesse du moteur et dépend du rapport des roues d'engrenage constamment en prise qui connectent l'arbre de commande et l'arbre intermédiaire.
La masse tournante de l'arbre de commande et de l'arbre intermédiaire a une inertie ou effet de volant considérable, et pour synchroniser les griffes pour mettre un engrenage en prise, toute cette masse doit être mise par l'embrayage à cône, ou un mécanisme synohromesh équivalent en synchronisme avec l'arbre de sortie/qui tourne à la vitesse des'roues du véhicule ou à une vitesse proportionnelle dépendant du rapport de démultiplication dans l'essieu arrière.
Ainsi, l'effort exigé pour la synchronisation est considérable et tend à rendre le changement de vitesse lourd et lent.
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Dans une bofte de vitesse selon la présente invention, les roues d'engrenage constamment en prise sont disposées sur l'extrémité arrière de l'arbre intermédiaire et sur l'arbre de sortie, et l'arbre de commande est prolongé pour porter les roues dentées de changement de vitesse qui peuvent tourner librement sur lui et engrener avec les roues d'engrenage complémentaires calées sur l'arbre intermédiaire. Ainsi les roues d'engrenage constamment en prise, l'arbre intermédiaire, et les roues d'engrenage portées'par l'arbre intermédiaire et 1' arbre de commande tournent toujours à une vitesse directement proportionnelle à la vitesse des roues du véhicule, et pour synchroniser les roues d'engrenage,/il faut simplement mettre en synchronisme l'arbre de commande et le mécanisme de synchronisation qu'il porte.
Ainsi la masse à synchroniser est très sensiblement réduite avec un certain nombre d'avantages en pratique.
L'un de ceux-ci est, que l'effort exigé pour la synchronisation est réduit de manière que moins d'effort est exigé de la part du chauffeur pour changer de vitesse, le changement de vitesse est plus rapide, et on peut employer un mécanisme de synchronisation plus petit et plus léger avec une réduction rubsé quended la grandeur et du poids de la boite de vitesse.
Un autre avantage est que, grâce à ce qu'il faut dissiper moins d'énergie sous forme de chaleur par le mécanisme de synchronisation en effectuant un changement de vitesse, la température de l'huile dans la botte de vitesse sera maintenue à un niveau plus bas, ce qui est un avantage particulier/quand les roues d'engrenage de l'arbre de commande tournent sur des douilles ou des paliers sur l'arbre.
Le placement des roues d'engrenage/ constamment en prise sur 1'extrémità arrière de l'arbre intermédiaire et sur l'arbre de sortie a encore cet avantage que la réduction de l'engrenage qui a lieu par l'entremise de ces engrenages quand le véhicule marche dans l'un des engrenages indirects, a lieu après que le couple a été transmis par les engrenages indirects au lieu d' avoir lieu avant comme dans la boite de vitesse normale, de sorte qu'un couple plus faible est transmis par les engrenages indirects ou de changement de vitesse. Le couple réduit sur les engrenages de changement de vitesse a comme résultat une pression de dents réduite, réduisant ainsi le fléchissement des arbres et les charges sur les paliers.
Comme le fléohissement des arbres affecte l'engrènement correct des roues d'engrenage sur leur cercle primitif, la pression réduite des dents est d'un avantage particulier pour le silence aussi bien que pour l'usure des roues d'engrenage.
Par conséquent, le diamètre de ces roues pour une puissance d'entrée donnée/peut être réduite conjointement avec la longueur et le diamètre des arbres avec une réduction finale des dimensions èt du coût de la boite de vitesse.
L'application pratique de la présente invention est illustrée par les dessins ci-joints, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en plan d'un mécanisme de changement de vitesse du type ordinaire pour un véhicule à moteur.
La figure 2 est une vue en plan d'un mécanisme de changement de vitesse équivalent/réalisé selon la présente invention.
La figure 3 est une vue en plan en coupe d'une boîte de vitesse réalisée selon la présente invention.
