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CHANGEMENT DE VITESSE HYDRAULIQUE CONTINU PARTICULIEREMENT APPROPRIE POUR
VEHICULES.
L'objet de la présente invention est un changement de vitesse hydraulique continue conçu particulièrement pour être monté sur des véhicu- les. Il est formé essentiellement d9une pompe et d9un moteur hydraulique à. plusieurs cylindres, tous deux volumétriques, reliés entre eux par circuit fermée et dans lesquels les cylindres du moteur aussi bien que de la pompe. sont disposés suivant les génératrices de volumes de révolution coaxiaux entre eux.
Une des réalisations de 1?invention est un changement de vites- se caractérisé par le fait que le corps des cylindres de la pompe est solidai- re avec 19arbre principal du changements tandis que la carcasse de la pompe est solidaire avec le corps des cylindres du moteur et avec 1?arbre secondaire du changements la plaque porte-bielle de la pompe étant fixée sur la carcasse de la pompe elle-même. alors que la plaque porte-bielle du moteur est fixée sur l' envelippe fixe extérieure formant la carcasse du moteur et comprenant tout l' ensemble.
Ce changement de vitesse a une autre caractéristique qui le différencie de ceux déjà connus,, et qui le rend particulièrement propre à l' emploi déjà indiquée c9est le fait que la distribution de la pompe est du type frontal, alors que la distribution du moteur est effectuée par l'inter- médiaire d9un anneau placé dans une chambre formée entre le distributeur de la pompe et le corps des cylindres du moteur solidaires entre eux,,, cet anneau ayant une excentricité opportune par rapport aux axes de la pompe et du mo- teur. -
Les dessins ci-joints illustrent schématiquement et à titre d9exemple une forme de réalisation du changement de vitesse formant l'objet de la présente inventions
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la fig.
1 est une section axiale schématique d'un changement de vitesse complet. la fig. 2 est une section axiale semblable à la fig. 1 de la partie centrale du changement de vitessemais à une plus grande échelle, et illustrant en détail les organes de distribution du liquide pour la pompe et le moteuro
La fig. 3 est une section transversale exécutée selon le plan II-II de la fig.2.
La fig. 4 est une section axiale de la pompe secondaire qui as- pire et renvoie en circuit le liquide qui s'échappe du changement lui-même et s'accumule dans le réservoir formé par sa propre carcasse extérieure.
La fig. 5 est une section transversale de la fig. 4 exécu- tée suivant le plan IV-IV.
Les fig. 6 et 7 sont deux sections orthogonales entre elles. d'une autre forme d'exécution de la pompe secondaire.
Comme le démontre le dessin, le dispositif de changement de vitesse selon l'invention comprend; un arbre moteur 1, un arbre secondaire 2, une pompe indiquée génériquement par la lettre A et comprenant un corps cy- lindre 9, fixé à l'arbre moteur 1, comme on l'indique au point 10.
Sur l'arbre secondaire 2 est fixé par contre le corps des cy- lindres 16 du moteur hydraulique, indiqué génériquement par la lettre B, et dont l'axe se trouve sur le prolongement de l'axe de la pompe A.
Les cylindres de la pompe A et du moteur B sont disposés selon les génératrices de deux cônes coaxiaux et ayantleurs sommets convergents.
Les extrémités libres des bielles 14 des pistons de la pompe A, s'appuient sur un anneau 6 qui est fixé sur l'arbre 1 par l'intermédiaire d'un joint tournant 4. Les extrémités libres des bielles 15 des pistons du moteur B s'appuient pareillement sur un anneau 24, qui est monté sur l'arbre secondaire 2 par l'intermédiaire d'un joint tournant 21.
La pompe A et le moteur B sont reliés hydrauliquement entre eux en circuit fermée par le distributeur 13 et les'autres organes, comme on le décrira mieux par la suite.
L'anneau porte-bielle 6 s'appuie:, par l'intermédiaire d'un sup- port à sphères ou à rouleaux sur la plaque 8 qui est fixée sur la carcasse 30 et oscille sur l'axe X. Les déplacements de cette plaque sont commandés par deux cylindres appropriés 38a et 38b. comme il est indiqué clairement dans la fig.1
Le corps portant les cylindres 9 de la pompe,s'appuie,sur la plaque distributrice 13 qui est solidaire avec la carcasse 30, avec laquelle est également solidaire le corps des cylindres 16 du moteur hydraulique B.
