<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention est relative à des transmissions de puissan- ce à vitesse variable et se rapporte particulièrement à de telles transmis- sions pour entraîner des véhicules, la force motrice étant empruntée à des moteurs à combustion interne,à des moteurs électriques ou analogues, dont on peut maintenir la vitesse relativement constante par rapport à la vitesse du véhicule, cette vitesse pouvant varier du ralenti à une vitesse de croi- sière très élevée nécessitant que la vitesse de rotation de l'arbre de transmission du véhicule auquel est relié l'élément entraîné ou de sortie de la transmission, soit sensiblement aussi grande ou même plus grande que celle de l'élément d'entrée de la transmission lorsque cette dernière est entraînée à la vitesse obtenue avec l'installation motrice fonctionnant à sa vitesse maxima désirable.
Plus particulièrement l'invention se rapporte à de telles trans- missions du type hydrodynamique transformateur ou multiplicateur de couple, dans lequelles le fluide hydraulique actif est mis en circulation en cir- cuit fermé, comprenant des aubes de pompe ou de dispositif directeur faisant partie d'un élément de commande ou d'entrée pour créer la circulation et des aubes de réaction et de turbine à travers lesquelles le fluide circule, l'aubage de turbine étant porté par un élément de turbine constituant l'élé- ment entraîné ou élément de sortie du convertisseur.
Jusqu'à présent, on a produit différents types de transmission de puissance à vitesse variable, hydrodynamiques, ayant des commandes com- prenant des convertisseurs de couple à vitesse variable utilisés comme dis- positifs multiplicateurs de couple dans les domaines de vitesse relativement faibles du véhicule, en combinaison avec soit une liaison de commande méca- nique, soit un accouplement hydraulique pour être utilisé dans le domaine des grandes vitesses ou vitesse de croisière du véhicule pour lesquelles il ne faut pas de multiplication de couple.
Dans ce groupe de transmissions sont comprises celles du genre dans lequel, dans certaines conditions de commande, l'aubage de réaction et l'au- bage de turbine tournant dans des sens opposés ou contraires. Ordinaire- ment, ces transmissions sont connues sous le nom de "convertisseurs à rota- tion double" ou à"rotations contrariées"o
La présente invention concerne particulièrement le type de trans- mission comprenant un convertisseur hydrodynamique de couple qui, dans cer- taines conditions de fonctionnement, assure une action à double rotation et dans laquelle, pour assurer cette action à double rotation, on a compris dans la construction du convertisseur lui-même, un train d'engrenages, ha- bituellement du type à train de roues planétaires, pour assurer le type dé- siré de commande.
Pour assurer les différents types de commande hydraulique désirés dans ces dispositifs, il est ainsi nécessaire de prévoir un engre- nage ou une transmission dans le convertisseur en soi-même, qu'il y ait ou non d'autres transmissions nécessaires pour permettre l'entraînement en marche avant ou en marche arrière de l'arbre de transmission du véhicule,, qui doit être entraîné par la transmission incluse.
Dans la grande majorité des cas où l'on doit utiliser des trans- missions du type décrit, elles sont utilisées pour des commandes de véhicu- les qui nécessitent aussi bien l'entraînement en marche que l'entraînement en marche arrière du véhicule et où il faut manifestement une position neu- tre additionnelle dans laquelle aucun mouvement n'est transmise En outre, dans beaucoup de véhicules du genre dont il est question, il est désirable d'avoir une position de stationnement ou position bloquée dans laquelle la transmission a pour effet de bloquer l'arbre de transmission du véhicule en sorte qu'on ne puisse le mouvoir jusqu'à ce que la transmission ait été dégagée de ladite position de stationnement.
En outre, il est désirable
<Desc/Clms Page number 2>
d'avoir une possibilité de passer de la marche avant à la marche arrière simplement en actionnant des freins à bande, la raison de ceci étant par exemple la nécessite de dégager un véhicule embourbé. Pour certaines appli- cations, telles que des déplaceurs de détritus lourds, des véhicules mili- taires capables de gravir des montagnes et analogues, il est souvent favo- rable de disposer d'une multiplication de couple spécialement élevée.
Jusqu'à présent, dans des transmissions de ce genre, l'engrenage nécessaire pour assurer les différentes commandes hydrauliques désirées dans la transmission, servait seulement dans ce but et en plus, on prévoyait une transmission séparée entre l'élément d'arbre de sortie moteur de la transmission principale et l'arbre de transmission ou de commande du véhi- cule pour permettre une liaison assurant soit la marche avant, soit la mar- che arrière du véhicule, à partir de la transmission, ou pour donner une po- sition neutre positive ou pour donner un engrenage multiplicateur spéciale Ceci nécessite ordinairement un double jeu d'engrenages en dehors de ceux nécessaires pour obtenir le rapport de transmission de couple désiré par la transmission,
lesquels engrenages extraordinaires comprennent un engrena- ge de changement de marche ou de mise en position neutre entra la trans- mission et l'arbre de commande du véhicule, et un autre engrenage de ce gen- re pour la démultiplication supplémentaire ou engrenage de petite vitesse extraordinaire.
La présente invention a pour objet général de simplifier la cons- truction nécessaire dans des dispositifs antérieurs de ce genre en sorte que les types d'engrenages utilisés jusqu'à présent puissent être simpli- fiés et qu'on ait une transmission mécanique unique par laquelle on puisse obtenir non seulement les différents types de commande hydraulique entre les éléments d'entrée et de sortie du convertisseur, mais aussi une simpli- fication considérable de l'agencement de la transmission en prévoyant pour la transmission de puissance à l'arbre de commande du véhicule, un entraî- nement vers l'avant ou vers l'arrière, et pour donner une position neutre dans laquelle aucun mouvement n'est communiqué aux roues motrices du véhi- cule, ainsi que pour assurer une freinage de stationnement, en d'autres ter- mes, pour obtenir sans perte d'aucun avantage,
une construction plus simple, meilleur marché, plus légère et moins encombrante en même temps que la vi- tesse en marche arrière soit limitée par mesure de sécurité.
La construction simplifiée est avantageuse aussi dans les cas où il est désirable de pouvoir disposer d'une transmission à faible vitesse que l'on puisse brancher et débrancher en actionnant des bandes de freinso Lors- que l'engrenage de changement de marche se trouve dans une position corres- pondant à la marche arrière, cet engrenage peut avoir un rapport de trans- mission qui en tenant compte du convertisseur hydraulique, atteigne 12:1 ou davantage sans nécessiter d'autres dispositifs extraordinaires..
On doit, par conséquent, remarquer que cet engrenage à faible vitesse spécial est destiné à n'être utilisé que dans des circonstances extraordinaires ou d'ur- gence puisque ce dernier ne permet pas un passage autoematiiuq, en s'exprimant simplemento
Dans ce but, l'invention a pour objet une forme nouvelle et per- fectionnée de transmission comprenant un convertisseur hydraulique de couple du type qui, dans les mêmes conditions 'd'entraînement, assure une commande à rotation double ou à mouvement contraire, qui est caractérisée par un rap- port de transmission de couple au ralenti très élevé et qui est extrêmement précieux pour le fonctionnement du véhicule à faible vitesse, pour l'accé- lération ou pour un travail pénible dans lequel on désire une valeur élevée de multiplication du couple,
ce convertisseur passant dans des circonstances prédéterminées à un type différent de commande hydraulique dans lequel on obtient une moindre multiplication de couple mais dans laquelle le rendement
<Desc/Clms Page number 3>
de la transmission par le convertisseur soit plus élevé, à des vitesses du véhicule relativement élevées.
Une telle transmission nécessite des engre- nages entre les éléments à réaction et de turbine du convertisseur, et l'ob- jet principal de la présente invention est d'incorporer dans un tel engre- nage un agencement qui en plus, par les parties de cet engrenage, permette de relier l'élément de sortie-de la transmission soit en marche arrière, soit en marche avant soit le maintenir en position neutre, soit le mettre dans une position assurant un blocage positif en cas de stationnement, sans nécessiter une transmission ou un engrenage spécial entre la transmission principale et l'arbre de transmission ou arbre de commande du véhicule pour obtenir ces buts, ainsi que pour avoir la transmission à vitesse extra fai- ble dont question plus haut.
Pour exposer lnature plus détaillée de l'invention, la manière dont elle doit être mise en pratique et les avantages à tirer de son emploi, on a, dans les dessins annexés et dans la partie suivantede la présente description, décrit à titre d'exemple mais sans limitation, des formes de réalisation convenables de l'invention, appliquée à un type hydrodynamique de convertisseur hydraulique de couple pour la commande d'un véhicule, com- prenant à la fois des commandes à rotation double et à rotation simple, et où l'engrenage nécessaire pour réaliser ces entraînements est modifié sui- vant la présente invention pour satisfaire en autre aux autres exigences de marche avant, de marche arrière,
de position neutre et de position de sta- tionnement entre la transmission et l'arbre de commande d'un véhicule des- tiné à être entraîné par cette transmission.
