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HOBBS TRANSMISSION LIMITER résidant à LEAMINGTON SPA (Gde Bret.).
APPAREIL DE TRANSMISSION DE PUISSANCE A RAPPORT VARIABLE.
La présente invention a trait à un appareil de transmission de puissance à rapport variable de l'espèce comportant-des engrenages asso- ciés à un certain nombre de dispositifs à friction, grâce à quoi des rapports différents peuvent être établis par la mise en prise sélective des dispositifs à friction.
Un appareil de cette espèce est bien connu et prend généralement la forme d'une série de trains d'engrenages épicyclordaux comportant des orga- nes à friction agissant en tant que freins qui peuvent maintenir fixe l'un ou l'autre élément du train d'engrenages, établissant ainsi le rapport de trans- mission requis entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie, et un ou plu- sieurs embrayages qui peuvent être utilisés pour la transmission motrice à partir d'une pièce d'entrée ou pour le verrouillage de diverses pièces des trains d'engrenages entre elles.
L'avantage obtenu par un appareil de cette espèce est que le changement du rapport peut être effectué d'une manière aisée et certaine et par un préposé moins entraîné. Dans certains cas, un avantage technique peut être obtenu en ce que l'on peut faire passer l'appareil d'un rapport à un au- tre sans interrompre la transmission motrice Un appareil de cette espèce se prête à l'application de dispositifs de réglage assurant ce qu'on appelle le changement automatique, c'est-à-dire le changement du rapport d'après la route ou la vitesse du moteur, qui peuvent être influencés par le couple et/ou l'ouverture de l'étrangleur du moteur.
L'appareil antérieurement proposé implique la complication le poids et l'encombrement par comparaison avec les transmissions plus com- munément employées et sa nature a introduit des limitations considérables en ce qui concerne les rapports effectifs de transmission motrice que l'on peut obtenir. Le désavantage principal réside toutefois dans la nécessité
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de mettre en prise plus d'un élément à friction pour faire les changements de rapport. Cette nécessité a introduit celle de régler dans le temps la mise en prise des éléments si une commande ininterrompue est requise, par exemple un embrayage et un frein doivent être mis en prise et un autre embrayage et un frein doivent être mis hors de prise pour pratiquer un changement du rap- port.
Il peut être nécessaire que l'un soit mis en prise légèrement en avan ce de l'autre si on veut obtenir un changement progressif, et aussi que la mise hors de prise ait lieu en un moment relatif adéquat. Cela a donné lieu à des complications considérables dans l'application du réglage automatique et a réndu presque impossible la production d'un changement continu progres- sif du rapport sous toutes les conditions du fonctionnement. En outre,un agencement de cette espèce implique généralement un changement considérable de la vitesse de certaines pièces des engrenages épicyclofdaux ou satellites; par exemple, une cage comparativement lourde, portant un certain nombre de pignons doit être maintenue fixe pendant l'exercice d'un rapport, mais doit tourner à la vitesse du moteur pendant l'exercice du rapport suivant.
Cela ajoute à la difficulté d'assurer un changement progressif et augmente éga- lement la nécessité d'agencements compliqués de réglage dans le temps, car s'il y a un changement considérable de la quantité de mouvement et qu'il est requis que l'énergie soit communiquée au train d'engrenage à partir de l'ar- bre de sortie, une inversion de couple aurait lieu. Un autre avantage est que, pendant l'accélération, par exemple à partir de l'arrêt, il peut être nécessaire de communiquer une énergie substantielle au train d'engrenages, ce qui réduit l'accélération disponible.
Le but de la présente invention est de présenter une transmission simple et robuste qui fournit au moins quatre rapports de vitesse avant lorsque c'est requis, rapports qui peuvent :être changés, pendant que le couple agit et sans perte de traction, par la mise hors de prise et la mise en prise d'un seul élément à friction.. Un autre but est de présenter un train d'engrenages à l'aide duquel,on peut obtenir des rapports adéquats et qui permet d'accomplir le 'changement de rapport avec le minimum de changement de la quantité de mouvement, par exemple : la cage relativement lourde et les pignons du train d'engrenages peuvent être fixes en première vitesse, tourner lentement en seconde, à une plus grande vitesse en troisième et tourner à la vitesse du moteur en quatrième vitesse.
