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La présente invention se rapporte en particulier à un variateur- régulateur destiné à un frein de transmission de puissance comprenant une course de puissance, un convertisseur de couple hydraulique et une botte de vitesses automatique à engrenages reliés à une charge; elle est relative d'une manière générale à un mécanisme destiné à indiquer une modification survenue dans un rapport de vitesses, déterminé 'avance, entre deux arbres associés, qui font partie d'un train de transmission de puissance.
Les convertisseurs de couplehydrauliques pour applications industriel- les telles que tracteurs, pelles mécaniques, camions "tous terrains" et gros por- teurs, locomotives, etc., à la différence de ceux employés dans l'industrie automobile produisant des voitures de tourisme et des camions allant jusqu'à certaines dimensions déterminées, sont généralement étudiés en vue de fournir un rendement maximum dans une gamme relativement étendue de rapports de vitesses.
Le terme "rapport de vitesses" est défini comme étant la vitesse de la roue se- condaire du convertisseur divisée par celle de la roue de pompe ou primaire de celui-ci. La courbe de rendement d'un convertisseur de couple hydraulique pré- sente une caractéristique qui monte et puis descend entre le calage et l'embal- lementg ce qui correspond, en termes de rapport de vitesses, à 0,0 et 1,0, respectivement, le convertisseur étant établi de telle façon qu'il fonctionne avec le meilleur rendement dans une bande déterminée entre les points extrêmes ci-dessus
Dans certaines conditions de fonctionnement, il est avantageux d' accoupler le convertisseur à une boite de vitesse automatique à engrenages, qui constitue alors un moyen pour améliorer la souplesse et l'économie du train de transmission de puissance.
Une telle situation se présente dans la marche d'une locomotive et, pour la facilitée la présente invention sera décrite en se re- portant à une telle application, bien qu'elle n'y soit nullement limitéeo Les variations de la charge et de la pente, et la nécessité de sauvegarder le pouvoir d'accélération de la locomotive et le fonctionnement du convertisseur dans sa gamme de rapports de vitesses la plus efficace, imposent un contrôle de la ma- noeuvre des engrenages de transmission tel que le convertisseur puisse fonction- ner dans la gamme précitée, quelle que soit la position des engrenages dans la boîte de vitesses.
Partant de ce qui précède, la présente invention a pour objet d'établir un mécanisme influencé par l'établissement d'un ou de plusieurs rapports de vi- tesses déterminés d'un convertisseur de couple hydraulique et constitué de maniè- re à effectuer un nombre correspondant de manoeuvres dans la boîte de vitesses à engrenages , ou bien, d'une façon générale, produire un ou plusieurs signaux ou impulsions qui indiquent les changements dans des arbres connexes en-re eux, faisant partie d'un train de transmission de puissance.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un mécanisme tel qu'indiqué plus haut et dont le fonctionnement est rapide et positif au poin- de manoeuvre déterminée en vue d'assurer un serrage rapide de celui des embraya- ges qui détermine la mise en jeu du train d'engrenages déterminé, dans la boîte de vitesseso
Un autre objet de la présente invention consiste à établir un variateur'-'régulateur qui présente les caractéristiques ci-dessus et qui est exempt de pompage ou d'instabilité, même dans la zone de légères déviations vis-à-vis du rapport de vitesses correspondant au point de manoeuvre adoptée
Les objectifs ci-dessus, ainsi que d'autres, de la présente inventions seront exposés dans la description qui suit, en se reportent aux dessins annexés;, dans lesquels :
La fige 1 est une vue schématique en élévation, où l'on voit la re- lation entre le variateur-régulateur de rapports de vitesses et le train de .transmission de puissance, comprenant une source de puissance, un convertisseur
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- 2 - 570880 de couple hydraulique et une boite de vitesses automatique à engrenages.
La fige 2 est une vue d'élévation en coupe,partiellement schématisée, d'un mode de réalisation du variateur-régulateur, dans la position de non- manoeuvre, ce variateur-régulateur étant appelé à commander une seule manoeuvre de la boite de vitesses.
La fig. 3 est une vue en coupe du variateur-régulateur suivant la fig. 2, au début de l'opération qui détermine une manoeuvre de la boite de vitesses.
La fige 4 est une vue en coupe montrant les positions finales occupées par les organes du variateur-régulateur de la fige 2 lors de l'exécution d'une manoeuvre.
La fig. 5 est une vue à plus grande échelle en coupe le long de la ligne 5-5 de la fig. 2.
La fig. 6 est une vue en coupe et en élévation d'un autre mode de réalisation consistant en un variateur-régulateur de rapports de vitesses à manoeuvre unique.
La fige 7 est une vue d'élévation, en coupe, d'une autre variante établie en vue d'effectuer deux manoeuvres dans une boite de transmission à engrenages connexe.
Les figs. 8 et 9 sont des vues en coupe, respectivement le long des lignes 8-8 et 9-9, de la fig. 7.
La fige 10 est une vue partielle en coupe le long de la ligne 10-10 de la fig. 8.
La fig. 11 est un schéma de circuit applicable au variateur-régulateur suivant la fig. 7.
La figo 12 est une courbe de rendement relative au variateur-régula- teur de la fige 7 et où l'on voit des points de manoeuvre préconisés, en regard des rapports de vitesses indiqués du convertisseuro
En considérant la fige 1, on voit que celle-ci représente un train de transmission de puissance comprenant une source de puissance telle qu'un moteur 10, un convertisseur de couple hydraulique 11, d'une construction appro- priée au but visé, ainsi qu'une boîte de changement de vitesses automatique à engrenages 12.
En vue de l'application de l'invention aux variateurs-régulateurs représentés dans les figs. 2 et 6, et afin de faciliter l'explication du principe de fonctionnement, on décrira ci-après l'utilisation d'un seul variateur-.régula- teur en vue de l'exécution d'une manoeuvre dans la boite de vitesses 12, lorsque le convertisseur 11 transmet avec un rapport de vitesses, alors que le dispositif de la fig. 7 comporte deux variateurs-régulateurs et deux manoeuvres. Etant donné que la boîte de vitesses 12 constitue uniquement le récepteur d'un signal ou de signaux, en ce sens qu'un tel signal détermine une manoeuvre de vitesses - ce signal étant amorcé par le variateur-régulateur, la boite ne faisant pas en elle-même l'objet de la présente invention-, cette boite n'a été représentée que d'une façon schématique.
Aux fins de la présente invention, on supposera que la boite de vitesses est du type bien connu à engrenages constamment en prise et où la séleotion des pignons est déterminée par le serrage d'un ou de plusieurs embrayages qui, dans le présent exemple, seront considérés comme actionnés par voie pneumatique.
Le variateur-régulateur 13 est influencé par les changements de rapports de vitesses dans le convertisseur 11, par l'intermédiaire d'un trans- metteur de rapports de vitesses 15, qui relie l'arbre menant 14 du convertisseur à une extrémité du variateur-régulateur 13 et par l'intermédiaire d'un trans- metteur de rapports de vitesses 16, qui relie l'arbre mené 17 du convertisseur à l'autre extrémité du variateur-régulateur 13.
Les transmetteurs de rapports
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de vitesses 15 et 16 peuvent être établis sous la forme de trains de pignonsde chaînes ou de courroies, et sont constitués de telle façon que les vitesses d' entrée aux extrémités opposées du variateur-régulateur 13 soient dans un rapport de proportionnalité déterminé avec les vitesses respectives de l'arbre menant 14 et de l'arbre mené 17, du convertisseur. Afin d'éviter une confusion dans la terminologie.en ce qui concerne l'emploi du terme "rapport de vitesses", lorsque ce terme est appliqué aux transmetteurs 15 et 16 et au convertisseur 11, on considèrera que les transmetteurs sont constitués par des courroies.
Pour faciliter la description du principe fondamental de l'invention, on a représenté dans les figso 2, 3 et 4 des modes de mise au point d'un varia- teur-régulateur à manoeuvre unique lors de diverses phases de son fonctionnement; toutefois, et comme on le verra dans la suite, le même principe peut être appli- qué à un variateur-régulateur appelé à effectuer une ou plusieurs manoeuvres dans une boîte de vitesses à engrenages à laquelle il est affecté.
Dans la fige 2, le variateur-régulateur 13 est représenté dans une position inverse par rapport à celle de la fig. l, en ce sens que les courroies 15 et 16 sont disposées aux extrémités de droite et de gauche, respectivement, du variateur-régulateur, alors que c'est le contraire dans la fig. 1.
Le variateur-régulateur 13 comprend un boîtier 18 pourvu de plaques d'extrémité 19 et 20, la première de ces plaques étant traversée par un moyeu 21, lui-meme réuni par une liaison de commande à la courroie menante 15 dont la vitesse est en rapport avec celle de l'arbre menant 14 du convertisseur, et donc en rapport avec la vitesse du moteur. Le moyeu 21 porte, à l'intérieur d'une cavité 22 prévue dans le boîtier 18, un disque 23 formant aimant permanent et qui est en circuit magnétique avec un disque d'armature 24 comportant un moyeu 25 monté à rotation dans le boîtier 18, ce moyeu étant vissé sur une partie filetée 26 prévue sur l'extrémité de droite d'une soupape cylindrique 27 montée à coulissement et à rotation dans le boîtier 18.
Le moyeu 21 est pourvu d'une forure appelée à recevoir, à coulissement, le tronçon fileté 26, la disposition particulière représentée ici étant telle que les disques 23 et 24 sont séparés par un manchon d'écartement 29 qui détermine un faible entrefer 30 entre les faces annulaires opposées, magnétiquement actives, 31 et 32 des disques 23 et 24, respectivement. Cependant, et sans sortir du cadre de la présente invention, on peut faire en sorte que les faces 31 et 32 soient en contact entre elles.
Le déplacement axial des disques 23 et 24 est empêché par des épaulements 33 et 34 agissant conjointement avec le manchon d'espacement 29;
L'extrémité de gauche de la soupape cylindrique 27 présente un diamètre réduit et affecte une forme carrée ou cannelée, de façon à constituer une tige commandée 35 qui, dans la position des organes représentée dans la figo 2, règne d'un bout à l'autre de la partie supérieure d'une chambre 36 comtenue dans le boîtier 18, cette tige étant accueillie à coulissement à l'intérieur d'un orifice 37, de profil analoguepratiqué dans le moyeu d'un élément 38 monté à rotation dans le boîtier 18 et entraîné par la courroie 16 du côté mené du con- vertisseur, de sorte que la rotation du moyeu 38 détermine la rotation de la soupape 270
On voit en outre dans la fig.
