Procédé de manaeuvre d'organes de changement de combinaison de vitesses d'une boîte de vitesses à engrenages et boîte de vitesse pour la mise en aeuvre de ce procédé On connaît déjà un procédé de changement de vitesses dans les boîtes de vitesses à engrenages, procédé selon lequel, pendant le changement die combinaisons d'engrenages,
on immobilise de façon complète l'un des arbres porteur d'un pignon qui doit recevoir l'engrènement d'un autre pignon porté par un autre arbre et l'on immobilise également cet autre arbre d'une façon qui peut être relativement incomplète, à la condition que la puissance d'entraî nement et la vitesse résiduelle de cet autre arbre soient relativement faibles,
le tout en vue de faciliter l'engrènement à réaliser sans qu'il soit besoin de prévoir dans ladite boîte de vitesses, des dispositifs dénommés synchroniseurs, puisque les engagements des divers engrenages sont effectués à l'arrêt quasi complet des dentures.
Il est avantageux, dans la mise en oeuvre d'un tel procédé connu, de verrouiller les combinaisons de vitesse par des moyens dont l'ouverture est con trôlée par le couple de réaction d'un frein à action différée et modérée qui agit sur l'arbre secondaire de la boite de vitesses, de façon à empêcher tout changement de combinaison intempestif pendant une rotation dudit arbre secondaire,
à vitesse et couple supérieurs à des valeurs déterminées.
La présente invention a pour but de simplifier la construction, des boîtes de vitesses de ce genre et d'en rendre la man#uvre plus simple et plus souple.
A cet effet, l'invention comprend un procédé de manoeuvre d'organes de changement de combinaison de vitesses dans une boîte de vitesses à engrenages,
caractérisé par le fait que l'on verrouille lesdits organes de changement de combinaison de vitesses dans la boîte et que l'on contrôle le verrouillage par au moins un organe manométrique branché sur la pression de refoulement d'une pompe à huile de lubrification correspondante, entraînée par l'un des mobiles de la boîte de vitesses,
ledit verrouillage étant relâché lorsque cette pression est inférieure à une limite prédéterminée.
L'invention comprend également une boîte de vitesses pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus défini, caractérisée par le fait qu'elle comprend un organe manométrique branché sur le refoulement d'une pompe de lubrification de ladite boîte, entraî née par l'un des mobiles de ladite boîte, organe manométrique actionnant un organe de verrouillage des changements de combinaison.
Les: dessins représentent, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la boîte de vitesses que com prend l'invention.
La fig. 1 montre avec des arrachements partiels ladite forme d'exécution de la boîte de vitesses.
La fig. 2 montre une coupe schématique d'un distributeur, et son association avec un sélecteur. La fig. 3 montre schématiquement une coupe axiale du sélecteur.
La fig. 4 montre schématiquement de façon développée la forme de la denture des engrenages ou des crabots.
La boîte de vitesses représentée est désignée en général par la référence 1. Elle est entraînée par un arbre moteur solidaire de la cloche 2 d'un embraya- ge-frein, ce dernier étant porté par l'arbre d'entrée 3 de la boîte. Cette boîte comporte deux arbres inter médiaires 4 et 5 et un arbre de sortie 6. L'arbre intermédiaire 4 est solidaire de deux pignons. 7 et 8 et parte deux pignons fous 9 et 10 entre lesquels est disposé un crabot double 11 commandé par une fourchette 12.
Les deux pignons 9 et 10 sont cons tamment en prise avec les pignons correspondants, non visibles sur les dessins, solidaires de l'arbre d'entrée 3.
Les pignons 7 et 8 engrènent avec des pignons 13 et 14 montés fous sur l'arbre intermédiaire 5, un crabot double 15 commandé par une fourchette 16 pouvant être mis en prise alternativement avec les pignons 13, 14. Cet arbre intermédiaire 5 est soli daire d'un pignon 17 qui engrène avec un pignon fou 18 sur l'arbre de sortie 6.
Par ailleurs, le second arbre intermédiaire 5 porte un pignon 19 monté fou sur ledit arbre et qui engrène avec un pignon 20 solidaire de l'arbre de sortie 6. Une fourchette dou ble 21 commande un crabot 22 entraîné par l'arbre 5 et un crabot 23 entraîné par l'arbre 6. Ces crabots 22 et 23 peuvent venir en prise alternativement avec le pignon 19 et avec le pignon 18.
Une telle boîte de vitesses permet d'obtenir huit combinaisons de vitesses entre l'arbre d'entrée 3 et l'arbre de sortie 6.