L'ensemble formé par la carcasse 30, la plaque distributrice 13 et le corps des cylindres du moteur 16 tournera en même temps que l'arbre de sortie du change- ment de vitesse 2. Cet arbre de sortie 2 est relié par l'intermédiaire du joint de cardan 21 à l'anneau porte-bielle 24 qui s'appuie sur la plaque 25 par 19 intermédiaire d'un support à sphères ou à rouleaux approprié. Cette plaque est fixée sur l'enveloppe extérieure fixe 33, et peut osciller sur l'axe fixe Y grâce à une commande à cylindre et piston 44.
Sur la plaque distributrice 13 (fig. 2 et 3) ont été pratiqués deux canaux d'aspiration La et de refoulement Lm de la pompe A. canaux qui sont en communication avec la chambre C. placée entre le distributeur 13 de la pompe A. et le corps des cylindres 16 du moteur B. On a prévu dans cette chambre l' anneau 53, qui la divise en deux parties, une partie cylindrique intérieure C1 et une partie annulaire extérieure C2. Les canaux Lm et La sont reliés respectivement avec la partie annulaire C2 et celle cylindrique intérieu- re Cl de la chambre G. par 19.intermédiaire des canaux D2 et DI.
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Dans le bloc des cylindres 16 du moteur B. ont été prévus des canaux semblables à Fm et Fa. correspondant avec chaque cylindre du moteur..
L'anneau 53 tourne autour de l'axe W placé sur le plan des axes
0 de l'arbre I de la pompes et l'axe Y déjà nommé et ledit arbre W se dépla- cera latéralement par rapport à l'axe de l'arbre 1. L'axe de rotation de l' anneau 53 est formé par l'intermédiaire du petit arbre de réaction 58 passant à l'intérieur de l'arbre moteur 1 ou de l'arbre de sortie 2 et il est fixe par rapport à l'enveloppe extérieure du changement de vitesse.
La pompe A et le moteur B sont reliés entre eux en circuit fer- mé; en effet le canal d'émission Lm de la pompes comme nous l'avons déjà dit, est en communication avec la partie annulaire extérieure C2 de la chambre C.
Etant donné le déplacement de l'axe W de l'anneau 53. les canaux Fa d9aspira- tion du moteur seront en communication avec cette chambre.
L'excentricité de l'axe W fait en sorte que les canaux Fm d' émission du moteur B. sont en communication avec la partie cylindrique in- térieure CI de la chambre C. laquelle est à son tour en communication. comme nous l'avons déjà dite par l'intermédiaire du canal La, avec le secteur d'aspiration de la pompe.
Si par contre l'anneau 53 est amené en position telle que son axe W résulte en coïncidence avec l'axe des arbres moteur et de sortie du changements il séparera complètement les canaux Fa et Fm du moteur B, de la chambre annulaire extérieure C2. en la mettant en communication avec la cham- bre cylindrique intérieure CI. Ceci se produit en raison du fait que le dia- mètre intérieur de l'anneau distributeur 53. est supérieur à celui de la tangente de la circonférence des parois intérieures des canaux Fa et fm.
Le système qui permet les déplacements de.l'anneau 53 est le suivant; lorsqu'on envoie de l'huile dans la chambre E du piston 59. étant donné que celui-ci possède à l'une de ses extrémités un prolongement de forme conique 59' (fig.2). lorsque ce dernier avance il agit par sa partie conique sur le rouleau 54 monté librement sur 1 axe 55. solidaire avec l'anneau 53.
L'axe 50 qui soutient cet anneau 53.est maintenu par une boucle 61 qui se meut sur le guide 56 placé sur l'extrémité de l'arbre de réaction 58. Cette boucle est poussée latéralement et de façon continue, par le ressort 57. de sorte que 1?anneau 53 tend toujours à prendre l'excentricité prévue. Quand le piston 59 se déplace,, son prolongement conique 59' fera pression sur le rouleau 54 de façon à obliger ce dernier ainsi que l'anneau 53 à se mouvoir et à se mettre dans une position concentrique par rapport à ce prolongement conique à cloche 599 et par suites coaxial avec l'axe du changement. L'ar- bre 58 devra nécessairement se maintenir fixe par rapport à la carcasse ex- térieure du dispositif.