Dans le mécanisme de changement de vitesse montré dans la figure 1, 10 est l'arbre de commande qui, sur un véhicule,
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sera normalement entrainé par un moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'un embrayage. L'extrémité arrière de 1' arbre 10 porte une roue d'engrenage 11 en prise constante avec une roue d'engrenage 12 calée sur un arbre intermédiaire 13 montée dans des paliers 14 et ayant son axe parallèle à celui de l'arbre 10.
L'arbre intermédiaire est ainsi entraîné conti- nuellement par l'arbre 10 à une vitesse réduite qui dépend des nombres relatifs de dents des roues d'engrenage 11 et 12. sur l'arbre intermédiaire sont également calées des roues d'engre- nage de changement de vitesse 15, 16, 17 ayant des nombres de dents différents et engrenant avec des roues d'engrenage com- plémentaires 18, 19,20 qui peuvent tourner librement sur un arbre de sort% 21 en alignement axial avec l'arbre de commande.
L'arbre 21 est monté dans des paliers 22, 23, et l'extrémité arrière de* l'arbre de commande 10 est reçu en un palier à l'ex- trémité avant de l'arbre de sortie 21. Un mécanisme de synchro- mesh 24, 25 de n'importe quel type approprié est calé sur 1' arbre 21 et est destiné à accoupler les arbres 10 et 21 l'un à l'autre pour un entraînement en prise directe ou accoupler 1' une quelconque des roues d'engrenage 18, 19, 20 à l'arbre 21 pour les entraînements indirects sous différents rapports de* roues.
L'arbre intermédiaire 13 et l'arbre de commande 10 dans une boîte de vitesse d'un véhicule portant ordinairement aussi des roues d'engrenage 26, 27, 28 pour une marche arrière, ces roues d'engrenage étant disposées en avant des roues d'engre- nage constamment en prise 11,12 et coopérant avec une,roue d'engrenage folle qui n'est pas représentée.
Quand ce mécanisme est employé sur un véhicule, les seu- les parties qui tournent à une vitesse proportionnelle à la vi- tesse des roues du véhicule sont l'arbre de sortie 21 et .le. mécanisme sychromesh. Toutes les autres parties, qui sont in- diquées en traits gras, à savoir l'arbre de commande 10, les roues d'engrenage constamment en prise 11, 12, l'arbre inter- médiaire 13, les roues d'engrenage 15, 16, 17, 18, 19 et 20, et les roues d'engrenage 26, 27 et 28 sont constamment entrai- nées par le moteur pendant que 1'accouplement est embrayé et l'arbre de commande 10 et la roue d'engrenage 11 tournent à la vitesse du moteur,
tandis que l'arbre intermédiaire et les au- tres roues d'engrenage tournent à une vitesse qui est proportionnelle à la vitesse du moteur et dépend du rapport des roues d'engrenage constamment en prise 11 et 12. Ainsi la masse en- tière de ces parties doit être mise par le mécanisme synchro- mesh en synchronisme avec l'arbre de sortie avant qu'on puisse effectuer un changement de vitesse.
Dans un engrenage selon la présente invention tel qu'il est illustré par la figure 2, l'arbre de commande 100 est pro- longé jusqu'à l'extrémité arrière de la botte de vitesse, son extrémité arrière étant reçue dans un palier dans l'extrémité avant de l'arbre de sortie 121 qui s'étend dans la boîte de vitesse seulement suffisamment loin pour porter la roue d'en- grenage 111. Cette roue est constamment en prise avec une roue d'engrenage 112 portée par l'arbre intermédiaire 113 sur lequel sont également calées trois roues d'engrenage 115,116, 117.
Ces roues engrènent avec des roues d'engrenage complémentaires 118, 119, 120 qui peuvent tourner librement sur l'arbre de com- mande 110.Un mécanisme synchromesh 124, 125 est calé sur 1' arbre de'commande 110 et est propre a accoupler les arbres 110 et 121 l'un à l'autre ou à accoupler l'une des roues d'engre- nage 118, 119,120 à l'arbre 110.
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L'arbre 110 et l'arbre intermédiaire 113 portent également des roues d'engrenage 126, 127 et 128 pour une marche arrière par l'intermédiaire d'une roue folle qui n'est pas montrée.