2 que la tige 35 traverse avec jeu les orifices 39, 40 et 41 qui coïncident entre eux et qui sont pratiqués respective- ment dans les cloisons parallèles espacées 42, 43 et 44 qui s'étendent en travers de la chambre 36, transversalement par rapport à la tige 35. La cloison 42 dé- termine, conjointement avec la surface adjacente de la chambre 36, un passage 45; les cloisons 42 et 43 et les cloisons 43 et 44 déterminent;, respectivement des passages 46 et 47 ; etla cloison 44 détermine, conjointement avec la surface adjacente de la chambre 36, un passage 48 qui communique avec un puisard appro- prié (non représenté).
Les orifices 39, 40 et 41 sont dimensionnés et profilés en tenant compte de la soupape cylindrique 27, de sorte que, lorsque cette derniè- re traverse un ou plusieurs de ces orifices, elle empêche le passage du fluide,
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employé dans le variateur-régulateur, à travers l'orifice ou les orifices en question, comme il sera décrit dans la suite.
Dans une poche 49 du boîtier 18 est montée en outre une soupape- piston 50 qui, comme il sera exposé dans la suite, est capable d'une intervention par saccade et est pourvue d'un collet de diamètre réduite 51 qui s'étend à travers la partie motrice de la chambre 36, comme montré dans la.fig. 2 ; cette tige traverse en outre, à jeu, les orifices 52 et 53, prévus respectivement dans les cloisons 43 et 42. Les dimensions et les profils des orifices 52 et 53, con- sidérés par rapport à la soupape-piston 50, sont tels que, lorsque cette dernière traverse un de ces orifices, ou les deux, elle empêche le passage du liquide à travers ceux-ci.
Dans un but qui sera exposé dans la suite, la soupape-piston 50 est traversée de part en part par un certain nombre de passais longitudinaux 54, tandis que l'extrémité de droite du collet 51 se termine par une tête 55 montée à coulissement dans un passage 56 relié à la cavité 22, d'une part, et à un puisard approprié (non représenté), d'autre parte
Dans la position représentée dans la fig. 2, la tête 55 est en butée contre l'extrémité de gauche d'une broche 57 montée à coulissement coaxial dans un manchon 58, lequel est à son tour monté à coulissement dans le boîtier 18.
L'extrémité de droite du manchon 58 se termine par une bride 59 située à l'inté- rieur d'une chambre 60, cette bride étant normalement en butée contre une paroi 61 faisant partie de la chambre 60, butée assurée par une pression agissant con- tre cette bride, comme il sera exposé dans la suite.
Le fonctionnement du variateur-régulateur 13 requiert le passage d'un fluide approprié, ce terme étant utilisé ici à titre représentatif. Aux fins de la présente invention, on supposera qu'il s'agit d'une huile spécialement adoptée, qui circule librement à travers le variateur-régulateur chaque fois que le rapport de vitesses du convertisseur correspond ou dépasse le point adopté en vue d'effectuer une manoeuvre de changement de vitesse, avec ceci que - lors- que, en raison de la charge croissante à laquelle doit faire face le train de transmission de puissance, le rapport de vitesses tombe au-dessous du point indi- qué, - des moyens sont prévus pour que les organes décrits ci-dessus puissent déterminer une élévation rapide de la pression de l'huile dans le variateur-régu- lateur, afin que,
grâce à l'intervention de certains dispositifs qui seront décrits dans la suite, la pression puisse être appliquée à l'embrayage du méca- nisme de changement de vitesse.
Aux fins indiquées plus haut, une pompe 62, commandée de façon appro- priée, aspire de l'huile dans le puisard, pour refouler celle-ci vers un passage 63 qui est relié, à travers un passage 64, à une chambre 60, de sorte que la pression de la pompe est amenée à agir constamment sur la bride 59 et la broche 57, de manière à solliciter ces deux organes vers la position représentée dans la figo 2.
Le passage 63 est en outre relié, à travers un orifice d'étranglement 65, à un passage 66, dont une extrémité communique avec le passage 45 et, à travers les orifices 53 et 52, avec les passages 46 et 47, respectivemento Lorsque la soupape 27 occupe la position inactive, représentée dans la fig. 2, les orifices 39, 40 et 41, sont également ouverts, de sorte que l'huile s'écoule librement, à la pression atmosphérique, à travers les passage? 45, 46 et 47, vers le passage 48 et, de là, vers le puisard. Il existe cependant une pression dans la chambre 60, pression qui, en agissant sur la broche 57, maintient la soupape-piston 50 dans la position de retrait ou inactive, représentée dans la fig. 2.
L'autre extrémité du passage 66 est reliée, à travers un conduit 67, à une soupape-relais 68, représentée schématiquement dans la fig. 2, cette représentation ayant uniquement pour but de mettre en évidence le principe de l'invention, mais non pas de limiter cette dernière en ce qui concerne les dé- tails de la construction.
La pression engendrée dans le conduit 67 au moment où le variateur-régulateur est en action, agit sur une soupape 69 lestée d'un
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ressort et déplace cette dernière, de telle façon qu'une gorge annulaire 70, pratiquée dans cette soupape, vienne coincider avec des orifices qui communiquent avec les conduits 71 et 72, reliés respectivement à une source d'air sous une pression appropriée et à un embrayage (non représenté) à commande pneumatique prévu dans la boîte de vitesses 12 dans le but d'effectuer la manoeuvre des pignons
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En considérant la fi go 2, on voit que la relation magnétique existant entre les disques 23 et 24 détermine normalement une rotation de ceux-ci en synchronisme et que, lorsque les' vitesses de rotation du disque 23 et de la scupape 27 sont différentes, cette dernière se déplace dans le sens axial,
en raison de
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sa prise à vis avec le disque 24a En d'autres termes9lox sque la vitesse de rotation de la soupape 27 est inférieure à celle du disque 23, cette soupape se déplace vers la gauche à partir de la position représentée dans la figo 2, tandis qu'elle se déplace vers la droite, à partir de cette position avancée, lorsque la vitesse de rotation de la soupape 27 dépasse celle du disque 230
Les courroies 15 et 16 sont appelées à produire une rotation synchro- ne du disque 23 et de la soupape 27 lorsque le convertisseur 11 fonctionne avec un rapport de vitesse déterminé, ce que 1 on dénomme le point de manoeuvre de ce convertisseur.
Ainsi, si 1 on suppose que le train de transmission de puissance de la fige 1 est attelé à la charge, le disque 23 et la soupape 27 tournant à la même vitesse, et que cette charge augmente, ce changement se traduira par une baisse de la vitesse de rotation de la soupape 27, c'est-à-dire, par une baisse du rapport de vitesse du convertisseur 11.
Afin d'assurer le fonctionnement du convertisseur 11 en un point situé dans la partie élevée de sa courbe de rende- ment - ce qui sera exposé plus clairement à propos du variateur-régulateur auto- matique à deux manoeuvres, représenté dans les figs. 7 à 10 inclus -, le varia- teur-régulateur 13 effectue un passage vers un rapport de vitesses plus réduit
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dans la boîte de vitesses 129 afin d'améliorer le rapport des bras de levier9 en ce qui concerne la charge, dans le train de transmission. La manière dont ceci est opéré sera décrite ci-après.
Lorsque, les organes du variateur-régulateur occupant les positions représentées dans la figo 29 le train de transmission est soumis à une charge telle que la vitesse de rotation de la soupape 27 n'est pas inférieure à celle
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du disque magnétique 23s c est-à-dire, lorsque le convertisseur 11 fonctionne au point de manoeuvre tel que défini plus haut,ou au-dessus de ce pointala pression manométrique d'huile dans les passages 45 à 48 inclus est égale à zéro et l'huile s'écoule librement dans ces passagesoDans le cas où la charge vien- drait à augmenter, la vitesse de rotation de la soupape 27 diminue, et cette
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dernière commence à se déplacer vers la gauche,
en considérant la figo 2Q de façon à obturer successivement les orifices 39 et 40 et à empêcher airs-- l'écou- lement à travers les passages 45 et q.69 tout en commençant à étrangler le flux d'huile à travers l'orifice 419 comme montré dans la fige 3- Cette action 'é tranglement détermine une élévation de la pression dans les passages 459 46, 47 et 66, ainsi que dans les passages 54, où cette pression vient agir centre l'extrémité de gauche de la soupape-piston 500 Cette même pression agit égale- ment sur la tête 55.
La soupape 50 se déplace désormais vers la droite, pour occuper la position représentée dans la fige 3 et dans laquelle elle obture l'orifice
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52, ce mouvement, étant effectué à 1'encontre de la broche 57. Lorsque l'orifice 52 est fermé, le liquide est empêché de s'écouler à travers le passage 4 t et l'étranglement produit à l'orifice 41 est désormais sans effet.
Comme;, d'autre part, le flux à travers les passages 45 et 46 a été préalablement interrompue la soupape 50 achève rapidement sa course jusqu'à la position représentée dans
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la figo 4, où elle ferme l'orifice 53e cette fermeture s'effectuant de façon saccadée. Cette dernière phase du déplacement de la soupape 50 s'effectue à rencontre de la résistance conjointe, d'une part, de la broche 57 soumise à la
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pression de l'huile, et, d'autre part, du manchon 58, également représenté dans la fige 4.
Il s'ensuit que la pression dans le passage 66 s'élève très rapidement et détermine un déplacement de la soupape-relais 68, ce qui met en communication le conduit d'arrivée d'air 71 et le conduit 72 allant à l'embrayage de changement de vitesse (non représenté), prévu dans la boite de vitesses 12.
Le déplacement de la soupape 27 vers la gauche se poursuit, jusqu'à ce que la tige 35 soit arrêtée par le couvercle 20, comme représenté dans la fig. 4. A partir de ce moment, le disque 24 tourne par rapport au disque magné- tique 23, ce qui est rendu possible par le glissement magnétique entre ces deux organes, cette rotation relative constituant une importante caractéristique de l'invention.
Lorsque, les divers organes occupant les positions représentées dans la fige 4, le rapport de vitesses du convertisseur augmente, la soupape 27 commen- ce à se déplacer vers la droite et libère successivement les orifices 41, 40 et 39, cependant que la soupape 50 ne quitte pas la position représentée dans la fig. 4 jusqu'à ce que, à la suite du dégagement de l'orifice 39, le passage 45 soit mis en communication avec le passage 48 allant au puisard, que la pression agissant sur la broche 57 et le manchon 58 ait ramené la soupape 50 d'une saccade à la position représentée dans la fig. 2 et que l'embrayage de petite vitesse de la boite de vitesses 12 soit desserré.