Si 1?un des arbres principaux du changement 1 ou 2,porte un organe de'transmission de mouvementé tel que poulie ou engrenage,, l'arbre 58 pourra se prolonger au delà de l'arbre 1 et être fixé à une bride extérieu- re. Dans le cas contraire qui se vérifie par exemple dans la traction automo- bileoù les deux extrémités des arbres 1 et 2 sont reliées aux organes de transmission par l'intermédiaire de joints, il est indispensable que cet ar- bre 58 soit maintenu fixes sans qu'il puisse sortir des extrémités des arbres 1 et 2.
Comme nous l'avons déjà dit, la pompe P (fig.4 et 5) a le rôle principal d'aspirer, du réservoir 31 de la carcasse 33, 1?huile qui passe par les joints et les organes du changement,, et de l'envoyer à nouveau par une légère pression dans le circuit d'aspiration de la pompa.9 du changement.
Cette pompe P est composée d'une enveloppe excentrique 63 dans laquelle sont montés, de façon à pouvoir rouler, les rouleaux 64 entraînés par le volant 65, solidaire avec 1 arbre l, qui est 19arbre'moteur ou principal du changement.
Les rouleaux 64 sont placés dans des rainures appropriées prévues dans le volant lui-même.,, et effectueront le pompage de l'huile car.,, pendant la rota- tion du volant, d9une, part,la chambre 76 augmentera de volumes provoquant ain-
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si l'aspiration, et de l'autre 77 diminuera de volume, provoquant la poussée du liquide. La chambre 76 sera en communication par le conduit 74 avec le réservoir 31, et la chambre 77 par le conduit 75 communiquera avec le cir- cuit d'aspiration de la pompe A.
Les rouleaux 64 seront maintenus en adhé- rence avec l'enveloppe extérieure, non seulement par la force centrifuge, mais aussi par 19anneau 66 qui est tenu par les rouleaux eux-mêmes dans une position toujours excentrique par rapport à l'axe Z de l'enveloppe extérieu- re, et par suite même par rapport à l'axe 0 des arbres du changement de vi- tesse. Si donc, on fait tourner cet anneau 66 sur l'arbre 67 solidaire avec l'extrémité de l'arbre 58 opposée à celle qui porte l'organe guide 56, le centre de rotation de l'anneau 66 ne pouvant se déplacer, ce dernier empê- chera également la rotation de l'arbre 58.
Ceci est.le système d'immobilisation de l'arbre 58 placé à l' intérieur d'un des arbres principaux du changements sans que cet arbre 58 ait à sortir de l'arbre principal, et ce système, comme nous l'avons dit, pré- voit l'utilisation de la pompe P nécessaire pour maintenir le changement de vitesse plein d'huile.
Il a été également prévu dans la pompe P la soupape 71 action- née par le ressort 72 réglable par l'intermédiaire de la tige 73, et destinée à uniformiser la pression de fonctionnement de la pompe P.
Cette pompe P peut prendre également d'autres formes, dont l' une est celle qui est illustrée dans les figures 6 et 7.
Dans cette forme de réalisation également, la pompe P remplit la principale fonction d'aspirer du réservoir 31 de la carcasse 33 l'huile qui s'échappe du changement de vitesse et de l'envoyer à nouveau, par une lé- ' gère pression,,, dans le circuit d'aspiration de la pompe A du changement; elle remplit aussi la fonction secondaire d'immobiliser le petit arbre'58.
D'après ce système on obtient: un manchon 80 qui porte à l' une de ses extrémités une couronne dentée 81, et le petit arbre 58 qui porte un engrenage 82 d'un diamètre primitif égal à celui de la couronne 81. Sur ces engrenages s'engagent respectivement les pignons 83 et 84 fixés solidai- rement sur l'arbre 85 monté à son tour sur l'enveloppe 86 solidaire avec l' arbre moteur 1 du changement de vitesses de façon à tourner en même temps que celui-ci.
Il est certain que lorsque l'enveloppe 86 tourne, si le man- chon 80 est immobilisé et par suite la couronne dentée 81, l'engrenage 82 sera.également immobilisé et par suite même le petit arbre 58.
En même temps chaque paire d'engrenage 81-83 et 82-84 forme une pompe à engrenages qui- aspirera dans sa rotation (suivant le sens de ' rotation indiqué dans le dessin par la flèche) par le canal 87 et enverra l' huile au canal 88. Ces canaux communiquent respectivement, par l'intermé- diaire des conduits 89 et 90. avec les chambres annulaires 92 et 91, de sorte que l'intérieur de l'arbre 1 est en communication avec l'huile envoyée par la pompe P et le tube d'aspiration 93 avec l'aspiration de cette pompe.
