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On connatt déjà un procédé de changement de vitesses dans les bottes de vitesses à engrenages, procédé selon lequel, pendant le changement de combinaisons d'engrenages, on immobilise de façon complète l'un des arbres porteur d'un pignon qui doit recevoir l'engrènement d'un autre pignon porté par un autre arbre et l'on immobilise également cet autre arbre d'une façon qui peut être relativement incomplète, à la condition que la puissance d'entraînement et la vitesse résiduelle de cet autre arbre soient relativement faibles, le tout en vue de faciliter l'engrènement à réaliser sans qu'il soit besoin de
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prévoir dans ladite botte de vitesses des dispositifs dénommés synchroniseurs, puisque les engagements des divers engrenages sont effectués à l'arrêt quasi complet des dentures.
Il est avantageux, dans la mise en oeuvre d'un tel procédé connu, de verrouiller les combinaisons de vitesse par des moyens dont l'ouverture est contrôlée par le couple de réaction d'un frein à action différée et modérée qui agit sur l'arbre secondaire de la botte de vitesses, de façon à empêcher tout changement de combinaison intempes- tif pendant une rotation dudit arbre secondaire, à vitesse et couple supérieurs à des valeurs déterminées.
Le but des dispositions conformes à la présente invention est de simplifier la construction des bottes des vitesses de ce genre, d'en rendre la manoeuvre plus simple et plus souple, grâce à l'organisation d'un contrôle efficace de l'arrêt des organes rotatifs de la botte, grâce à la suppression du frein secondaire, cette suppression résultant de la construction de la botte avec des engrenages toujours en prise, et d'autoriser en outre un couplage éventuellement différé de plusieurs bottes sur une même télécommande pré- sélectrice.
Selon une des caractéristiques de la présente invention, l'un des arbres de la botte de vitesses à engrenage en prise constante commande une pompe à huile pour le graissage sous pression de la boite et le refoulement de la pompe est branché sur un organe manométrique qui autorise ou interdit directement ou indirectement le mouvement des tringleries de changements de combinaisons.
Les changements de combinaisons ne peuvent donc être effectués qu'après exécution d'un désaccouplement de l'arbre d'entrée de la botte et du moteur, après arrêt dudit arbre d'entrée, arrêt absolu ou rotation à très faible
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vitesse et très faible couple, lorsque la vitesse résiduelle des mobiles et de la pompe à huile de graissage amènent cette dernière à fournir une pression de refoulement inférieure @ à une valeur prédéterminée.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, les manoeuvres de changement de combinaison sont commandées par un dispositif présélecteur à fluide comprimé déterminant les mouvements des baladeurs de cette botte, baladeurs placés sous la dépendance du verrouillage précité, ce mécanisme comportant un sélecteur et un impulseur de déclenchement, sélecteur à trois voies utilisées alternativement sur l'échappement et 31'admission poar une boite de vitesses à huit vitesses, par exemple, l'impulseur étant à voie unique.
Les quatre voies nécessaires à la manoeuvre peuvent ainsi être facilement branchées en parallèle sur plusieurs bottes de vitesses, dans le cas des véhicules à plusieurs moteurs ou dans le cas des autorails accouplés, par exemple, ces liaisons en parallèle pouvant comporter des retardateurs qui temporisent les actions successives sur les différentes bottes, pour éviter des discontinuités trop accentuées dans le développement des efforts de trac- tion du véhicule ou de l'accouplement d'autorails.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on inflige à l'arbre d'entrée de la botte, au moment où une combinaison de vitesses est sur le point de s'engager, un embrayage bref et partiel concomittant à un desserrage du frein correspondant d'immobilisation.
L'invention comprend, à cet effet, un dispositif qui comporte un clapet, permettant d'établir une fuite calibrée dans le circuit d'alimentation du moteur de de manoeuvre de l'embrayage-frein, ce clapet étant manoeuvré
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au moment d'un changement de combinaisons.
Pour donner à la manoeuvre de l'embrayage la souplesse nécessaire et la progressivité souhaitées dans cette phase d'embrayage partiel, on inclut dans l'embrayage une garniture élastique ayant la forme d'une rondelle conique.
Pour faciliter l'engrènement, il est possible de donner aux crabots une forme de dents à flancs taillés en biseaux dans le sens du mouvement.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention est mise en pratique.
La fig. 1 montre avec des arrachements partiels une botte de vitesses et sa commande à fluide comprimé selon l'invention.
La fig. 2 montre une coupe schématique du distributeur, et son association avec le sélecteur.
La fig. 3 montre schématiquement une coupe axiale du sélecteur.
La fig. 4 montre schématiquement de façon développée la forme de la denture des engrenages ou des crabots.
Le dispositif représenté comporte une botte de vitesses désignée en général par la référence 1 qui est entraînée par un arbre moteur solidarisé de la cloche 2 d'un embrayage-frein, ce dernier étant porté par l'arbre d'entrée 3 de la botte, Cette botte comporte deux arbres intermédiaires 4 et 5 et un arbre de sortie 6. L'arbre intermédiaire 4 est solidaire de deux pignons 7 et 8 et porte deux pignons fous 9 et 10 entre lesquels est disposé un crabot double 11 commandé par une fourchette 12. Les:
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deux pignons 9 et 10 sont constamment en prise avec les pignons correspondants, non visibles sur la figure, solidai- res de l'arbre d'entrée 3.