Le mouvement en saccade de la soupape 50 est indépendant de l'allure du mouvement longitudinal de la soupape 27; en d'autres termes, ce dernier mou- vement, que l'on peut dénommer mouvement de translation, peut être rampant, ce qui se produit lorsque la différence entre les vitesses de rotation du disque magnétique 23 et de la soupape 27 est peu importante, ou bien, il peut être rapi- de, ce qui a lieu lorsque la différence en question est notablement plus grande.
Dans l'un comme dans l'autre cas, la soupape-piston 50 se déplace très rapide- ment au point de manoeuvre, afin d'assurer l'application de la pleine pression à l'embrayage de la boite de vitesse 12. Le variateur-régulateur est entièrement exempt de pompage, étant donné que la soupape 50 ne peut occuper que l'une ou l'autre des positions extrêmes représentées respectivement dans les figs. 2 et 4.
En outre, l'emploi de la broche 57 et du manchon 58, qui sont concentriques entre-eux, fait en sorte que la force agissant sur la soupape-piston 50 par 1' entremise de ces organes dépend de la pression d'huile agissant dans le variateur- régulateur, ce qui permet d'employer n'importe quelle pression pratiquement ap- plioable. Dans le dispositif conçu suivant l'invention, cette pression peut être comprise entre 10 et 100 lbs. par pouce carré (0,703 et 7,03 kg/om3), de sorte que ce dispositif est plus souple que dans le cas où la soupape 50 serait action- née à l'encontre de la résistance d'un ressort.
Dans la fig. 6, on a représenté une variante du dispositif suivant l'invention , qui a été désignée d'une manière générale par le chiffre de réfé- rence 73. Plusieurs des organes de cette variante sont identiques à ceux repré- sentés dans la fig. 2 et, pour cette raison, portent les mêmes chiffres de réfé- rence que ceux-ci. D'ailleurs, le variateur-régulateur 73 comprend un boîtier 74 muni de plaques d'extrémité 75 et 76. A travers la première de ces plaques s'étend le moyeu 76 d'un disque magnétique 77, ce moyeu étant monté à rotation dans cette plaque. Le disque 77 est entraîné par une courroie 78 dont la fonction correspond à celle de la courroie 16 de la figo 2. En d'autres termes, le disque magnétique 77 est entraîné par l'arbre mené 17 du convertisseur.
Un disque d'armature 79 coopère avec le disque magnétique 77 et est normalement solidarisé de celui-ci par l'attraction magnétique. Le disque 79 présente une denture périphérique en prise avec un pignon 80. Ce dernier pignon est monté sur un arbre 81, commun à ce pignon et à un pignon 82, ce dernier engrenant aveo un pignon 83 pourvu d'un moyeu 84 sur lequel le disque d'armature 79 est monté à rotation libre. L'intérieur du moyeu 84 est en prise à vis avec l'extrémité filetée 85 d'une soupape 86 dont les fonctions correspondent à celles
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de la soupape 25.
Tout comme dans le cas de cette dernière soupape l'autre extré- mité 87 de la soupape 86 est carrée ou cannelée, et, dans la position inactive ou de retrait représentée dans la figo 6, traverse les orifices 39, 40 et 41 et est recueillie à prise de commande dans un manchon 88 monté à rotation dans le
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boîtier 74 et dans la plaque deextrémité 76 et entraîné par une courroie 89 dont la fonction correspond à. celle de la courroie 15 et qui est donc entraînée par l'arbre menant 14 du convertisseuro
On supposera que l'on désire qu'une manoeuvre de changement de vitesse ait lieu lorsque le rapport de vitesses dans le convertisseur est de
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Oe2.
En vue de ce casq le train d'engrenage comprenant le disque d'armature 79 et les pignons 80, 82 et 83 est établi de telle manière que la vitesse du pignon
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83 soit cinq fois supérieure à celle du disque d'armature 79, cela pour n'importe quelle vitesse secondaire du convertisseur. En d'autres termes, le fonctionnement du var-Lateur-régulateur 73 est identique à celui du variateur-régulateur 13, mais offre par rapport à ce dernier l'avantage qui consiste en une réduction de vitesse de 5 à 1 pour les organes animés dela vitesse maximum, .la réduction exacte
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étant fonction du rapport entre les engrenages 79e 809 82 et 830 Dans les figso 2, 3, 4 et 6, le canal 561 conduit au puisard.
Les figso 7 à 10 inclus, qui sont complétées par les figs. 11 et 12, représentent un autre mode de réalisation du variateur-régulateur et les rapports entre celui-ci et un convertisseur de couple hydraulique, en ce qui concerne le maintien du fonctionnement de ce dernier sur la partie la plus favorable de sa courbe de rendemento Ce variateur-régulateur, qui est généralement désigné par le chiffre de référence 90, est du type composite et a été spécialement étudié en vue de son application aux locomotives,
où la boite de vitesses 12 de la figo 1 comporte deux rapports de vitesses à enclenchement automatiques rapports dont la sélection est déterminée par le -variateur-régulateur composite en des points de manoeuvre qui correspondent respectivement à un grand rapport de vitesses déterminé et à un petit rapport de vitesses déterminé, du convertisseur 11.
Toutefois, considéré comme représentatif de son espèce, le variateur-régulateur composite 90 met en évidence le principe qui consiste à relier fonctionnellement des mécanismes de réglage multiple, sous la forme d'une unité monobloc condi- tionnée pour être influencée par un nombre correspondant de rapports de vitesses dans le convertisseur 11, ainsi que par un dispositif qui produit deux ou plu- sieurs signaux ou impulsions sous l'influence des variations des rapports de vitesses d'un certain nombre d'arbres connexes entre eux, qui font partie d'un train de transmission de puissance
Le variateur-régulateur 90 (voir fige 7) comprend un boîtier 91
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établi en deux parties et muni de couvercles d'extrémité 92 et 939 ce va'iateur- régulateur occupant,
par rapport au convertisseur 11, la position rep é.r i éQ dans la figo 1. Dans le couvercle 93 est monté à rotation un arbre 94 dont lT extrémité extérieure est conditionnée pour être réunie par une liaison de commande avec l'arbre menant 14 du convertisseur, au moyen d'une courroie qui constitue,quant à sa fonction, l'équivalent de la courroie 15, cette courroie ayant été représentée schématiquement par une flèche coudée 91.A l'intérieur de la partie supérieure du boîtier 919 l'arbre 94 porte un pignon 96 pourvu d'une extension 97 montée à télescopage dans une extrémité d'un manchon 98 et fixée à celle-cio Dans 1 autre extrémité du manchon 98 est prévu un aimant permanent
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annulaire 99s fixé à ce manchon9 de telle sorte que,
tout comme dans la rigo 29 cet aimant tourne constamment à une vitesse proportionnelle à celle de 1'arbre
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14 (voir figo 1)0
L'aimant est réuni par une liaison de commande au disque d'armature 1009 lui-même monté à rotation dans le boîtier 91 ce disque étant normalement verrouillé par attraction magnétique à l'aimant 99, comme il a été exposé à propos du variateur-régulateur suivant la figo 2. Le disque fileté ou écrou 100 se visse sur une tige 101 prévue à une extrémité d'une soupape cylindrique 102 montée de
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façon à pouvoir se déplacer dans le sens axial et rotatif dans et à travers une cloison intermédiaire 103 prévue dans la partie supérieure du bottier 91.
L'autre extrémité de la soupape 102 présente un diamètre réduit, de façon à constituer une tige 104 qui s'étend à jeu à travers les orifices 105, 106 et 107,ceux-ci étant dimensionnés de façon que la soupape 102 s'y adapte exactement, ces orifices étant pratiqués dans des cloisons parallèles espacées 108, 109 et 110 qui règnent transversalement d'un bout à l'autre d'une chambre lll et déterminent les unes avec les autres, si l'on considère chaque deux cloisons voisines, des passages 112, 113, 114 et 115.
L'extrémité de droite de la tige 104 est fixée à l'arbre 116 qui porte un pignon 117 et qui est monté à rotation dans le couvercle 92, l'arbre 116 s'étendant à travers ce couvercle et étant entraîné par une courroie qui, au point de vue de sa fonction, est l'équivalent de la courroie 16 (voir fig. 1), cette courroie étant désignée schématiquement dans la fig. 7 par la flèche coudée 118. Il s'ensuite que la soupape 102 est toujours entraînée à une vitesse proportionnelle à celle de l'arbre mené 17 du convertisseur, et que les organes qui viennent d'être décrits constituent le variateur-régulateur 119 pour grand rapport de vitesses de l'appareil composite 90, abstraction faite de la soupape à action saccadée affectée à ce variateur-régulateur et qui carres- pond à la soupape 50 dans la figo 2.
En ce qui concerne le variateur-régulateur 120 pour petit rapport de vitesses, abstraction faite de la soupape à action saccadée, qui lui est affectée, et toujours en se reportant à la fig. 7, on voit que le pignon 96 est en prise avec un pignon 121 monté à rotation dans le couvercle 93 et dont le diamètre du cercle primitif est notablement plus grand que celui du pignon 96, l'axe du pig- non 121 étant parallèle à celui du variateur-régulateur 119.Le pignon 121 porte - par l'intermédiaire d'une extension 122 et d'un manchon 123,
tout comme décrit à propos du variateur-régulateur 119 - un aimant permanent annulaire 124 qui est en relation de commande avec un disque ou écrou d'armature 125 vissé sur une extension 126 faisant partie d'une soupape 127 montée à déplacement axial et à rotation dans et à travers une cloison intérieure 128 prévue dans la partie inférieure du boîtier 91. Il s'ensuit que, normalement, l'écrou 125 est solida- risé par attraction magnétique, avec l'aimant 124 et est entraîné en rotation avec ce dernier.
L'extrémité de droite de la soupape 127 présente un diamètre réduit et est munie d'une tige 129 qui s'étend à jeu à travers des orifices 130, 131 et 132, dimensionnés de façon que la soupape 127 s'y ajuste, ces orifices étant pratiqués respectivement dans des parois parallèles espacées 133, 134 et 135 qui s'étendent transversalement dans une chambre 136, séparée de la chambre 111 par une plaque 137, elle-même serrée entre les deux parties du boîtier 91 et pouvant être traversées par un passage 138 destiné à servir d'évent aux extrémités des pignons du variateur-régulateur 90.
Les parois 133, 134 et 135 déterminent, conjointement avec des parties du boîtier 91. et les unes avec les autres, si l'on considère chaque deux cloisons adjacentes, des paires de passages 139, 140, 141 et 142, les passages 115 et 142 étant toujours en communication entre eux et avec un. passage 143 allant à un puisard et représenté de façon générale dans les figs. 7 et 8. L'extrémité de droite de la tige 129 est réunie par une liaison de commande au pignon 144, c'est-à-dire, est montée à rotation dans le couvercle 92 et en prise avec le pignon 117, le diamètre du cercle primitif du pignon 144 étant inférieur à celui du pignon 117. Il s'ensuit, que, pour une vitesse donnée quelconque de l'arbre 116, communiquée par l'arbre mené 17 du convertisseur, le pignon 144 tourne à une vitesse relative plus élevée que celle de l'arbre 116.