La forme spécifique de transmission hydrodynamique à conversion de couple qui procure différents types de rapport de commande entre les éléments d'entrée et de sortie de la.transmission de la manière dont ces types de rapport de commande entre l'entrée et la sortie de la transmission sont obtenus, seront compris le mieux en considérant la demande simultanée n 444,123 déposée de 7 novembre 1957 à laquelle on peut se référer, la présente invention étant appliquée à titre d'exemple, mais comme remarqué ci-dessus, sans se limiter à ce genre particulier de transmission.
Pour une compréhension meilleure-de la nature plus détaillée de la présente invention et de ses objets, de la manière dont elle doit être avantageusement mise en pratique et des avantages à tirer de son emploi, on se rapportera à la partie subséquente de cette description, considérée en association avec les dessins annexés, dans lesquels : - figure 1 est une coupe longitudinale centrale d'une trans- mission comprenant l'invention, en partie en élévation, et montrant la structure suivant l'invention, certaines parties de la construction illustrée étant comprise dans la demande faite par le demandeur sous le n 444,123 le 7 novembre 1957.
- figure 2 est une coupe transversale faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1; figure 3 est une coupe partielle faite suivant la ligne 3-3 de la figure 2 ; @ figure 4 est une coupe longitudinale centrale du mécanisme d'engrenage d'une forme de réalisation différente de l'invention en comparai- son du mécanisme d'engrenage montré à la figure 1 ; figure 5 est un schéma de l'effort de traction qu'on peut obtenir avec une commande ordinaire et avec l'engrenage à très faible vites- se.
En se référant à présent aux dessins, la transmission comprend
<Desc/Clms Page number 4>
une enveloppe fixe extérieure 10 dans laquelle est montée à rotation l'en- veloppe 12 portée par un palier principal 14 et étant aussi centrée radia- lement et entraînée par un plateau de commande 16 fixé à l'arbre moteur de sortie 18 de l'installation motrice entraînant le convertisseur.
Le convertisseur hydraulique, qui en lui-même n'est pas nouveau pour ce qui concerne la présente invention, est du type hydrodynamique ayant un circuit fermé 20 dans lequel circule le liquide de travail sous l'impul- sion d'aubages de pompe 22 entraînés par le carter ou enveloppe tournante 12.
Dans la forme de réalisation illustrée, le liquide de travail fourni par la pompe passe d'abord par une série d'aubes de turbine 24, en- suite par une série d'aubes de turbine 28 d'où le liquide de travail est renvoyé à l'entrée de l'aubage de pompe 22. Les deux séries d'aubes de tur- bine 24 et 28 sont reliées par la pièce annulaire 30 faisant partie de la structure de noyau du circuit hydraulique 20. Les aubes 28 sont fixées sur et portées par la partie de moyeu 32 de l'organe de turbine 34 du conver- tisseur.
L'organe de turbine 34 comprend une partie d'arbre creuse 36 fai- sant corps avec une partie d'engrenage 36a propre à être reliée, comme dé- crit ci-après, à une partie 38a de l'organe de sortie 38 de la transmission.
Les aubes de réaction 26 sont portées par la partie de roue 40 d'un organe de réaction indiqué de façon générale par 42 et ayant une partie d'arbre 44 fixée à rotation à un porte-planétaires 46 d'un premier train d'engrenages planétaires faisant partie de la transmission composée incor- porée à cette construction.
Le porte-planétaires 46 porte une série d'éléments d'engrenage ou roues planétaires 48 montées à rotation pour tourner autour d'axes 50 fixés dans le porte-planétaires 46 et engrenant d'une part, avec une roue solaire 52 fixée à rotation sur la partie d'arbre 56 de l'élément de turbine et, d'autre part, avec les dents intérieures d'un engrenage annulaire 54 entou- rant les planétaires.
Le porte-planétaires 46 comprend, d'un côté, des planétaires 48, une portion en tambour de frein 58 propre à entrer en contact de manière li- bérable, et freinée, avec un organe d'arrêt, par un mécanisme de frein indi- qué généralement par 60, et l'engrenage annulaire 54 possède une partie en tambour de frein propre à être mise en coopération libérable et freinée avec un organe d'arrêt par un mécanisme de frein indiqué généralement par 56.
En plus, du côté des planétaires opposé au tambour de frein 58, le porte-planétaires 56 possède un prolongement por tant la roue solaire 62 d'un second train d'engrenage planétaires avant un porte-planétaires 64 qui porte une série de roues planétaires 66 pro ires à tourner autour d'axes in- dividuels de planétaires 68.
Le porte-planétaires 64 est monté pour tourner librement dans les deux sens, ou pour être empêché de tourner de façon quelconque par une partie de tambour de frein 70 située d'un côté des planétaires 66 et propre à être freinés de manière libérable par un mécanisme de frein indiqué de manière générale par 72
Au plus, le porte-planétaires 64 porte une série de goujons 74 sur lesquels sont montées à rotation des roues satellites 76,.chacune engre- nant avec une des roues planétaires 66.
Les planétaires 66, en plus de coopérer avec les dents de la roue solaire 62, engrènent aussi avec la denture interne de la roue d'engrenage annulaire 78, cette dernière étant pourvue aussi de cannelures internes coopé-
<Desc/Clms Page number 5>
rant avec des cannelures externes d'un moyeu en forme de disque 36a sur la- partie d'arbre 36 de l'élément de turbine, l'engrenage annulaire 78 consti- tuant ainsi en fait une partie de l'élément de turbine.
L'élément entraîné ou de sortie 38 possède une partie moyen en forme de disque 38a pourvue de cannelures externes 80 s'étendant axialement disposées en sorte de coopérer avec des cannelures internes 82 d'un élément sélecteur en forme de manchon 84 monté à coulissement sur la partie 38a mais fixé à celle-ci du point de vue rotation par compénétration des cannelures 80 et 82 L'élément sélecteur est pourvu d'une rainure s'étendant à son pourtour, 86, pour recevoir une fourchette de décalage pour décaler la piè- ce axialement sur les cannelures de la partie 38a et à son extrémité de gauche (comme on le voit à la figure 1) le manchon 84 est pourvu, en outre, d'une denture interne 88 placée pour engrener avec les engrenages satelli- tes 76 lorsque l'on décale le manchon 84 vers sa position de gauche.
En plus, l'élément d'engrenage annulaire 78 est pourvu de canne- lures 90 dont la forme d'engrenage est telle qu'elle puisse être en prise avec les dents intérieures 88 du manchon 84 lorsqu'on décale le manchon vers la droite de la position monrée à la figure 1
Comme il ressortira du dessin, l'agencement procure un mécanisme dans lequel, par un décalage axial du manchon 84 on peut réaliser à volonté soit la marche avant, soit la marche arrière par une liaison convenable entre l'élément entraîné du convertisseur et l'élément de sortie 38 de la transmission, ainsi que mettre en position neutre, comme on le voit à la figure 1, position pour laquelle il n'y a pas de transmission de puissance de l'élément de turbine du convertisseur à l'élément de sortie de la trans- mission.
Les engrenages satellites 76 tournent évidemment autour de leurs axes dans un sens contraire au sens de rotation des roues planétaires 66 autour de leurs axes. En conséquence, lorsqu'on décale le manchon 84 vers la gauche à partir de la position montrée à la figure le de telle sorte que les dents internes 88 entrent en prise avec les roues satellites 76, une rotation en sens inverse est communiquée à l'élément de sortie 38, comparativement au sens de rotation de l'engrenage annulaire 78 tournant avec et faisant partie de la turbine ou de l'élément entraîné du convertisseur lorsque le porte-planétaires 64 est maintenu immobile.
Dans la position du manchon 84 montrée à la figure 1, il ne peut être transmis de force de la partie 36a de l'élément de turbine à la partie 38a de l'élément de sortie 38, et en conséquence il s'établit une position neutre dans laquelle il ne peut être transmis de puissance à l'arbre de commande du véhicule ou à un autre appareillage utilisant la puissance.
Si l'on décale le manchon vers la droite de la position montrée à la figure 1, la denture interne 88 du manchon 84 est en prise avec les cannelures externes de l'engrenage annulaire 78 Comme le manchon 84 est fixé du point de vue rotation au moyen des cannelures 8082 à l'élément de sortie 38, l'élément 38 de la transmission est relié pour tourner dans le même sens que celui de l'élément de turbine du convertisseur. En d'au- tres termes, on établit une position d'entraînement vers l'avant lorsqu'on décale leimanchon 88 vers la droite à partir de la position montrée à la figure 1 pour amener les dents 88 et 90 en prise.
De ce qui précède, il ressortira avec évidence qu'en raison de l'agencement de manchons cannelés comprenant le manchon 84, il est possi- ble d'utiliser l'engrenage qui est essentiel pour les types de commande hydraulique auxquels se rapporte l'invention, pour réaliser en plus, sans transmission spéciale additionnelle entre la transmission principale et
<Desc/Clms Page number 6>
l'arbre de commande du véhicule, soit la commande en marche avant, soit la commande en marche arrière, soit une position neutre.