L'arbre 6 commande en autre, par un renvoi d'angle, l'arbre 24 d'une pompe à huile qui distribue le lubrifiant sous pression par des communications non représentées aux roulements et aux engrène ments de cette boîte de vitesses, le refoulement de ladite pompe étant en outre branché sur l'entrée 25 d'un contact manométrique 26,
contact qui est ouvert lorsque la pompe débite et qui se ferme pour une pression de refoulement inférieure à une valeur pré- déterminée, permettant ainsi de traduire électrique, ment la rotation ou l'arrêt complet ou presque com plet des mobiles de la boîte.
L'embrayage@cin 2 comporte un cylindre 2,7 fixe, solidaire des disques d'arrêt et - dans lequel un piston 28 est accroché par une butée au moyeu 29 de déplacement des garnitures d'embrayage et de freinage à l'encontre des, ressorts habituels. Un fluide comprimé admis sous ce piston permet de désaccou pler la boîte du moteur et d'immobiliser l'arbre d'entrée.
Comme la boîte de- vitesses comporte des engrenages toujours en prise, l'immobilisation de l'arbre d'entrée entraîne celle de taus les arbres intermédiaires et de l'arbre de sortie, ce dernier étant normalement réuni aux organes entraînés par l'inter médiaire de roues libres.
Les fourchettes 12, 16 et 21 sont solidaires cha cune d'une tige de man#uvre qui traverse la boîte, chacune desdites tiges portant en bout, à chaque extrémité, un piston de commande à fluide comprimé circulant dans un cylindre correspondant à simple effet.
Ces pistons, recevant alternativement des pous sées qui les amènent à fond de course, baladent les crabots d'une position extrême de mise en prise avec un pignon à la position opposée.
Les fonds des, pistons 30 et 30a font simplement face dans les cylindres 31 et 31a aux débouchés de tubulures de distribution 32 et 32a, un seul des sous-ensembles considéré étant affecté de références, les deux autres étant identiques. La tige 33 com mune aux deux pistons est axialement solidaire de la fourchette correspondante et présente deux enco ches de verrouillage 34 et 34a d'écartement corres pondant à la course du crabot, de telles encoches, à flancs inclinés, recevant des organes de verrouil lage 35 en forme de coins.
Les organes de verrouil lage successifs sont taus solidaires d'une tige de manoeuvre 37 qui circule dans un évidement du carter de la boîte 1, évidement d'axe parallèle au plan des axes des tiges de manoeuvre 33.
La partie supérieure de la tige 37 de verrouillage est solidaire d'un piston 38 circulant dans un cylindre 39 à fluide comprimé, le piston 38 étant rappelé en position de déverrouillage par un ressort 40. L'extrémité opposée de la tige 37 repose sur la tête de manoeu- vre d'un clapet 41 qui est rappelé en position de fermeture par un ressort lorsque les verrous sont hors d'action et qui est ouvert lors de l'exécution des verrouillages.
Les cylindres 31 et 31a sont individuellement reliés par les six tubulures 32 et 32a à des, perfo rations pratiquées dans le corps d'un présélecteur 42 montré en coupe sur la fig. 2. Ce présélecteur con- tient trois pistons identiques 43 différentiels dont la section la plus mince forme tiroir.
Le corps du présélecteur 42 renferme trois cylindres 44 dans lesquels jouent les tiroirs 43 et sous les têtes des quels du fluide comprimé peut être admis grâce à une fente 45 de distribution aménagée dans un cou vercle 46 relié à une tubulure 47 centrale. Les, têtes 48 de ces pistons 43 circulent dans un cylindre cor- respondant 49 de plus grand diamètre que le cylin dre 44, chacun de ces cylindres 49 étant fermé par un couvercle commun 50 raccordé,
au droit de cha cun des cylindres 49, à trois tubulures 51. Les tubu lures 51 sont reliées à la platine d'un sélecteur 52 qui sera décrit ci-après.
Chacun des cylindres 44 présente des perfora tions radiales, 53 et 53a qui sont respectivement reliées aux tubes 32 et aux tubes 32a correspondants. Une perforation radiale intermédiaire 54 sert d'orifice d'échappement.
Le corps du tiroir présente une ouverture bor- gne 55 débouchant face à la gorge 45 et cette ouverture 55 communique, par des perforations radiales 56, avec une gorge extérieure circulaire 57 qui coïncide avec l'ouverture 53a lorsque le tiroir est en position d'enfoncement. La périphérie du tiroir est creusée d'une gorge large 58 qui permet la communication alternative de l'orifice 53 avec l'ori fice 54 ou de l'orifice 53a avec l'orifice 54.