Avec cette disposition, comme l'arbre intermédiaire et l'arbre de sortie sont accouplés en permanence par les roues d'engrenage constamment en prise 11 , 112, l'arbre intermédiaire, les roues d'engrenage 111, 112, et les roues d'engrenage 115, 116, 117, 118, 119, 120 et 128 tournent tous à une vitesse proportionnelle a celle des roues du véhicule. Les seules parties qui.tournent à la vitesse du moteur sont celles dessinées en traits gras, à savoir l'arbre de commande 110, les pignons de marche arrière 127 et 128 et le mécanisme synchromesh 124 et 125. Par conséquent, il n'y a que ces parties qui doivent être synchronisées avec l'arbre de sortie pour effectuer un changement de vitesse.
La boite de -vitesse montrée en plan, en coupe, à la figure 3, est une construction pratique d'une boite de vitesse pour véhicules réalisée selon la présente invention. Dans cette boite de vitesse, 200 est l'arbre moteur ou de commande et 221 l'arbre de sortie en alignement avec ce dernier. L'arbre de commande est prolongé jusqu'à l'extrémité arrière de la boite de vitesse et son extrémité arrière est reçue dans un roulement à rouleaux dans une extrémité avant de l'arbre de sortie.
Sur l'arbre de sortie est calée une roue d'engrenage 211 constamment en prise avec une roue d'engrenage 212 portée par l'arbre intermédiaire 213. sur cet arbre sont calées trois roues d'engrenage de changement de vitesse 215, 216, 217, engrenant avec des roues d'engrenage complémentaires 218. 219, 220, qui sont libres de tourner sur des paliers portés par l'arbre de commande. Un mécanisme synchromesh 224 et 225 monté sur l'arbre de commande et commandé par un mécanisme sélecteur 230 est propre à accoupler l'arbre de commande et l'arbre commande l'un à 1' autre pour la prise directe ou pour accoupler l'une quelconque des roues d'engrenage 218, 219, 220, à l'arbre de commande pour les commandes indirectes.
Une roue d'engrenage additionnelle 231 est clavetée sur l'arbre intermédiaire de façon qu'on puisse la faire coulisser pour la mettre en engrènement avec un pignon 232 porté par 1' arbre de commande pour la première commande ou prise indirecte, c'est-à-dire la plus petite. Les engrenages pour la marche arrière ne sont pas représentés et peuvent être disposés de n'importe quelle manière appropriée.
REVENDICATIONS.
1.) Mécanisme de changement de vitesse comprenant un arbre de commande, un arbre de sortie en alignement avec celuici, et un arbre intermédiaire parallèle aux deux autres dans laquelle des roues d'engrenage constamment en prise sont calées sur l'arbre intermédiaire et sur l'arbre de sortie et l'arbre de commande est prolongé pour porter des roues d'engrenage de changement de vitesse,qui engrènent avec des roues d'engrenage complémentaires portées par l'arbre intermédiaire, les roues d'engrenage portées par l'arbre de commande pouvant tourner librement sur celui-ci et ayant des moyens grâce auxquels elles peuvent être accouplées sélectivement à l'arbre.
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"Improvements made or relating to gear change mechanisms". Pri-
The present invention relates to the improvements made to the gear change mechanisms and relates particularly to a gear boot of the synchromesh type as is ordinarily used on vehicles.
In the normal construction of the gearbox in general use, control is transmitted from the motor shaft or drive shaft or drive shaft to the intermediate shaft by a pair of constantly prized gear wheels, which are arranged to the front end of the gearbox, and control in the indirect gears is transmitted from the internal shaft to the output shaft or receiver shaft which is ordinarily aligned with the drive shaft by one or more pairs of gear wheels engaged on the countershaft and output shaft, one wheel of each pair being engaged by a claw clutch on its shaft to resume control after the claws have been synchronized by a friction clutch .
In this arrangement, the control shaft and the intermediate shaft with the gear wheels; which are on them are constantly driven by the engine as long as the clutch is engaged, the drive shaft rotating at engine speed and the intermediate shaft and its gear wheels rotating at a speed which is proportional to engine speed and depends on the ratio of the constantly engaged gear wheels that connect the control shaft and the intermediate shaft.