Un au- tre but eoncore est de présenter un agencement grâce auquel un dispositif de réglage dans le temps, relativement simple, peut être employé pour faire va- rier la mise hors de prise et la mise en prise selon que l'on passe à une vi- tesse supérieure ou inférieure et selon les vitesses auxquelles ces change- ments doivent être accomplis. Il est entendu que dans une transmission de cette espèce, lorsqu'on passe à une vitesse supérieure sous pleime charge, il est désirable que la traction soit pleinement maintenue pendant tout le changement et un élément à friction ne doit pas être complètement mis hors de prise avant qu'un autre élément à friction ne soit mis ea prise.
Lors- qu'on passe à une vitesse inférieure sous pleine charge, il est désirable qu'un élément soit mis hors de prise avant que l'autre élément ne soit mis en pri- se,de manière à donner au moteur le temps d'augmenter la vitesse de façon appropriée. Il est clair qu'il est bien plus- aisé de réaliser cela si un. seul élément doit être mis hors de prise et. un-seul élément doit être mis en prise pour produire le changement de rapport.
Selon l'invention, un mécanisme de transmission motrice comprend au moins deux roues planétaires dont au moins une est actionnée par un -membre moteur d'entrée, un élément à cage à satellites, un premier élément à broche porté par ladite cage, l'axe dudit premier élémemt à broche étant décalé par rapport à l'axe desdites roues planétaires, un jeu de dents d'engrenages sur le premier élément à broche en prise avec une desdites roues planétaires, un second jeu de dents sur ledit premier élément à broche, un second élément à broche porté par ladite cage, des engrenages portés par la second élément à broche et en prise avec le second jeu de dents du premier élément, à broche et avec l'autre roue planétaire, un arbre de sortie,
un dispositif reliant l'ar- bre de sortie avec un desdits éléments, et un dispositif reliant au moins une desdites roues planétaires à un frein de réaction.
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Pour que l'invention puisse être aisément mise en oeuvre, des formes de construction de l'invention vont maintenant être décrites à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés.
La figure 1 (lA et 1B) est une vue-en section d'une transmis- sion motrice à vitesse variable, construite suivant la présente invention, la section étant faite suivant la ligne X-X de la figure 2
La figure 2 est une vue terminale du train d'engrenages de la figure 1.
La figure 3 est un dessin schématique représentant l'agencement des engrenages de la transmission.
La figure 4 est un dessin schématique représentant une forme des engrenages, constituant une varianteo
La figure 5 est un dessin schématique, représentant une autre variante.
Il est fait d'abord référence à la figure 1; le bloc embrayage 10 est agencé de manière à être boulonné au volant d'un moteur à combustion interne et enferme deux embrayages à friction A et 8 actionnés hydrauliquement Ces embrayages comprennent des plaques de rotation 11, 12, des plaques de pres- sion 13 14 des plaques à friction 15 16 (constituant la plaque avant et la plaque arrière du bloc embrayage), des plaques isolantes 17, 18 des diaphrag- mes souples 19 et 20, une plaque centrale 21 appelée ci-dessous corps de sou- pape d'embrayage;
, portant les diaphragmes 19 et 20, qui ont une forme annulai- re et qui sont maintenus à leurs alésages par des bagues de blocage 22, 23 et, à leurs diamètres extérieurs, par des bagues de blocage 24, 25. Chacun des embrayages est pourvu d'un certain nombre de ressorts de mise hors prise 26, 27 La pression de liquide destinée à mettre les mebrayages en prise pénètre dans les espaces d'actionnement 28, 29 au moyen de conduits dont l'un est re- présenté en 30 Deux soupapes à piston 31 (un par embrayage) fonctionnent dans un alésage formé dans le corps de soupape et servent soit à ouvrir le conduit 30 vers le conduit 32 afin de mettre l'embrayage en prise,
soit à ou- vrir le conduit 33 vers un échappement 34 afin de mettre l'embrayage hors de prise.Un ressort 35 agit pour maintenir la soupape à piston dans la position extérieure, celle du débrayage.
Le bloc embrayage 36 enferme trois freins à plaques C, D et E, actionnés hydrauliquement. La construction des freins est quelque peu sembla- ble à celle des embrayages. La pression de liquide agissant sur les diaphrag- mes souples 37, 38 et 39 provoque la mise en prise des plaques 40, 41 et 42 par l'intermédiaire de plaques isolantes 43 44 et 45 et de plaques de pres- sion 46, 47 et 48. Dans le cas des freins, des garnitures 49, 50 et 51, 52 etc... sont attachées aux plaques de pression et aux plaques telles que 53 qui constituent le bloc, mais dans le cas des embrayages., les garnitures à friction sont attachées aux plaques de rotation.
