Brevet FR2465129A1 — publié le 19810320

La présente invention concerne un mécanisme de chan- gment de vitesse à roues planétaires pour véhicules, dans lequel une voie de transmission de couple de rotation peut être amenée en liaison d'entraînement d'une part par l'in- termédiaire d'un mécanisme série avec un arbre d'entrée pouvant être entraîné par une machine motrice et d'autre part par l'intermédiaire d'un mécanisme principal avec un arbre de sortie pouvant être couplé aux roues du véhicule, et dans lequel le mécanisme série peut être commuté par un frein de changement de vitesse dans un rapport de vitesse de rotation direct, et par blocage d'un élément du mécanis- me au moyen d'un frein de changement de vitesse, dans un rapport de vitesse démultiplié, et le mécanisme principal présente un mécanisme d'inversion à roues planétaires, dans lequel, par blocage d'un élément du mécanisme, deux autres éléments de mécanisme présentent un sens de rotation opposé l'un à l'autre, dont l'un peut être amené en liaison d'en- traînement avec l'arbre de sortie et l'autre en liaision d'entraînement au moyen d'un embrayage de marche arrière avec la voie de transmission de couple de rotation. Dans un mécanisme de changement de vitesse connu de ce type demande de brevet allemand(DE-AS 2 013 612); le mécanisme principal se compose d'un mécanisme à roues pla- nétaires Simpson avec un rapport direct et deux rapports démultipliés, de sorte que par multiplication avec les deux rapports du mécanisme série réalisé sous la forme d'un mécanisme à roues planétaires continu sont obtenus six rapports de marche avant. Dans un autre mécanisme de changement de vitesse connu du type indiqué cidessus (demande de brevet allemand DE-OS 2 521 832), le mécanisme principal comporte également un ensemble Simpson, qui est cependant couplé deux fois à un troisième mécanisme à roues planétaires continu de telle sorte que par le troisième mécanisme à roues planétaires, un élément de mécanisme est relié à l'arbre de sortie, un second élément de mécanisme est relié à un élément de méca- nisme non relié à l'arbre de sortie et le troisième élément de mécanisme est blocable. De cette façon, le mécanisme prin- cipal possède un rapport direct et trois rapports démulti- pliés, de sorte que par multiplication avec les deux rap- ports du mécanisme série réalisé sous la forme d'un mécanisme à roues planétaires continu, huit rapports de marche avant peuvent être obtenus. Dans de tels mécanismes de changement de vitesse, un nombre élevé de rapports est favorable afin de pouvoir réa- liser, dans le cas d'un rapport de transformation global élevé prescrit, par exemple de 1: 8, tout en respectant un échelonnement progressif dans la plage des rapports supé- rieurs, de petits écarts entre rapports, car ainsi la con- sommation en carburant peut être maintenue faible. Les écarts de rapports plus élevés apparaissant dans le cas d'un tel dimensionnement se répercutent favorablement dans la plage des rapports moyens dans le sens d'une vitesse de déplacement élevée ou d'une vitesse moyenne du véhicule lors de l'accroissement de rapport. Du fait que dans de tels mécanismes de changement de vitesse, le mécanisme série possède seulement un rapport démultiplié, le mécanisme principal doit présenter un nombre élevé de mécanismes à roues planétaires en vue de l'obtention d'un nombre élevé de rapports. Le problème que vise à résoudre l'invention est essen- tiellement, dans un mécanisme de changement de vitesse du type indiqué dans le préambule avec un nombre déterminé d'en- grenages du mécanisme principal, de réduire la progression de l'échelonnement des engrenages dans la plage des rapports supérieurs, sans avoir à modifier le nombre des engrenages du mécanisme principal. Ce problème est, selon l'invention, résolu avanta- geusement par le fait que l'élément de mécanisme blocable du mécanisme série peut être amené en liaison d'entraîne- ment, par disjonction non seulement des deux éléments de changement de vitesse (embrayage de changement de vitesse et frein de changement de vitesse) du mécanisme