En ce qui concerne la soupape à action brusque, adjointe au varia- teur-régulateur 120 pour petit rapport de vitesses, on se reportera à la figo 80 Là soupape-piston ou soupape à action saccadée 145 est montée à coulissement dans la cloison intérieure 128, et son extrémité de droite - si on considère la fig. 8 - s'étend à l'intérieur d'une chambre 146 délimitée par une partie évidée de la cloison 128, ainsi que par une plaque 147 attachée à cette cloison.
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L'extrémité opposée de la soupape 145 s'étend, à jus sous la forme d'un col'.et 148 de diamètre réduite à travers des orifices 149 et 150 dimensionnés de manière que la soupape 145 s'y ajuste exactement;
, ces orifices étant pratiqué-,- respec- tivement dans les cloisons 134 et 133, ladite tige se terminant par une tête 151 montée à coulissement dans une extrémité d'une cavité cylindrique 152, éga- lement pratiquée dans la cloison 1280 L'extrémité opposée de la cavité 152 aboutit dans une chambre 153 délimitée par une partie évidée de la cloison 128 et par une plaque 1549 attachée à cette cloisono Dans une partie de moindre diamètre de la cavité 152 est monté à coulissement un manchon 155 présentant une extrémité à bride 156 qui est normalement en butée contre un épaulement de la chambre 1539 sous l'effet d'une pression établie dans cette chambre, comme il sera décrit dans la suite.
Une broche 157, coaxiale par rapport au manchon 155 est montée à coulissement dans ce dernier, de telle façon qu'une extrémité de cette broche est également soumise à la pression mentionnée en dernier lieu, tandis que 1' extrémité opposée de cette broche est en butée contre la tête 151 dans toutes les positions de la soupape 145 à action brusquée L'évacuation du liquide hors de cette cavité, entre la partie rétrécie de cette dernière et la tête 151, évacua-
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tion ayant pour but d'assurer le fonctionnement requis de la soupape 145s s'effec- tue à. travers un passage 158 allant au puisard.
En ce qui concerne le variateur-régulateur 119 pour grand rapport de vitesses, la relation entre celui-ci et sa soupape à action rapide est représentée dans la figo 9, à laquelle on se reportera ci-après. La soupape 159 est montée à coulissement dans la paroi intérieure 1039 avec ceci que l'extrémité de droite de cette soupape - en considérant la fige9 - s'étend dans une chambre 160
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délimitée par une portion évidée de la cloison 103 et par une plaque 161 o L'ex- trémité opposée de la soupape 159 se prolonges sous la forme d'un collet 162
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de moindre diamètres de manière à traverser à jeu les orifices 163 et 64 dien- siennes de façon que la soupape 159 puisse s'y ajuster exactement et pratiqués
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respectivement dans les cicdscns 109 et 1089 ce collet se terminan+ par une tête 165
montée à cou1issemen-:; d.ans une extrémité d'une cavité cylindrique h66 égale- ment prévue dans la eleison 103.L'extrémité opposée de la cavité 166 about--+ à la chambre 167, qui est délimitée par une partie évidée de la cloison 103 et
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par une plaque 168 attachée à cette cloison Un manchon 169 est monté à couliez sèment dans une partie à diamètre réduit de la cavité 166, ce manchon préeraw une extrémité à bride 170g qui est normalement en butée contre un épaulement de la chambre 167 e'5 est S01J..ill:l,se à une pression qui s'établit dans ce..te dernière chambre comme il sera décrit dans la suite. Une broche 171 est montée coaxiale- ment dans le manchon 169, dans lequel elle coulisse;
, cette broche étant également soumiseà une de ses extrémités,à la pression mentionnée en dernier --.:'eu, l'extrémité opposée de cette broche étant en butée contre la tête 165 dans n'im- porte quelle position de la soupape à action brusque 1590 L'évacuation @ liquide
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hors de la partie de la. cavité;, comprise entre, d'une part, la partie à, a::9. .ètre réduit de cette dernière etg d'autre part, la tête 165, en vue d'assurer le fonctionnement caractéristique de le soupape 159, est assurée au moyen d'un passage 172 aboutissant au puisard.
Pour la facilité de la description, on a représenté des passages 1439 158 et 172 distincts9 qui aboutissent au puisard; il est cependant bien entendu que l'huile de travail provenant des sources d'huile et se dirigeant vers le puisard sera recueillie dans une chambre appropriée du boîtier 91 en sera évacuée vers le puisard à travers un canal de sortie commun.
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Il ressort des figso 8 et 10 que l'huile destinée au varà.aieur-rég#1.a- teur 90 est fournie à travers un conduit 173, dans lequel est intercalée une pompe appropriée 174, cette huile étant refoulée dans une chambre oblongue ti,5 qui s'étend transversalement à travers les cloisons 103 et 128 et une plaque de séparation 137, les extrémités de cette chambre aboutissant respectivement dans
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les cloisons 103 et 128 La chambre 177 constitue 'un réservoir à huile ecu pre" sion, commun aux deux variateurs-régulateurs.
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En ce qui concerne le variateur-régulateur 120 pour petit rapport de vitesses (voir figo 8), la pression d'huile, qui s'exerce dans la chambre 175, se propage à travers un passage 176 pratiqué dans la cloison 128, pour agir dans la chambre 153. Toujours en ce qui concerne ce même variateur-régulateur.
le flux d'huile venant de la chambre 175 est étranglé par un orifice 177 qui est en communication avec un passage 178, lequel est à son tour relié à la chambre 136, tandis qu'un passage 179 relie le passage 178 à la chambre 1460 Lorsque la chambre 136 est en communication avec le puisard, la soupape 145 est sollicitée vers la position inactive représentée dans la figo 8, par la pression s'exerçant dans la chambre 153 et agissant par l'intermédiaire de la broche 1570
Le fonctionnement du variateur-régulateur 120 est identique à celui représenté dans la figo 2, ce fonctionnement étant déterminé par les pignons 96 et 121 et les pignons 117 et 144, ainsi que par les vitesses respectives des courroies 95 et 118.
Lorsque la soupape à action rapide 145 se déplace vers la gauche - en considérant la figo 8 - sous l'effet d'un accroissement rapide de la pression dans les passages 139 et 178, cette pression se propage à travers le passage 180 (voir fige 10) pratiqué dans la cloison 128, les extrémités opposées du passage 180 étant en communication, respectivement, avec le passage 178 et un conduit 181 affecté à la signalisation des petits rapports de vitesses et conduisant à la soupape-relais, qui sera décrite dans la suiteo
En ce qui concerne le variateur-régulateur 119 pour grand rapport de vitesses (voir fige. 9 et la), la pression agissant dans la chambre 175 se pro- page à travers un passage 183 pratiqué dans la cloison 103, pour parvenir dans la chambre 167.
Toujours dans le même variateur-régulateur, le flux d'huile venant de la chambre 175 est étranglé par un orifice 184 qui communique avec un passage 185, lequel est relié à son tour à la chambre 111, tandis qu'un passage 186 met en communication le passage 185 avec la chambre 1600 Les relations entre les pressions s'exerçant sur les extrémités du manchon 169 et de la broche 1719 ainsi que contre la soupape à action rapide 159, sont identiques à celles con- cernant les pressions agissant sur le groupe comprenant la soupape à action rapide 145 et les organes immédiatement connexes.
Le fonctionnement du variateur-régulateur 119 est identique à celui du variateur-régulateur de la figo 2, le fonctionnement de ce premier variateur- régulateur étant déterminé par la vitesse imprimée aux courroies 95 et 1180 Lorsque la soupape à action rapide 159 se déplace vers la gauche - si l'on con- sidère la figo 9 - à la suite d'une élévation rapide de la pression dans les passages 112 et 185,cette pression se propage à travers un passage 187 (voir fige 10) pratiqué dans la cloison 103, les extrémités opposées du passage 187 étant en communication, respectivement, avec le passage 185 et un conduit 188,
affecté au signal du grand rapport de vitesses et aboutissant à -une soupape- relais qui sera décrite dans la suite
En considérant que le variateur-régulateur 90 est utilisé dans le train de transmission représenté dans la fig. 1 - lequel comprend une boite de vitesses automatique à grand rapport de vitesses et à petit rapport de vitesses, chacun des rapports de vitesses de cette boite étant engagé à l'aide d'un embra- yage commandé par fluide moteur, comme il est bien connu en soi - on a représenté schématiquement dans la fig. 11 un système de commande préconisé par soupape- relais, pour déterminer la sélection de chacun des embrayages à la suite d'un signal de pression venant d'un des variateurs-régulateurs.
Dans le présent exem- ple, les embrayages faisant partie de la botte de vitesses sont supposés être du type à oommande pneumatique, la figo 11 représentant le système comme il est conditionné pour engager l'embrayage de grande vitesse. Il est bien entendu que le système de commande par soupape-relais n'a été donné qu'à titre d'exemple, et nullement d'une manière limitative, étant donné que des modifications seraient nécessaires dans le cas où il s'agirait de commander les embrayages de changement de vitesse par des moyens hydrauliques ou mécaniques.
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Comme montré dans la figo 11, le conduit de signalisation de grand rapport de vitesses 181 est relié, par des conduits parallèles 189 et 190 à un conduit 191 aboutissant à une extrémité d'un boîtier 192 dans lequel est montée à coulissement une soupape-piston 1939 qui est maintenue par friction dans n'im- porte quelle position à laquelle elle a été amenée. Le boîtier 192, la soupape 193 et les conduits connexes, qui seront décrits dans la suite, constituent une soupape-relais 194.
A une extrémité du conduit 189 est montée une soupape 195 lestée d'un ressort et qui s'ouvre sous l'effet d'une pression agissant dans le conduit 181, tandis que dans une extrémité du conduit 190, est montée une soupape 196 lestée d'un ressorte qui s'ouvre lorsque le fluide sous pression, qui agis- sait jusqu alors sur l'extrémité de droite de la soupape-piston 193 est déchargé vers le puisard à travers le conduit 1810
Le conduit de signalisation de grand rapport de vitesses 188 est reliée au moyen de conduits parallèles 197 et 198 à un conduit 199 aboutissant à l'autre extrémité du boîtier 192, le conduit 197 correspondant au conduit 189 et contenant une soupape 199 lestée d'un ressorte tandis que le conduit 198,
correspondant au conduit 190 contient une soupape 200 lestée d'un ressort. Il s'ensuit que les soupapes 195 et 199 et les soupapes 196 et 200 exercent, res- pectivementg des fonctions identiques.