Les pignons 7 et 8 engrènent avec des pignons 13 et 14 montés fous sur l'arbre intermédiaire 5, un crabot double 15 commandé par une fourchette 16 pouvant être mis en prise alternativement avec les pignons 13, 14. Cet arbre intermédiaire 5 est solidaire d'un pignon 17 qui engrène avec un pignon fou 18 sur l'arbre de sortie 6. Par ailleurs, le second arbre intermédiaire 5 porte un pignon 19 monté fou' sur ledit arbre et qui engrène avec un pignon 20 solidaire de l'arbre de sortie 6. Une fourchette double 21 commande un crabot 22 entraîné par l'arbre 5 et un crabot 23 entraîné par l'arbre 6. Ces crabots 22 et 23 peuvent venir en prise alternativement avec le pignon 19 et avec le pignon 18.
Une telle botte de vitesses permet d'obtenir huit combinaisons de vitesses entre l'arbre d'entrée 3 et l'arbre de sortie 6.
L'arbre 6 commande en outre, par un renvoi d'angle, l'arbre 24 de la pompe à huile qui distribue le lubrifiant sous pression par des communications non repré- sentées aux roulements et aux engrènements de cette boite de vitesses, le refoulement de ladite pompe étant en outre branché sur l'entrée 25 d'un contact manométrique 26, contact qui est ouvert lorsque la pompe débite et qui se ferme pour une pression de refoulement inférieure à une valeur prédéterminée, permettant ainsi de traduire électrique- ment la rotation ou l'arrêt complet ou presque complet des mobiles de la botte.
L'embrayage-frein 2 comporte un cylindre 27 fixe, solidaire des disques d'arrêt et dans lequel un piston
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28 est accroché par une butée au moyen 29 de déplacement des garnitures d'embrayage et de freinage à l'encontre,des ressorts habituels. Un fluide comprimé admis sous ce. piston permet de désaccoupler la boite du moteur et d'immo- biliser l'arbre d'entrée. Comme la boite de vitesses comporte des engrenages toujours en prise, l'immobilisation de l'arbre d'entrée entraîne celle de tous les arbres inter- médiaires et de l'arbre de sortie, ce dernier étant normale- ment réuni aux organes entraînés par l'intermédiaire de roues libres.
Les fourchettes 12,16 et 21 sont solidaires chacune d'une tige de manoeuvre qui traverse la boite, chacune desdites tiges portant en bout, à chaque extrémité, un piston de commande à fluide comprimé circulant dans un cylindre correspondant à simple effet.
Ces pistons, recevant alternativement des poussées qui les amènent à fond de course, baladent les crabots d'une position extrême de mise en prise avec un pignon à la position opposée.
Les fonds des pistons 30 et 30a font simplement face dans les cylindres 31 et 31a aux débouches de tubulures de distribution 32 et 32a, un seul des sous-ensembles considéré étant affecté de référence, les deux autres étant identiques. La tige 33 commune aux deux pistons est axialement solidaire de la fourchette correspondante et présente deux encoches de verrouillage 34 et 34a d'écartement correspondant à la course du brabot, de telles encoches, à flancs inclinés recevant des organes de verrouillage 35 en forme de coins. Les organes de verrouillage successifs sont tous solidaires d'une tige de manoeuvre 37 qui circule dans un évidement du carter de la
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botte 5, évidement d'axe parallèle au plan des axes des tiges de manoeuvre 33.
La partie supérieure de la tige 37 de verrouillage est solidaire d'un piston 38 circulant dans un cylindre 39 à fluide comprimé, le piston 38 étant rappelé en position de déverrouillage par un ressort 40.
L'extrémité opposée de la tige 37 repose sur la tête de manoeuvre d'un clapet 41 qui est rappelé en position de fermeture par un ressort lorsque les verrous sont hors d'action et qui est ouvert lors de l'exécution des verrouilla- ges.
Les cylindres 31 et 3la sont individuellement reliés par les six tubulures 32 et 32a à des perforations pratiquées dans le corps d'un présélecteur 42 montré en coupe sur la fig. 2. Ce présélecteur contient trois pistons identiques 43 différentiels dont la section la plus mince forme tiroir. Le corps du présélecteur 42 renferme trois cylindres 44 dans lesquels jouent les tiroirs 43 et sous les têtes desquels du fluide comprimé peut être admis grâce à une fente 45 de distribution aménagée dans un couvercle 46 relié à une tubulure 47 centrale. Les têtes 48 de ces tiroirs circulent dans un cylindre correspondant 49 de plus grand diamètre que le cylindre 44, chacun de ces cylindres 49 étant fermé par un couvercle commun 50 raccordé, au droit de chacun des cylindres 49, à trois tubulures 51.
Les tubulures 51 sont reliées à la platine d'un sélecteur 52 qui sera décrit ci- après.
Chacun des cylindres 44 présente des perfora, tions radiales.53 et 53a qui sont respectivement reliées aux tubes 32 et aux tubes 32a correspondants. Une perforation radiale intermédiaire 54 sert d'orifice d'échappement.
Le corps du tiroir présente une ouverture borgne 55 débouchant face à la gorge 45 et cette ouverture 55
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communique, par des perforations radiales 56, avec une gorger, extérieure circulaire 57 qui coïncide avec l'ouvertu- re 43a lorsque le tiroir est en position d'enfoncement. La périphérie du tiroir est creusée d'une gorge large 58 qui permet la communication alternative de l'orifice 53 avec l'orifice 54 ou de l'orifice 53a avec l'orifice 54. La longueur du tiroir entre la tranche qui limite la gorge 58 et la tête du tiroir permet de découvrir l'orifice 53 correspondant.