Pour arriver à ce résultat désirable, tout ce qu'il faut en plus de l'engrenage qui serait nécessaire autrement pour le convertisseur seul, ce sont les engrenages satellites 76 et leurs paliers qui sont portés par le porte-planétaires 64 et le manchon coulissant propre à être décalé pour relier l'élément entraîné ou élément de sortie du convertisseur soit direc- tement à l'engrenage annulaire du second train d'engrenages planétaires (qui est une composante de l'élément de turbine du convertisseur), soit avec les roués satellites portées par le porte-planétaires de ce train d'engre- nages.
On s'est référé précédemment au mécanisme de frein 60, 56 et 72 pour freiner de manière libérable la partie en tambour 58 du porte-plané- taires 46, l'engrenage annulaire 54 du premier train d'engrenages planétai- res et le porte-planétaires 64 du second train d'engrenages planétaires.
Alors que le mécanisme de frein en lui-même ne fait pas partie de la présente invention, on a montré à la figure 2 un agencement convena- ble pour libérer ou freiner à volonté une quelconque des parties examinées ci-dessus, et à titre d'exemple, mais sans limitation, on montre à la figu- re 2 un mécanisme pour réaliser un tel freinage libérable de l'une de ces pièces.
En se reportant maintenant plus particulièrement à la figure 2, la partie en tambour 70 du porte-planétaires 64 est montrée à titre d'exem- ple; des côtés opposés de celle-ci on a montré les patins de frein 92 et 94 montés à pivotement respectivement sur les bras 96 et 98 qui sont montés à pivotement à leur tour sur les pivots fixes 100, 102, respectivement.
Les extrémités inférieures des leviers 96 et 98 sont propres à coopérer avec des butées convenables, dont l'une est placée de manière à coopérer avec le levier 96 et fait partie de la tige d'actionnement 104 re- liée au piston 106 dans le cylindre hydraulique 1080 L'extrémité inférieure de l'autre levier 98 est agencée pour coopérer avec la butée fournie par la tige de piston annulaire 110 autour de la tige 104 et reliée au piston 112 également placée dans le cylindre 108
Par le ressort 105 les leviers 96 et 98 peuvent être séparés pour libérer les patins de frein ou bien du fluide hydraulique peut être admis dans l'espace entre les pistons dans le cylindre pour écarter les pistons et appliquer les patins de frein.
On comprendra que des agencements de freinage libérable sont prévus pour freiner la partie en tambour 58 du porte-planétaires 46 et pour freiner d'une manière libérable la bague annulaire dentée 54 du premier train d'en- grenages planétaireso
Comme remarqué précédemment, il est désirable de prévoir une posi- tion positive ou bloquée de stationnement dans laquelle l'élément de sortie de la transmission qui est relié à l'arbre de commande du véhicule ou d'un autre appareil entraîné par la transmission, est maintenu positivement pour ne pas tourner.
Ceci est réalisé suivant une phase de la présente invention par le mouvement de la pièce 84 ou manchon sélecteur vers une position ex- trême de droite dans laquelle les dents 88 du manchon passent à travers et vers la droite des dents 90, dans l'espace de jeu à droite de cette derniè- re denture, pour permettre ainsi aux dents de cannelures internes 82 de la pièce du manchon de venir en prise avec les dents de cannelures 10a faisant partie de la structure d'enveloppe fixe 10 Avec le sélecteur dans cette position,
il sera évident que l'élément de sortie 38 sera bloqué positive- ment contre toute rotation par l'action des dents de cannelures 82 coopé-
<Desc/Clms Page number 7>
rant à la fois avec les dents de cannelures 80 et les dents de cannelures fixes 10a Les dents 90 peuvent être arrêtées vers la droite pour autant que les dents 88 et 90 soient en prise simultanément avec 82 et 10a.
Alors que, comme remarqué précédemment, l'engrenage planétaire composé comprenant les deux trains d'engrenages planétaires et les porte- planétaires 46 et 64 freinés sélectivement et la couronne dentée 34 ne fait pas partie de la présente invention, et constitue une partie de la ma- tière faisant l'objet de la demande simultanée n un bref résumé du fonctionnement du mécanisme dans différentes conditions de commande aidera à comprendre la présente invention, et pour ce résumé, on supposera que l'élé- ment sélecteur comprenant le manchon 84 se trouve dans la position neutre montrée à la figure 1 des dessins.
Si on suppose, en outre, que l'on actionne le mécanisme de frein 72 pour arrêter la rotation du porte-planétaires 64 alors que les mécanis- mes de frein 56 et 60 sont libérés pour permettre au porte-planétaires 46 et à l'engrenage annulaire 54 de tourner librement (pour autant qu'il soit question des freins), l'action est la suivante la roue solaire 62 du se- cond train d'engrenages planétaires doit tourner avec l'élément de réaction 42 et dans le même sens que celui-ci. L'engrenage annulaire 78 du second train d'engrenages planétaires doit tourner avec l'élément de turbine 34 et dans le même sens.
Comme ces engrenages sont montés dans des sens opposés, on peut avoir une liaison à l'élément de sortie 38 par la pièce en manchon sélecteur 84 pour un couple en marche avant délivré par la partie d'engrena- ge annulaire 78 et reçu à la fois par les éléments de turbine et de réaction, ou pour une commande en marche arrière par l'engrenage planétaire 66 et le satellite 76, le couple étant délivré à la fois par les éléments de turbine et de réaction,avec les éléments de turbine et de réaction tournant dans des sens opposés.
sens Si l'on suppose maintenant que le mécanisme de frein 72 est libé- ré et que le mécanisme de frein 60 est engagé, la rotation du porte-plané- taires 46 est arrêtée, l'aubage de réaction 26 étant ainsi transformé en un aubage immobile et la roue solaire 62 du second train d'engrenages planétai- res étant également empêchée de tourner. Dans ces conditions, le couple dé- livré à l'élément 78 pour la liaison seulement en marche avant avec l'élément de sortie 38 de la transmission est celle qui est engendrée par l'action du fluide hydraulique sur l'élément de turbine ; le convertisseur fonction- nant comme convertisseur à rotation simple.
Si maintenant on librèe le mécanisme de frein 60 et qu'on engage le mécanisme de frein 56, avec le mécanisme de frein 72 restant libéré, le porte-planétaires 46 est obligé de tourner dans le même sens que l'élément de turbine 34 à cause de l'action de la roue solaire 52 du premier train d'engrenages qui fait que les planétaires 48 roulent sur l'engrenaga annu- laire fixe 54, les planétaires entraînant ainsi avec eux le porte-planétai- res 46, ce dernier cependant, tournant manifestement à une vitesse plus pe- tite que l'élément de turbine. Dans ces conditions, on a ainsi à la fois l'aubage de turbine et l'aubage de réaction qui tournent dans le même sens mais à des vitesses différentes, l'aubage de réaction tournant à une vitesse plus faible que celle de l'aubage de turbine.
Dans ces conditions, tout le couple d'entraînement venant de l'aubage de réaction ainsi que de l'aubage de turbine est transmis à l'élément 78 pour donner seulement un entraînement en marche avant de l'élément 78 à l'élément de sortie 38 de la transmission.
De ce qui précède, il est visible que dans tous'les rapports dif- férents de commande hydraulique entre les organes meneurs et menés du conver- tisseur, le couple de sortie est délivré par le convertisseur à la partie 78 dont la puissance peut être utilisée seulement pour une commande en marche avant de l'arbre de commande du véhicule, d'une position neutre établie.
<Desc/Clms Page number 8>
A la figure 4 on a illustré une forme de réalisation spécifique différente d'un engrenage ou transmission, laquelle forme présente les par- ticularités de construction et de fonctionnement nouvelles décrites ci-des- sus au sujet de la figure 1, mais qui en diffère par le fait qu'elle donne un rapport différent de vitesses relatives entre les éléments de réaction et de turbine dans certaines conditions de commande hydrauliquee
En se reportant maintenant à la figure 4, on a désigné les par- ties correspondant à celles montrées à la figure 1 par les mêmes chiffres, et l'on suppose que la transmission illustrée à la figure 4 doit être re- liée à un convertisseur de couple du type illustré à la figure le
Dans la présente construction, l'élément d'arbre de turbine 36 possède fixée à lui, pour tourner avec lui,
la roue solaire 52 du premier train d'engrenages planétaires, la roue solaire engrenant avec les plané- taires 48 portés par le porte-planétaires 46 qui est fixé à l'élément de réaction 44 du convertisseur. Les planétaires 48 engrènent avec l'anneau denté 54 propre à être freiné en rotation par le mécanisme de frein 56 Le porte-planétaires 46 a une partie de frein 58 adaptée pour être freinée par le mécanisme de frein 600
Le porte-planétaires 64 du second train d'engrenages planétaires est propre à être freiné d'une manière libérable par le mécanisme de frein 72 et porte des broches constituant des axes de planétaire 68 sur lesquels les planétaires 66 sont montés à rotation.
Le porte-planétaires 64 porte aussi des roues satellites 76 ayant des dents qui engrènent avec les dents des planétaires 66
L'élément de sortie 38 est pourvu de cannelures 80 sur lesquelles est monté à coulissement l'élément sélecteur sous forme de manchon 84a pourvu d'une bride périphérique externe 86a pour la réception d'un organe de décalage convenable et pourvu aussi de dents externes 88a propres à angre- ner avec les engrenages satellites 76 lorsque 'La manchon 84a est décalévers la gaucho à partir de la position neutre montrée à la figure 4.