La longueur du tiroir entre la tranche qui limite la gorge 58 et la tête du tiroir permet de découvrir l'orifice 53 correspondant.
Avec une telle disposition, lorsque le, tiroir est en position haute (fig. 2), la tubulure 47 communique avec l'orifice 53 et l'orifice 53a communique avec l'orifice 54 ; lorsque le tiroir est en position basse, la tubulure 47 communique avec l'orifice 53a et l'orifice 53 communique avec l'orifice 54. En consé- quence, chacune des tubulures 32 et leurs homolo- gues 32a peut être alternativement reliée à l'admis sion d'un fluide comprimé ou à l'échappement.
On obtient ainsi huit dispositions différentes pour les figures d'admission et d'échappement des, cylindres 31, correspondant aux huit vitesses possibles que la boîte de vitesses peut réaliser.
Le distributeur 42 est nommé ci-dessus pré sélecteur, car la tubulure 47 d'admission. de fluide comprimé est sous la dépendance d'une électro- valve 59 dont le circuit d'excitation est fermé par le contact manométrique 26. Le fluide sous pression ne peut donc être admis aux cylindres 31 que lorsque la pression d'huile est inférieure à une valeur, pré déterminée, c'est-à-dire lorsque la boîte de vitesses est sensiblement immobilisée.
Le sélecteur 52 (voir fig. 3) ci-dessus mentionné comporte une platine fixe 60 que surmonte une glace mobile 61 commandée en rotation par l'axe 62 d'une poignée de man#uvre 63. Cette poignée peut être immobilisée dans ses diverses positions par tous verrouillages élastiques convenables.
La glace 61 est enfermée sous un couvercle 64 qui reçoit, par une perforation 65, une tubulure 66 (fig. 1) d'admission de fluide comprimé. La platine 60 reçoit les raccords de départ 67 des tubulures de man#uvre 51 qui aboutissent au présélecteur 42.
Les entrées des raccords 67 communiquent avec des perforations axiales 68 qui débouchent dans la platine 60, dans, la face de contact avec la glace 61. Dies perforations analogues 69 aboutissent, non pas directement dans la face de contact, mais dans un évidement 70 central de la platine, l'orifice 69 débouchant à l'échappement.
La face de contact de la glace comporte, aux endroits convenables, des perforations 71 qui traversent ladite glace et qui peuvent coincider avec les, orifices 68, d'autres emplacements de cette face de contact de la glace étant pourvus de creusures. 72 qui permettent la com munication de certaines des perforations 68 avec l'espace 70.
On peut ainsi distribuer aux trois tubes 51 soit du fluide sous pression soit du fluide à l'échappe ment. Selon les positions du levier 63, certains tiroirs 43 seront en position haute (fig. 2) ou en position basse. Le levier 63 établit donc une pré sélection des. vitesses dans le distributeur 42, la man#uvre de changement de combinaison de vitesses devenant effective lors de l'ouverture de, l'électro- valve 59.
Par mesure de sécurité et d'enclenchement, l'ali mentation de l'électrovalve 59 n'est ni constante ni directe. Elle est sous la dépendance d'un distributeur 73 lui-même manaeuvré par un impulseur 74, robi net à poussoir du type coup de poing monté en série sur une tubulure 75 branchée sur la tubulure 66 qui est reliée de façon constante à la source de fluide comprimé.
Le distributeur 73 présente à cet effet cinq chambres séparées les unes des autres par des étran glements. La chambre centrale est réunie à une tubu lure 76 d'admission de fluide comprimé. Les deux chambres, immédiatement voisines sont réunies res pectivement à des tubes de communication 77 et 78. Les deux chambres marginales sont réunies à des tubes d'échappement 79 et 79a, ces chambres ser vant elles-mêmes, de cylindres à simple effet.
Le mobile 80 du distributeur est compris entre deux pistons 81 et 81a qui circulent dans les chambres extrêmes.. La chambre du piston 81 est réunie à la tubulure 76. La chambre du piston 81a est réunie à une tubulure 82 qui est alimentée par la soupape 41 du contrôle de verrouillage. La tubulure 77 com porte une branche 83 d'alimentation de l'électro- valve 59, une branche d'alimentation 84 du cylindre 27 de l'embrayage-frein et une dérivation 85 qui est branchée sur un dispositif de mise au ralenti du moteur thermique d'entraînement de la boîte de vitesses, par exemple.