Avec une telle disposition, lorsque le tiroir est en position haute (fig. 2) la tubulure 47 communique avec l'orifice 53 et l'orifice 53a communique avec l'orifice 54; lorsque le tiroir est en position basse, la tubulure 47 communique avec l'orifice 53a et l'orifice 53 communique avec l'orifice 54. En conséquence, chacune des tubulures 32 et leurs homologues 32a peut être alternativément reliée à l'admission d'un fluide comprimé ou à l'échappement.
On obtient ainsi huit dispositions différentes pour les figures d'admission et d'échappement des cylindres 31, correspondant aux huit vitesses possibles que la botte de vitesses peut réaliser.
Le distributeur 42 est nommé ci-dessus présé- lecteur car la tubulure 47 d'admission de fluide comprimé est sous la dépendance d'une électro-valve 59 dont le circuit d'excitation est fermé par le mano-contact 26.
Le fLuide sous pression ne peut donc être admis aux cylindres 31 que lorsque la pression d'huile est inférieure à une valeur prédéterminée, c'est-à-dire lorsque la botte de vitesses est sensiblement immobilisée.
Le dsélecteur 52 ci-dessus mentionné comporte une platine fixe 60 que surmonte une glace mobile 61 commandée @
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en rotation par l'axe 62 d'une poignée de manoeuvre 63.
Cette poignée peut être immobilisée dans ses diverses posi- tions par tous verrouillages élastiques convenables.
La glace 61 est enfermée sous un couvercle 64 qui reçoit par une perforation 65 une tubulure 66 d'admission de fluide comprimé. La platine 60 reçoit les raccords de départ 67 des tubulures de manoeuvre 51 qui aboutissent au présélecteur 42.
Les entrées des raccords 67 communiquent avec des perforations axiales 68 qui débouchent dans la platine 60, dans la face de contact avec la glace 61. Des perfora- tions analogues 69 aboutissent, non pas directement dans la face de contact, mais dans un évidement 70 central de la platine, l'orifice 69 débouchant à l'échappement. La face de contact de la glace comporte, aux endroits convenables, des perforations 71 qui traversent ladite glace et qui peuvent coïncider avec les orifices 68, d'autres emplacements de cette face de contact de la glace étant pourvue de creusures 72 qui permettent la communication de certaines des perforations 68 avec l'espace 70.
On peut ainsi distribuer aux trois tubes 51 soit du fluide sous pression soit du fluide à l'échappement.
Selon les positions du levier 63, certains tiroirs 43 seront en position haute (fig. 2) ou en position basse.
Le levier 63 établit donc une présélection des vitesses dans le distributeur 42, la manoeuvre de changement de combinaison de vitesses devenant effective lors de l'ouvertu- re de 1'électro-valve 59.
Par mesure de sécurité et d'enclenchement, l'alimentation de 1'électro-valve 59 n'est ni constante ni directe. Elle est sous la dépendance d'un distributeur 73 lui-même manoeuvré par un impulseur 74, robinet à
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poussoir du type coup de poing monté en série sur une tubulure 75 branchée sur la tubulure 66 qui est reliée de façon constante à la source de fluide comprimé.
Le distributeur 73 présente, à cet effet cinq chambres séparées les unes des autres par des étranglements.
La chambre centrale est réunie à une tubulure 76 d'admission de fluide comprimé. Les deux chambres immédiatement voisines sont réunies respectivement à des tubes de communication 77 et 78. Les deux chambres marginales sont réunies à des tubes d'échappement 79 .et 79a, ces chambres servant elles-mêmes de cylindres à simple effet. Le mobile 80 du distributeur est compris entre deux pistons 81 et 81a qui circulent dans les chambres extrêmes. La chambre du piston 81 est réunie à la tubulure 76. La chambre du piston 81a est réunie à une tubulure 82 qui est alimentée par la soupape 41 du contrôle de verrouillage.
La tubulure 77 comporte une branche 83 d'alimentation de l'électro-valve 59, une branche .d'alimentation 84 du cylindre 27 de l'embrayage-frein et une dérivation 85 qui est branchée sur un dispositif de mise au ralenti du moteur thermique d'entraînement de la boite de vitesses, par exemple.
La tubulure 78 alimente une double valve 86 à opercule libre 87, double valve dont le corps est réuni par une tubulure 88 au cylindre 39 de verrouillage. L'extrémi- té opposée de la double valve 86 est réunie à une tubulure 89 qui constitue la sortie de la soupape 41 et cette tubulure 89 est pourvue d'une dérivation 90 branchée sur la tubulure 47 d'alimentation du présélecteur, avec interposition d'un gicleur calibré 91 qui fait fonction de ralentisseur à l'établissement de la pression dans la double valve 86 et sous la soupape de contrôle 41.
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Pour assurer la distribution convenable, le mobile 80 du distributeur 73 possède deux amincis et trois portions renflées qui peuvent déboucher et qui obturent respectivement de façon étanche les communications, par leur passage dans les,parties rétreintes du corps du dis- tributeur 73 qui séparent les'diverses chambres de distribu- tion. Ce mobile peut occùper deux positions extrêmes dans lesquelles : la tubulure 76 alimente la tubulure 77 avec le fluide comprimé, comme représenté sur la fig. 1; dans la position opposée, la tubulure 76 alimente la tubulure 78; à l'inverse, lorsque la tubulure 76 alimente la tubulure 77, la tubulure 78 est en communication avec l'orifice d'échappe- ment 79a; lorsque la tubulure 76 alimente la tubulure 78, la tubulure 77 est en communication avec la tubulure 79.