Grâce au levier 94 on peut faire effectuer n'importe quelle rotation an man- chon 80 par rapport au support fixe 95, et ainsi l'on pourra toujours faire tourner le petit arbre 58. Etant donné que le petit arbre 58 sert à mainte- nir dans la bonne position le pivot de l'anneau distributeur 53 du moteur hydraulique du changement de vitesse, cette rotation sert à enregistrer, par l'intermédiaire de petits déplacements angulaires, la phase de la dis- tribution elle-même.
Par contres en effectuant la rotation.de 1800 on obtient la marche arrière,,, étant donné qu'avec cette manoeuvre on invertit les canaux, d'aspiration et les éjections du moteur hydraulique.
Le fonctionnement du changement de vitesse décrit ci-dessus et illustré dans les figo 1 à 5, est le suivant-.
Supposons que la plaque porte=bielle 8 -de la pompe A et 'celle analogue 25
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du moteur B soient toutes deux inclinées comme il est indiqué dans la fig.
10 Si l'arbre 1 tourne, une certaine quantité d'huile. à travers le canal d9envoi La de la pompe A. le conduit DI, la chambre centrale CI et le canal Fm. agira sur la partie aspiration du moteur B. lui imprimant un mouvement de rotationo Cette rotation du moteur B.
provoque également la rotation de l' ensemble solidaire avec le corps des cylindres 16 du moteurs c'est-à-dire 19arbre 2 de sortie du changements et la carcasse 30 de la pompe Ao
La rotation de la carcasse 30 fait en sorte que la capacité de la pompe n'est plus proportionnée au nombre de tours de l'arbre l' mais à la différence entre les tours de l'arbre l' et ceux de la carcasse tour- nante 30, et cette vitesse est celle que le moteur hydraulique B, et par suite l'arbre secondaire 2 peuvent atteindre avec la particulière inclinaison admise pour les plaques 8 et 25.
Si l'on admet donc comme fixe le nombre des tours de l'arbre moteur l' le nombre de tours de l'arbre de sortie 2 dépendra exclusivement de l'inclinaison des plaques, c'est-à-dire de la cylindrée du moteur B et de la pompe A.
Ainsi. si la cylindrée de la pompe est zéro. le changement de vitesse sera au point morte alors que si la cylindrée du moteur est zéro, le mouvement sera transmis de l'arbre 1 à l'arbre 2 dans le rapport I : I, et naturellement, dans les positions intermédiaires, plus la quantité d'hui- le que le moteur soustrait à la pompe est grande, plus sera important le rapport de transmission.
Si l'on réduit l'inclinaison de la plaque 8 de la,pompe A. ou si l'on augmente celle de la plaque 25 du moteur B, on augmentera le rapport entre les cylindrées et par suite le rapport de transmission. La valeur spé- cifique des cylindrées influera seulement, à pression égale, le couple au moment de rotation transmis.
Le couple disponible sur l'arbre secondaire 2 du changement de vitesse, sera celui de réaction.,, disposnible sur la carcasse 30 de la pompe, et égale à celui transmis à la pompe elle-même par l'arbre moteur 1. augmenté, dans les vitesses ayant un rapport différent de un, de celui trans- mis par le moteur hydraulique à son joint de cardan 21, qui sera celui qui est récupéré par le moteur lui-même., de l'huile provenant de la pompe par la différence de tours entre le corps des cylindres 9 de la pompe et la carcasse 30, c9est-à-dire entre l'arbre primaire 1 et l'arbre secondaire'.2.
Comme il a déjà été dit. on obtient les variations d'inclina- tion des plaques 8 et 25 et par suite les variations du rapport du changement ' de vitesse. en retirant ou en envoyant de l'huile, par l'intermédiaire des systèmes de commande extérieurs de très facile manoeuvre, aux chambres des cylindres 38a et 38b par la plaque 8 de la pompe A et à la chambre du cylin- dre 44 par la plaque 25 du moteur B.