série, mais également de l'embrayage de marche arrière, par l'intermédiaire d'une seconde voie de transmission de couple de rotation, avec un élément de mécanisme ne se trouvant pas en liaison d'entraînement avec l'arbre de sortie des deux éléments de mécanisme tournant dans des sens opposés du mécanisme d'in- version. Dans le cas du mécanisme de changement de vitesse selon l'invention, le mécanisme série peut opérer avec un second rapport supplémentaire démultiplié, avec transfert de puissance au mécanisme d'inversion du mécanisme princi- pal, la voie de transmission de couple de rotation supplé- mentaire, reliée à l'élément blocable du mécanisme série, présentant, à cause de son accouplement au mécanisme d'in- version, un sens de rotation négatif, si bien que ce rap- port supplémentaire est naturellement plus fortement démul- tiplié que l'autre rapport démultiplié formé par blocage de l'élément de mécanisme concerné. De cette façon, il est possible, pour l'échelonnement des rapports inférieurs, de tirer parti du rapport plus fortement démultiplié du méca- nisme série, de sorte que la progression de l'échelonnement des engrenages est accrue dans la plage des rapports infé- rieurs et par conséquent peut être abaissé de façon souhai- table dans la plage des rapports supérieurs, sans que le rapport de transformation global pour le rapport inférieur ou le nombre des engrenages du mécanisme principal soit modifié. Dans le mécanisme de changement de vitesse selon l'invention, le mécanisme principal n'a pas besoin d'être forcément constitué d'un ensemble Simpson. Tous les engre- nages jumelés, par exemple les engrenages jumelés connus de la demande de brevet allemand DE-OS 1 555 207, peuvent être utilisés pour le mécanisme principal, dans lesquels une seconde voie de transmission de couple de rotation peut être amenée en liaison d'entraînement avec le mécanisme d'inversion nécessaire pour le rapport de marche arrière. Dans le cas du mécanisme de changement de vitesse selon l'invention, la seconde voie de transmission de cou- ple de rotation peut être amenée en liaison d'entraînement avec le mécanisme d'inversion par l'intermédiaire d'un accouplement à roue libre. Pour la transmission de couples de freinage, -la réalisation selon la revendication 2 est avantageuse. Dans le cas du mécanisme de changement de vitesse selon l'invention, il est avantageux,-en vue de l'obtention de huit rapports de marche avant ou plus, de prévoir la réalisation selon la revendication 3. Dans le cas du mécanisme de changement de vitesse selon l'invention avec au moins huit rapports de marche avant, le rapport supplémentaire. du mécanisme série est très fortement démultiplié par la réalisation selon la revendica- tion 4. Pour-un tel mécanisme, -la disposition selon la reven- dication 5 est également avantageuse. Dans le cas du mécanisme de changement de vitesse selon l'invention, onobtient un accouplement avantageux de la seconde voie de transmission de couple de rotation au mécanisme principal par les caractéristiques de la revendi- cation 6. Une réalisation avantageuse de l'embrayage de marche arrière en association avec l'accouplement de la seconde voie de transmission de couple de rotation dans le cas du mécanisme de changement de vitesse selon l'invention fait l'objet de la revendication 7. Une réalisation structurale avantageuse du mécanisme de changement de vitesse selon l'invention est obtenue par la disposition selon la revendication 8. - La façon dont un mécanisme de changement de vitesse selon l'invention peut par exemple être réalisé en particu- lier, est décrite ci-après à l'aide d'une forme de réalisa- tion avantageuse représentée schématiquement sur le dessin annexé. La figure 1 est un schéma de la structure d'un méca- nisme de changement de vitesse selon l'invention. La figure 2 est un schéma de commutation des éléments de commutation du mécanisme de changement de vitesse de la figure 1. On se réfère à la figure 1, un arbre d'entrée 3 peut être entraîné par l'intermédiaire d'un convertisseur hydrodynamique de couple de rotation 4 ou par