La soupape-piston 193 présente un évidement annulaire, de manière à déterminer conjointement avec la paroi du boîtier 192 . des chambres annulaires espacées 201 et 202. Des conduits 203 et 204, qui partent du boîtier 192, com- muniquent respectivement avec les chambres 201 et 202 dans toutes les positions de la soupape-piston 193 et aboutissent respectivement aux embrayages affectés au petit et au grand rapport de vitesses, qui font partie de la botte de vitesses 12 (voir figo 1). Au boîtier 192 est en outre relié un conduit d'arrivée d'air 205 destiné à fournir la pression nécessaire pour actionner les embrayages de changement de vitesse, de même que des conduits d'échappement 206 et 207, un pour chaque embrayage de changement de vitesse.
Les organes occupent les positions représentées dans la figo 11 après que le variateur-régulateur 90 a agi de façon à établir dans le conduit 188 un signal de pression de grand rapport de vitesses, ce qui. a eu pour effet de dé- placer la soupape-piston vers la droite,en mettant ainsi en communication les conduits 205 et 204 par l'intermédiaire de la chambre annulaire 202, de façon à fournir du fluide sous pression à 1 embrayage de grand rapport de vitesses, tandis que l'embrayage de petit rapport de vitesses est desserrée étant doné que le conduit 203 est connecté au conduit d'échappement 206 à travers la chambre 2010
Lorsque le variateur-régulateur émet à travers le conduit 181 un signal de pression de petit rapport de vitesses,
la soupape-piston 193 - déplace vers la gauche et le fluide sous pression est admis dans le conduit 203, de @e- nière à serrer ].'embrayage de petit rapport de vitesses, tandis que l'embrayage de grand rapport de vitesses est décomprimé à travers le conduit 207Le fluide sous pression qui agissait jusqu'alors sur l'extrémité de gauche de la seupape piston'193 s'échappe vers le puisard à travers le conduit 198.
Les avantages qu'offre le variateur-régulateur 90 - lorsqu'il est utilisé conjointement avec un convertisseur de couple hydraulique dent l'arbre menant est réuni à un moteur de locomotive, tandis que son arbre mené est accou- plé à une boîte de vitesses automatique à deux rapports - sont montrés, à bi@je d'exemple dans la figo 12, laquelle représente la courbe de rendement d'un cog- vertisseur représentatif employé à cette fin, cette courbe étant.
tracée endans- tion des rapports de vitesses du convertisseur.On a admis que les rapport de vitesses du convertisseur où doivent avoir lieu des manoeuvres de changement de vitesse, son+, les rapports de 093 et 0,75, désignés respectivement par les. chif- fres 208 et 2099 le fonctionnement du variateur-régulateur, correspondant à ces rapports, étant déterminé en établissant des relations appropriées entrer d'une
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part, les vitesses des courroies et, d'autre parte les dimensions des pignons 96 et 121 et des pignons 117 et 1440 On remarquera que la partie la plus élevée de la courbe de rendement est comprise entre ces pointso Pour obtenir les meilleurs résultats, il importe que le convertisseur fonctionne dans la gamme indiquée,
et non sur les parties tombantes de la courbe. On supposera en outre que la courroie 95 (voir fig. 7) entraîne l'arbre d'entrée ou d'entraînement 94 du variateur-régulateur à la vitesse de l'arbre 14 (voir fig. 1) et dans la même direction que ce dernier, tandis que la courroie 118 en Traîne 1''arbre d'entrée ou d'entraînement 116 du variateur-régulateur à une vitesse égale à 1,342 fois celle de l'arbre 17.
Lorsque le rapport de vitesses du convertisseur est égal ou supérieur à 0,75, le variateur-régulateur 90 émet le signal de grand rapport de vitesses, ce qui amène l'engagement du grand rapport de vitesses dans la boite de vitesses 12, tandis que, lorsque le rapport de vitesses du convertisseur est égal ou inférieur à 0,3, le variateur-régulateur détermine le déclenchement du grand rapport et l'enclenchement du petit rapporta
Lorsque la boite de vitesses 12 fonctionne avec le petit rapport de vitesses, alors que la traction sur la barre d'attelage est peu élevée, on peut admettre que le convertisseur 11 fonctionne avec un rapport de vitesses de 0,75, par exemple, c'est-à-dire, au point 210 de sa courbe de rendement.
Dans ce cas, le variateur-régulateur 90 sera conditionné en vue de l'émission du signal de pression de grand rapport de vitesses, ce qui aura pour effet d'amener la soupape-relais 193 à la position représentée dans la figo 11, en mettant ainsi en jeu le grand rapport de vitesses de la boite de vitesses 12, boîte que l'on supposera comporter un grand rapport de vitesses de 1,45 et un petit rapport de vitesses de 0,7. Le rapport de vitesses du convertisseur tombe par exemple à 0,365, soit, au point 211 de la courbe de rendement, et la locomotive peut être accélérée sur le grand rapport de vitesses.
Lorsque la charge augmente, ce qui se produit lorsque la locomotive gravit une cote, le rapport de vitesses du convertisseur peut descendre jusque 0,3, c'est-à-dire, jusqu'au point 212 de la courbey à la suite de quoi le variateur-régulateur 90 émet un signal de pression de petit rapport de vitesses, de façon à déclencher le grand rapport de vitesses et à mettre en jeu le pétit rapport de vitesses, de la boîte de vitesses 12. Le rapport de vitesse$ du convertisseur 11 pourrait alors monter à 0,607, scit, au point 213 de la courbe.
Dans chaque cas, il s'est produit une amélioration du rendement due à la manoeu- vre de la boîte de vitesses, et le convertisseur 11 fonctionne toujours sur la partie la plus favorable de sa courbe de rendement.
REVENDICATIONS.
1. Mécanisme influencé par une modification survenue dans un rapport de vitesses, déterminé d'avance, entre deux arbres connexes entre eux et faisant partie d'un train de transmission, ce mécanisme étant caractérisé en ce qu'il comprend des éléments d'entrée ou d'entraînement rotatifs,, appelés à être entraînés à la, même vitesse, respectivement, par les arbres susdits, lorsque le rapport de vitesses précité est établi entre ces arbre?; au moins un écrou, disposé de manière à tourner normalement en synchronisme avec un des éléments d'entrée; et au moins une tige commandée par l'autre élément d'entrée et vissée dans l'éorou, en vue d'un déplacement axial à la suite dune modification surve- nue dans le rapport de vitesses en question.
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The present invention relates in particular to a variator-regulator intended for a power transmission brake comprising a power stroke, a hydraulic torque converter and an automatic gearbox with gears connected to a load; it relates in general to a mechanism intended to indicate a modification which has occurred in a speed ratio, determined in advance, between two associated shafts, which form part of a power transmission train.
Hydraulic torque converters for industrial applications - such as tractors, mechanical excavators, "off-road" and heavy duty trucks, locomotives, etc., unlike those used in the automotive industry producing passenger cars and vehicles. Trucks up to certain specific sizes are generally designed to provide maximum efficiency in a relatively wide range of gear ratios.
The term "gear ratio" is defined as the speed of the converter secondary wheel divided by that of the pump or primary wheel thereof. The efficiency curve of a hydraulic torque converter has a characteristic that goes up and down between the stalling and the gearing, which corresponds, in terms of gear ratio, to 0.0 and 1.0, respectively, the converter being established in such a way that it operates with the best efficiency in a band determined between the above extreme points
Under certain operating conditions, it is advantageous to couple the converter to an automatic gearbox with gears, which then constitutes a means of improving the flexibility and economy of the power transmission train.
Such a situation arises in the operation of a locomotive and, for convenience, the present invention will be described with reference to such an application, although it is by no means limited to it. slope, and the need to safeguard the accelerating power of the locomotive and the operation of the converter in its most efficient range of gear ratios, require such control over the operation of the transmission gears that the converter can operate. ner in the aforementioned range, whatever the position of the gears in the gearbox.
On the basis of the foregoing, the object of the present invention is to establish a mechanism influenced by the establishment of one or more determined gear ratios of a hydraulic torque converter and constituted in such a way as to effect a corresponding number of maneuvers in the gearbox, or, in general, produce one or more signals or pulses which indicate changes in related shafts together, forming part of a transmission train of power.
Another object of the invention consists in establishing a mechanism as indicated above and the operation of which is rapid and positive at the determined maneuvering point with a view to ensuring rapid tightening of that of the clutches which determines the setting. in play of the determined gear train, in the gearbox o
Another object of the present invention is to provide a variator '-' regulator which has the above characteristics and which is free from pumping or instability, even in the area of slight deviations from the speed ratio. corresponding to the adopted maneuver point
The above objects, as well as others, of the present inventions will be set out in the following description, with reference to the accompanying drawings ;, in which:
Figure 1 is a schematic elevational view, showing the relationship between the speed variator-regulator and the power transmission train, comprising a power source, a converter
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- 2 - 570880 of hydraulic torque and an automatic gearbox.
Figure 2 is a sectional elevation view, partially schematized, of an embodiment of the variator-regulator, in the non-maneuvering position, this variator-regulator being called upon to control a single operation of the gearbox. .
Fig. 3 is a sectional view of the variator-regulator according to FIG. 2, at the start of the operation which determines a maneuver of the gearbox.
Fig 4 is a sectional view showing the final positions occupied by the members of the variator-regulator of fig 2 during the execution of a maneuver.
Fig. 5 is an enlarged sectional view taken along line 5-5 of FIG. 2.
Fig. 6 is a sectional view in elevation of another embodiment consisting of a single-maneuver speed variator-regulator.
Fig 7 is an elevational view, in section, of another variant established for performing two maneuvers in an associated gear box.
Figs. 8 and 9 are sectional views, respectively along lines 8-8 and 9-9, of FIG. 7.
Fig 10 is a partial sectional view taken along line 10-10 of fig. 8.
Fig. 11 is a circuit diagram applicable to the variator-regulator according to FIG. 7.
Figo 12 is an efficiency curve relating to the variator-regulator of fig 7 and where we see recommended maneuvering points, with regard to the indicated speed ratios of the converter.
Considering figure 1, it can be seen that this represents a power transmission train comprising a power source such as an engine 10, a hydraulic torque converter 11, of a construction suitable for the intended purpose, thus than a 12 gear automatic gearbox.