Dans la position des plaques 8 et 25 correspondant au rapport I : I. c'est-à-dire avec la plus grande cylindrées de la pompe'et la cylindrée nulle du moteur, on n'aura pas de passage d'huile dans les conduits, la partie intérieure de la pompe A tournera en même temps que sa carcasse 30. et ainsi les poussées des pistons se transmettront statiquement sur léur supports rela- tifs, sans provoquer de perte de puissance.
Dans le moteur B au contraire, ses poussées se transmettront sur les supports qui dans ces conditions effectuent un nombre de tours égal à ceux de l'arbre moteur la
Etant donné que dans les nombreuses .applications du.changement de vitesse et en particulier dans celles qui touchent la traction,,,de qui in- téresse le plus est le rendement de l'ensemble, dans de,telles conditions de marche et dans le'but d'améliorer ce rendement, l'axe 1?' de l'anneau 53 est amené en coincidence avec l'axe 0 des arbres principaux du changement de vitesse Par ce déplacement. l'anneau 53 (fig.2) ferme :
Le passage entre la par-
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tie annulaire extérieure C2 de la chambre C et tous les canaux Fm et Fa du moteur et empêche ainsi la pression de l'huile de la pompe de se propager . ; à l'intérieur des cylindres du moteur. Par contre, dans ces conditions, l' anneau 53 laisse découverte à l'intérieur une petite partie de ces canaux,; de façon que le moteur est mis ainsi en court-circuit, et est relié à la cham- bre d'aspiration de la pompe, ce qui empêche que se produisent d'éventuelles et périlleuses surpressions, au cas où la plaque 25, par suite de petites imperfections mécaniques, ne soit parfaitement perpendiculaire à l'axe de ro- tation.
Nous avons déjà décrit précédemment comment l'on peut dépla- cer l'anneau 53.
Par le dispositif décrit ci-dessus et qui est caractéristique de la présente invention, le rendement de l'ensemble s'améliore surtout dans le secteur des rapports de vitesse les plus bas (des rapports intermédiai- res à la prise directe), chose nécessaire sutout quand le moteur B doit être calibré pour obtenir de fortes augmentations de couple par rapport au couple de l'arbre moteur. En effet dans ces conditions si la distribution de l'hui- le au moteur était du type frontal comme celui de la pompe, on aurait des pertes excessives étant donné les dimensions importantes de l'ensemble, soit par les fuites soit par la friction mécanique, et ces pertes provoqueraient naturellement une importante perte de puissance, surtout dans les vitesses à grande rapidité, c'est-à-dire lorsque la vitesse de rotation relative est la plus grande.
Naturellement la disposition des cylindres du moteur, de la pompe et leur nombre, la forme de l'anneau distributeur, les détails de la pom- pe de récupération d'huile et de tous les autres organes décrits ci-dessus pourront être modifiés suivant la nécessité, sans pour cela sortir du cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS.
1) Changement de vitesse continu de type hydrualique, particu- lièrement approprié pour la traction, comprenant: un arbre moteur ou d'entrée, un arbre secondaire ou de sortie et un troisième arbre ayant le même axe que les précédents et fixe; une pompe et un moteur hydraulique du type à pistons. reliés hydrauliquement en circuit fermé, et placés par rapport aux arbres res- pectifs l'un sur le prolongement de l'autre. la pompe ayant son corps de cylin- dres fixé sur l'arbre moteur'., et le moteur ayant le sien fixé sur l'arbre se- condaire. une carcasse renfermant la pompe et solidaire avec le corps de± cylin- dres du moteur, une carcasse fixe renfermant tout l'ensemble. deux plaques in- clinables.
ayant les mêmes axes que les arbres du changement, sur une desquel- les, fixées sur la carcasse de la pompe, s'appuient les extrémités libres des bielles des pistons de la pompe, tandis que sur l'antre, qui est fixée sur la carcasse fixe, s'appuient les extrémités libres des bielles des pistons du mo- teur, des moyens de distribution de l'huile qui sont prévus entre les têtes des cylindres de la pompe et celles des cylindres du moteur, ainsi que des or- ganes de commande, manoeuvrables de l'extérieur et servant à commander les va- riations d'inclinaison des plaques sur lesquelles s'appuient les bielles. afin de varier la cylindrée de la pompe et du, moteur et par suite le rapport de trans- mission du changement de vitesse.
2 Changement de vitesse comme celui revendiqué à la revendica- tion l, dans lequel les cylindres de la pompe et du moteur sont disposés selon les génératrices de deux cônes convergents.