l'intermé- diaire d'un embrayage KUb par l'arbre principal 5 d'une machine motrice non représentée et est relié à la couronne 6 d'un mécanisme série VS. Le mécanisme série VS peut être relié par l'intermédiaire d'une première voie de transmis- sion de couple de rotation 8 partant de son porte-roues planétaire 7 et par une seconde voie de transmission de couple de rotation 10 partant de sa roue planétaire 9 à un mécanisme principal 11, qui agit sur un arbre de sortie 12 pouvant être couplé aux roues du véhicule. Le mécanisme principal 11 se compose d'un ensemble Simpson 13 et d'un mécanisme d'inversion à roues planétaires continu 14. L'ar- bre d'accouplement des roues planétaires 15 et 16 de l'en- semble Simpson est relié à un tambour d'entraînement 17, qui recouvre le mécanisme antérieur 18 à roues planétaires de l'ensemble Simpson 13 et peut tre bloqué par un frein de changement de vitesse B2 ou peut être relié par l'inter- médiaire d'un embrayage de marche arrière K3/R à la voie de transmission de couple de rotation 8. La voie de trans- mission de couple de rotation 8 est reliée, par l'intermé- diaire d'un embrayage de marche avant KV, à la couronne 19 du mécanisme antérieur 18, dont le porte-roues planétaire 20 est relié à l'arbre de sortie 12. L'arbre de sortie 12 est encore relié aux couronnes 21 et 22 du mécanisme à roues planétaires postérieur 23 de l'ensemble Simpson 13 ou du mécanisme d'inversion 14. Un second accouplement entre l'ensemble Simpson 13 et le mécanisme d'inversion 14 est réalisé par une voie de transmission de couple de rota- tion 24, qui relie le porte-roues planétaire 25 du mécanisme 23 à la roue planétaire 26 du mécanisme d'inversion 14 et contient un tambour d'entraînement 27, sur lequel agit un frein de changement de vitesse Bl' Un autre tambour d'en- traînement 28 pouvant être freiné par un frein de changement de vitesse BN/R est relié au porte-roues planétaire 29 du mécanisme d'inversion 14. La voie de transmission de couple de rotation 10 contient un tambour d'entraînement 29 relié à la roue planétaire 9, qui peut être bloquée par l'inter- médiaire des embrayages de changement de vitesse KVS et K à la couronne 6 ou à un tambour d'entraînement 30. Le tam- bour d'entraînement 30 recouvre la moitié d'embrayage 31 associée au mécanisme série VS de l'embrayage de marche arrière K3/R et est relié au tambour d'entraînement 17 des roues planétaires 15 et 16. On se réfère à la figure 2, dans la position neutre O du dispositif de commande non représenté, l'embrayage de changement de vitesse K et l'embrayage de marche avant KV sont uniquement embrayés par les éléments de changement de vitesse, de sorte que les éléments de réaction possibles , 16 ou 25 ou 28 du mécanisme principal 11 sont coupés et ainsi la transmission de couple de rotation à l'arbre de sortie 12 est supprimée. Dans le premier rapport, en outre seul le frein de changement de vitesse BN/R du mécanisme principal 11 est tout d'abord embrayé, de sorte que l'arbre d'entrée 3 est entraîné lors du démarrage par l'intermédiaire du con- vertisseur 4 et après atteinte du point d'embrayage par l'intermédiaire de l'embrayage K b embrayé ensuite. Le couple de rotation dans le mécanisme série VS est partagé entre une partie de couple positif de la voie de transmis- sion de couple de rotation 8 et en une partie de couple négatif de la voie de transmission de couple de rotation 10. Du fait du blocage du porte-roues planétaire 29, la voie de transmission de couple de rotation 24 et ainsi les roues planétaires 15, 16 avec la voie de transmission de couple de rotation 24 et ainsi les roues planétaires 15 et 16 avec la voie de transmission de couple de rotation 10 ainsi que la roue planétaire 9 ont un sens de rotation négatif, c'est pourquoi le mécanisme série VS dans ce rapport présente un rapport de transformation plus faible que dans le rapport avec roue planétaire 9 bloquée. Dans le deuxième rapport, au lieu de l'embrayage de changement de vitesse K, l'embrayage de changement de vitesse KVS est embrayé, de telle sorte que l'arbre d'entrée 3 entraîne sans