Dans la présente forme de réalisation, l'arbre 36 de l'élément de turbine est pourvu d'un prolongement 36a portant des cannelures propres à coopérer avec les cannelures 89 de l'élément de manchon 84a,en sorte que lorsqu'on déplace le mnanchon 84a vers la droite, à partir de la position montrée à la figure 4, on a une liaison d'entraînement dans le sens de la marche avant entre l'arbre de turbine et l'élément de sortie 38.
Comme il résulte du dessin, le manchon 84a peut être déplacé en- core vers la droite plus loin que la position dans laquelle les cannelures 89 coopèrent avec les cannelures de la partie d'arbre de turbine 36a et lorsqu'il est ainsi déplacé de cette position, les cannelures 84b du man- chon 84a peuvent être mises en prise avec les cannelures 10b de l'enveloppe fixe 10, bloquant ainsi positivement 1 élément de sortie 38 en l'empêchant de tourner et avec l'élément sélecteur dans une position telle qu'aucun couple ne peut être transmis par le convertisseur à l'élément de sortie 38 par l'intermédiaire de l'élément sélecteur.
On verra ainsi qu'avec le présent agencement on assure une posi- tion neutre avec les parties montrées à la figure 4 ; on a une liaison dans le sens de la marche arrière par les engrenages satellites, on peut avoir une liaison pour la marche avant ou en plus une position de stationnement ou position bloquée.
Pour autant qu'il s'agisse de la transmission, la différence entre la transmission ou système d'engrenage de la présente forme de réalisation et de celle de la figure 1 est que dans le cas présent, le porte-planétai- res 46 du premier train d'engrenages planétaires a un prolongement du côté
<Desc/Clms Page number 9>
des planétaires opposé à la partie tambour de frein 58, qui présente un engrenage annulaire 62a pour le second train d'engrenages planétaires plutôt que la roue solaire qui est formée sur ce porte-planétaires dans la forme de réalisation de la figure 1.
En outre, au lieu de la partie d'engrenage annulaire 78 qui fait partie de l'élément de turbine dans la construction de la figure 1 l'élément de turbine de la présente forme de réalisation porte calée en rotation sur lui, une roue solaire 78a qui engrène avec les planétaires 66 du second train d'engrenages planétairese
Comme il sera évident par la comparaison des figures 1 et 4 dans l'agencement montré à la figure 1, lorsque le porte-planétaires 64 du train d'engrenages planétaires est maintenu immobile, la roue solaire 62 du second train d'engrenages planétaires est mise en rotation à une vitesse plus grande que celle de l'élément de turbine.
Aussi, une certaine vitesse relative comprise entre les vitesses de rotation de la turbine et de l'élé- ment de réaction se trouve établie, dépendant des diamètres primitifs rela- tifs de la roue solaire 62 et de la roue annulaire 78. Dans la construction montrée à la figure 4, dans les mêmes conditions avec le porte-planétaires 64 maintenu fixe, l'engrenage annulaire. 62a du second train d'engrenages planétaires tourne à une vitesse plus faible que celle de l'élément de tur- bine.
Manifestement, avec cet agencement, on obtiendra un rapport différent des vitesses relatives des éléments de turbine et de réaction d.u convertis- seur, par comparaison avec le rapport de vitesses obtenu avec l'agencement montré à la figure 1 le rapport exact, dans le présent cas, ainsi que dans le cas de la construction montrée à la figure 1, étant déterminé par la re- lation des diamètres primitifs de la roue solaire et des engrenages annulai- res pour faire face aux demandes de rapport variable de couple au ralenti.
On remarquera que pour combiner dans un seul ensemble d'engrenages à la fois les rapports de transmission nécessaires pour établir les diffé- rents types de commande hydraulique et les rapports d'engrenage nécessaires pour assurer la transmission en marche avant et en marche arrière à un élé- ment de sortie délivrant la puissance, ainsi que pour obtenir une position neutre positive et une position positive de stationnement, on utilise une nouvelle forme de porte-planétaires, qui, en plus de porter les pivots qui fournissent les axes autour desquels tournent les planétaires porte aussi un jeu séparé de pivots fournissant des axes autour desquels tournent les engre- nages satellites qui engrènent avec les planétaires.
Ce porte-planétaires avec ses engrenages planétaires et satellites coopère avec la partie cons- tituant l'anneau denté du second train d'engrenages planétaires et aussi avec l'élément sélecteur pour obtenir aussi bi.en le mouvement en marche avant que le mouvement en marche arrière communiqués à l'élément de sortieo Pour permettre l'exécution de ces fonctions, il est nécessaire non seulement que les engrenages satellites soient montés de manière à engrener avec les pla- nétaires, mais ils doivent être montés aussi sur un rayon à partir de l'axe de rotation du porte-planétaires, en relation telle avec les diamètres rela- tifs des planétaires et des satellites,
que les satellites soient libres d'être en prise avec les dents convenables de l'élément sélecteur sans être gênés par les planétaires voisinso
La manière dont ceci est réalisé est illustrée le mieux à la figu- re 2, où on verra que l'agencement est tel que le cercle périphérique exté- rieur 76a des satellites est d'un diamètre sensiblement plus grand que le cercle périphérique 66a des planétaires, assurant ainsi le jeu radial néces- saire pour permettre à l'élément sélecteur de prendre les positions telles que celle montrée à la figure 1 et des positions à droite de celle de la fi- gure 1, avec les dents internes 88 de cette pièce coopérant avec les dents des planétaires 66 ou même de la partie dentée annulaire 78,
tandis qu'en même temps elles sont disposées pour engrener avec les dents des satellites
<Desc/Clms Page number 10>
76 lorsqu'on déplace l'élément sélecteur vers la gauche de la position mon- trée à la figure 1.
Egalement, dans l'agencement montré à la figure 4, il est désira- ble, du point de vue de l'obtention d'un rapport de transmission spécial ob- tenu avec ce dispositif, de placer les engrenages satellites 76 de telle sor- te que le diamètre du cercle inscrit à l'intérieur des engrenages soit plus petit que le diamètre du cercle inscrit à l'intérieur des planétaires 66.
Il est évident que si l'engrenage de marche arrière est en liaison et si au lieu de la bande de frein 72 on applique la bande frein 60 pour maintenir la roue solaire 62 immobile, le porte-planétaires 64 tournera vers l'avant en même temps que l'engrenage annulaire 78 qui est fixé à la turbi- ne. Lorsqu'on fait cela, les satellites 76 sont entraînés par les roues planétaires et entraînent le manchon 84 dans le sens inverse par rapport au porte-planétaires 64, cependant à une vitesse plus faible par rapport au porte-planétaires que le mouvement du porte-planétaires lui-même, en sorte qu'un mouvement vers L'avant du manchon 84 et de l'élément de sortie ou de l'arbre 38 de l'hélice se trouve obtenu.
Ce mouvement vers l'avant est tou- tefois, pour des rapports de transmission ordinaires, moindres qu'un tiers de la vitesse de la turbine, en sorte que l'on obtient une multiplication de couple correspondante.
Comme un entraînement en sens inverse de l'arbre d'hélice 38 est obtenu lorsque la bande de frein 72 est appliquée et que le manchon 84 relie les satellites 76 à l'arbre de l'hélice, et qu'une commande dans le sens de la marche avant est obtenue lorsque la bande de frein 60 est appliquée pen- dant que le manchon 8. relie encore les satellites 76 avec l'arbre d'hélice 38, il est évident qu'un passage entre la commande avant et la commande arrière'peut être obtenu en passant de l'actionnement de l'une à l'autre des bandes de frein 60 et 72.
Manifestement, un couple très élevé sera obte- nu sur l'arbre de sortie, lorsque le frein 60 est appliqué et que le manchon 84 lie les satellites 77 à l'arbre d'hélice 38 puisque le rapport de trans- mission d'environ 3:1 est obtenu dans le système d'engrenage planétaire, et qu'au ralenti, la turbine aura un couple environ quadruple du couple d'en- trée à la transmission. Ainsi, on obtiendra une multiplication de couple d'environ 12:1 étant même de 50 %plus élevée que celle obtenue dans une commande à double rotation.
Les conditions auxquelles on se rapporte sont élucidées au moyen des diagrammes montrés à la figure 5. Les lignes a, b et c montrent schéma- tiquement l'effort de traction obtenu avec l'organe de réaction tournant en sens inverse, avec immobilisation de l'organe de réaction, et avec mouvement vers l'avant de l'organe de réaction, respectivement, lorsque les arbres de turbine et d'hélice sont reliés directement et que les freins 72, 60 et 56 respectivement sont appliqués, La ligne d montre l'effort de traction qu'on peut obtenir si l'arbre d'hélice 38 est relié aux satellites 76 au moyen du manchon 84 en même temps qu'on applique le frein 60.