Le dispositif représenté comporte, branché sur la tubulure 84 un clapet 100 dont l'élément mobile 101 est repoussé sur son siège par un ressort 102, la chapelle dudit clapet laissant librement passer l'air compri- mé dans la conduite 84.
Le siège de l'élément mobile 101 débouche dans un espace 103 mis en communication avec l'atmosphère par une tubulure 104.
Cet élément mobile 101 est manoeuvré par un piston 105 situé dans un cylindre 106 .alimenté par une tubulure 107. Cette tubulure 107 est raccordée à la tubulure 90 qui est alimentée par le retardateur 91.
Le fonctionnement de l'appareillage ainsi décrit est le suivant :
Le conducteur choisit par le levier 63 une combinaison de vitesses en amenant ce levier sur la position correspondante, la glace 61 pivote et amène les perforations 71
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convenables au-dessus des perforations 68 et les'échancrures
72 au-dessus des perforations 68a. La combinaison correspon- dante d'admissions et d'échappements est établie dans les tubes 51 et les tiroirs 43 prennent là position qui corres- pond à cette combinaison d'admissions et d'échappements.
En effet, une combinaison de vitesses est enclenchée et verrouillée et la tubulure 47 est normalement sous pression car elle est alimentée par le retour d'air éventuel qui a été emmagasiné dans les tubulures de la soupape 41; cette action différentielle sur les tiroirs est éventuellement commencée, de façon au moins partielle.
Après avoir choisi la combinaison de vitesses comme ci-dessus mentionné, le conducteur agit sur l'impul- seur 74. Le mobile 80 du tiroir 73 met à l'admission l'embrayage frein par la tubulure 84, alimente l'électro- valve 59 qui demeure fermée si la boite.est en marche et met au ralenti le moteur thermique par la tubulure 85.
L'arbre 3 est débrayé et freiné et la botte s'arrête.
Par le mano-contact 26 qui se ferme, 1'électro-valve est excitée et met sous pression la tubulure 47. Les tiroirs 43 achèvent leur fonctionnement. Ils mettent à l'admission et à l'échappement les tubulures 32 et 32a qui effectuent les alimentations des cylindres 31 et 31a d'exécution du changement de combinaison de vitesses prévu.
En même temps, dès l'arrivée de l'impulsion par la tubulure 75, la tubulure 78 mise à l'échappement.provoque la vidange du cylindre 39 et le ressort 40 effectue un déverrouillage total de toutes les tringles 33. Le changement de combinaison est libre. Ce déverrouillage entraîne la fermeture de la soupape de contrôle 41 qui empêche la réalimentation de la tubulure 82.
Le ralentisseur 91 rétablit très progressivement
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la pression dans la tubulure 90 et chasse vers la droite le mobile 87 de la double valve 86 dans un mouvement différé qui permet l'exécution libre du changement de combinaison.
En même temps, l'air comprimé passant par le gicleur calibré 91 pénètre dans la conduite 107 et agit sur le piston 105. L'ouverture du clapet 101 correspondante provoque une légère fuite vers la conduite 104 de l'air contenu dans la conduite 84 avec baisse de pression dans le cylindre 27. Le calibrage de cette fuite est tel qu'un embrayage partiel se produise en même temps que le frein est légèrement desserré. L'arbre 3 reçoit donc une impulsion en rotation à faible vitesse et à :',faible couple qui permet de faire défiler la denture du mobile dont il est solidaire devant la denture du mobile correspondant où l'engagement doit être effectué, ce mobile correspondant solidaire de l'arbre de sortie 6 pouvant être arrêté ou non.
Toutefois, ce mouvement de changement de combinaison étant achevé, le mobile 87 obture la tubulure 78 et établit la communication entre la tubulure 90 et la tubulure 88. Le verrouillage se rétablit par enfoncement du piston 38 et compression du ressort 40. Lorsque les verrous 35 sont tous engagés dans les encoches 34, la tige 37 ouvre la soupape 41 qui est alimentée par la tubulure 89, dérivée de la tubulure 90. La tubulure 82 est sous pression et cette pression repousse progressivement le mobile 80 du distributeur 73. La tubulure 77 repasse à l'échappement et la tubulure 78 à l'admission. Sous l'effet de cette admission le mobile 87 de la double valve 86 obture l'entrée de la tubulure 89 et débouche l'entrée de la tubulure 88 vers la tubulure 78.
Le cylindre 39 de verrouillage se trouve ralimenté.
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Par la tubulure 77 à'l'échappement, la tubulure 85 se vide et la vitesse du moteur est progressivement rétablie et la tubulure 84 provoque le relâchement du frein et l'embrayage. Les mobiles de la boîte de vitesses, enclenchés sur une autre combinaison, reprennent leur mou- vement. La pression d'huile remonte et ouvre le mano- contact 26. L'électro-valve 59 se referme.
Le verrouillage maintient la combinaison en- clenchée sans changement possible, même si un mouvement tend à se produire dans le distributeur 42.
Une telle boite, montée sur un véhicule, est par elle-même sans point mort. Le point mort peut être fourni par l'accouplement à ladite boite d'un inverseur qui possède lui-même un point mort, particulièrement dans le cas d'un véhicule ferroviaire.
Un nouveau changement de combinaison de vitesses peut être exécuté par des manoeuvres identiques celles qui viennent d'être décrites.