The rotating mass of the driveshaft and countershaft has considerable inertia or flywheel effect, and to synchronize the claws to engage a gear, all of this mass must be put on by the cone clutch, or an equivalent synohromesh mechanism in synchronism with the output shaft / which rotates at the speed of the wheels of the vehicle or at a proportional speed depending on the gear ratio in the rear axle.
Thus, the effort required for synchronization is considerable and tends to make the gear change heavy and slow.
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In a gearbox according to the present invention, the constantly engaged gear wheels are disposed on the rear end of the countershaft and on the output shaft, and the drive shaft is extended to support the wheels. gearshift cogs that can turn freely on it and mesh with the complementary gear wheels set on the intermediate shaft. Thus the constantly engaged gear wheels, the intermediate shaft, and the gear wheels carried by the intermediate shaft and the drive shaft always rotate at a speed directly proportional to the speed of the vehicle wheels, and to synchronize the gear wheels, / it is simply necessary to synchronize the control shaft and the synchronization mechanism which it carries.
Thus the mass to be synchronized is very appreciably reduced with a certain number of advantages in practice.
One of these is, that the effort required for synchronization is reduced so that less effort is required on the part of the driver to change gears, the gear change is faster, and one can employ a smaller and lighter synchronization mechanism with a reduced reduction in size and weight of the gearbox.
Another advantage is that due to the fact that less energy in the form of heat has to be dissipated by the synchronization mechanism when performing a gear change, the temperature of the oil in the gear boot will be kept at a level lower, which is a particular advantage / when the drive shaft gear wheels rotate on bushings or bearings on the shaft.
The placement of the gear wheels / constantly in mesh on the rear end of the countershaft and on the output shaft has this advantage again that the reduction in gearing which takes place through these gears when the vehicle runs in one of the indirect gears, takes place after the torque has been transmitted by the indirect gears instead of taking place before as in the normal gearbox, so that a lower torque is transmitted by indirect gears or speed change. The reduced torque on the shift gears results in reduced tooth pressure, thereby reducing shaft deflection and bearing loads.
As shaft buckling affects the proper meshing of the gear wheels on their pitch circle, the reduced tooth pressure is of particular benefit for the quiet as well as the wear of the gear wheels.
Therefore, the diameter of these wheels for a given input power can be reduced together with the length and diameter of the shafts with a final reduction in the dimensions and cost of the gearbox.
The practical application of the present invention is illustrated by the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a plan view of an ordinary type speed changing mechanism for a motor vehicle.
Fig. 2 is a plan view of an equivalent speed change mechanism / made in accordance with the present invention.
Figure 3 is a sectional plan view of a gearbox made in accordance with the present invention.
In the gear shift mechanism shown in Figure 1, 10 is the control shaft which, on a vehicle,
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will normally be driven by an internal combustion engine through a clutch. The rear end of the shaft 10 carries a gear wheel 11 in constant mesh with a gear wheel 12 wedged on an intermediate shaft 13 mounted in bearings 14 and having its axis parallel to that of the shaft 10.
The intermediate shaft is thus continuously driven by the shaft 10 at a reduced speed which depends on the relative numbers of teeth of the gear wheels 11 and 12. On the intermediate shaft are also fixed gear wheels. gear shifters 15, 16, 17 having different numbers of teeth and meshing with complementary gear wheels 18, 19,20 which can rotate freely on a% 21 output shaft in axial alignment with the gear shaft. ordered.
The shaft 21 is mounted in bearings 22, 23, and the rear end of the drive shaft 10 is received in a bearing at the front end of the output shaft 21. A synchro mechanism - mesh 24, 25 of any suitable type is wedged on shaft 21 and is intended to couple shafts 10 and 21 to each other for direct drive or to couple any of the wheels. gear 18, 19, 20 to shaft 21 for indirect drives in different wheel ratios.