Le bloc à engrenages comprend un arbre d'entrée 54 un manchon d'entrée 55 portant des engrenages planétaires 56 et 57 et un manchon de réaction 58 portant un engrenage .planétaire 59 Un arbre de sortie 60 por- te une roue dentée planétaire 61. Une cage 64 porte des éléments à broche 62 et d'autres éléments à broche 63, tous ces éléments étant décalés par rap- port à l'axe des roues planétaires. Les éléments 62 portent trois jeux de dents d'engrenage ou pignons 65, 66 et 67 de dimensions différentes; Chacun des éléments 63 porte deux jeux de dents d'engrenage ou pignons 68 69 de différentes dimensions. Les pignons 68 s'engrènent avec la roue planétaire 56 et les pignons 69 s'engrènent avec la roue planétaire 61 Les pignons 65, 66 et 67 s'engrènent respectivement avec les roues planétaires 59 57, 56.
Les pignons 67 68 s'engrènent entre eux.
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L'arbre d'entrée 54 porte un moyen 110 auquel la plaque de rota- tion 11 est attachée, et l'embrayage A, lorsqu'il est en prise, peut \transmet- tre la commande par l'arbre 54 à l'engrenage 56. Le manchon 55 porte un moyeu 112 de la plaque de rotation 12 et, si l'embrayage B est en prise, la comman- de peut être transmise par le manchon 55 à l'engrenage 57. Le manchon d'entrée 55 peut aussi servir de manchon de réaction et porte un moyeu 140 attaché à la plaque de rotation 40 et, si le frein C est en prise:, le manchon 55 et l'en- grenage 57 sont maintenus fixes. Le manchon de réaction 58 porte un moyeu 141 de la plaque de rotation 41 et, si le frein B est en prise, le manchon 58 et l'engrenage 59 sont maintenus fixes.
La cage 64 porte les moyeux 142, 242 des plaques de rotation 42 et, si le frein E est en prise, la cage 64 est main- tenue fixe.
Un bloc hydraulique 70 comprend une pompe 71 actionnée à partir du bloc embrayage, un collet d'alimentation 72 comportant un certain nombre de bagues d'étanchéité et deux rainures 73, 74 par le moyen desquelles la pression hydraulique peut être menée à l'un des embrayages A ou B ou aux deux ensemble. Il y a aussi un certain nombre de forages, non représentés, qui relient le bloc hydraulique aux différents freins. Le bloc comporte des sou- papes de détente, une soupape sélectrice, et une soupape qui permet à la fois la sélection manuelle et automatique des différents rapports. Cela est plus complètement décrit dans la demande de brevet déposée en Belgique sous le n provisoire 409.009 le 11 août 1953.
En fonctionnement, le premier rapport est obtenu en mettant en prise l'embrayage A et le frein Eo L'engrenage 56 est de ce fait action- né et la cage 64, maintenue fixe. La commande est transmise par les engrena- ges 56, 68, 69 et 61 vers l'arbre de sortie.
La seconde vitesse est obtenue en mettant hors de prise le frein E et en mettant en prise le frein D. Il est entendu que, dans ce cas, si l'engrenage 56 est actionné vers l'avant et si l'engrenage 59 est main- tenu fixe, la cage (qui porte les éléments à broche 62, 63) tourne lentement vers l'avant car l'engrenage 68 tourne lentement vers l'arrière, amenant l'engrenage 67 à tourner vers l'avant et le pignon 65 à tourner vers l'avant en prise avec l'engrenage 59 ou autour de-l'axe de ce dernier.
Pour obtenir la troisième vitesse, le frein D est mis hors de prise et le frein C en prise. Cela maintient la roue planétaire 57 fixe et l'engrenage 56 est actionné et la cage tourne à une vitesse plus grande car l'engrenage 66 est plus grand et l'engrenage 57 plus petit.
Pour obtenir la transmission par prise directe, tous les freins sont mis hors de prise et l'embrayage B en prise;du fait que les deux em- brayages sont en prise et les deux engrenages 56, 57 sont actionnés, la cage 64 et l'arbre de sortie 60 tournent à la même vitesse que le bloc embrayage.
Il faut observer que pendant la transmission en prise directe, du fait que l'engrenage en prise avec 57 tend à être actionné dans le sens opposé à ce- lui de l'engrenage en prise avec 56, les couples de- commande vers- les- deux embrayages A et B agissent dans le même sens et le couple transmis par le mo- teur auquel la transmission est accouplée est partagé entre les- deux embray- ages. Cela permet que l'embrayage B soit plus petit, car il n'est jamais employé pour la commande avant pour transmettre le- plein couple du moteur.