With a view to applying the invention to the variable speed drives shown in FIGS. 2 and 6, and in order to facilitate the explanation of the operating principle, the use of a single variator-regulator for the execution of an operation in the gearbox 12 will be described below. , when the converter 11 transmits with a speed ratio, while the device of FIG. 7 comprises two variable speed drives and two maneuvers. Since the gearbox 12 constitutes only the receiver of a signal or signals, in the sense that such a signal determines a gear maneuver - this signal being initiated by the variator-regulator, the gearbox not making itself the subject of the present invention, this box has only been shown schematically.
For the purposes of the present invention, it will be assumed that the gearbox is of the well-known type with constantly engaged gears and where the selection of the pinions is determined by the tightening of one or more clutches which, in the present example, will be. considered to be pneumatically actuated.
The variator-regulator 13 is influenced by the speed ratio changes in the converter 11, via a gear ratio transmitter 15, which connects the drive shaft 14 of the converter to one end of the variator. regulator 13 and by means of a gear ratio transmitter 16, which connects the driven shaft 17 of the converter to the other end of the variator-regulator 13.
Report transmitters
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speeds 15 and 16 may be set in the form of gear trains, chains or belts, and are so constructed that the input speeds at the opposite ends of the variator-regulator 13 are in a determined proportionality relationship with the speeds respective of the driving shaft 14 and the driven shaft 17, of the converter. In order to avoid confusion in terminology. As regards the use of the term "gear ratio", when this term is applied to the transmitters 15 and 16 and to the converter 11, it will be considered that the transmitters are constituted by belts. .
To facilitate the description of the fundamental principle of the invention, FIGS. 2, 3 and 4 have shown the development modes of a single-operation variator-regulator during various phases of its operation; however, and as will be seen below, the same principle can be applied to a variable speed drive called upon to perform one or more operations in a gearbox to which it is assigned.
In fig 2, the variator-regulator 13 is shown in an inverse position with respect to that of FIG. 1, in that the belts 15 and 16 are arranged at the right and left ends, respectively, of the variator-regulator, while it is the opposite in FIG. 1.
The variator-regulator 13 comprises a housing 18 provided with end plates 19 and 20, the first of these plates being crossed by a hub 21, itself joined by a control link to the driving belt 15, the speed of which is in in relation to that of the drive shaft 14 of the converter, and therefore in relation to the speed of the engine. The hub 21 carries, inside a cavity 22 provided in the housing 18, a disc 23 forming a permanent magnet and which is in a magnetic circuit with an armature disc 24 comprising a hub 25 rotatably mounted in the housing 18 , this hub being screwed onto a threaded portion 26 provided on the right-hand end of a cylindrical valve 27 slidably and rotatably mounted in the housing 18.
The hub 21 is provided with a bore designed to receive, slidably, the threaded section 26, the particular arrangement shown here being such that the discs 23 and 24 are separated by a spacer sleeve 29 which determines a small air gap 30 between the opposite magnetically active annular faces 31 and 32 of the discs 23 and 24, respectively. However, and without departing from the scope of the present invention, it is possible to ensure that the faces 31 and 32 are in contact with each other.
Axial movement of discs 23 and 24 is prevented by shoulders 33 and 34 acting in conjunction with spacer sleeve 29;
The left end of the cylindrical valve 27 has a reduced diameter and takes on a square or fluted shape, so as to constitute a controlled rod 35 which, in the position of the members shown in FIG. 2, reigns from end to end. 'other of the upper part of a chamber 36 comtenue in the housing 18, this rod being slidably accommodated inside an orifice 37, of similar profile made in the hub of an element 38 rotatably mounted in the housing 18 and driven by the belt 16 on the driven side of the converter, so that the rotation of the hub 38 determines the rotation of the valve 270
It is also seen in FIG.
2 that the rod 35 passes with clearance through the orifices 39, 40 and 41 which coincide with one another and which are formed respectively in the spaced apart parallel partitions 42, 43 and 44 which extend across the chamber 36, transversely with respect to to the rod 35. The partition 42 defines, together with the adjacent surface of the chamber 36, a passage 45; the partitions 42 and 43 and the partitions 43 and 44 determine ;, passages 46 and 47 respectively; andpartition 44 determines, together with the adjacent surface of chamber 36, a passage 48 which communicates with a suitable sump (not shown).
The orifices 39, 40 and 41 are dimensioned and profiled taking into account the cylindrical valve 27, so that, when the latter passes through one or more of these orifices, it prevents the passage of the fluid,
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used in the variator-regulator, through the orifice or orifices in question, as will be described below.
In a pocket 49 of the housing 18 is further mounted a piston valve 50 which, as will be explained later, is capable of jerk intervention and is provided with a reduced diameter collar 51 which extends to through the driving part of the chamber 36, as shown in fig. 2; this rod also passes through, with clearance, the orifices 52 and 53, provided respectively in the partitions 43 and 42. The dimensions and the profiles of the orifices 52 and 53, considered with respect to the piston valve 50, are such that , when the latter passes through one of these orifices, or both, it prevents the passage of liquid through them.
For a purpose which will be explained below, the piston valve 50 is traversed right through by a number of longitudinal passes 54, while the right end of the collar 51 ends in a head 55 slidably mounted in a passage 56 connected to the cavity 22, on the one hand, and to a suitable sump (not shown), on the other hand
In the position shown in fig. 2, the head 55 abuts against the left end of a spindle 57 mounted coaxially slidably in a sleeve 58, which in turn is slidably mounted in the housing 18.
The right-hand end of the sleeve 58 terminates in a flange 59 situated inside a chamber 60, this flange normally being in abutment against a wall 61 forming part of the chamber 60, abutment provided by an acting pressure. against this clamp, as will be explained below.
The operation of the variator-regulator 13 requires the passage of an appropriate fluid, this term being used here by way of representation. For the purposes of the present invention, it will be assumed that this is a specially adopted oil, which circulates freely through the variator-regulator whenever the gear ratio of the converter meets or exceeds the point adopted in view of perform a gear change maneuver, with this that - when, due to the increasing load with which the power transmission train has to face, the gear ratio falls below the point indicated, - means are provided so that the components described above can determine a rapid rise in the oil pressure in the variator-regulator, so that,
thanks to the intervention of certain devices which will be described below, pressure can be applied to the clutch of the speed change mechanism.
For the purposes indicated above, a pump 62, suitably controlled, draws oil into the sump, to deliver it to a passage 63 which is connected, through a passage 64, to a chamber 60, so that the pump pressure is caused to act constantly on the flange 59 and the spindle 57, so as to urge these two members towards the position shown in figo 2.
The passage 63 is further connected, through a throttle orifice 65, to a passage 66, one end of which communicates with the passage 45 and, through the orifices 53 and 52, with the passages 46 and 47, respectively. valve 27 occupies the inactive position, shown in fig. 2, the ports 39, 40 and 41, are also open, so that the oil flows freely, at atmospheric pressure, through the passages? 45, 46 and 47, towards passage 48 and, from there, towards the sump. There is, however, a pressure in the chamber 60 which, by acting on the pin 57, maintains the piston valve 50 in the withdrawn or inactive position, shown in FIG. 2.
The other end of the passage 66 is connected, through a conduit 67, to a relay valve 68, shown schematically in FIG. 2, this representation having the sole aim of demonstrating the principle of the invention, but not of limiting the latter as regards the details of the construction.
The pressure generated in the duct 67 when the variator-regulator is in action acts on a valve 69 ballasted with a
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spring and move the latter, so that an annular groove 70, formed in this valve, coincides with orifices which communicate with the conduits 71 and 72, respectively connected to a source of air under an appropriate pressure and to a pneumatically controlled clutch (not shown) provided in the gearbox 12 for the purpose of operating the pinions
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Considering the fi go 2, it can be seen that the magnetic relationship existing between the disks 23 and 24 normally determines a rotation thereof in synchronism and that, when the rotational speeds of the disk 23 and of the scupape 27 are different, the latter moves in the axial direction,
Due to
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its engagement with the disc 24a In other words 9lox s that the speed of rotation of the valve 27 is lower than that of the disc 23, this valve moves to the left from the position shown in figo 2, while 'it moves to the right, from this advanced position, when the speed of rotation of the valve 27 exceeds that of the disc 230
The belts 15 and 16 are called upon to produce a synchronous rotation of the disc 23 and of the valve 27 when the converter 11 operates with a determined speed ratio, which is referred to as the operating point of this converter.
So, if 1 we assume that the power transmission train of freeze 1 is coupled to the load, with the disc 23 and the valve 27 rotating at the same speed, and that this load increases, this change will result in a decrease in the speed of rotation of the valve 27, that is to say, by a decrease in the speed ratio of the converter 11.
In order to ensure the operation of the converter 11 at a point situated in the high part of its efficiency curve - which will be explained more clearly with regard to the automatic two-maneuver variator-regulator, represented in figs. 7 to 10 inclusive -, the variator-regulator 13 shifts to a lower gear ratio
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in the gearbox 129 in order to improve the ratio of the lever arms9 with regard to the load, in the transmission train. How this is operated will be described below.
When, the members of the variator-regulator occupying the positions shown in figo 29, the transmission train is subjected to a load such that the speed of rotation of the valve 27 is not lower than that
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of the magnetic disk 23s that is to say, when the converter 11 is operating at the maneuvering point as defined above, or above this point, the gauge pressure of oil in passages 45 to 48 inclusive is equal to zero and the oil flows freely in these passages o In the event that the load should increase, the speed of rotation of the valve 27 decreases, and this
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last one starts to move to the left,
considering figo 2Q so as to successively seal the orifices 39 and 40 and prevent air flow through the passages 45 and q.69 while beginning to restrict the flow of oil through the orifice 419 as shown in fig 3- This throttling action determines an increase in pressure in passages 459 46, 47 and 66, as well as in passages 54, where this pressure acts at the center of the left end of the valve. -piston 500 This same pressure also acts on the head 55.
The valve 50 now moves to the right, to occupy the position shown in fig 3 and in which it closes the orifice
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52, this movement being effected against the pin 57. When the port 52 is closed, liquid is prevented from flowing through the passage 4 t and the constriction produced at the port 41 is now closed. Without effect.
As ;, on the other hand, the flow through the passages 45 and 46 has been previously interrupted the valve 50 rapidly completes its stroke to the position shown in
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Figo 4, where it closes the orifice 53e this closing being effected jerky. This last phase of the movement of the valve 50 takes place against the joint resistance, on the one hand, of the pin 57 subjected to the
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oil pressure, and, on the other hand, of the sleeve 58, also shown in fig 4.
It follows that the pressure in the passage 66 rises very quickly and determines a displacement of the relay valve 68, which puts in communication the air inlet duct 71 and the duct 72 going to the clutch. gear change (not shown), provided in the gearbox 12.