Il est à remarquer que l'achèvement de l'embrayage complet reste sous la dépendance du verrouillage, contrôlé par le clapet 41.
Cet embrayage partiel permet donc d'obtenir le mouvement à faible couple et à faible vitesse sur l'arbre d'entrée dans la boite, indépendamment des conditions de mouvement de l'arbre de sortie. Le changement de combinaisons est donc effectué avec sûreté, même à l'arrêt complet dudit arbre de sortie.
Pour faciliter cet embrayage partiel et donner à la manoeuvre la progressivité nécessaire, on fait travaillez l'embrayagg 2, au léger serrage des garnitures, à l'aide d'une garniture élastique 108 ayant la forme d'une rondelle
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tronconique, qui peut travailler seule en développantole couple nécessaire.
Il est également souhaitable de donner aux dentures des flancs inclinés 109 et 110 dont l'inclinaison est de même sens, Si les flancs 109 se déplacent dans le sens de la flèche f1 en se rapprochant des flancs 110 dans la direction de la flèche F2, les flancs 109 et 110 peuvent glisser les uns sur les autres e faciliter l'engagement, l'inclinaison commune étant à peu près celle de la résultante des mouvements ±, et f2.
Il est à remarquer de plus que la commande simultanée ou successive de plusieurs boites de vitesses peut aisément être exécutée par branchement en parallèle desdites bottes sur les quatre tubulures 51 et 75 seulement, d'un sélecteur unique 52 et d'un impulseur unique 74, la simultanéité étant obtenue par branchement de conduits à per- tes de charge égales et la succession, avantageuse dans certains cas pour ne pas causer d'interruption brusques dans l'effort de traction d'un véhicule poly-moteur, grâce à l'interposition d'orifices calibrés créateurs de pertes de charges inégales dans les branchements des présélecteurs 42 et des distributeurs 73 des ensembles commandés.
Il va de soi en outre que, sans sortir du cadre de la présente invention, on peut apporter des modifications aux formes d'exécution qui viennent d'être décrites.
C'est ainsi que, pour les commandes simultanées ou successives de plusieurs bottes, on pourrait utiliser un autre mode de commande à distance, électrique par exemple, par moteurs de télécommande ou par électro-valves, au lieu d'une commande à fluide sous pression. De même, une liaison, de préférence temporisée, susceptible d'être établie à la demande pourrait
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permettre d'associer, en régime normal, le deésélecteur et l'impulseur, pour que la manoeuvre puisse être assurée par le levier de ---,sélection uniquement.
- REVENDICATIONS -
1. Procédé de manoeuvre d'organes de changement de combinaison de vitesse dans une botte de vitesses à engrenages, caractérisé par le fait que l'on verrouille lesdits organes de changement de combinaisons de vitesses dans la botte et que l'on contr8le le verrouillage par au moins un organe manométrique branché sur la pression de refoulement d'une pompe à huile de lubrification corres- pondante, entraînée par l'un des mobiles de la botte de vitesses, de façon que le verrouillage soit relâché lorsque cette pression est inférieure à une limdte prédéterminée.
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A method of changing speeds in gearboxes is already known, a method according to which, during the change of gear combinations, one of the shafts carrying a pinion which is to receive the gear is immobilized completely. meshing of another pinion carried by another shaft and this other shaft is also immobilized in a manner which may be relatively incomplete, provided that the driving power and the residual speed of this other shaft are relatively low , all with a view to facilitating the engagement to be achieved without the need for
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provide in said gearbox devices called synchronizers, since the engagements of the various gears are effected when the teeth are almost completely stopped.
It is advantageous, in the implementation of such a known method, to lock the speed combinations by means the opening of which is controlled by the reaction torque of a delayed and moderate action brake which acts on the secondary shaft of the gearbox, so as to prevent any untimely change of combination during a rotation of said secondary shaft, at speed and torque greater than determined values.
The aim of the arrangements in accordance with the present invention is to simplify the construction of gear boots of this type, to make the operation simpler and more flexible, thanks to the organization of an effective control of the stopping of the components. the boot, thanks to the elimination of the secondary brake, this elimination resulting from the construction of the boot with the gears still engaged, and also to allow a possibly deferred coupling of several boots on the same preselection remote control.
According to one of the characteristics of the present invention, one of the shafts of the gearbox with constant mesh gear controls an oil pump for the pressurized lubrication of the gearbox and the discharge of the pump is connected to a manometric member which directly or indirectly authorizes or prohibits the movement of combination change linkages.
Combination changes can therefore only be carried out after performing a disconnection of the input shaft from the boot and the motor, after stopping said input shaft, absolute stop or very low rotation.
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speed and very low torque, when the residual speed of the moving parts and of the lubricating oil pump cause the latter to provide a discharge pressure lower than a predetermined value.
According to another characteristic of the present invention, the combination change maneuvers are controlled by a preselector device with compressed fluid determining the movements of the players of this boot, players placed under the control of the aforementioned locking, this mechanism comprising a selector and an impeller trigger, three-way selector used alternately on the exhaust and the intake for an eight-speed gearbox, for example, the impeller being single-track.
The four tracks necessary for the maneuver can thus be easily connected in parallel to several gear sets, in the case of vehicles with several engines or in the case of coupled railcars, for example, these connections in parallel can include retarders which delay the successive actions on the various boots, to avoid excessively accentuated discontinuities in the development of the traction forces of the vehicle or of the coupling of railcars.
