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DISPOSITIF SYNCHRONISEUR POUR MECANISME DE TRANSMISSION, UTILISABLE EN
PARTICULIER SUR LES VEHICULES AUTOMOBILES.
La présente invention se rapporte à un dispositif synchroniseur - pour mécanisme de transmission, utilisable en particulier sur les véhicules automobiles.
Les mécanismes de transmission des véhicules automobiles sont construits de nos jours uniquement de manière telle que tous les pignons de- vant être embrayés lorsqu'ils tournent en synchronisme demeurent constamment en prise avec leurs contre-pignons. Le grand nombre de ces pignons constam- ment en rotation nécessite un usinage très précis des flancs des dents, afin que l'uniformité et le silence de fonctionnement du mécanisme demeurent sa- tisfaisantso Dans la plupart des cas, les flancs des dents sont rectifiés après la trempe, afin d-'éliminer la cause principale des bruits de fonction- nement, à savoir les défectuosités de division engendrées par la déformation due à la trempe.
Pour la rectification de chaque dent;, un temps de travail allant de 30 secondes à 2 minutes est nécessaire suivant le module, la lar- geur des dents et le type de machine servant à l'usinage.
Un inconvénient des mécanismes de transmission connus comportant un dispositif synchroniseur réside également dans le fait que, lorsque les dentures viennent se placer dent sur dent lors de la vanne en prise, les ac- couplements synchroniseurs rendent très difficile sinon impossible la péné- tration des dents l'une dans l'autre.
Il existe il est vrai, des accouple- ments spéciaux éliminant ce défauts, mais ces dispositifs sont d'un prix très élevé
Un autre inconvénient des accouplements utilisés le plus souvent jusqu'ici pour obtenir la synchronisation réside dans le fait que leur longé- vité est très nettement inférieure à la longévité d'ensemble du véhiculeo
L'un des buts de l'invention est de supprimer ces inconvénients et de créer en conséquence les conditions permettant la construction de méca-
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nismes particulièrement simples pouvant être embrayés en synchronismeo
Suivant l'invention, la synchronisation des rotations des pi- gnons du mécanisme devant être amenés en prise est assurée par la coopération de galets de friction munis de surfaces de travail inclinées d'une façon gé- nérale selon un cône.
Les galets de friction coopérants sont montés à cou- lissement sur leurs arbres, l'un des galets de friction étant relié avec un pignon baladeur du mécanisme., tandis que le galet de friction coopérant ne peut être déplacé axialement qu'après avoir surmonté une résistance au cou- lissement engendrée par un dispositif de verrouillageo Le diamètre moyen des surfaces de travail inclinées principalement selon un cône de chaque ga- let de friction est supérieure ou inférieur au diamètre de la circonférence de division du pignon associé. Ainsi, les vitesses périphériques des pignons devant être amenés en prise sont légèrement différentes, et la pénétration des dents des pignons devant être embrayés est notablement facilitée.
Parmi les deux galets de friction coopérants, au moins la surface de travail de l'un des galets peut par exemple être légèrement convexe Ainsi, le diamètre moyen des galets de friction se trouve effectivement au milieu de la largeur de ces galets de frictiono On empêche également de cette manière le frottement de diamètres dé cônes tournant à des vitesses périphériques différenteso L'angle formé par lés surfaces de-travail des galets de friction,avec l'axe de ces galets est inférieur à 45 .
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'inventiono
La fig. 1 est une vue en coupe verticale par son axe d'un mécanis- me de changement de vitesses permettant quatre vitesses de marcheo
La figo 2 est une vue en coupe dessinée à plus grande échelle mon- trant les surfaces de travail de deux galets de friction coopérantso
Le mécanisme représenté comporte un arbre principal 1 et un arbre de renvoi 2. Pour la prise directe, l'arbre principal est entraîné à partir d'un arbre moteur -4 par l'intermédiaire d'un accouplement à clabots 3.
Un pinon 5 calé sur l'arbre moteur 4 est constamment en prise avec un pignon 6 calé sur l'arbre de renvoi 2o Sur l'arbre 1 sont calés à un certains écarte- ment l'un de l'autre des pignons¯7. et 8 qui, suivant la vitesse choisie vien- nent en prise avec des pignons 2 ou 10 calés sur un manchon baladeur 11. Ce manchon 11 est actionné à partir d'une fourchette de sélection 12. De même, un manchon baladeur 13 est.monté sur l'arbre 1 entre les pignons et 7, ce manchon amenant en prise l'accouplement à clabots 3 ou un pignon 15 soli- daire de ce manchon 13 avec un pignon 16 calé sur l'arbre 2 suivant la com- mande, assurés au moyen d'une fourchette de sélection 14.