La vitesse de pointe sera dans ce cas moindre qu'un tiers de la vitesse normale mais l'effort de traction au ralenti sera d'environ 50 % plus grand que celui qu'on peut ob- tenir avec la disposition ordinaire. La ligne e montre l'effort de traction qui est obtenu si l'on utilise un élément de réaction immobile dans tout le champ de variation.
Des moyens convenables pour un contrôle automatique entre les dif- férents domaines de commande dont question sont montrés dans la demande simultanée n 444.123 déposée le 7 novembre 1957 à laquelle on pourra se reporter, et lesdits moyens sont destinés à être utilisés avec la présente invention et à en faire partieo Cette commande automatique est indiquée de manière générale à la figure 1 en 83 et l'entraînement du côté primaire de
<Desc/Clms Page number 11>
l'agencement automatique est exécuté au moyen des roues dentées 85 et 87 tandis que l'entraînement de son côté secondaire est exécuté par l'anneau denté 89 sur l'organe en manchon 84 par l'intermédiaire des roues dentées 91 et 93 le manchon 84 étant maintenu immobile en rotation par rapport à l'arbre de sortie 38 dans toutes les positions de commande ou
d'entraîne- ment. L'équipement diffère sous ce rapport de celui de la demande simulta- née, dans laquelle l'entraînement du côté secondaire du dispositif automati- que est réalisé directement à partir de l'élément de turbine. Son but est d'empêcher dans le mouvement en marche arrière que le passage au domaine de commande avec un élément de réaction immobile soit engagé par les moyens du dispositif automatique et, en outre, de mettre le dispositif automatique hors de prise lorsque l'arbre de turbine tourne librement par rapport à l'arbre de sortie.
Dans le but de montrer plus clairement les combinaisons qui sont possibles avec l'agencement mécanique et hydraulique montré, ces possibili- tés sont assemblées dans le tableau suivant
TABLEAU
EMI11.1
<tb> Manchon <SEP> sélecteur <SEP> en <SEP> rapport <SEP> avec
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Turbine <SEP> Arbre <SEP> Roues <SEP> Arbre <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Frein <SEP> Frein <SEP> Frein <SEP> et <SEP> ar- <SEP> de <SEP> satel- <SEP> sortie
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Frein <SEP> Frein <SEP> Frei <SEP> bre <SEP> de <SEP> sortie <SEP> lites <SEP> et <SEP> carter
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> sortie <SEP> seul <SEP> et <SEP> ar- <SEP> fixe <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> bre <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> sortie
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (N <SEP> libre <SEP> libre <SEP> libre <SEP>
x
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Marche <SEP> ( <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Marche <SEP> DRB <SEP> libre <SEP> libre <SEP> fixé <SEP> x <SEP> ' -¯¯¯¯¯¯, <SEP> m¯¯¯¯¯¯
<tb>
EMI11.2
avant / ### avan (--------------------¯::::¯-----------------------------------------
EMI11.3
<tb> (SR <SEP> fixé <SEP> libre <SEP> libre <SEP> x
<tb>
EMI11.4
(---------------------------------=-------------
EMI11.5
<tb> (DRF <SEP> libre <SEP> fixé <SEP> libre <SEP> x
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Marche <SEP> (DRB <SEP> libre <SEP> libre <SEP> fixé <SEP> x
<tb>
<tb> arrière
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Engre- <SEP> (
<tb>
<tb>
<tb> nage <SEP> de(SR <SEP> fixé <SEP> libre <SEP> libre <SEP> x
<tb>
<tb>
<tb> secours(
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Frein <SEP> (
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> sta-( <SEP> libre <SEP> libre <SEP>
libre
<tb>
<tb>
<tb> tionne-( <SEP> libre <SEP> libre <SEP> libre
<tb>
<tb>
<tb> ment <SEP> (
<tb>
N indique que l'arbre de sortie n'est par reliéo
DRB indique que le système de turbine fonctionnne avec l'élément de réaction transmettant la puissance tournant en sens inverse.
SR indique un élément de réaction immobile.
DRF indique un élément de réaction transmetteur de puissance qui tourne en même temps.
De ce qui précède, il sera visible que les principes de la présen- te invention peuvent être mis en. oeuvre et avantageusement réalisés dans dif-
<Desc/Clms Page number 12>
férentes formes de réalisation spécifiques de l'appareil et on doit par conséquent comprendre l'invention comme embrassant toutes les formes d'ap- pareillage tombant dans le cadre des revendications annexées.
REVENDICATIONS.
1.- Dans un dispositif de transmission de puissance pour trans- mettre la puissance d'un élément d'entrée de puissance à un élément de sor- tie de puissance, et comprenant un convertissseur de couple hydrodynamique possédant des organes montés à rotation de réaction et de turbine, une trans- mission ou système d'engrenage pour la transmission de puissance entre les- dits éléments de réaction et de turbine dans certains rapports d'entraîne- ment pour donner -différentes types de commande hydraulique par le convertis- seur, ladite transmission ou système d'engrenage comprenant un train d'en- grenages planétaires qui comprend une roue solaire, un engrenage annulaire, un porte-planétaires monté à rotation, des moyens de frein libérables pour maintenir sélectivement immobile le porte-planétaires,
des planétaires mon- tés à rotation sur ledit porte-planétaires et engrenant avec la roue solai- re et avec l'engrenage annulaire, l'une des roues dentée'dudit train d'en- grenages étant fixée pour tourner avec l'élément de turbine et l'autre des- dites roues dudit train d'engrenages étant fixée pour tourner avec l'élément de réaction, une multiplicité de roues d'engrenages satellites montées à ro- tation sur le porte-planétaires et chacune engrenant avec l'un desdits pla- nétaires et un élément sélecteur pour transmettre la puissance de l'élément de turbine du convertisseur à l'élément de sortie de puissance de la trans- mission, ou en variante, pour transmettre la puissance des engrenages satel- lites à l'élément de sortie de puissance de la transmission dans l'un ou l'autre sens.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to power transmissions at variable speed and relates particularly to such transmissions for driving vehicles, the motive force being taken from internal combustion engines, from electric motors or the like, of which the speed can be kept relatively constant with respect to the speed of the vehicle, this speed being able to vary from idle to a very high cruising speed requiring that the speed of rotation of the transmission shaft of the vehicle to which the element is connected driven or output of the transmission, is substantially as large or even greater than that of the input element of the transmission when the latter is driven at the speed obtained with the power plant operating at its maximum desirable speed.
More particularly, the invention relates to such transmissions of the hydrodynamic transformer or torque multiplier type, in which the active hydraulic fluid is circulated in a closed circuit, comprising pump or steering device vanes forming part of it. a control or input element for creating the circulation and reaction and turbine vanes through which the fluid flows, the turbine blade being carried by a turbine element constituting the driven element or control element. converter output.
Heretofore, various types of hydrodynamic variable speed power transmission have been produced having controls including variable speed torque converters used as torque multipliers in the relatively low speed ranges of the vehicle. , in combination with either a mechanical control link or a hydraulic coupling to be used in the field of high speeds or cruising speed of the vehicle for which no torque multiplication is required.
Included in this group of transmissions are those of the type in which, under certain control conditions, the reaction vane and the turbine vane rotating in opposite or opposite directions. Ordinarily, these transmissions are known as "double-rotation converters" or "reverse-rotation converters".
The present invention relates particularly to the type of transmission comprising a hydrodynamic torque converter which, under certain operating conditions, provides a double rotation action and in which, in order to ensure this double rotation action, it has been understood in the specification. construction of the converter itself, a gear train, usually of the planetary gear train type, to provide the desired type of control.
To provide the various types of hydraulic control desired in these devices, it is thus necessary to provide a gear or a transmission in the converter itself, whether or not there are other transmissions necessary to allow the transmission. forward or reverse drive of the vehicle's transmission shaft, which must be driven by the included transmission.
In the great majority of cases where transmissions of the type described are to be used, they are used for vehicle controls which require both driving in motion and driving in reverse of the vehicle and where an additional neutral position is obviously required in which no movement is transmitted. Further, in many vehicles of the kind in question it is desirable to have a park or locked position in which the transmission is intended effect of blocking the transmission shaft of the vehicle so that it cannot be moved until the transmission has been disengaged from said parking position.
In addition, it is desirable
<Desc / Clms Page number 2>
to have the possibility of switching from forward to reverse simply by activating band brakes, the reason for this being for example the need to clear a stuck vehicle. For some applications, such as heavy trash movers, military vehicles capable of climbing mountains and the like, it is often beneficial to have an especially high torque boost.
Heretofore, in transmissions of this kind, the gear necessary to provide the various hydraulic controls desired in the transmission, served only for this purpose and in addition, a separate transmission between the output shaft member was provided. engine of the main transmission and the transmission or control shaft of the vehicle to allow a connection ensuring either the forward or the reverse of the vehicle, from the transmission, or to give a position positive neutral or to give a special multiplier gear This usually requires a double set of gears apart from those needed to achieve the desired torque transmission ratio by the transmission,
which extraordinary gears include a gear shift or neutral gear between the transmission and the drive shaft of the vehicle, and another such gear for the additional reduction or low speed gear extraordinary.