According to another characteristic of the invention, the input shaft of the boot is subjected to a brief and partial engagement at the moment when a combination of gears is about to engage, concomitant with a release of the corresponding brake. immobilization.
The invention comprises, for this purpose, a device which comprises a valve, making it possible to establish a calibrated leak in the supply circuit of the actuating motor of the clutch-brake, this valve being actuated.
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when changing combinations.
To give the operation of the clutch the necessary flexibility and the desired progressiveness in this phase of partial engagement, an elastic lining is included in the clutch in the form of a conical washer.
To facilitate engagement, it is possible to give the dogs the shape of teeth with flanks cut in bevels in the direction of movement.
The description which will follow with regard to the appended drawing by way of non-limiting example will make it possible to clearly understand how the invention is put into practice.
Fig. 1 shows with partial cutouts a gear boot and its compressed fluid control according to the invention.
Fig. 2 shows a schematic section of the distributor, and its association with the selector.
Fig. 3 schematically shows an axial section of the selector.
Fig. 4 shows schematically in a developed manner the shape of the teeth of the gears or of the dogs.
The device shown comprises a gear boot generally designated by the reference 1 which is driven by a drive shaft secured to the bell 2 of a clutch-brake, the latter being carried by the input shaft 3 of the boot, This boot has two intermediate shafts 4 and 5 and an output shaft 6. The intermediate shaft 4 is integral with two pinions 7 and 8 and carries two idle pinions 9 and 10 between which is disposed a double dog clutch 11 controlled by a fork 12 . The:
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two pinions 9 and 10 are constantly meshed with the corresponding pinions, not visible in the figure, integral with the input shaft 3.
The pinions 7 and 8 mesh with pinions 13 and 14 mounted idle on the intermediate shaft 5, a double dog clutch 15 controlled by a fork 16 which can be engaged alternately with the pinions 13, 14. This intermediate shaft 5 is integral with 'a pinion 17 which meshes with an idler gear 18 on the output shaft 6. Furthermore, the second intermediate shaft 5 carries a pinion 19 mounted idle on said shaft and which meshes with a pinion 20 integral with the drive shaft. output 6. A double fork 21 controls a dog clutch 22 driven by shaft 5 and a dog clutch 23 driven by shaft 6. These dogs 22 and 23 can engage alternately with pinion 19 and with pinion 18.
Such a gear bundle makes it possible to obtain eight combinations of speeds between the input shaft 3 and the output shaft 6.
The shaft 6 also controls, by an angle transmission, the shaft 24 of the oil pump which distributes the lubricant under pressure by communications not shown to the bearings and to the meshes of this gearbox, the discharge of said pump being further connected to the input 25 of a pressure switch 26, which contact is open when the pump delivers and which closes for a discharge pressure lower than a predetermined value, thus making it possible to translate electrically the rotation or complete or almost complete stop of the moving parts of the boot.
The clutch-brake 2 comprises a fixed cylinder 27, integral with the stop discs and in which a piston
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28 is hooked by a stop by means 29 of movement of the clutch and brake linings against the usual springs. A compressed fluid admitted under this. piston is used to disconnect the gearbox from the engine and immobilize the input shaft. As the gearbox has gears always in mesh, the immobilization of the input shaft brings about that of all the intermediate shafts and of the output shaft, the latter being normally joined to the components driven by the gearbox. through freewheels.
The forks 12, 16 and 21 are each integral with an operating rod which passes through the box, each of said rods carrying at the end, at each end, a compressed fluid control piston circulating in a corresponding single-acting cylinder.
These pistons, alternately receiving thrusts which bring them to full stroke, move the dogs from an extreme position of engagement with a pinion in the opposite position.
The bottoms of pistons 30 and 30a simply face, in cylinders 31 and 31a, the outlets of distribution pipes 32 and 32a, only one of the sub-assemblies considered being assigned a reference, the other two being identical. The rod 33 common to the two pistons is axially secured to the corresponding fork and has two locking notches 34 and 34a of spacing corresponding to the travel of the clutch, such notches, with inclined sides receiving locking members 35 in the form of wedges . The successive locking members are all integral with an operating rod 37 which circulates in a recess in the housing of the
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boot 5, recess with an axis parallel to the plane of the axes of the operating rods 33.
The upper part of the locking rod 37 is integral with a piston 38 circulating in a compressed fluid cylinder 39, the piston 38 being returned to the unlocked position by a spring 40.
The opposite end of the rod 37 rests on the operating head of a valve 41 which is returned to the closed position by a spring when the latches are out of action and which is opened during the execution of the latches. .
The cylinders 31 and 3a are individually connected by the six tubes 32 and 32a to perforations made in the body of a preselector 42 shown in section in FIG. 2. This preselector contains three identical pistons 43 differentials with the thinnest section in the form of a spool. The body of the preselector 42 contains three cylinders 44 in which the drawers 43 play and under the heads of which compressed fluid can be admitted through a distribution slot 45 formed in a cover 46 connected to a central tubing 47. The heads 48 of these drawers circulate in a corresponding cylinder 49 of larger diameter than the cylinder 44, each of these cylinders 49 being closed by a common cover 50 connected, in line with each of the cylinders 49, to three nozzles 51.
The pipes 51 are connected to the plate of a selector 52 which will be described below.
Each of the cylinders 44 has radial perforations. 53 and 53a which are respectively connected to the tubes 32 and to the corresponding tubes 32a. An intermediate radial perforation 54 serves as an exhaust port.