The intermediate shaft 13 and the control shaft 10 in a gearbox of a vehicle usually also carrying gear wheels 26, 27, 28 for reverse gear, these gear wheels being arranged in front of the wheels. gear constantly engaged 11, 12 and cooperating with an idle gear wheel which is not shown.
When this mechanism is employed on a vehicle, the only parts which rotate at a speed proportional to the speed of the wheels of the vehicle are the output shaft 21 and the. sychromesh mechanism. All other parts, which are shown in bold lines, namely the drive shaft 10, the constantly engaged gear wheels 11, 12, the intermediate shaft 13, the gear wheels 15, 16, 17, 18, 19 and 20, and the gears 26, 27 and 28 are constantly driven by the motor while the coupling is engaged and the drive shaft 10 and the gearing 11 run at engine speed,
while the intermediate shaft and the other gear wheels rotate at a speed which is proportional to the engine speed and depends on the ratio of the constantly engaged gear wheels 11 and 12. Thus the entire mass of these parts must be brought by the synchro-mesh mechanism into synchronism with the output shaft before a gear change can be effected.
In a gear according to the present invention as illustrated by FIG. 2, the control shaft 100 is extended to the rear end of the gear boot, its rear end being received in a bearing in the gearbox. the front end of the output shaft 121 which extends into the gearbox only far enough to carry the gear wheel 111. This wheel is constantly in engagement with a gear wheel 112 carried by the gearbox. 'intermediate shaft 113 on which are also set three gear wheels 115, 116, 117.
These wheels mesh with complementary gear wheels 118, 119, 120 which can rotate freely on the control shaft 110. A synchromesh mechanism 124, 125 is wedged on the control shaft 110 and is suitable for coupling. the shafts 110 and 121 to each other or to couple one of the gear wheels 118, 119,120 to the shaft 110.
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Shaft 110 and countershaft 113 also carry gear wheels 126, 127 and 128 for reverse gear via an idler wheel which is not shown.
With this arrangement, as the countershaft and output shaft are continuously coupled by the constantly engaged gear wheels 11, 112, the countershaft, the gear wheels 111, 112, and the gear wheels. gears 115, 116, 117, 118, 119, 120 and 128 all rotate at a speed proportional to that of the wheels of the vehicle. The only parts which rotate at engine speed are those drawn in bold lines, namely the drive shaft 110, the reverse gears 127 and 128 and the synchromesh mechanism 124 and 125. Therefore, there is no has only those parts which must be synchronized with the output shaft to effect a speed change.
The gearbox shown in plan, in section, in Figure 3, is a practical construction of a vehicle gearbox made in accordance with the present invention. In this gearbox, 200 is the motor or control shaft and 221 the output shaft in alignment with the latter. The drive shaft is extended to the rear end of the gearbox and its rear end is received in a roller bearing in a front end of the output shaft.
On the output shaft is wedged a gear wheel 211 constantly in mesh with a gear wheel 212 carried by the intermediate shaft 213. On this shaft are wedged three speed change gear wheels 215, 216, 217, meshing with complementary gear wheels 218. 219, 220, which are free to rotate on bearings carried by the control shaft. A synchromesh mechanism 224 and 225 mounted on the drive shaft and controlled by a selector mechanism 230 is suitable for coupling the drive shaft and the drive shaft to one another for direct engagement or for coupling the drive shaft. any of the gears 218, 219, 220, to the drive shaft for indirect drives.
An additional gear wheel 231 is keyed on the intermediate shaft so that it can be slid into mesh with a pinion 232 carried by the drive shaft for the first drive or indirect engagement, that is. that is, the smallest. The gears for the reverse gear are not shown and can be arranged in any suitable manner.
CLAIMS.
1.) Gear shift mechanism comprising a control shaft, an output shaft in alignment with it, and an intermediate shaft parallel to the other two in which constantly engaged gear wheels are wedged on the intermediate shaft and on the intermediate shaft. the output shaft and the drive shaft is extended to carry gear change gear wheels, which mesh with complementary gear wheels carried by the intermediate shaft, the gear wheels carried by the a drive shaft rotatable freely thereon and having means by which they can be selectively coupled to the shaft.
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