La tubulure 78 alimente une double valve 86 à opercule libre 87, double valve dont le corps est réuni par une tubulure 88 au cylindre 39 de ver rouillage. L'extrémité opposée de la double valve 86 est réunie à une tubulure 89 qui constitue la sortie de la soupape 41 et cette tubulure 89 est pourvue d'une dérivation 90 branchée sur la tubulure 47 d'alimentation du présélecteur, avec interposition d'un gicleur calibré 91 qui fait fonction de ralentis seur à l'établissement de la pression dans la double valve 86 et sous la soupape de contrôle 41.
Pour assurer la distribution convenable, le mobile 80 du distributeur 73 possède deux amincis et trois portions renflées qui peuvent déboucher et qui obtu rent respectivement de façon étanche les communi cations., par leur passage dans les parties restreintes du corps du distributeur 73 qui séparent les diverses chambres, de distribution.
Ce mobile peut occuper deux positions extrêmes dans lesquelles: la tubulure 76 alimente la tubulure- 77 avec le fluide comprimé, comme représenté sur la fig. 1 ; dans la position opposée, la tubulure 76 alimente la tubulure 78 ; à l'inverse, lorsque la tubulure 76 alimente la tubu lure 77, la tubulure 78 est en communication avec l'orifice d'échappement 79a ; lorsque la tubulure 76 alimente la tubulure 78, la tubulure 77 est en com munication avec la tubulure 79.
La boîte de vitesses représentés comporte, bran ché sur la tubulure 84, un clapet 100 dont l'élément mobile 101 est repoussé sur son siège par un ressort 102, la chapelle dudit clapet laissant librement passer l'air comprimé dans la conduite 84. Le siège de l'élément mobile 101 débouche dans un espace 103 mis en communication avec l'atmo sphère par une tubulure 104.
Cet élément mobile<B>101</B> est manoeuvré par un piston 105 situé dans un cylindre 106 alimenté par une tubulure 107. Cette tubulure 107 est raccordée à la tubulure 90 qui est alimentée par le retar dateur 91.
Le fonctionnement de la boîte de vitesses décrite est le suivant Le conducteur choisit par le levier 63 une com binaison de vitesses en amenant ce. levier sur la position correspondante ; la glace 61 pivote et amène les perforations 71 convenables au-dessus des perfo rations 68 et les échancrures 72 au-dessus des per forations 68a. La combinaison correspondante d7ad- missions et d'échappements est établie dans les tubes 51 et les tiroirs 43 prennent la position qui corres pond à cette combinaison d'admissions et d'échap pements.
En effet, une combinaison de vitesses est enclenchée et verrouillée et la tubulure 47 est nor malement sous pression, car elle est alimentée par le retour d'air éventuel qui a été emmagasiné dans les tubulures de la soupape 41 ; cette action diff6ren- tielle sur les tiroirs est éventuellement commencée, de façon au moins partielle.
Après avoir choisi la combinaison de vitesses comme ci-dessus mentionné, le conducteur agit sur l'impulseur 74. Le mobile 80 du tiroir 73 met à l'admission l'embrayage-frein par la tubulure 84, alimente l'électrovalve 59 qui demeure fermée si la boîte est en marche et met au ralenti le moteur thermique par la tubulure 85. L'arbre 3 est débrayé et freiné et la boîte s'arrête. Par le contact mano- métrique 26 qui se ferme, l'électrovalve est excitée et met sous pression la tubulure 47.
Les tiroirs 43 achèvent leur fonctionnement. Ils mettent à l'admis sion et à l'échappement les tubulures 32 et 32a qui effectuent les alimentations des cylindres, 31 et 31a d'exécution du changement de combinaison de vitesses prévu.
En même temps, dès l'arrivée de l'impulsion par la tubulure 75, la tubulure 78 mise à l'échappement provoque la. vidange du cylindre 39 et le ressort 40 effectue un déverrouillage total de toutes les, trin- gles 33. Le changement de combinaisons est libre. Ce déverrouillage entraîne la fermeture de la soupape de contrôle 41 qui empêche la réalimentation de la tubulure 82.
Le ralentisseur 91 rétablit très progressivement la pression dans la tubulure 90 et chasse vers la droite le mobile 87 de la double valve 86 dans un mouve ment différé qui permet l'exécution libre du change ment de combinaison.
En même temps, l'air comprimé passant par le gicleur calibré 91 pénètre dans la conduite 107 et agit sur le piston 105. L'ouverture du clapet 101 correspondante provoque une légère fuite vers la conduite 104 de l'air contenu dans la conduite 84 avec baisse de pression dans le cylindre 27. Le cali brage de cette fuite est tel qu'un embrayage partiel se produise en même temps que le frein est légère ment desserré.