It is a general object of the present invention to simplify the construction necessary in prior devices of this kind so that the types of gears used heretofore can be simplified and that there is a single mechanical transmission through which not only the different types of hydraulic control between the input and output elements of the converter can be obtained, but also a considerable simplification of the arrangement of the transmission by providing for the transmission of power to the control shaft of the vehicle, a drive towards the front or towards the rear, and to give a neutral position in which no movement is communicated to the driving wheels of the vehicle, as well as to ensure parking braking, in d 'other terms, to obtain without loss of any advantage,
simpler construction, cheaper, lighter and less bulky at the same time that the speed in reverse is limited for safety reasons.
The simplified construction is advantageous also in those cases where it is desirable to be able to have a low speed transmission which can be switched on and off by actuating brake bands o When the shifting gear is in position. a position corresponding to reverse gear, this gear can have a transmission ratio which, taking into account the hydraulic converter, reaches 12: 1 or more without requiring other extraordinary devices.
It should, therefore, be noted that this special low-speed gear is intended to be used only in extraordinary or emergency circumstances since the latter does not allow an autoematiiuq shift, simply speaking.
For this purpose, the object of the invention is a new and improved form of transmission comprising a hydraulic torque converter of the type which, under the same driving conditions, provides a double rotation or counter-movement control, which is characterized by a very high torque transmission ratio at idle speed and which is extremely valuable for low speed vehicle operation, for acceleration or for heavy work in which a high torque multiplication value is desired. couple,
this converter changing under predetermined circumstances to a different type of hydraulic control in which less torque is obtained but in which the efficiency
<Desc / Clms Page number 3>
transmission through the converter is higher, at relatively high vehicle speeds.
Such a transmission requires gears between the reaction and turbine elements of the converter, and the main object of the present invention is to incorporate in such a gear an arrangement which in addition, by the parts of the converter. this gear, makes it possible to connect the output element of the transmission either in reverse gear, or in forward gear or to keep it in neutral position, or to put it in a position ensuring a positive locking in case of parking, without requiring a transmission or a special gear between the main transmission and the drive shaft or drive shaft of the vehicle to achieve these purposes, as well as to have the extra low speed transmission discussed above.
In order to set out the more detailed nature of the invention, the manner in which it is to be put into practice and the advantages to be derived from its use, the accompanying drawings and the following part of the present description have been described by way of example. but without limitation, suitable embodiments of the invention, applied to a hydrodynamic type of hydraulic torque converter for controlling a vehicle, comprising both double-rotation and single-rotation controls, and where the gear necessary to carry out these drives is modified according to the present invention to satisfy in addition the other requirements of forward, reverse,
neutral position and park position between the transmission and the control shaft of a vehicle intended to be driven by this transmission.
The specific form of hydrodynamic torque conversion transmission that provides different types of control ratio between the input and output elements of the transmission the way these types of control ratio between the input and output of the transmission. transmission are obtained, will be best understood by considering the simultaneous application No. 444,123 filed of November 7, 1957 to which reference may be made, the present invention being applied by way of example, but as noted above, without being limited to this special kind of transmission.
For a better understanding of the more detailed nature of the present invention and of its objects, of the manner in which it is to be advantageously practiced and of the advantages to be derived from its use, reference will be made to the subsequent part of this description, considered in association with the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a central longitudinal section of a transmission comprising the invention, partly in elevation, and showing the structure according to the invention, certain parts of the construction illustrated being included in the request made by the applicant under number 444,123 on November 7, 1957.
- Figure 2 is a cross section taken along the line 2-2 of Figure 1; Figure 3 is a partial section taken along line 3-3 of Figure 2; Figure 4 is a central longitudinal section of the gear mechanism of a different embodiment of the invention compared to the gear mechanism shown in Figure 1; FIG. 5 is a diagram of the tractive effort which can be obtained with an ordinary drive and with the gear at very low speed.
Referring now to the drawings, the transmission comprises
<Desc / Clms Page number 4>
an outer fixed casing 10 in which the casing 12 carried by a main bearing 14 is rotatably mounted and also being radially centered and driven by a control plate 16 fixed to the output motor shaft 18 of the power plant driving the converter.
The hydraulic converter, which in itself is not new to the present invention, is of the hydrodynamic type having a closed circuit 20 in which the working liquid circulates under the impulse of the pump vanes 22. driven by the housing or rotating casing 12.
In the illustrated embodiment, the working liquid supplied by the pump passes first through a series of turbine blades 24, then through a series of turbine blades 28 from which the working liquid is returned. at the inlet of the pump blade 22. The two series of turbine blades 24 and 28 are connected by the annular part 30 forming part of the core structure of the hydraulic circuit 20. The blades 28 are fixed on and carried by the hub portion 32 of the turbine member 34 of the converter.
The turbine member 34 comprises a hollow shaft portion 36 integral with a gear portion 36a adapted to be connected, as described below, to a portion 38a of the output member 38 of the turbine. the transmission.
The reaction vanes 26 are carried by the wheel portion 40 of a reaction member generally indicated by 42 and having a shaft portion 44 rotatably attached to a planetary carrier 46 of a first gear train. planetary gear forming part of the compound transmission incorporated in this construction.
The planetary carrier 46 carries a series of gear elements or planetary wheels 48 rotatably mounted to rotate about axes 50 fixed in the planetary carrier 46 and meshing on the one hand with a sun wheel 52 rotatably attached on the shaft part 56 of the turbine element and, on the other hand, with the internal teeth of an annular gear 54 surrounding the sun gears.
The planetary carrier 46 comprises, on one side, the planetary 48, a brake drum portion 58 suitable for coming into contact in a releasable manner, and braked, with a stop member, by an independent brake mechanism. - Qué generally by 60, and the annular gear 54 has a part in the brake drum suitable for being released into releasable cooperation and braked with a stop member by a brake mechanism generally indicated by 56.
In addition, on the side of the planetary gear opposite the brake drum 58, the planetary carrier 56 has an extension for the sun wheel 62 of a second planetary gear train before a planetary carrier 64 which carries a series of planetary wheels. 66 pro ires to revolve around individual planetary axes 68.
The planetary carrier 64 is mounted to rotate freely in either direction, or to be prevented from rotating in any way by a brake drum portion 70 located on one side of the planetary 66 and adapted to be releasably braked by a brake drum. brake mechanism indicated generally by 72
At most, the planetary carrier 64 carries a series of studs 74 on which are mounted to rotate planetary wheels 76, each engaging with one of the planetary wheels 66.
The planetary 66, in addition to cooperating with the teeth of the sun gear 62, also mesh with the internal teeth of the annular gear wheel 78, the latter also being provided with internal splines cooperating.
<Desc / Clms Page number 5>
Joining with outer splines of a disc-shaped hub 36a on the shaft portion 36 of the turbine element, the annular gear 78 thus in effect constituting a part of the turbine element.
The driven or output member 38 has a middle disc-shaped portion 38a provided with axially extending outer splines 80 arranged to cooperate with internal splines 82 of a sleeve-shaped selector member 84 slidably mounted on it. part 38a but fixed thereto from the point of view of rotation by compenetration of the splines 80 and 82 The selector element is provided with a groove extending around its periphery, 86, to receive an offset fork for shifting the part - this axially on the splines of part 38a and at its left end (as seen in FIG. 1) the sleeve 84 is also provided with an internal toothing 88 placed to mesh with the satellite gears 76 when the sleeve 84 is shifted to its left position.
In addition, the annular gear member 78 is provided with splines 90 the gear shape of which is such that it can engage the inner teeth 88 of the sleeve 84 when the sleeve is shifted to the right. from the position shown in figure 1
As will be apparent from the drawing, the arrangement provides a mechanism in which, by an axial offset of the sleeve 84, either forward or reverse travel can be achieved at will by a suitable connection between the driven element of the converter and the drive. output element 38 of the transmission, as well as put in neutral position, as seen in Figure 1, position for which there is no transmission of power from the turbine element of the converter to the element of output of the transmission.
The planet gears 76 obviously rotate around their axes in a direction opposite to the direction of rotation of the planetary wheels 66 around their axes. Accordingly, when the sleeve 84 is shifted to the left from the position shown in Fig. 1c so that the internal teeth 88 engage with the planet wheels 76, a reverse rotation is imparted to the. output member 38, as compared to the direction of rotation of annular gear 78 rotating with and forming part of the turbine or the driven member of the converter when the planetary carrier 64 is held stationary.
In the position of the sleeve 84 shown in Fig. 1, it cannot be transmitted by force from the part 36a of the turbine element to the part 38a of the output element 38, and as a result a position is established. neutral in which no power can be transmitted to the vehicle's drive shaft or to other equipment using the power.
If the sleeve is shifted to the right from the position shown in Figure 1, the internal toothing 88 of the sleeve 84 engages the external splines of the ring gear 78 As the sleeve 84 is rotatably secured. by means of splines 8082 at the output member 38, the transmission member 38 is connected to rotate in the same direction as that of the converter turbine member. In other words, a forward driving position is established by shifting the sidecut 88 to the right from the position shown in Figure 1 to bring the teeth 88 and 90 into engagement.