Pour obtenir la synchronisation des vitesses, des galets de fric- tion 17, 18 munis- de surfaces de travail coniques sont reliés au manchon ba- ladeur Leurs surfaces coniques sont dirigées en sens inverses et font avec l'axe de ces galets un angle=qui est, de préférence, inférieur à 45 .
Sur l'arbre denrenvoi 2 sont montés à coulissement en un seul ensemble et entre les pignons 6 et16 deux galets de. friction 19 et 20, ces galets étant calés angulairement par rapport àccet arbre. Le coulissement des galets de friction 19 et 20 nécessite un effort déterminé, qui surmonte l'action d'un dispositif de verrouillage formé par exemple par des billes 22 logées dans un âlésage transversal de l'arbre 2 et repoussées par un ressort 21 vers l'ex- térieur dans des crans 22'.
De manière analogue, le dispositif de synchronisation des deux autres vitesses est formé de galets de friction 23 et 24 solidaires du man- chon de commande 11 et présentant des surfaces de travail coniques Les contre-galets correspondants 25 et 26 sont montés à coulissements, sous for- me d'un ensemble monobloc, sur l'arbre 1, sans toutefois pouvoir tourner par rapport à cet arbre. Il est prévu ici encore un dispositif de verrouil- lage comportant par. exemple des billes 27 logées dans un alésage transversal de l'arbre principal et repoussées par un ressort 28 vers l'extérieur dans des crans 27'. '
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On dispose donc pour chaque étage de vitesse de deux galets de friction montés sur des arbres différents.
@ Lors du déplacement axial vers la gauche en regardant la fig. 1 de la fourchette de sélection 12 par exemple qui est commune aux première et deuxième vitesses, la surface de travail du galet de friction 23 vient d'a- bord s'appliquer sur la surface de travail du galet de friction 25 et exerce sur ce galet 25 une force engendrant la pression d'application.
Une fois la résistance au coulissement surmontée, résistance exercée par le galet de fric- tion supérieur 25 par suite de la présence des billes de verrouillage soumi- ses à la poussée d'un ressort, on peut alors déplacer le pignon 2 vers la gauche (en regardant la figo 1) et l'amener en prise avec le pignon 1 qui coopère avec lui, L'effort axial qui doit être exercé pour surmonter la force des billes de verrouillage est compris comme dans les mécanismes à synchronis- mes usuels de nos jours entre 25 et 35 kg;
il exerce sur la ligne de contact du galet de friction une pression normale qui peut être maintenue (par un choix judicieux de l'angle du cône) à une valeur telle que les vitesses pé- riphériques des deux galets de friction soient synchronisées en un laps de temps d'au moins 4 dixièmes de seconde,, Les pressions d'application néces- saires à l'obtention du synchronisme engendrent une compression cylindrique comme cela est usuel actuellement sur les arbres à cames, dé sorte que les gàlets de friction ont pratiquement une longévité égale à la longévité de l'ensemble du véhiculée Bien que les galets de friction ne viennent en con- tact que selon une ligne, la totalité de la surface périphérique des deux ga- lets de friction demeure toutefois disponible comme surface d'usure,
de sor- te que les galets de friction présentent par rapport aux accouplements synchroniseurs de type habituel une surface au moins aussi grande en ce qui concerne l'usure. La compression cylindrique engendrée entre les deux ga- lets de friction s'élève, selon les valeurs des masses devant être amenées en prise en synchronisme, suivant'Hertz, entre 4.000'et-10.000 kg/cm3 envi- ron.
Les diamètres moyens des galets de friction sont légèrement supé- rieurs ou inférieurs au diamètre de la circonférence de division des pignons associés,, Pour mettre en évidence cette particularité, les circonférences de division des pignons ont été indiquées en pointillé (référence 30) et-le diamètre moyen de l'un des galets de friction,, 23 a été désigné par la réfé- rence 31. Ceci facilite notablement la pénétration des dents des pignons lors de leur venue en prise,étant donné que les vitesses périphériques des pignons devant être amenés en prise ne sont pas absolument égales.
On a représenté sur la fig. 2 les surfaces de travail de deux ga- lets de friction coopérants, par exemple des galets de friction 17 et 19.
Alors que la surface de travail 28' du.galet de friction 19 est exactement conique.-la surface de travail 29 du galet de friction 17 peut être légèrement convexe, Cette forme n'est toutefois pas indispensableo Pour plus de clarté, cette forme convexe a été exagérée sur la figo 2. La position indiquée en pointillé montre la coopération des surfaces de travail. L'écartement réduit avec la ligne droite engendre des pressions spécifiques à peine plus élevées mais donne l'assurance que le diamètre moyen des galets de friction se trouve effectivement au milieu de la¯largeur de ces galets.
