Brevet FR2484588A1 — publié le 19811218

Boite de vitesses automatique à quatre vitesses avant et deux vitesses arrière. La présente invention concerne les changements de vi- tesses à trains d'engrenages épicycloidaux associés à un convertisseur de couple. Les changements de vitesses de ce type comportent des trains d'engrenages épicycloîdaux dont un ou plusieurs élé- ments en rotation, planétaire, châssis porte-satellites et couronne, sont reliés d'un train à l'autre. Dans d'autres changements de vitesses de ce type le train planétaire com- plexe comporte des satellites engrenant simultanément avec des planétaires et/ou des couronnes placées côte à côte sur un même axe. Dans tous ces types le mouvement de rotation est intro- duit par un ou plusieurs embrayages vers un ou plusieurs éléments du ou des trains planétaires. Les différents rapports sont obtenus par l'action successive ou simultanée sur les embrayages et/ou sur des dispositifs d'immobilisation des éléments en rotation. Généralement les changements de vitesses connus permet- tant d'obtenir quatre rapports de vitesses en marche avant comportent trois trains planétaires associés commandés par cinq organes de contrôle (embrayages ou dispositifs d'immo- bilisation). Le but de l'invention est de réaliser un train épicyclol- dal complexe ayant les mêmes possibilités que trois trains simples en ayant cependant un encombrement axial équivalent à deux trains simples. JO L'invention permet en effet d'obtenir quatre rapports en marche avant, avec une gamme pouvant atteindre 4, et en outre, deux rapports de marche arrière avec des organes de commande limités à deux embrayages et trois dispositifs d'immobilisa- tion. Un des embrayages est constamment en prise pour tous les rapports de marche avant; l'autre embrayage est utilisé pour la prise directe et les marches arrière. Le train épicycloidal comprend deux planétaires pouvant être liés en rotation à la turbine du convertisseur respecti- vement par l'un et l'autre des embrayages. La couronne du premier train est l'élément de sortie de puissance. Suivant une des caractéristiques principale de l'inven- tion le châssis porte-satellites est commun aux deux trains et supporte trois groupes de satellites dont un groupe de satel- lites longs assurant la liaison en rotation avec le planétaire du premier train et les satellites du second train. L'invention s'applique particulièrement aux mécanismes de changements de vitesses comportant un convertisseur de couple et des organes de commande hydrauliques, et plus particulière- ment à ceux destinés à la propulsion des véhicules. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel: la fig. 1 est une vue schématique en coupe longitudinale dans laquelle les axes des satellites ont été ramenés dans le plan de coupe pour faciliter la compréhension; la fig. 2 est une coupe transversale schématique du premier train épicycloidal; la fig. 3 est une coupe transversale par le plan intermé- diaire entre les deux trains épicycloidaux; la fig. 4 est une coupe transversale schématique du deuxième train épicycloidal. Dans l'exemple non limitatif qui fait l'objet de la description détaillée, la transmission automatique est telle que représentée sur la fig. 1. La transmission comprend un convertisseur hydrocinétique de couple 1 et une botte de vitesses à train épicycloidal 2. Le convertisseur de couple 1 comprend de manière classique trois éléments: - l'impulseur ou pompe 3 relié au moteur d'entraînement du véhicule (non représenté) et entraînant la pompe de servi- tude 4' de la botte de vitesses 2 par-l'intermédiaire d'un arbre 4 qui traverse la boîte de vitesses 2; - une turbine 6 dont l'arbre 5 constitue l'arbre d'entrée de la botte de vitesses 2, et - un réacteur 7 supporté par un mécanisme de roue libre 8. Le train d'engrenage épicycloidal 2 est logé dans le car- ter de mécanisme 9. Il reçoit le couple de la turbine 6 du convertisseur 1 par l'intermédiaire de l'arbre d'entrée 5 et le transmet par l'intermédiaire de l'arbre de sortie 10 et de deux pignons de descente 11 et 12 au couple conique 13 qui in, transmet le couple aux roues du véhicule par l'intermédiaire d'un différentiel classique. Les différents rapports de transmission sont obtenus au moyen d'un premier embrayage E1, d'un deuxième embrayage E2, d'un premier frein F1, d'un deuxième frein F2 et d'un troi- sième frein F3. Les deux embrayages et les trois freins peuvent être commandés de manière classique par un dispositif hydraulique assurant le serrage d'un système à disques multiples ou par tout autre dispositif connu. Le premier embrayage E1, utilisé exclusivement pour la marche avant, transmet le couple de l'arbre 5 de la turbine 6, ou arbre d'entrée, au planétaire 14 du premier train qui se trouve en prise avec un premier groupe de satellites longs 19 supporté par le châssis porte-satellites commun 17. Le second embrayage E2 utilisé pour le quatrième rapport et les deux marches arrière transmet le couple de l'arbre d'entrée 5 au planétaire 15 du second train qui se trouve en prise avec le groupe de satellites 18 supporté par le châssis porte-satellites commun 17. f,{ Le groupe de satellites 18 engrène en outre, d'une part avec le groupe de satellites longs 19, d'autre part avec la couronne 16 qui peut être immobilisée par le frein F1. Le planétaire 15 peut être-immobilisé par un frein F2. Le châssis porte-satellites 17 peut être immobilisé par un frein F3. ,5 Le groupe de satellites longs 19 engrène, en plus du groupe de satellites 18, avec un groupe de satellites 20 supportés par le châssis porte-satellites commun 17. Ce der- nier groupe de satellites 20 du premier train engrène par ailleurs avec la couronne 21 solidaire de l'arbre de