The body of the drawer has a blind opening 55 emerging facing the groove 45 and this opening 55
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communicates, by radial perforations 56, with a circular outer groove 57 which coincides with the opening 43a when the drawer is in the depressed position. The periphery of the drawer is hollowed out by a wide groove 58 which allows the alternate communication of the orifice 53 with the orifice 54 or of the orifice 53a with the orifice 54. The length of the drawer between the edge which limits the groove 58 and the head of the drawer reveals the corresponding orifice 53.
With such an arrangement, when the drawer is in the high position (FIG. 2), the pipe 47 communicates with the orifice 53 and the orifice 53a communicates with the orifice 54; when the spool is in the low position, the pipe 47 communicates with the orifice 53a and the orifice 53 communicates with the orifice 54. Consequently, each of the pipes 32 and their counterparts 32a can be alternately connected to the inlet of compressed or exhausted fluid.
Eight different arrangements are thus obtained for the intake and exhaust figures of the cylinders 31, corresponding to the eight possible speeds that the gearbox can achieve.
The distributor 42 is referred to above as a pre-reader because the compressed fluid inlet pipe 47 is dependent on a solenoid valve 59, the excitation circuit of which is closed by the pressure switch 26.
The pressurized fluid can therefore only be admitted to the cylinders 31 when the oil pressure is below a predetermined value, that is to say when the gearbox is substantially immobilized.
The dselector 52 mentioned above comprises a fixed plate 60 surmounted by a movable glass 61 controlled @
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in rotation by the axis 62 of an operating handle 63.
This handle can be immobilized in its various positions by any suitable elastic locking device.
The glass 61 is enclosed under a cover 64 which receives through a perforation 65 a pipe 66 for admission of compressed fluid. The plate 60 receives the starting connections 67 of the maneuvering pipes 51 which lead to the preselector 42.
The inlets of the fittings 67 communicate with axial perforations 68 which open into the plate 60, into the contact face with the glass 61. Similar perforations 69 terminate, not directly in the contact face, but in a recess 70. central plate, orifice 69 opening to the exhaust. The contact face of the ice comprises, at suitable places, perforations 71 which pass through said glass and which may coincide with the orifices 68, other locations of this contact face of the glass being provided with recesses 72 which allow communication. some of the perforations 68 with the space 70.
It is thus possible to distribute to the three tubes 51 either pressurized fluid or fluid at the exhaust.
Depending on the positions of the lever 63, some drawers 43 will be in the high position (FIG. 2) or in the low position.
The lever 63 therefore establishes a preselection of the speeds in the distributor 42, the gear combination change maneuver becoming effective when the solenoid valve 59 is opened.
For safety and interlocking measure, the power supply to the solenoid valve 59 is neither constant nor direct. It is dependent on a distributor 73 which is itself operated by an impeller 74,
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punch type pusher mounted in series on a tube 75 connected to the tube 66 which is constantly connected to the source of compressed fluid.
The distributor 73 has, for this purpose, five chambers separated from each other by constrictions.
The central chamber is joined to an inlet pipe 76 for compressed fluid. The two immediately adjacent chambers are joined respectively to communication tubes 77 and 78. The two marginal chambers are joined to exhaust tubes 79. And 79a, these chambers themselves serving as single-acting cylinders. The mobile 80 of the distributor is between two pistons 81 and 81a which circulate in the end chambers. The piston chamber 81 is joined to the tube 76. The piston chamber 81a is joined to a tube 82 which is supplied by the valve 41 of the locking control.
The pipe 77 comprises a branch 83 for supplying the solenoid valve 59, a branch 84 for supplying the cylinder 27 of the clutch-brake and a bypass 85 which is connected to an engine idling device. thermal drive of the gearbox, for example.
The pipe 78 supplies a double valve 86 with a free cap 87, a double valve, the body of which is joined by a pipe 88 to the locking cylinder 39. The opposite end of the double valve 86 is joined to a pipe 89 which constitutes the outlet of the valve 41 and this pipe 89 is provided with a bypass 90 connected to the supply pipe 47 of the preselector, with the interposition of 'a calibrated nozzle 91 which acts as a retarder when the pressure is established in the double valve 86 and under the control valve 41.
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To ensure proper distribution, the mobile 80 of the distributor 73 has two tapered and three swollen portions which can open up and which respectively seal off the communications, by their passage through the constricted parts of the body of the distributor 73 which separate them. 'various distribution chambers. This mobile can occupy two extreme positions in which: the pipe 76 supplies the pipe 77 with the compressed fluid, as shown in FIG. 1; in the opposite position, the tubing 76 supplies the tubing 78; conversely, when the tubing 76 supplies the tubing 77, the tubing 78 is in communication with the exhaust port 79a; when the tubing 76 supplies the tubing 78, the tubing 77 is in communication with the tubing 79.
The device shown comprises, connected to the pipe 84, a valve 100, the movable element 101 of which is pushed back onto its seat by a spring 102, the chapel of said valve allowing the compressed air to pass through the pipe 84.
The seat of the movable element 101 opens into a space 103 placed in communication with the atmosphere by a pipe 104.
This movable element 101 is operated by a piston 105 located in a cylinder 106 supplied by a pipe 107. This pipe 107 is connected to the pipe 90 which is supplied by the retarder 91.
The operation of the apparatus thus described is as follows:
The driver chooses a gear combination using the lever 63 by bringing this lever to the corresponding position, the window 61 pivots and brings up the perforations 71
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suitable above the perforations 68 and the indentations
72 above the perforations 68a. The corresponding combination of inlets and exhausts is established in the tubes 51 and the spools 43 take the position which corresponds to this combination of inlets and exhausts.