The movement of the valve 27 to the left continues, until the rod 35 is stopped by the cover 20, as shown in FIG. 4. From this moment, the disc 24 rotates relative to the magnetic disc 23, which is made possible by the magnetic sliding between these two members, this relative rotation constituting an important characteristic of the invention.
When, with the various members occupying the positions shown in fig 4, the converter speed ratio increases, valve 27 begins to move to the right and successively releases orifices 41, 40 and 39, while valve 50 does not leave the position shown in fig. 4 until, following the release of the orifice 39, the passage 45 is placed in communication with the passage 48 going to the sump, the pressure acting on the pin 57 and the sleeve 58 has returned the valve 50 of a saccade in the position shown in FIG. 2 and that the low speed clutch of gearbox 12 is released.
The jerky movement of the valve 50 is independent of the pace of the longitudinal movement of the valve 27; in other words, this last movement, which can be called translational movement, can be crawling, which occurs when the difference between the speeds of rotation of the magnetic disk 23 and of the valve 27 is small. , or it can be fast, which takes place when the difference in question is significantly greater.
In either case, the piston valve 50 moves very quickly at the maneuvering point, in order to ensure the application of full pressure to the clutch of the gearbox 12. The variator-regulator is entirely free from pumping, given that the valve 50 can only occupy one or the other of the extreme positions shown respectively in FIGS. 2 and 4.
Furthermore, the use of the pin 57 and the sleeve 58, which are concentric with one another, causes the force acting on the piston valve 50 through these members to depend on the oil pressure acting. in the inverter-regulator, allowing any practically applicable pressure to be used. In the device designed according to the invention, this pressure can be between 10 and 100 lbs. per square inch (0.703 and 7.03 kg / m³), so that this device is more flexible than when the valve 50 is actuated against the resistance of a spring.
In fig. 6, there is shown a variant of the device according to the invention, which has been generally designated by the reference numeral 73. Several of the members of this variant are identical to those shown in FIG. 2 and, for this reason, bear the same reference numerals as these. Moreover, the variator-regulator 73 comprises a housing 74 provided with end plates 75 and 76. Through the first of these plates extends the hub 76 of a magnetic disc 77, this hub being mounted for rotation in this plate. The disc 77 is driven by a belt 78, the function of which corresponds to that of the belt 16 of FIG. 2. In other words, the magnetic disc 77 is driven by the driven shaft 17 of the converter.
An armature disc 79 cooperates with the magnetic disc 77 and is normally secured to the latter by the magnetic attraction. The disc 79 has a peripheral toothing in engagement with a pinion 80. The latter pinion is mounted on a shaft 81, common to this pinion and to a pinion 82, the latter meshing with a pinion 83 provided with a hub 84 on which the armature disc 79 is mounted to rotate freely. The interior of the hub 84 is in screw engagement with the threaded end 85 of a valve 86 whose functions correspond to those
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valve 25.
As in the case of the latter valve the other end 87 of the valve 86 is square or fluted, and, in the inactive or withdrawn position shown in fig. 6, passes through the orifices 39, 40 and 41 and is collected when the order is taken in a sleeve 88 rotatably mounted in the
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housing 74 and in the end plate 76 and driven by a belt 89 whose function corresponds to. that of the belt 15 and which is therefore driven by the drive shaft 14 of the converter.
It will be assumed that it is desired that a gear change maneuver take place when the gear ratio in the converter is
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Oe2.
In view of this case, the gear train comprising the armature disc 79 and the pinions 80, 82 and 83 is set in such a way that the speed of the pinion
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83 is five times greater than that of the armature disc 79, for any secondary speed of the converter. In other words, the operation of the var-Lateur-regulator 73 is identical to that of the variator-regulator 13, but offers over the latter the advantage which consists in a reduction in speed from 5 to 1 for the moving parts. of the maximum speed, the exact reduction
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being a function of the ratio between the gears 79th 809 82 and 830 In figso 2, 3, 4 and 6, the channel 561 leads to the sump.
Figs 7 to 10 inclusive, which are completed by figs. 11 and 12, show another embodiment of the variator-regulator and the relationships between the latter and a hydraulic torque converter, with regard to maintaining the operation of the latter on the most favorable part of its efficiency curve. This variator-regulator, which is generally designated by the reference numeral 90, is of the composite type and has been specially designed for its application to locomotives,
where the gearbox 12 of figo 1 has two gear ratios with automatic engagement ratios whose selection is determined by the composite variator-regulator at maneuvering points which correspond respectively to a large determined gear ratio and to a small gear ratio determined, converter 11.
However, considered to be representative of its kind, the composite variator-regulator 90 demonstrates the principle which consists in functionally connecting multiple adjustment mechanisms, in the form of a monobloc unit conditioned to be influenced by a corresponding number of speed ratios in the converter 11, as well as by a device which produces two or more signals or pulses under the influence of variations in the speed ratios of a number of interrelated shafts which are part of a power transmission train
The variator-regulator 90 (see fig. 7) includes a housing 91
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established in two parts and provided with end covers 92 and 939 this occupant ventilator-regulator,
relative to the converter 11, the position rep é.ri éQ in figo 1. In the cover 93 is mounted to rotate a shaft 94 whose outer end is conditioned to be joined by a control link with the driving shaft 14 of the converter, by means of a belt which constitutes, in terms of its function, the equivalent of the belt 15, this belt having been shown schematically by an angled arrow 91. Inside the upper part of the housing 919 the shaft 94 carries a pinion 96 provided with an extension 97 mounted telescopically in one end of a sleeve 98 and fixed to it cio In the other end of the sleeve 98 is provided a permanent magnet
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annular 99s fixed to this sleeve9 so that,
just like in rig 29 this magnet rotates constantly at a speed proportional to that of the shaft
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14 (see fig 1) 0
The magnet is joined by a control link to the armature disc 1009 itself rotatably mounted in the housing 91 this disc being normally locked by magnetic attraction to the magnet 99, as has been explained with regard to the variator. regulator according to figo 2. The threaded disc or nut 100 is screwed onto a rod 101 provided at one end of a cylindrical valve 102 mounted in
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so as to be able to move in the axial and rotary direction in and through an intermediate partition 103 provided in the upper part of the housing 91.
The other end of the valve 102 has a reduced diameter, so as to constitute a rod 104 which extends with clearance through the orifices 105, 106 and 107, the latter being dimensioned so that the valve 102 therein. fits exactly, these orifices being made in spaced parallel partitions 108, 109 and 110 which prevail transversely from one end to the other of a chamber III and determine with each other, if we consider each two neighboring partitions , passages 112, 113, 114 and 115.
The right end of the rod 104 is attached to the shaft 116 which carries a pinion 117 and which is rotatably mounted in the cover 92, the shaft 116 extending through this cover and being driven by a belt which , from the point of view of its function, is the equivalent of the belt 16 (see fig. 1), this belt being designated schematically in fig. 7 by the bent arrow 118. It follows that the valve 102 is always driven at a speed proportional to that of the driven shaft 17 of the converter, and that the components which have just been described constitute the variator-regulator 119 for high speed ratio of the composite apparatus 90, apart from the jerky-acting valve assigned to this variator-regulator and which corresponds to the valve 50 in figo 2.
As regards the variator-regulator 120 for small speed ratio, apart from the jerky-acting valve, which is assigned to it, and always with reference to FIG. 7, it can be seen that the pinion 96 is engaged with a pinion 121 mounted for rotation in the cover 93 and the diameter of the pitch circle of which is notably greater than that of the pinion 96, the axis of the pin 121 being parallel to that of the variator-regulator 119.The pinion 121 carries - via an extension 122 and a sleeve 123,
just as described in connection with the variator-regulator 119 - an annular permanent magnet 124 which is in control relation with a disc or armature nut 125 screwed onto an extension 126 forming part of a valve 127 mounted for axial displacement and rotation in and through an internal partition 128 provided in the lower part of the housing 91. It follows that normally the nut 125 is secured by magnetic attraction with the magnet 124 and is rotated with the latter .
The right-hand end of valve 127 has a reduced diameter and is provided with a rod 129 which runs playfully through ports 130, 131 and 132, sized so that valve 127 fits therein. orifices being made respectively in spaced parallel walls 133, 134 and 135 which extend transversely in a chamber 136, separated from the chamber 111 by a plate 137, itself clamped between the two parts of the housing 91 and which can be traversed by a passage 138 intended to serve as a vent at the ends of the gears of the variator-regulator 90.
The walls 133, 134 and 135 determine, together with parts of the housing 91 and with each other, considering each two adjacent partitions, pairs of passages 139, 140, 141 and 142, the passages 115 and 142 being always in communication with each other and with a. passage 143 going to a sump and shown generally in FIGS. 7 and 8. The right end of the rod 129 is joined by a control connection to the pinion 144, that is to say, is rotatably mounted in the cover 92 and in engagement with the pinion 117, the diameter the pitch circle of pinion 144 being less than that of pinion 117. It follows that, for any given speed of shaft 116, communicated by driven shaft 17 of the converter, pinion 144 rotates at a relative speed higher than that of tree 116.
With regard to the snap-action valve, attached to the variable-speed variator 120 for small gear ratio, see fig. 80 The piston-valve or jerky-acting valve 145 is slidably mounted in the interior partition 128 , and its right end - if we consider fig. 8 - extends inside a chamber 146 delimited by a recessed part of the partition 128, as well as by a plate 147 attached to this partition.
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The opposite end of valve 145 extends, in the form of a neck and 148 of reduced diameter, through orifices 149 and 150 sized so that valve 145 fits there exactly;
, these orifices being made -, - respectively in partitions 134 and 133, said rod ending in a head 151 slidably mounted in one end of a cylindrical cavity 152, also made in partition 1280. end of the cavity 152 ends in a chamber 153 delimited by a recessed part of the partition 128 and by a plate 1549 attached to this partition In a part of smaller diameter of the cavity 152 is slidably mounted a sleeve 155 having a flanged end 156 which is normally in abutment against a shoulder of the chamber 1539 under the effect of a pressure established in this chamber, as will be described below.
A pin 157, coaxial with the sleeve 155 is slidably mounted therein, such that one end of this pin is also subjected to the last mentioned pressure, while the opposite end of this pin is in. stop against the head 151 in all the positions of the snap-action valve 145 The evacuation of the liquid out of this cavity, between the narrowed part of the latter and the head 151, evacuated
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tion intended to ensure the required operation of the valve 145s is carried out at. through a passage 158 going to the sump.