From the above it will be evident that due to the spline sleeve arrangement comprising the sleeve 84 it is possible to use the gear which is essential for the types of hydraulic control to which the sleeve relates. invention, to realize in addition, without additional special transmission between the main transmission and
<Desc / Clms Page number 6>
the vehicle control shaft, either the forward control, or the reverse control, or a neutral position.
To achieve this desirable result, all that is needed besides the gear that would otherwise be required for the converter alone are the planetary gears 76 and their bearings which are carried by the planetary carrier 64 and the sliding sleeve. suitable for being offset to connect the driven element or output element of the converter either directly to the annular gear of the second planetary gear train (which is a component of the turbine element of the converter), or with the planet wheels carried by the planetary carrier of this gear train.
Reference has previously been made to the brake mechanism 60, 56 and 72 for releasably braking the drum portion 58 of the planetary carrier 46, the annular gear 54 of the first planetary gear train and the carrier. -planetary 64 of the second planetary gear train.
While the brake mechanism itself does not form part of the present invention, there has been shown in Figure 2 a suitable arrangement for releasing or braking any of the parts discussed above at will, and as such For example, but without limitation, FIG. 2 shows a mechanism for achieving such releasable braking of one of these parts.
Referring now more particularly to Figure 2, the drum portion 70 of the planetary carrier 64 is shown by way of example; on opposite sides thereof there is shown the brake pads 92 and 94 pivotally mounted respectively on the arms 96 and 98 which are in turn pivotably mounted on the fixed pivots 100, 102, respectively.
The lower ends of the levers 96 and 98 are adapted to cooperate with suitable stops, one of which is placed so as to cooperate with the lever 96 and forms part of the actuating rod 104 connected to the piston 106 in the cylinder. hydraulic 1080 The lower end of the other lever 98 is arranged to cooperate with the stop provided by the annular piston rod 110 around the rod 104 and connected to the piston 112 also placed in the cylinder 108
By the spring 105 the levers 96 and 98 can be separated to release the brake pads or hydraulic fluid can be admitted into the space between the pistons in the cylinder to move the pistons apart and apply the brake pads.
It will be understood that releasable braking arrangements are provided to brake the drum portion 58 of the planetary carrier 46 and to releasably brake the annular toothed ring 54 of the first planetary gear train.
As previously noted, it is desirable to provide a positive or locked parking position in which the output member of the transmission which is connected to the control shaft of the vehicle or other device driven by the transmission, is maintained positively so as not to rotate.
This is achieved in a phase of the present invention by movement of the part 84 or selector sleeve to an extreme right-hand position in which the teeth 88 of the sleeve pass through and to the right of the teeth 90, in space. to the right of this latter toothing, thereby allowing the internal spline teeth 82 of the sleeve part to engage with the spline teeth 10a forming part of the fixed casing structure 10 With the selector in this position,
it will be obvious that the output element 38 will be positively blocked against any rotation by the action of the teeth of splines 82 cooperating.
<Desc / Clms Page number 7>
ranting both with the spline teeth 80 and the fixed spline teeth 10a The teeth 90 can be stopped to the right as long as the teeth 88 and 90 are simultaneously engaged with 82 and 10a.
While, as noted above, the compound planetary gear comprising the two planetary gear trains and the selectively braked planetary carriers 46 and 64 and the ring gear 34 is not part of the present invention, and forms part of the Simultaneously Claiming Matter A brief summary of the operation of the mechanism under different control conditions will assist in understanding the present invention, and for this summary it will be assumed that the selector element comprising the sleeve 84 is found in the neutral position shown in Figure 1 of the drawings.
Assume, further, that the brake mechanism 72 is actuated to stop the rotation of the planetary carrier 64 while the brake mechanisms 56 and 60 are released to allow the planetary carrier 46 and the annular gear 54 to rotate freely (as far as the brakes are concerned), the action is as follows sun wheel 62 of the second planetary gear train must rotate with the reaction element 42 and in the same meaning that this one. The annular gear 78 of the second planetary gear train must rotate with the turbine element 34 and in the same direction.
Since these gears are mounted in opposite directions, one can have a connection to the output member 38 by the selector sleeve piece 84 for forward torque delivered by the ring gear portion 78 and received at the gear. both by the turbine and reaction elements, or for reverse control by the planetary gear 66 and the satellite 76, the torque being delivered by both the turbine and reaction elements, with the turbine elements and reaction rotating in opposite directions.
direction If it is now assumed that the brake mechanism 72 is released and that the brake mechanism 60 is engaged, the rotation of the planetary carrier 46 is stopped, the reaction vane 26 thus being transformed into one. motionless vane and the sun wheel 62 of the second planetary gear train also being prevented from rotating. Under these conditions, the torque delivered to the element 78 for the connection only in forward gear with the output element 38 of the transmission is that which is generated by the action of the hydraulic fluid on the turbine element; the converter functioning as a single-rotation converter.
If now the brake mechanism 60 is released and the brake mechanism 56 is engaged, with the brake mechanism 72 remaining released, the planetary carrier 46 is forced to rotate in the same direction as the turbine element 34 to. cause of the action of the sun wheel 52 of the first gear train which causes the planetary 48 to roll on the fixed annular gear 54, the planetary thus bringing with them the planet carrier 46, the latter however , obviously rotating at a slower speed than the turbine element. Under these conditions, there is thus both the turbine blade and the reaction blade which rotate in the same direction but at different speeds, the reaction blade rotating at a slower speed than that of the blade. turbine.
Under these conditions, all of the drive torque from the reaction vane as well as the turbine vane is transmitted to element 78 to provide only forward drive from element 78 to the control element. output 38 of the transmission.
From the foregoing it is visible that in all the different hydraulic control ratios between the driving and driven members of the converter, the output torque is delivered by the converter to part 78, the power of which can be used. only for forward control of the vehicle control shaft, from an established neutral position.
<Desc / Clms Page number 8>
In Figure 4 there is illustrated a different specific embodiment of a gear or transmission, which form presents the peculiarities of new construction and operation described above with regard to Figure 1, but which differs from it. in that it gives a different ratio of relative speeds between the reaction and turbine elements under certain hydraulic control conditions
Referring now to Figure 4, the parts corresponding to those shown in Figure 1 have been designated by the same numbers, and it is assumed that the transmission shown in Figure 4 is to be connected to a converter. torque of the type shown in figure
In the present construction, the turbine shaft member 36 has attached to it, to rotate with it,
the sun wheel 52 of the first planetary gear train, the sun wheel meshing with the planets 48 carried by the planetary carrier 46 which is attached to the reaction element 44 of the converter. The planetary 48 mesh with the toothed ring 54 suitable for being braked in rotation by the brake mechanism 56 The planetary carrier 46 has a brake part 58 adapted to be braked by the brake mechanism 600
The planetary carrier 64 of the second planetary gear train is adapted to be braked in a releasable manner by the brake mechanism 72 and carries pins constituting planetary shafts 68 on which the planetary 66 are mounted for rotation.
The planetary carrier 64 also carries planetary wheels 76 having teeth which mesh with the teeth of the planets 66
The output element 38 is provided with splines 80 on which is slidably mounted the selector element in the form of a sleeve 84a provided with an outer peripheral flange 86a for receiving a suitable shift member and also provided with outer teeth. 88a adapted to interlock with planetary gears 76 when sleeve 84a is offset gaucho from the neutral position shown in FIG. 4.
In the present embodiment, the shaft 36 of the turbine element is provided with an extension 36a carrying suitable splines to cooperate with the splines 89 of the sleeve member 84a, so that when the sleeve 84a to the right, from the position shown in figure 4 there is a drive link in the forward direction between the turbine shaft and the output member 38.
As can be seen from the drawing, the sleeve 84a can be moved further to the right farther than the position in which the splines 89 cooperate with the splines of the turbine shaft portion 36a and when so moved therefrom. position, the splines 84b of the sleeve 84a can be engaged with the splines 10b of the fixed casing 10, thereby positively locking the output member 38 by preventing it from rotating and with the selector member in such a position. that no torque can be transmitted by the converter to the output element 38 via the selector element.
It will thus be seen that with the present arrangement a neutral position is ensured with the parts shown in FIG. 4; there is a link in the direction of reverse gear by the planetary gears, it is possible to have a link for forward gear or in addition a park position or blocked position.
As far as the transmission is concerned, the difference between the transmission or gear system of the present embodiment and that of FIG. 1 is that in this case the planet carrier 46 of the first planetary gear train has a side extension
<Desc / Clms Page number 9>
planetary gear opposite to the brake drum portion 58, which has an annular gear 62a for the second planetary gear train rather than the sun gear which is formed on this planetary carrier in the embodiment of Figure 1.
Further, instead of the annular gear portion 78 which is part of the turbine element in the construction of Figure 1, the turbine element of the present embodiment carries a rotating sun gear on it. 78a which meshes with the planets 66 of the second planetary gear train e
As will be evident from the comparison of Figures 1 and 4 in the arrangement shown in Figure 1, when the planetary carrier 64 of the planetary gear train is held stationary, the sun gear 62 of the second planetary gear train is rotating at a speed greater than that of the turbine element.