Il empêche, en outre, le frottement nuisible de diamètres de cônes se déplaçant à des vitesses pé- riphériques différentes,ce qui peut entraîner éventuellement,, si la fabri- cation des galets de friction est insuffisamment précise, cet inconvénient que ce soient des diamètres de cônes légèrement plus grands ou plus petits et non les diamètres moyens qui viennent en contact, ce qui engendre alors une rotation asynchrone trop forte. L'usure des surfaces de travail est ex- traordinairement réduite, étant donné qu'elle se répartit sur la totalité de la surface périphérique,,
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté qui suppose le cas d'un mécanisme de changement de vitesses.
On peut modi- fier également la forme et la disposition des galets de friction,, C'est ain- si par exemple qu'on peut monter ces galets sur les arbres séparément par rap-
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port aux pignons. Un agencement de ce type nécessite alors deux fourchettes de sélection, l'une pour déplacer les pignons lorsqu'on les amène en prise, l'autre pour déplacer les galets de friction.
REVENDICATIONS.
EMI4.1
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SYNCHRONIZER DEVICE FOR TRANSMISSION MECHANISM, USABLE IN
SPECIAL ON MOTOR VEHICLES.
The present invention relates to a synchronizer device - for a transmission mechanism, usable in particular on motor vehicles.
The transmission mechanisms of motor vehicles are nowadays constructed only in such a way that all the gears which must be engaged when they rotate in synchronism remain constantly in engagement with their counter-gears. The large number of these constantly rotating pinions requires very precise machining of the tooth flanks, so that the uniformity and quiet operation of the mechanism remain satisfactory o In most cases, the tooth flanks are ground after quenching, in order to eliminate the main cause of operating noise, namely division defects caused by deformation due to quenching.
For the grinding of each tooth ;, a working time ranging from 30 seconds to 2 minutes is necessary depending on the module, the width of the teeth and the type of machine used for machining.
A drawback of known transmission mechanisms comprising a synchronizing device also resides in the fact that, when the teeth come into place tooth on tooth when the valve is engaged, the synchronizing couplings make it very difficult if not impossible to penetrate the teeth. one inside the other.
There are, it is true, special couplings eliminating this defect, but these devices are very expensive.
Another drawback of the couplings most often used up to now to obtain synchronization lies in the fact that their durability is very much less than the overall life of the vehicle.
One of the aims of the invention is to eliminate these drawbacks and consequently to create the conditions allowing the construction of machinery.
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Particularly simple nisms which can be engaged in synchronism
According to the invention, the synchronization of the rotations of the pinions of the mechanism to be brought into engagement is ensured by the cooperation of friction rollers provided with working surfaces inclined generally in a cone.
The cooperating friction rollers are slidably mounted on their shafts, one of the friction rollers being connected with a sliding pinion of the mechanism., While the cooperating friction roller can only be moved axially after having overcome a sliding resistance generated by a locking device The average diameter of the working surfaces inclined mainly according to a cone of each friction roller is greater or less than the diameter of the dividing circumference of the associated pinion. Thus, the peripheral speeds of the pinions to be engaged are slightly different, and the penetration of the teeth of the pinions to be engaged is significantly facilitated.
Among the two cooperating friction rollers, at least the working surface of one of the rollers can for example be slightly convex Thus, the average diameter of the friction rollers is effectively in the middle of the width of these friction rollers o Also in this way the friction of cone diameters rotating at different peripheral speeds. The angle formed by the working surfaces of the friction rollers with the axis of these rollers is less than 45.
The following description, given with reference to the appended drawings given without limitation, will make it possible to better understand the invention.
Fig. 1 is a view in vertical section through its axis of a gear change mechanism allowing four running speeds.
Fig. 2 is a sectional view drawn on a larger scale showing the working surfaces of two cooperating friction rollers.
The mechanism shown comprises a main shaft 1 and a countershaft 2. For direct drive, the main shaft is driven from a motor shaft -4 by means of a cleat coupling 3.
A pinon 5 wedged on the motor shaft 4 is constantly in mesh with a pinion 6 wedged on the countershaft 2o On the shaft 1 are wedged at a certain distance from each other of the gears ¯7 . and 8 which, depending on the speed chosen, engage with pinions 2 or 10 wedged on a sliding sleeve 11. This sleeve 11 is actuated from a selection fork 12. Likewise, a sliding sleeve 13 is. mounted on the shaft 1 between the pinions and 7, this sleeve bringing into engagement the clapper coupling 3 or a pinion 15 integral with this sleeve 13 with a pinion 16 wedged on the shaft 2 depending on the order, insured by means of a selection range 14.