démultiplication la couronne 19 par l'inter- médiaire du mécanisme série VS tournant à présent en bloc (rapport direct) . Les roues planétaires 15, 16 opèrent en tant qu'élément de réaction sur la voie de transmission de couple de rotation 24 avec un sens de rotation négatif, qui, comme dans le premier rapport, entraîne par l'intermédiaire du porte-roues planétaire bloqué 29, la couronne 22 et ainsi conjointement avec le porte-roues planétaire 20, l'arbre de sortie 12 dans un sens de rotation positif. Dans le troisième rapport, l'embrayage de change- ment de vitesse K est embrayé à la place de l'embrayage de changement de vitesse KVS et le frein de changement de vitesse B1 à la place du frein de changement de vitesse BN/R' Le mécanisme d'inversion 14 est ainsi mis hors cir- cuit et le couple de rotation de l'arbre d'entrée 3 dans le mécanisme série VS est partagé comme dans le premier rapport entre les deux voies de transmission de couple de rotation 8 et 10, si bien que l'arbre de sortie 12 est à présent entraîné par l'intermédiaire de la couronne 21 par les roues planétaires 15, 16 tournant également ici avec un sens de rotation négatif ainsi que par le porte-roues plané- taire 20 dans un sens de rotation positif. Dans le quatrième rapport, l'embrayage de change- ment de vitesse KVS est embrayé à la place de l'embrayage K, de telle sorte que le rapport de transformation est obtenu seulement à partir du rapport le plus faible de l'ensemble Simpson 13. Dans le cinquième rapport, les freins de changement de vitesse BVs et B2 sont embrayés à-la place de l'embrayage de changement de vitesse KVS et du frein de changement de vitesse B1, de telle sorte que le mécanisme 23 de l'ensem- ble Simpson 13 est également mis hors circuit et que le mécanisme série VS est amené dans le plus élevé de ses deux rapports démultipliés, dans lequel la roue planétaire 9 est bloquée. Par le mécanisme principal 11, seul le porte-roues planétaire 20 agit encore sur l'arbre de sortie 12. Dans le sixième rapport, au lieu du frein de chan- gement de vitesse Bvs, l'embrayage de changement de vitesse -KVS est embrayé, si bien qu'il en résulte seulement le rap- port de transformation provenant du rapport démultiplié du mécanisme 18. Dans le septième rapport, le frein de changement de vitesse B et l'embrayage de marche arrière K sont BVS 3/R embrayés à la place de l'embrayage de changement de vitesse KVS et du frein de changement de vitesse B2, de telle sorte que l'ensemble du mécanisme principal il tourne en bloc (rapports directs) et que le rapport de transformation ré- sulte seulement du plus élevé des deux rapports démultipliés du mécanisme série VS. Enfin, dans le huitième rapport, le mécanisme série VS est amené dans son rapport direct par l'embrayage de changement de vitesse KVS embrayé et ainsi l'arbre d'entrée 3 est couplé à l'arbre de sortie 12. Dans le rapport de marche arrière, les freins de changement de vitesse Bvs et BN/R ainsi que l'embrayage de marche arrière K3/R sont embrayés. Le mécanisme série VS est ainsi amené dans le plus élevé de ses deux rapports démultipliés et le mécanisme 18 mis hors circuit. La roue planétaire 16 est entraînée-par l'intermédiaire de la voie de transmission de couple de rotation 8 avec un sens de rotation positif, de telle sorte que la voie de transmission de couple de rotation 24 tourne également dans un sens de rotation positif. Du fait du blocage du porte-roues plané- taire 29, la couronne 22 et ainsi l'arbre de sortie 12 est entraîné dans un sens de rotation négatif. 