L'arbre 3 reçoit donc une impulsion en rotation à faible vitesse et à faible couple qui permet de faire défiler la denture du mobile dont il est solidaire devant la denture du mobile correspon dant où l'engagement doit être effectué, ce mobile correspondant solidaire de l'arbre de sortie 6 pouvant être arrêté ou non. ' Toutefois, ce mouvement de changement de combinaison étant achevé, le mobile 87 obture la tubulure 78 et établit la communication entre la tubulure 90 et la tubulure 88. Le verrouillage se rétablit par enfoncement du piston 38 et compression du ressort 40.
Lorsque les verrous 35 sont tous engagés dans les encoches 34, la tige 37 ouvre la soupape 41 qui est alimentée par la tubulure 89, dérivée de la tubulure 90. La tubulure 82 est sous pression et cette pression repousse progressivement le mobile 80 du distributeur 73. La tubulure 77 repasse à l'échappement et la tubulure 78 à l'ad mission. Sous l'effet de cette admission, le mobile 87 de la double valve 86 obture l'entrée de la tubulure 89 et débouche l'entrée de la tubulure 88 vers la tubulure 78. Le cylindre 39 de verrouillage se trouve réalimenté.
Par la tubulure 77 à l'échappement, la tubulure 85 se vide et la vitesse du moteur est progressive ment rétablie et la tubulure 84 provoque le relâche ment du frein et l'embrayage. Les mobiles de la boîte de vitesses, enclenchés sur une autre combi naison, reprennent leur mouvement. La pression d'huile remonte et ouvre le manocontact 26. L'élec- trovalve 59 se referme.
Le verrouillage maintient la combinaison enclen chée sans changement possible, même si un mouve ment tend à se produire dans le distributeur 42.
Une telle boîte, montée sur un véhicule, est par elle-même sans point mort. Le point mort peut être fourni par l'accouplement à ladite boîte d'un inver seur qui possède lui-même un point mort, particu lièrement dans le cas d'un véhicule ferroviaire.
Un nouveau changement de combinaison de vitesses peut être exécuté par des manaeuvres iden tiques à celles qui viennent d'être décrites.
Il est à remarquer que l'achèvement de l'em brayage complet reste sous la dépendance du ver rouillage, contrôlé par le clapet 41.
Cet embrayage partiel permet donc d'obtenir le mouvement à faible couple et à faible vitesse sur l'arbre d'entrée dans la boîte, indépendamment des conditions de mouvement de l'arbre de sortie. Le changement de combinaisons .est donc effectué avec sûreté, même à l'arrêt complet dudit arbre de sortie.
Pour faciliter cet embrayage partiel et donner à la manoeuvre la progressivité nécessaire, on fait tra- vailler l'embrayage 2, au léger serrage des garni tures, à l'aide d'une garniture élastique 108 ayant la forme d'une rondelle tronconique, qui peut tra vailler seule en développant le couple nécessaire.
Il est également souhaitable de donner aux den tures des flancs inclinés 109 et 110 dont l'inclinaison est de même sens. Si les flancs 109 se déplacent dans le sens de la flèche f 1 en se rapprochant des flancs 110 dans la direction de la flèche f2 , les flancs 109 et<B>110</B> peuvent glisser les uns sur les autres et faciliter l'engagement, l'inclinaison com mune étant à peu près. celle de la résultante des mouvements<I>f 1</I> et f, <I>.</I>
II est à remarquer de plus, que la commande simultanée ou successive de plusieurs boîtes de vites ses peut aisément être exécutée par branchement en parallèle desdites boîtes sur les quatre tubulures 51 et 75 seulement, d'un sélecteur unique 52 et d'un impulseur unique 74, la simultanéité étant obtenue par branchement de conduits à pertes de charge égales et la succession, avantageuse dans certains cas pour ne pas causer d'interruptions brusques dans l'effort de traction d'un véhicule polymoteur, grâce.
à l'interposition d'orifices calibrés créateurs de pertes de charges inégales dans les branchements des pré sélecteurs 42 et des distributeurs 73 des ensembles commandés.
Il va de<B>,</B> soi, en outre, que l'on peut apporter des modifications à la forme d'exécution qui vient d'être décrite. C'est ainsi que, pour les commandes simul tanées ou successives de plusieurs boîtes, on pour rait utiliser un autre mode de commande à distance, électrique par exemple, par moteurs, de télécom mande ou par électrovalves, au lieu d'une commande à fluide sous pression.
De même, une liaison, de préférence temporisée, susceptible d'être établie à la demande, pourrait permettre d'associer, en régime normal, le sélecteur et l'impulseur, pour que la manoeuvre puisse être assurée par le levier de sélec tion uniquement.