Pour la vitesse arrière, l'embrayage B est mis en prise et l'em- brayage A hors de prise, et le frein E est mis en prise. La cage 64 est maintenue fixe, et la roue planétaire 57 est actionnée. Le rapport de mar- che arrière est donc transmis par 57, 66, 67 68, 69, 61 et la marche est inversée du fait que l'engrenage 68 s'engrène avec l'engrenage 67. Dans ce cas, l'engrenage B doit transmettre tout le couple, mais-il est particuliè- rement désirable de faire usage d'un petit embrayage doux -pourla marche arrière, de manière, à améliorer la manoeuvrabilité. En d'autres mots, il est rarement nécessaire de transmettre le plein couple du moteur en vitesse
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arrière et ce n'est jamais le cas lorsque le moteur tourne comparativement lentement.
Il faut également observer que pour les rapports de première et de vitesse arrière on fait usage du même frein. Le couple de réaction à transmettre en première et en vitesse arrière est bien plus grand que pen- dant la marche sous d'autres rapports et il est désirable de prévoir les deux plaques représentées. On économise donc l'espace et on diminue la complica- tion en faisant usage du même frein pour la première et la vitesse arrière.
Dans la variante de forme des engrenages représentée figure 4, l'arbre de sortie porte un engrenage intérieur 75 au lieu de la roue plané- taire 61 et l'engrenage 69 n'est pas requis. Le fonctionnement a lieu comme il a été exposé ci-dessus; un avantage de la variante est que des charges plus grandes peuvent être transmises au moyen de l'engrenage intérieur 75 et qu'un choix plus étendu de rapports fournis peut être obtenu. Une autre variante simple est représentée figure 5 dans ce cas, l'engrenage intérieur 76 est employé en tant qu'élément de réaction au lieu de la cage, la cage de- venant l'élément de sortie. Cela peut aussi contribuer à transmettre une plus grande charge et permet un ishoix plus étendu des rapports que l'on peut obtenir.
Diverses autres variantes peuvent être mises en oeuvre soit pour augmenter le nombre des rapports que l'on peut obtenir, soit pour permet- tre d'obtenir différents rapports. Dans chaque cas, l'effet est toutefois progressif, c'est-à-dire que la vitesse de la cage 64 augmente ou diminue avec le changement de rapport, mais que l'augmentation ou la diminution de la vitesse est bien inférieure à celle à laquelle le membre d'entrée tourne, et, dans chaque cas, un certain nombre de pignons satellites s'engrènent de manière à faire tourner un jeu autour de leurs propres broches dans le sens opposé à celui où tourne l'autre jeu. Dans chaque cas également, un certain nombre de rapports est obtenu au moyen des trains d'engrenages qui sont tous portés à l'intérieur de la cage rotative commune.
La référence aux tables suivantes montre les rapports et les vitesses obtenues par un appareil typique construit selon l'invention.
NOMBRE DES DENTS.
EMI5.1
<tb>
Roues <SEP> planétaires <SEP> (59) <SEP> 34 <SEP> dents
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (57) <SEP> 18
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (56) <SEP> 16
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (61) <SEP> 30 <SEP> "
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pignons, <SEP> élément <SEP> à <SEP> broche <SEP> (62)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (65) <SEP> 18 <SEP> dents
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (66) <SEP> 34 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (67) <SEP> 20
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pignons, <SEP> élément <SEP> à <SEP> broche <SEP> (63)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (68) <SEP> 31 <SEP> dents
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (69) <SEP> 17 <SEP> "
<tb>
RAPPORT DE TRANSMISSION.
EMI5.2
<tb> Arrière <SEP> 5.,16 <SEP> : <SEP> 1 <SEP>
<tb>
<tb> Première <SEP> 3,42 <SEP> : <SEP> 1
<tb>
<tb>
<tb> Deuxième <SEP> 1,99 <SEP> :
<SEP> 1
<tb>
<tb>
<tb> Troisième <SEP> 1,39 <SEP> : <SEP> 1
<tb>
<tb> Quatrième <SEP> 1,0 <SEP> : <SEP> 1
<tb>
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VITESSES RELATIVES.
EMI6.1
<tb>
Cage <SEP> (64)
<tb>
<tb> Arrière <SEP> Fixe
<tb> Première <SEP> Fixe
<tb> Deuxième <SEP> + <SEP> 0,298 <SEP> de <SEP> la <SEP> vitesse <SEP> d'entrée
<tb> Troisième <SEP> + <SEP> 0,602 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Quatrième <SEP> + <SEP> 1,0 <SEP> c'est-à-dire <SEP> la <SEP> vitesse
<tb> d'entrée.