In fact, a gear combination is engaged and locked and the pipe 47 is normally under pressure because it is supplied by the possible return of air which has been stored in the pipes of the valve 41; this differential action on the drawers is possibly started, at least partially.
After having chosen the combination of speeds as mentioned above, the driver acts on the impeller 74. The mobile 80 of the spool 73 puts the brake clutch on the inlet via the pipe 84, supplies the solenoid valve. 59 which remains closed if the gearbox is running and idles the heat engine via the pipe 85.
Shaft 3 is disengaged and braked and the boot stops.
By the pressure switch 26 which closes, the electro-valve is energized and pressurizes the pipe 47. The drawers 43 complete their operation. They put the pipes 32 and 32a at the intake and at the exhaust, which supply the cylinders 31 and 31a for performing the planned gear combination change.
At the same time, as soon as the pulse arrives through the pipe 75, the pipe 78 is exhausted. The cylinder 39 is emptied and the spring 40 performs a total unlocking of all the rods 33. The change of combination is free. This unlocking causes the closure of the control valve 41 which prevents the refeeding of the pipe 82.
The retarder 91 very gradually restores
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the pressure in the tubing 90 and drives the mobile 87 of the double valve 86 to the right in a delayed movement which allows the free execution of the change of combination.
At the same time, the compressed air passing through the calibrated nozzle 91 enters the pipe 107 and acts on the piston 105. The opening of the corresponding valve 101 causes a slight leak towards the pipe 104 of the air contained in the pipe 84. with loss of pressure in cylinder 27. The calibration of this leak is such that a partial clutch occurs at the same time as the brake is slightly released. The shaft 3 therefore receives an impulse in rotation at low speed and at: ', low torque which makes it possible to scroll the teeth of the mobile to which it is integral in front of the teeth of the corresponding mobile where the engagement must be made, this corresponding mobile integral with the output shaft 6 which may or may not be stopped.
However, this combination change movement being completed, the mobile 87 closes the tubing 78 and establishes communication between the tubing 90 and the tubing 88. The locking is reestablished by depressing the piston 38 and compressing the spring 40. When the locks 35 are all engaged in the notches 34, the rod 37 opens the valve 41 which is supplied by the pipe 89, derived from the pipe 90. The pipe 82 is under pressure and this pressure gradually pushes the mobile 80 of the distributor 73. The pipe 77 goes back to the exhaust and the pipe 78 to the intake. Under the effect of this admission, the mobile 87 of the double valve 86 closes the inlet of the pipe 89 and opens the inlet of the pipe 88 to the pipe 78.
The locking cylinder 39 is re-energized.
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Through the pipe 77 to the exhaust, the pipe 85 empties and the engine speed is gradually restored and the pipe 84 causes the release of the brake and the clutch. The gearbox wheels, engaged in another combination, resume their movement. The oil pressure rises and opens the pressure switch 26. The solenoid valve 59 closes.
The locking keeps the combination engaged without possible change, even if movement tends to occur in the distributor 42.
Such a gearbox, mounted on a vehicle, is by itself without dead point. The neutral point can be provided by coupling to said gearbox an inverter which itself has a neutral point, particularly in the case of a rail vehicle.
A new change of gear combination can be carried out by maneuvers identical to those which have just been described.
It should be noted that the completion of the complete clutch remains dependent on the locking, controlled by the valve 41.
This partial clutch therefore makes it possible to obtain movement at low torque and at low speed on the input shaft in the gearbox, independently of the conditions of movement of the output shaft. The change of combinations is therefore carried out with safety, even when said output shaft has come to a complete stop.
To facilitate this partial engagement and give the maneuver the necessary progressiveness, the clutch 2 is made to work, lightly tightening the linings, using an elastic lining 108 in the form of a washer.
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frustoconical, which can work alone by developing the necessary torque.
It is also desirable to give the teeth inclined flanks 109 and 110, the inclination of which is in the same direction, If the flanks 109 move in the direction of arrow f1 while approaching the flanks 110 in the direction of arrow F2, the sides 109 and 110 can slide over each other and facilitate engagement, the common inclination being approximately that of the resultant of the movements ±, and f2.
It should also be noted that the simultaneous or successive control of several gearboxes can easily be carried out by connecting said boots in parallel to the four pipes 51 and 75 only, a single selector 52 and a single impeller 74, the simultaneity being obtained by connecting conduits with equal pressure drops and the succession, advantageous in certain cases not to cause sudden interruptions in the traction force of a multi-motor vehicle, thanks to the interposition calibrated orifices creating unequal pressure drops in the connections of the preselectors 42 and of the distributors 73 of the units ordered.
It also goes without saying that, without departing from the scope of the present invention, it is possible to make modifications to the embodiments which have just been described.
Thus, for the simultaneous or successive controls of several boots, one could use another remote control mode, electric for example, by remote control motors or by electro-valves, instead of a fluid control under pressure. Likewise, a connection, preferably timed, capable of being established on demand could
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allow the deeselector and the impeller to be associated in normal operation, so that the maneuver can be performed by the --- lever, selection only.
- CLAIMS -
1. A method of operating gear combination change members in a geared gearbox, characterized in that said gear combination change members are locked in the boot and that the locking is controlled. by at least one manometric device connected to the delivery pressure of a corresponding lubricating oil pump, driven by one of the moving parts of the gearbox, so that the locking is released when this pressure is less than a predetermined limit.