With regard to the variator-regulator 119 for high speed ratio, the relation between this and its quick-acting valve is shown in figo 9, to which reference will be made below. The valve 159 is slidably mounted in the inner wall 1039 with the result that the right end of this valve - considering the fige9 - extends into a chamber 160
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delimited by a recessed portion of the partition 103 and by a plate 161 o The opposite end of the valve 159 is extended in the form of a collar 162
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of smaller diameters so as to pass through openings 163 and 64 dien- siennes so that the valve 159 can fit there exactly and practiced
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respectively in cicdscns 109 and 1089 this collar ends + by a head 165
ascent :; d. in one end of a cylindrical cavity h66 also provided in the eleison 103.The opposite end of the cavity 166 terminates - + with the chamber 167, which is delimited by a recessed portion of the partition 103 and
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by a plate 168 attached to this partition A sleeve 169 is mounted to flow in a reduced diameter part of the cavity 166, this sleeve has a flanged end 170g which is normally in abutment against a shoulder of the chamber 167 e'5 is S01J..ill: l, se at a pressure which is established in this .. your last chamber as will be described below. A pin 171 is mounted coaxially in the sleeve 169, in which it slides;
, this pin also being subjected at one of its ends, to the pressure mentioned last --.:'eu, the opposite end of this pin being in abutment against the head 165 in any position of the valve at sudden action 1590 Evacuation @ liquid
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out of the part of the. cavity ;, included between, on the one hand, the part to, a :: 9. .eter reduced by the latter etg on the other hand, the head 165, in order to ensure the characteristic operation of the valve 159, is provided by means of a passage 172 leading to the sump.
For ease of description, separate passages 1439 158 and 1729 have been shown which lead to the sump; it is however understood that the working oil coming from the oil sources and going towards the sump will be collected in a suitable chamber of the housing 91 will be discharged towards the sump through a common outlet channel.
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It emerges from figs. 8 and 10 that the oil intended for the varà.aieur-regulator # 1.atator 90 is supplied through a duct 173, in which is interposed a suitable pump 174, this oil being discharged into an oblong chamber ti, 5 which extends transversely through the partitions 103 and 128 and a separation plate 137, the ends of this chamber respectively terminating in
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the partitions 103 and 128 The chamber 177 constitutes an oil tank ecu pre "sion, common to the two variators-regulators.
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Regarding the variator-regulator 120 for small gear ratio (see fig. 8), the oil pressure, which is exerted in the chamber 175, propagates through a passage 176 made in the partition 128, to act in room 153. Still with regard to this same variator-regulator.
oil flow from chamber 175 is constricted by port 177 which is in communication with passage 178, which in turn is connected to chamber 136, while passage 179 connects passage 178 to chamber 1460 When the chamber 136 is in communication with the sump, the valve 145 is biased towards the inactive position shown in Fig. 8, by the pressure exerted in the chamber 153 and acting through the pin 1570
The operation of the variator-regulator 120 is identical to that shown in fig. 2, this operation being determined by the pinions 96 and 121 and the pinions 117 and 144, as well as by the respective speeds of the belts 95 and 118.
When the quick-acting valve 145 moves to the left - considering fig. 8 - under the effect of a rapid increase in pressure in passages 139 and 178, this pressure propagates through passage 180 (see fig. 10) made in the partition 128, the opposite ends of the passage 180 being in communication, respectively, with the passage 178 and a duct 181 assigned to the signaling of small gear ratios and leading to the relay valve, which will be described in the suiteo
As regards the variator-regulator 119 for high speed ratio (see fig. 9 and 1a), the pressure acting in the chamber 175 is propagated through a passage 183 made in the partition 103, to reach the chamber. 167.
Still in the same variator-regulator, the oil flow coming from the chamber 175 is throttled by an orifice 184 which communicates with a passage 185, which in turn is connected to the chamber 111, while a passage 186 puts in communication passage 185 with chamber 1600 The relations between the pressures exerted on the ends of the sleeve 169 and the pin 1719 as well as against the quick-acting valve 159, are identical to those concerning the pressures acting on the group comprising the quick-acting valve 145 and immediately associated members.
The operation of the variator-regulator 119 is identical to that of the variator-regulator in figo 2, the operation of this first variator-regulator being determined by the speed printed on the belts 95 and 1180 When the quick-acting valve 159 moves towards the left - if we consider figo 9 - following a rapid rise in the pressure in passages 112 and 185, this pressure propagates through a passage 187 (see fig 10) made in partition 103 , the opposite ends of the passage 187 being in communication, respectively, with the passage 185 and a duct 188,
assigned to the high speed ratio signal and resulting in -a relay valve which will be described below
Considering that the variator-regulator 90 is used in the transmission train shown in fig. 1 - which comprises an automatic gearbox with high gear ratio and low gear ratio, each of the gear ratios of this gearbox being engaged by means of a clutch controlled by motor fluid, as is well known per se - schematically shown in FIG. 11 a control system recommended by relay valve, to determine the selection of each of the clutches following a pressure signal coming from one of the variable speed drives.
In the present example, the clutches forming part of the gearbox are assumed to be of the pneumatically operated type, Fig. 11 showing the system as conditioned to engage the high speed clutch. It is understood that the relay valve control system has been given only by way of example, and not in a limiting manner, since modifications would be necessary in the event that it is a question of control the speed change clutches by hydraulic or mechanical means.
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As shown in fig. 11, the high speed signaling conduit 181 is connected, by parallel conduits 189 and 190 to a conduit 191 leading to one end of a housing 192 in which a piston valve is slidably mounted. 1939 which is held by friction in any position to which it was brought. The housing 192, the valve 193 and the related conduits, which will be described later, constitute a relay valve 194.
At one end of the conduit 189 is mounted a valve 195 ballasted with a spring and which opens under the effect of a pressure acting in the conduit 181, while in one end of the conduit 190, a ballasted valve 196 is mounted. a spring which opens when the pressurized fluid, which until then acted on the right-hand end of the piston valve 193 is discharged to the sump through the pipe 1810
The high speed signaling conduit 188 is connected by means of parallel conduits 197 and 198 to a conduit 199 terminating at the other end of the housing 192, the conduit 197 corresponding to the conduit 189 and containing a valve 199 ballasted with a comes out while conduit 198,
corresponding to the conduit 190 contains a valve 200 ballasted with a spring. It follows that the valves 195 and 199 and the valves 196 and 200 respectively perform identical functions.
The piston valve 193 has an annular recess, so as to determine together with the wall of the housing 192. spaced annular chambers 201 and 202. Conduits 203 and 204, which start from the housing 192, communicate respectively with the chambers 201 and 202 in all the positions of the valve-piston 193 and respectively terminate in the clutches assigned to the small and to the large gear ratio, which are part of the gearbox 12 (see fig. 1). To the housing 192 is further connected an air inlet duct 205 intended to supply the pressure necessary to actuate the gearshift clutches, as well as exhaust ducts 206 and 207, one for each gearshift clutch. speed.
The members occupy the positions shown in FIG. 11 after the variator-regulator 90 has acted so as to establish in the duct 188 a pressure signal of high speed ratio, which. had the effect of moving the valve-piston to the right, thus placing the conduits 205 and 204 in communication via the annular chamber 202, so as to supply pressurized fluid to 1 high-ratio clutch while the low gear ratio clutch is released since duct 203 is connected to exhaust duct 206 through chamber 2010
When the variator-regulator transmits through the duct 181 a pressure signal of small speed ratio,
valve-piston 193 - moves to the left and pressurized fluid is admitted into line 203, to be tightened]. The low-gear clutch, while the high-gear clutch is decompressed through conduit 207 The pressurized fluid which hitherto acted on the left end of piston valve '193 escapes to the sump through conduit 198.
The advantages of the variator-regulator 90 - when used in conjunction with a hydraulic torque converter tooth the drive shaft is joined to a locomotive engine, while its driven shaft is mated to a gearbox automatic two-speed - are shown, as an example in Fig. 12, which represents the efficiency curve of a representative cogenerator employed for this purpose, this curve being.
plotted in the converter speed ratios. It has been admitted that the converter speed ratios where gear change maneuvers must take place, its +, the ratios of 093 and 0.75, designated respectively by the. figures 208 and 2099 the operation of the inverter-regulator, corresponding to these ratios, being determined by establishing appropriate relations enter from a
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on the one hand, the speeds of the belts and, on the other hand, the dimensions of the pinions 96 and 121 and of the pinions 117 and 1440 Note that the highest part of the yield curve lies between these points o To obtain the best results, it is necessary to it is important that the converter operates within the indicated range,
and not on the falling parts of the curve. It will further be assumed that the belt 95 (see fig. 7) drives the input or drive shaft 94 of the variator-regulator at the speed of the shaft 14 (see fig. 1) and in the same direction as the latter, while the belt 118 drags the input or drive shaft 116 of the variator-regulator at a speed equal to 1.342 times that of the shaft 17.
When the converter gear ratio is equal to or greater than 0.75, the variator-regulator 90 outputs the high gear ratio signal, which causes the high gear ratio to engage in the gearbox 12, while , when the speed ratio of the converter is equal to or less than 0.3, the variator-regulator determines the triggering of the high gear and the engagement of the low geara
When the gearbox 12 operates with the small gear ratio, while the pull on the drawbar is low, it can be assumed that the converter 11 works with a gear ratio of 0.75, for example, c that is, at point 210 of its yield curve.
In this case, the variator-regulator 90 will be conditioned with a view to transmitting the high speed ratio pressure signal, which will have the effect of bringing the relay valve 193 to the position shown in fig. 11, in thus bringing into play the large speed ratio of the gearbox 12, which box will be assumed to have a large speed ratio of 1.45 and a small speed ratio of 0.7. The converter speed ratio drops to 0.365, for example, at point 211 of the efficiency curve, and the locomotive can be accelerated on the large gear ratio.
When the load increases, which happens when the locomotive goes up a hill, the converter speed ratio can drop to 0.3, that is, to point 212 of the curbey after which the variator-regulator 90 emits a pressure signal of small gear ratio, so as to trigger the large gear ratio and to engage the small gear ratio, of the gearbox 12. The gear ratio $ of the converter It could then rise to 0.607, scit, at point 213 of the curve.
In each case, there has been an improvement in efficiency due to the maneuvering of the gearbox, and the converter 11 always operates on the most favorable part of its efficiency curve.
CLAIMS.
1. Mechanism influenced by a modification occurring in a speed ratio, determined in advance, between two shafts connected to each other and forming part of a transmission train, this mechanism being characterized in that it comprises input elements or rotary drive ,, called to be driven at the same speed, respectively, by the aforementioned shafts, when the aforementioned speed ratio is established between these shafts ?; at least one nut, arranged to rotate normally in synchronism with one of the input elements; and at least one rod controlled by the other input element and screwed into the hole, with a view to axial displacement following a change in the gear ratio in question.