<tb>
ELEMENTS A BROCHE. Vitesse relative, c'est-à-dire. rotation sur les broches.
EMI6.2
<tb>
62 <SEP> 63
<tb>
<tb> Arrière <SEP> -0,53 <SEP> de <SEP> la <SEP> vitesse <SEP> + <SEP> 0,341 <SEP> de <SEP> la <SEP> vitesse <SEP> d'entrée
<tb> d'entrée
<tb> Première <SEP> +0,80 <SEP> " <SEP> -0,517 <SEP> "
<tb> Deuxième <SEP> 0,562 <SEP> <SEP> -0,363
<tb> Troisième <SEP> +0,218 <SEP> " <SEP> -0,210 <SEP> "
<tb> Quatrième <SEP> Relativement <SEP> fixe <SEP> Relativement <SEP> fixe
<tb>
ROUES PLANETAIRES.. (Vitesses en fractions de la vitesse d'entrée)
EMI6.3
<tb> (59) <SEP> (57) <SEP> (66) <SEP> (61)
<tb>
<tb> Arrière <SEP> +0,28-1 <SEP> -0,66 <SEP> -0,1
<tb>
<tb> Première <SEP> -0,424 <SEP> -1,51 <SEP> Vitesse <SEP> d'entrée <SEP> 0,29
<tb>
<tb> Deuxième <SEP> 0.
<SEP> -0,765 <SEP> " <SEP> " <SEP> +0,5C
<tb>
<tb> Troisième <SEP> +0,434 <SEP> 0 <SEP> n <SEP> " <SEP> +0,7]
<tb>
<tb> Quatrième <SEP> +1,0 <SEP> +1,0 <SEP> " <SEP> " <SEP> +1,0
<tb>
Il est entendu que pendant le changement de vitesse, tel que le passage de la seconde en troisième, un frein est relâché et l'autre est mis en prise et la mise hors prise et la mise en prise peuvent être amenées à se recouvrir de manière à produire la transmission motrice ininterrompue requise.
Avec une transmission faite selon l'invention, il n'y a pas tendance au renversement de la commande agissant sur l'arbre 60 par exemple pendant un passage à une vitesse supérieure, car l'engrenage 56 est toujours actionné, tendant à faire tourner les membres de réaction dans un sens inverse ce qui tend, pendant que les freins sont en prise, à maintenir le couple moteur appliqué à l'arbre de sortie. S'il y a un intervalle ou une période de mise hors prise partielle des freins pendant un changement de vitesse, la quantité de mouvement de la cage résiste- au couple de réaction qui tend à maintenir la commande appliquée à l'arbre de sortie
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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HOBBS TRANSMISSION LIMITER residing in LEAMINGTON SPA (Gde Bret.).
VARIABLE RATIO POWER TRANSMISSION DEVICE.
The present invention relates to a variable ratio power transmission apparatus of the kind comprising gears associated with a number of friction devices, whereby different ratios can be established by the selective engagement. friction devices.
An apparatus of this kind is well known and generally takes the form of a series of epicyclic gear trains having friction members acting as brakes which can hold either element of the gear train fixed. 'gears, thereby establishing the required transmission ratio between the input element and the output element, and one or more clutches which can be used for power transmission from an input part or for locking various parts of the gear trains together.
The advantage obtained by an apparatus of this kind is that the change of the ratio can be effected easily and certain and by a less trained attendant. In some cases a technical advantage may be obtained in that the apparatus can be changed from one gear to another without interrupting the driving transmission. Apparatus of this kind lends itself to the application of adjustment ensuring what is called automatic change, that is to say the change of the ratio according to the road or the engine speed, which can be influenced by the torque and / or the opening of the choke of the motor.
The previously proposed apparatus involves complication in weight and bulk compared to more commonly used transmissions and its nature has introduced considerable limitations with respect to the actual drive transmission ratios obtainable. The main disadvantage, however, is the need
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to engage more than one friction element to make the gear changes. This need has introduced the need to time-adjust the engagement of the elements if uninterrupted control is required, e.g. one clutch and brake must be engaged and another clutch and brake must be disengaged to practice. a change in the ratio.
It may be necessary for one to be engaged slightly ahead of the other if a gradual change is to be achieved, and also for the disengagement to take place at an adequate relative time. This gave rise to considerable complications in the application of automatic tuning and made it nearly impossible to produce a gradual continuous change of gear under all operating conditions. Further, an arrangement of this kind generally involves a considerable change in the speed of certain parts of the epicyclic or planetary gears; for example, a comparatively heavy cage, carrying a number of sprockets, must be kept stationary during the exercise of a gear, but must rotate at engine speed during the exercise of the next gear.