2 4 6 5 1 29 R E V E N D I C A T I O N S 1. Mécanisme de changement de vitesse à roues pla- nétaires pour véhicules, dans lequel une voie de transmis- sion de couple de rotation peut être amenée en liaison d'entraînement d'une part par l'intermédiaire d'un méca- nisme série avec un arbre d'entrée pouvant être entraîné par une machine motrice et d'autre part par l'intermédiaire d'un mécanisme principal avec un arbre de sortie pouvant être couplé aux roues du véhicule-, et dans lequel le méca- nisme série peut être commuté par un frein de changement de vitesse dans un rapport de vitesse de rotation direct et par blocage d'un élément du mécanisme au moyen d'un frein de changement de vitesse dans un rapport de vitesse de rotation démultiplié et le mécanisme principal présente un mécanisme d'inversion à roues planétaires, dans lequel, par blocage d'un élément du mécanisme, deux autres éléments de mécanisme présentent un sens de rotation opposé l'un à l'autre, dont l'un peut être amené en liaison d'entraine- ment avec l'arbre de sortie et l'autre en liaison d'entrai- nement au moyen d'un embrayage de marche arrière avec la voie de transmission de couple de rotation, caractérisé en ce que l'élément de mécanisme blocable (roue planétaire 9) du mécanisme série (VS) peut être amené en liaison d'en- traînement, par disjonction non seulement des deux éléments de changement de vitesse (embrayage de changement de vitesse KVS et frein de changement de vitesse BV5) du mécanisme série (VS), mais également de l'embrayage de marche arrière (K 3/R) par l'intermédiaire d'une seconde voie de transmis- sion de couple de rotation (10) avec un élément de mécanisme (roue planétaire 26) ne se trouvant pas en liaison d'entraî- nement avec l'arbre de sortie (12) des deux éléments de mécanisme à contresens (couronne 22, roue planétaire 26) du mécanisme d'inversion (14). 2. Mécanisme de changement de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde voie de transmission de couple de rotation (10) contient en embrayage de marche avant (K). 3. Mécanisme de changement de vitesse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé.en ce que la seconde voie de transmission de couple de rotation peut être amenée en liaison d'entraînement avec un élément de mécanisme (roue planétaire 16) d'un mécanisme supplémentaire (23), dans lequel un second élément de mécanisme (couronne 21) se trouve en liaison d'entraînement avec l'arbre de sortie (12) et un troisième élément de mécanisme (porte-roues pla- nétaire 25) est non seulement blocable, mais se trouve éga- lement en liaison d'entraînement avec un élément de méca- nisme (roue planétaire 26), se trouvant en liaison d'en- traînement avec l'arbre de sortie (12), des deux éléments de mécanisme de sens opposés (couronne 22, roue planétaire 26) du mécanisme d'inversion (14). 4. Mécanisme de changement de vitesse selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de mécanisme (porte-roues planétaire 25) du mécanisme supplé- mentaire (23) est blocable, par l'intermédiaire duquel deux autres éléments de mécanisme (roue planétaire 16 et couronne 21) peuvent être amenés dans en sens de rotation opposé l'un à l'autre. 5. Mécanisme de changement de vitesse selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couronne (21) du mécanisme supplémentaire (23) est reliée à l'arbre de sortie (12). 6. Mécanisme de changement de vitesse selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la seconde voie de transmission de couple de rotation (10) peut être amenée' en liaison avec un tambour d'entraînement (30), -qui recouvre la moitié d'embrayage (31) associée à l'autre voie de trans- mission de couple de rotation (8) de l'embrayage de marche arrière (K3/R) et se trouve en liaison d'entraînement avec un élément de mécanisme (roue planétaire 26) ne se trouvant pas en liaison d'entraînement avec l'arbre de sortie (12) des deux éléments de mécanisme (couronne 22, roue plané- taire 26) de sens opposés du mécanisme d'inversion (14). 7. Mécanisme de changement de vitesse selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tambour d'en- traînement (30) pouvant être relié à la seconde voie de transmission de couple de rotation (10) comporte l'autre moitié d'embrayage (32) associée au mécanisme d'inversion (14) de l'embrayage de marche arrière (K3/R). 8. Mécanisme de changement de vitesse selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'embrayage de marche avant (K) de la seconde voie de transmission de cou- ple de rotation (10) est disposée spatialement entre le frein de changement de vitesse (Bvs) du mécanisme série (VS) et l'embrayage de marche arrière (K3/R).