sortie 10 et du pignon de descente 11. Les différents rapports de vitesses possibles résultent des différentes combinaisons possibles entre planétaires et couronne donnant les raisons suivantes pour le train 1: R = ci 1 Pl pour le train 2: R2 = p2 ci C2 pour les trains 1 et 2 combinés Ra = Rb = Rc = S Rd = en admettant que: Cl représente le nombre de dents de la couronne 21 C2 le nombre de dents de la couronne 16 pl le nombre de dents du planétaire 14 p2 le nombre de dents du planétaire 15. Les différents rapports de vitesses retenus sont obtenus de la manière suivante: Pour le premier rapport, l'embrayage E1 et le frein F1 sont serrés et la vitesse obtenue a pour valeur: Rb - 2> Ri Rb - 1 de la vitesse turbine. Pour le second rapport, l'embrayage E1 et le frein F2 sont serrés et la vitesse obtenue a pour valeur Rb de la vitesse turbine. Pour le troisième rapport, l'embrayage E1 et le frein F3 sont serrés et la vitesse obtenue a pour valeur R1- ( TRd _ 1) de la vitesse turbine. Pour le quatrième rapport les deux embrayages E1 et E2 sont serrés et le mécanisme tourne en bloc de sorte que la vitesse de sortie est égale à la vitesse turbine, réalisant ainsi une prise directe. Pour le premier rapport de marche arrière l'embrayage E2 et le frein 1 sont serrés et la vitesse obtenue a pour va- leur: -.- [ 1 - ( 1 + Ra /R2 de la vitesse turbine. Pour le second rapport de marche arrière l'embrayage E2 et le frein F2 sont serrés, et la vitesse obtenue a pour valeur - Ra de la vitesse turbine. Pour illustrer les possibilités d'un train épicycloidal complexe selon l'invention, un exemple de réalisation est donné ci-dessous: soit un train épicycloidal dont les caractéristiques des divers éléments intervenant dans le calcul des rapports ont o pour valeurs: 38 dents et 32 dents pour les planétaires PI et P2 respec- tivement, 79 dents et 121 dents pour les couronnes Cl et C2 respectivement. Tous calculs faits, un tel train permet d'obtenir une gamme de 4, les différents rapports donnant les vitesses suivantes à l'arbre de sortie 10, pour une vitesse d'entrée égale à l'unité de l'arbre de turbine 5: En marche avant: 0,25 pour le premier, 0,48 pour le second, 0,74 pour le troisième, et 1,00 pour le quatrième en prise directe. En marche arrière: 0,11 pour le premier et 0,40 pour le second rapport. L'exemple ci-dessus n'est pas limitatif et d'autres caractéristiques peuvent être choisies, dans la limite tou- tefois des conditions géométriques de mise en place des élé- ments comme il peut être vu sur les fig. 2, 3 et 4, sans sortir du cadre de l'invention. Le tableau ci-dessous résume le fonctionnement du dispo- sitif décrit et donné à titre d'exemple. Sur ce tableau, la -O colonne de gauche indique les rapports de vitesses avec en correspondance sur chaque ligne horizontale, une croix indi- quant le ou les éléments activés pour obtenir ce rapport. La colonne de droite indique la valeur des vitesses obtenues pour les différents rapports pour l'exemple donné ci-dessus. El E2 F1 F2 F3 Vitesse 1 X X 0,25 2 X X;. 0,48 3 X X 0,74 4 X X 1,00 MAR. 1 X X 0,11 MAR.2 X X 0,40 REVENDICATIONS 1. Changement de vitesses à train épicycloidal associé à un convertisseur de couple, avec un dispositif de commande àX plusieurs positions actionnant selon diverses combinaisons des organes de commande, freins et embrayages, en liaison avec les divers éléments du train, pour obtenir divers rapports de marche avant et de marche arrière, caractérisé par le fait que ce train est un train complexe qui comporte deux planétaires (14, 15), deux couronnes (21, 16) et trois groupes de satel- lites (18, 19, 20-) supportés par un chassis porte-satellites commun (17). 2. Changement de vitesses à train épicycloldal selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'un des trois groupes de satellites comporte des satellites longs (19) qui i5 engrènent chacun simultanément avec le planétaire (14) du premier train, un satellite (20) du second groupe du premier train 14, 21) et un satellite-(18) du groupe du deuxième train (15, 16). 3. Changement de vitesses à-train épicycloldal selon une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'un même embrayage (E1) relie le premier (14) des planétaires à un arbre d'entrée (5) provenant du convertisseur (1), cet embra- yage étant embrayé par le dispositif de commande pour toutes les combinaisons correspondant aux divers rapports de marche avant, et que trois freins (F1, F2, F3), susceptibles d'immo- biliser respectivement la seconde couronne (16), le second planétaire (15) et le porte-satellites (17), sont serrés sélectivement par le dispositif de commande respectivement pour trois des rapports successifs de marche avant. 4. Changement de vitesses à train épicycloidal selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'un second embrayage (E2) relie le second planétaire (15) audit arbre d'entrée (5), et est embrayé par le dispositif de commande pour les combinaisons correspondant à deux rapports de marche arrière, et que deux desdits freins (F1, F2) suscep- tibles d'immobiliser respectivement la seconde couronne (16) et le second planétaire (15), sont serrés sélectivement par le dispositif de commande respectivement pour lesdits deux rap- ports de marche. 5. Changement de vitesses à train épicycloldal selon les revendications 3 et 4 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que le dispositif de commande comporte une posi- tion correspondant à une combinaison supplémentaire qui assure l'embrayage simultané des deux embrayages (E1, E2) sans serrer aucun des trois freins (F1, F2, F3) de manière à obtenir un quatrième rapport de marche avant par une rotation en bloc du train complexe qui élimine les pertes dans les engrenages.