This adds to the difficulty of ensuring a gradual change and also increases the need for complicated arrangements of time adjustment, since if there is a considerable change in the amount of movement and it is required that the As energy is imparted to the gear train from the output shaft, torque reversal would occur. Another advantage is that during acceleration, for example from a standstill, it may be necessary to impart substantial energy to the gear train, which reduces the acceleration available.
The object of the present invention is to present a simple and robust transmission which provides at least four forward speed ratios when required, ratios which can: be changed, while the torque is acting and without loss of traction, by setting out of engagement and engagement of a single friction element. Another object is to present a gear train with the aid of which, adequate ratios can be obtained and which enables the change of gear to be accomplished. relation to the minimum change in momentum, for example: the relatively heavy cage and the gears of the gear train can be fixed in first gear, spin slowly in second, at a higher gear in third and spin in engine speed in fourth gear.
A further object, therefore, is to present an arrangement whereby a relatively simple timing device can be employed to vary the disengaging and engaging depending on whether a change is made. higher or lower speed and depending on the speeds at which these changes are to be made. It is understood that in a transmission of this kind, when shifting to a higher gear under full load, it is desirable that the traction be fully maintained throughout the shift and a friction element should not be completely disengaged. before another friction element is put into hold.
When shifting to a lower speed under full load, it is desirable that one element be taken out of engagement before the other element is put into engagement, so as to give the motor time to shut down. increase speed appropriately. It is clear that it is much easier to achieve this if one. only element should be put out of socket and. only one element needs to be engaged to produce the shift.
According to the invention, a drive transmission mechanism comprises at least two planetary wheels, at least one of which is actuated by an input motor -member, a satellite cage element, a first pin element carried by said cage, the axis of said first spindle element being offset with respect to the axis of said planetary wheels, a set of gear teeth on the first spindle member engaged with one of said planetary wheels, a second set of teeth on said first spindle member , a second spindle element carried by said cage, gears carried by the second spindle element and meshed with the second set of teeth of the first element, with spindle and with the other planetary wheel, an output shaft,
a device connecting the output shaft with one of said elements, and a device connecting at least one of said planetary wheels to a reaction brake.
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In order that the invention may be easily practiced, forms of construction of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 (1A and 1B) is a sectional view of a variable speed motor transmission constructed in accordance with the present invention, the section taken along the line X-X of Figure 2
Figure 2 is an end view of the gear train of Figure 1.
Fig. 3 is a schematic drawing showing the arrangement of the transmission gears.
Figure 4 is a schematic drawing showing a shape of the gears, constituting a variant
Fig. 5 is a schematic drawing, showing another variant.
Reference is first made to FIG. 1; the clutch unit 10 is arranged so as to be bolted to the flywheel of an internal combustion engine and encloses two hydraulically actuated friction clutches A and 8 These clutches comprise rotation plates 11, 12, pressure plates 13 14 friction plates 16 (constituting the front plate and the rear plate of the clutch block), insulating plates 17, 18 flexible diaphragms 19 and 20, a central plate 21 referred to below as the valve body. clutch;
, carrying the diaphragms 19 and 20, which have an annular shape and which are held at their bores by locking rings 22, 23 and, at their outer diameters, by locking rings 24, 25. Each of the clutches is provided with a number of disengaging springs 26, 27 The liquid pressure for engaging the interlocking enters the actuating spaces 28, 29 by means of conduits, one of which is shown at 30 Two piston valves 31 (one per clutch) operate in a bore formed in the valve body and serve either to open the conduit 30 to the conduit 32 in order to engage the clutch,
or to open the duct 33 towards an exhaust 34 in order to put the clutch out of engagement. A spring 35 acts to maintain the piston valve in the external position, that of the clutch.
The clutch block 36 encloses three hydraulically actuated plate brakes C, D and E. The construction of the brakes is somewhat similar to that of the clutches. The liquid pressure acting on the flexible diaphragms 37, 38 and 39 causes the engagement of the plates 40, 41 and 42 through the intermediary of the insulating plates 43, 44 and 45 and of the pressure plates 46, 47 and 48. In the case of brakes, linings 49, 50 and 51, 52 etc ... are attached to the pressure plates and to the plates such as 53 which make up the block, but in the case of clutches, the friction linings are attached to the rotation plates.