To obtain the synchronization of the speeds, friction rollers 17, 18 provided with conical working surfaces are connected to the balancer sleeve. Their conical surfaces are directed in opposite directions and form with the axis of these rollers an angle = which is preferably less than 45.
On the drive shaft 2 are slidably mounted as a single assembly and between the pinions 6 and 16 two rollers. friction 19 and 20, these rollers being angularly wedged with respect to this shaft. The sliding of the friction rollers 19 and 20 requires a determined force, which overcomes the action of a locking device formed for example by balls 22 housed in a transverse bore of the shaft 2 and pushed back by a spring 21 towards the 'outside in notches 22'.
Similarly, the device for synchronizing the other two speeds is formed of friction rollers 23 and 24 integral with the control sleeve 11 and having conical working surfaces. The corresponding counter rollers 25 and 26 are slidably mounted, under in the form of a one-piece assembly, on the shaft 1, without however being able to rotate with respect to this shaft. A locking device comprising par. example of balls 27 housed in a transverse bore of the main shaft and pushed by a spring 28 outwards in notches 27 '. '
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There are therefore two friction rollers mounted on different shafts for each speed stage.
@ When moving axially to the left, looking at fig. 1 of the selection fork 12 for example which is common to the first and second gears, the working surface of the friction roller 23 comes first to rest on the working surface of the friction roller 25 and exerts on this roller 25 a force generating the application pressure.
Once the sliding resistance has been overcome, resistance exerted by the upper friction roller 25 due to the presence of the locking balls subjected to the force of a spring, it is then possible to move the pinion 2 to the left ( looking at figure 1) and bring it into engagement with the pinion 1 which cooperates with it, The axial force which must be exerted to overcome the force of the locking balls is understood as in the usual synchronous mechanisms of our days between 25 and 35 kg;
it exerts on the contact line of the friction roller a normal pressure which can be maintained (by a judicious choice of the angle of the cone) at a value such that the peripheral speeds of the two friction rollers are synchronized in one lapse of time of at least 4 tenths of a second ,, The application pressures necessary to obtain synchronism generate a cylindrical compression as is currently usual on camshafts, so that the friction gates have practically a longevity equal to the longevity of the entire vehicle Although the friction rollers only come into contact in a line, the entire peripheral surface of the two friction rollers remains available as a wear surface ,
so that the friction rollers have, compared to synchronizing couplings of the usual type, an area at least as large as regards wear. The cylindrical compression generated between the two friction rollers rises, depending on the values of the masses to be brought into synchronous engagement, according to Hertz, between 4,000 and 10,000 kg / cm3 approximately.
The average diameters of the friction rollers are slightly greater or less than the diameter of the dividing circumference of the associated sprockets ,, To highlight this peculiarity, the dividing circumferences of the sprockets have been indicated in dotted lines (reference 30) and- the mean diameter of one of the friction rollers 23 has been designated 31. This considerably facilitates the penetration of the teeth of the pinions when they come into engagement, since the peripheral speeds of the pinions must be brought into gear are not absolutely equal.
There is shown in FIG. 2 the working surfaces of two co-operating friction rollers, for example friction rollers 17 and 19.
While the working surface 28 'of the friction roller 19 is exactly conical. - the working surface 29 of the friction roller 17 may be slightly convex, however, this shape is not essential. For clarity, this convex shape has been exaggerated in figo 2. The position indicated in dotted lines shows the cooperation of the work surfaces. The reduced spacing with the straight line results in slightly higher specific pressures but provides assurance that the average diameter of the friction rollers is indeed in the middle of the width of these rollers.
It also prevents the harmful friction of diameters of cones moving at different peripheral speeds, which can possibly lead, if the manufacture of the friction rollers is insufficiently precise, this disadvantage that they are diameters slightly larger or smaller cones and not the average diameters which come into contact, which then generates too strong asynchronous rotation. The wear of the work surfaces is ex- tremely reduced, since it is distributed over the entire peripheral surface.
The invention is not limited to the embodiment shown which assumes the case of a gear change mechanism.
The shape and arrangement of the friction rollers can also be changed. This is so, for example, that these rollers can be mounted on the shafts separately from each other.
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port to the gables. An arrangement of this type then requires two selection forks, one for moving the pinions when they are brought into engagement, the other for moving the friction rollers.
CLAIMS.
EMI4.1
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