Also, a certain relative speed between the speeds of rotation of the turbine and of the reaction element is established, depending on the relative pitch diameters of the sun wheel 62 and the annular wheel 78. In the construction shown in Figure 4, under the same conditions with the planetary carrier 64 held fixed, the annular gear. 62a of the second planetary gear train rotates at a slower speed than that of the turbine element.
Obviously, with this arrangement, a different ratio of the relative speeds of the turbine and reaction elements of the converter will be obtained, compared to the speed ratio obtained with the arrangement shown in Figure 1 the exact ratio, in the present. case, as in the case of the construction shown in figure 1, being determined by the relation of the pitch diameters of the sun wheel and the annulus gears to meet the demands of variable ratio of torque at idle.
It will be noted that in order to combine in a single set of gears both the transmission ratios necessary to establish the various types of hydraulic control and the gear ratios necessary to ensure the forward and reverse transmission at a output element delivering the power, as well as to obtain a positive neutral position and a positive parking position, a new form of planetary carrier is used, which, in addition to carrying the pivots which provide the axes around which the planetary also carries a separate set of pivots providing axes around which the planet gears rotate which mesh with the planetary gears.
This planetary carrier with its planetary and planet gears cooperates with the part constituting the toothed ring of the second planetary gear train and also with the selector element to obtain as well the forward movement as the forward movement. reverse gear communicated to the output element To enable these functions to be performed, it is not only necessary that the planetary gears be mounted so as to mesh with the planetary gear, but they must also be mounted on a spoke from the axis of rotation of the planetary carrier, in relation such as the relative diameters of the planetary and planet gear,
that the planet gears are free to engage with the proper teeth of the selector element without being hampered by neighboring planetary gear
The manner in which this is done is best illustrated in Fig. 2, where it will be seen that the arrangement is such that the outer peripheral circle 76a of the satellites is of a substantially larger diameter than the peripheral circle 66a of the satellites. planetary, thus ensuring the radial play necessary to allow the selector element to assume the positions such as that shown in figure 1 and positions to the right of that of figure 1, with the internal teeth 88 of this part cooperating with the teeth of the planetary 66 or even of the annular toothed part 78,
while at the same time they are arranged to mesh with the teeth of the satellites
<Desc / Clms Page number 10>
76 when moving the selector element to the left from the position shown in figure 1.
Also, in the arrangement shown in Fig. 4, it is desirable from the point of view of obtaining a special transmission ratio obtained with this device, to place the planetary gears 76 in such a manner. te that the diameter of the circle inscribed inside the gears is smaller than the diameter of the circle inscribed inside the planets 66.
It is obvious that if the reverse gear is connected and if instead of the brake band 72 the brake band 60 is applied to keep the sun wheel 62 stationary, the planetary carrier 64 will rotate forward at the same time. time than the annular gear 78 which is attached to the turbine. When doing this, the planet wheels 76 are driven by the planetary wheels and drive the sleeve 84 in the opposite direction relative to the planetary carrier 64, however at a slower speed relative to the planetary carrier than the movement of the carrier. planetary itself, so that forward movement of sleeve 84 and output member or propeller shaft 38 is obtained.
This forward movement is, however, for ordinary transmission ratios less than one third of the speed of the turbine, so that a corresponding torque multiplication is obtained.
As a reverse drive of the propeller shaft 38 is obtained when the brake band 72 is applied and the sleeve 84 connects the planets 76 to the propeller shaft, and a control in the direction forward gear is obtained when the brake band 60 is applied while the sleeve 8 still connects the planet wheels 76 with the propeller shaft 38, it is evident that a passage between the forward control and the control rear 'can be obtained by switching between the actuation of one of the brake bands 60 and 72.
Obviously, a very high torque will be obtained on the output shaft, when the brake 60 is applied and the sleeve 84 links the planet wheels 77 to the propeller shaft 38 since the transmission ratio of about. 3: 1 is achieved in the planetary gear system, and at idle the turbine will have about four times the torque input to the transmission. Thus, we will obtain a torque multiplication of about 12: 1 being even 50% higher than that obtained in a double rotation drive.
The conditions referred to are elucidated by means of the diagrams shown in figure 5. Lines a, b and c schematically show the tensile force obtained with the reaction member rotating in the opposite direction, with immobilization of the l 'reaction member, and with forward movement of the reaction member, respectively, when the turbine and propeller shafts are connected directly and the brakes 72, 60 and 56 respectively are applied, The line d shows the tractive force that can be obtained if the propeller shaft 38 is connected to the satellites 76 by means of the sleeve 84 at the same time as the brake 60 is applied.
The top speed will in this case be less than a third of the normal speed but the traction force at idle will be about 50% greater than that which can be obtained with the ordinary arrangement. Line e shows the tensile force which is obtained if a reaction element is used which is stationary throughout the variation field.
Means suitable for automatic control between the various fields of control in question are shown in simultaneous application No. 444,123 filed November 7, 1957 to which reference may be made, and said means are intended for use with the present invention and This automatic control is generally indicated in Figure 1 at 83 and the drive on the primary side of
<Desc / Clms Page number 11>
the automatic arrangement is carried out by means of the toothed wheels 85 and 87 while the driving of its secondary side is carried out by the toothed ring 89 on the sleeve member 84 via the toothed wheels 91 and 93 the sleeve 84 being kept stationary in rotation with respect to the output shaft 38 in all the control positions or
of training. The equipment differs in this respect from that of the simultaneous demand, in which the drive of the secondary side of the automatic device is carried out directly from the turbine element. Its purpose is to prevent in the reverse movement the passage to the control area with a stationary reaction element being engaged by the means of the automatic device and, moreover, to put the automatic device out of engagement when the shaft turbine rotates freely relative to the output shaft.
In order to show more clearly the combinations which are possible with the mechanical and hydraulic arrangement shown, these possibilities are assembled in the following table.
BOARD
EMI11.1
<tb> Sleeve <SEP> selector <SEP> in <SEP> report <SEP> with
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Turbine <SEP> Shaft <SEP> Impellers <SEP> Shaft <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Brake <SEP> Brake <SEP> Brake <SEP> and <SEP> ar- <SEP> from <SEP> satel- <SEP> output
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Brake <SEP> Brake <SEP> Brake <SEP> bre <SEP> of <SEP> output <SEP> lites <SEP> and <SEP> casing
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> output <SEP> only <SEP> and <SEP> ar- <SEP> fixed <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> bre <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> exit
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (N <SEP> free <SEP> free <SEP> free <SEP>
x
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> On <SEP> (<SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> On <SEP> DRB <SEP> free <SEP> free <SEP> fixed <SEP> x <SEP> '-¯¯¯¯¯¯, <SEP> m¯¯¯¯¯¯
<tb>
EMI11.2
before / ### forward (-------------------- ¯ :::: ¯ ----------------- ------------------------
EMI11.3
<tb> (SR <SEP> fixed <SEP> free <SEP> free <SEP> x
<tb>
EMI11.4
(--------------------------------- = -------------
EMI11.5
<tb> (DRF <SEP> free <SEP> fixed <SEP> free <SEP> x
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> On <SEP> (DRB <SEP> free <SEP> free <SEP> fixed <SEP> x
<tb>
<tb> back
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Engre- <SEP> (
<tb>
<tb>
<tb> swimming <SEP> of (SR <SEP> fixed <SEP> free <SEP> free <SEP> x
<tb>
<tb>
<tb> rescue (
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Brake <SEP> (
<tb>
<tb>
<tb> from <SEP> sta- (<SEP> free <SEP> free <SEP>
free
<tb>
<tb>
<tb> start- (<SEP> free <SEP> free <SEP> free
<tb>
<tb>
<tb> ment <SEP> (
<tb>
N indicates that the output shaft is not connected.
DRB indicates that the turbine system is operating with the reaction element transmitting the power rotating in the opposite direction.
SR indicates an immobile reaction element.
DRF indicates a power transmitting feedback element that is rotating at the same time.
From the foregoing, it will be seen that the principles of the present invention can be implemented. work and advantageously made in different
<Desc / Clms Page number 12>
various specific embodiments of the apparatus and the invention is therefore to be understood as embracing all forms of apparatus falling within the scope of the appended claims.
CLAIMS.
1.- In a power transmission device for transmitting the power from a power input element to a power output element, and comprising a hydrodynamic torque converter having members mounted for reaction rotation and turbine, a transmission or gear system for the transmission of power between said reaction and turbine elements in certain drive ratios to give different types of hydraulic control by the converter, said transmission or gear system comprising a planetary gear train which comprises a sun wheel, an annular gear, a rotatably mounted planetary carrier, releasable brake means for selectively keeping the planetary carrier stationary,
planets rotatably mounted on said planetary carrier and meshing with the sun wheel and with the annular gear, one of the toothed wheels of said gear train being fixed to rotate with the turbine and the other of said wheels of said gear train being fixed to rotate with the reaction element, a multiplicity of planet gear wheels rotatably mounted on the planetary carrier and each meshing with one said planetary gear and a selector element for transmitting power from the turbine element of the converter to the power output element of the transmission, or alternatively, for transmitting power from the satellite gears to the transmission. power output element of the transmission in either direction.