The gear unit includes an input shaft 54, an input sleeve 55 carrying planetary gears 56 and 57, and a reaction sleeve 58 carrying a planetary gear 59. An output shaft 60 carries a planetary gear 61. A cage 64 carries pin members 62 and other pin members 63, all of which are offset from the axis of the planetary wheels. The elements 62 carry three sets of gear teeth or pinions 65, 66 and 67 of different dimensions; Each of the elements 63 carries two sets of gear teeth or pinions 68 69 of different dimensions. The pinions 68 mesh with the planetary wheel 56 and the pinions 69 mesh with the planetary wheel 61 The pinions 65, 66 and 67 mesh respectively with the planetary wheels 59 57, 56.
The pinions 67 68 mesh with each other.
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Input shaft 54 carries means 110 to which rotation plate 11 is attached, and clutch A, when engaged, can transmit control through shaft 54 to gear. gear 56. Sleeve 55 carries a hub 112 of rotation plate 12 and, if clutch B is engaged, control can be transmitted through sleeve 55 to gear 57. Input sleeve 55 can also serve as a reaction sleeve and carries a hub 140 attached to the rotation plate 40 and, if the brake C is engaged, the sleeve 55 and the gear 57 are held stationary. The reaction sleeve 58 carries a hub 141 of the rotation plate 41 and, if the brake B is engaged, the sleeve 58 and the gear 59 are held stationary.
The cage 64 carries the hubs 142, 242 of the rotation plates 42 and, if the brake E is engaged, the cage 64 is held stationary.
A hydraulic unit 70 comprises a pump 71 actuated from the clutch unit, a supply collar 72 having a number of sealing rings and two grooves 73, 74 by means of which the hydraulic pressure can be brought to one. A or B clutches or both together. There are also a certain number of boreholes, not shown, which connect the hydraulic block to the various brakes. The block comprises expansion valves, a selector valve, and a valve which allows both manual and automatic selection of the various ratios. This is more fully described in the patent application filed in Belgium under provisional number 409.009 on August 11, 1953.
In operation, the first gear is obtained by engaging the clutch A and the brake Eo. The gear 56 is thereby actuated and the cage 64, held fixed. The command is transmitted by the gears 56, 68, 69 and 61 to the output shaft.
The second speed is obtained by disengaging the brake E and engaging the brake D. It is understood that, in this case, if the gear 56 is actuated forwards and if the gear 59 is hand - held stationary, the cage (which carries the spindle elements 62, 63) slowly rotates forward as gear 68 slowly rotates backward, causing gear 67 to rotate forward and pinion 65 to rotate forwardly in engagement with gear 59 or around the axis thereof.
To obtain the third gear, the brake D is disengaged and the brake C engaged. This keeps sun gear 57 stationary and gear 56 is actuated and the cage rotates at a higher speed because gear 66 is larger and gear 57 is smaller.
To obtain the direct drive transmission, all the brakes are disengaged and the clutch B engaged; because the two clutches are in mesh and the two gears 56, 57 are actuated, the cage 64 and the 'output shaft 60 rotate at the same speed as the clutch block.
It should be observed that during the direct drive transmission, since the gear engaged with 57 tends to be actuated in the opposite direction to that of the gear engaged with 56, the control torques towards the same. - two clutches A and B act in the same direction and the torque transmitted by the engine to which the transmission is connected is shared between the two clutches. This allows the clutch B to be smaller, as it is never used for the front drive to transmit the full torque of the engine.
For reverse gear, clutch B is engaged and clutch A disengaged, and brake E is engaged. The cage 64 is kept fixed, and the sun gear 57 is actuated. The reverse gear ratio is therefore transmitted by 57, 66, 67 68, 69, 61 and the gear is reversed because the gear 68 meshes with the gear 67. In this case, the gear B must transmit all the torque, but-it is particularly desirable to use a small, soft clutch -for reverse gear, so as to improve maneuverability. In other words, it is seldom necessary to transmit the full torque of the motor in speed.
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rear and this is never the case when the engine is running comparatively slowly.
It should also be noted that for the first and reverse gear ratios the same brake is used. The reaction torque to be transmitted in first and reverse gear is much greater than when driving in other ratios and it is desirable to provide the two plates shown. This saves space and decreases complication by using the same brake for first and reverse gear.
In the alternate gear shape shown in Figure 4, the output shaft carries an inner gear 75 instead of the planetary wheel 61 and gear 69 is not required. Operation takes place as has been explained above; an advantage of the variant is that larger loads can be transmitted by means of the internal gear 75 and a wider choice of supplied ratios can be obtained. Another simple variation is shown in Fig. 5 in which case the inner gear 76 is employed as the reaction element instead of the cage, the cage being the output element. It can also help to transmit a greater load and allow a wider range of ratios that can be achieved.
