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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.