Various other variants can be implemented either to increase the number of ratios obtainable or to allow different ratios to be obtained. In each case, however, the effect is gradual, i.e. the speed of the cage 64 increases or decreases with the change of ratio, but the increase or decrease in speed is much less than that. which the input member rotates, and in each case a number of planet gears mesh so as to rotate a set around their own pins in the opposite direction to that the other set rotates. also in each case, a number of ratios are obtained by means of the gear trains which are all carried inside the common rotary cage.
Reference to the following tables shows the ratios and speeds obtained by a typical apparatus constructed according to the invention.
NUMBER OF TEETH.
EMI5.1
<tb>
Planetary wheels <SEP> <SEP> (59) <SEP> 34 <SEP> teeth
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (57) <SEP> 18
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (56) <SEP> 16
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (61) <SEP> 30 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pinions, <SEP> element <SEP> to <SEP> pin <SEP> (62)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (65) <SEP> 18 <SEP> teeth
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (66) <SEP> 34 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (67) <SEP> 20
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pinions, <SEP> element <SEP> to <SEP> pin <SEP> (63)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (68) <SEP> 31 <SEP> teeth
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (69) <SEP> 17 <SEP> "
<tb>
TRANSMISSION REPORT.
EMI5.2
<tb> Rear <SEP> 5., 16 <SEP>: <SEP> 1 <SEP>
<tb>
<tb> First <SEP> 3.42 <SEP>: <SEP> 1
<tb>
<tb>
<tb> Second <SEP> 1.99 <SEP>:
<SEP> 1
<tb>
<tb>
<tb> Third <SEP> 1.39 <SEP>: <SEP> 1
<tb>
<tb> Fourth <SEP> 1.0 <SEP>: <SEP> 1
<tb>
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RELATIVE SPEEDS.
EMI6.1
<tb>
Cage <SEP> (64)
<tb>
<tb> Rear <SEP> Fixed
<tb> First <SEP> Fixed
<tb> Second <SEP> + <SEP> 0.298 <SEP> of <SEP> the <SEP> input <SEP> speed
<tb> Third <SEP> + <SEP> 0.602 <SEP> "<SEP>" <SEP> "<SEP>"
<tb> Fourth <SEP> + <SEP> 1.0 <SEP> i.e. <SEP> the <SEP> speed
<tb> input.
<tb>
PIN ELEMENTS. Relative speed, ie. rotation on the pins.
EMI6.2
<tb>
62 <SEP> 63
<tb>
<tb> Rear <SEP> -0.53 <SEP> of <SEP> the <SEP> speed <SEP> + <SEP> 0.341 <SEP> of <SEP> the <SEP> speed <SEP> input
<tb> input
<tb> First <SEP> +0.80 <SEP> "<SEP> -0.517 <SEP>"
<tb> Second <SEP> 0.562 <SEP> <SEP> -0.363
<tb> Third <SEP> +0.218 <SEP> "<SEP> -0.210 <SEP>"
<tb> Fourth <SEP> Relatively fixed <SEP> <SEP> Relatively fixed <SEP>
<tb>
PLANETARY WHEELS .. (Speeds in fractions of the input speed)
EMI6.3
<tb> (59) <SEP> (57) <SEP> (66) <SEP> (61)
<tb>
<tb> Rear <SEP> + 0.28-1 <SEP> -0.66 <SEP> -0.1
<tb>
<tb> First <SEP> -0.424 <SEP> -1.51 <SEP> Input <SEP> speed <SEP> 0.29
<tb>
<tb> Second <SEP> 0.
<SEP> -0.765 <SEP> "<SEP>" <SEP> + 0.5C
<tb>
<tb> Third <SEP> +0.434 <SEP> 0 <SEP> n <SEP> "<SEP> +0.7]
<tb>
<tb> Fourth <SEP> +1.0 <SEP> +1.0 <SEP> "<SEP>" <SEP> +1.0
<tb>
It is understood that during shifting, such as shifting from second to third, one brake is released and the other is engaged and the disengagement and engagement can be caused to overlap so to produce the required uninterrupted driving transmission.
With a transmission made according to the invention, there is no tendency for the control acting on the shaft 60 to overturn, for example during a shift to a higher speed, because the gear 56 is still actuated, tending to rotate. the reaction members in a reverse direction which tends, while the brakes are engaged, to maintain the driving torque applied to the output shaft. If there is an interval or period of partial brake disengagement during a gear change, the momentum of the cage resists the reaction torque which tends to keep control applied to the output shaft.
CLAIMS.
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