Brevet FR2486186A1 — publié le 19820108

BOITE DE VITESSES MODULAIRE A RAPPORTS MULTIPLES La présente invention concerne une boite de vitesses modulaire à rap- ports multiples susceptible d'être commandée en charge, constituée d'une boite de vitesses de base à plusieurs rapports et d'un groupe relais à plusieurs rapports monté en série, ce groupe étant disposé entre un arbre moteur et un arbre de sortie, ainsi que d'une boite de couplage montée en parallèle avec ladite boite de vitesses de base, et qui constitue alternativement un second axe d'entraînement entre l'arbre moteur et l'arbre de sortie. La demande de brevet allemand n0 23 42 771 décrit une boite de vi- tesses de ce type, dans laquelle, après le couplage de tous les rap- ports de la boite de vitesses de base avec un degré de réduction du groupe relais monté dans le premier axe ou circuit d'entraînement, la charge est transmise par l'intermédiaire d'un second axe ou circuit d'entraînement. Ce dispositif ne permet cependant pas d'obtenir un rap- port supplémentaire, et toutes les démultiplications possibles dans le premier axe d'entraînement ne peuvent pas être utilisées comme des rap- ports de démultiplication. Cette boite de vitesses est destinée à sup- primer les failles qui apparaissent lorsqu'il est nécessaire de chan- ger simultanément les rapports dans la boite de vitesses de base et dans le groupe relais. C'est pour cela que le première vitesse de la boîte de vitesses de base et le premier palier réducteur dans le grou- pe relais représentent le même rapport de démultiplication, de sorte que l'on ait des vitesses de rotation identiques pour le rapport le plus élevé de la boite de vitesses de base couplé à ce palier réducteur du groupe relais, et le rapport le plus bas de la boite de vitesses de base couplé à l'autre palier de démultiplication du groupe relais. Lors de l'utilisation d'une boite de base à cinq vitesses, les rapports de démultiplication, correspondant aux cinquième et sixième vitesses, sont identiques. Du fait que le second axe d'entraînement a également en principe la même démultiplication, cette disposition engendre un encombrement important par rapport au résultat pratique obtenu, c'est- à-dire les rapports réels obtenus pour permettre la commutation des 34 rapports du groupe relais en pleine charge. 248 6 18 6 -2- C'est pourquoi un des objets de la présente invention consiste à réa- liser une boite de vitesses à rapports multiples susceptible d'être en- clenchée en charge, conçue de façon simple telle que les éléments cons- tructifs permettent une utilisation fonctionnelle diversifiée, telle que seuls deux éléments participent à la transmission de la puissance de manière à permettre un changement de vitesses simple en charge. Ce but est atteint par une boite de vitesses selon l'invention, carac- térisée en ce que la boite de couplage comporte un rapport de moins que ceux qui peuvent être enclenchés par le groupe relais, et en ce que les rapports obtenus par l'intermédiaire de la botte de couplage, dans le second arbre d'entraînement, sont des rapports intermédiaires entre tous les rapports de la boîte de vitesses de base couplés à une réduc- tion du groupe relais, et tous les rapports de la boite de vitesses de base couplés à la réduction suivante du groupe relais. L'utilisation d'une boite de vitesses de base à cinq rapports et le groupe relais à deux rapports ne permet pas seulement d'obtenir les- dits rapports usuels, que l'on obtient également avec les construc- tions conventionnelles, mais une transmission à onze rapports grâce à un second axe ou circuit d'entraînement. Par conséquent, cette réali- sation permet d'obtenir deux vitesses supplémentaires pour un encom- brement identique à celui du dispositif décrit dans la demande de bre- vet allemande n0 23 42 771. D'une manière générale, pour cette boite de vitesses, seuls deux éléments de commande interviennent, ce qui permet d'effectuer des changements de vitesses simples et d'éviter les doubles changements de vitesses compliqués - lorsque la boite de vitesses de base et le groupe relais doivent être commandés simultané- ment -, tels qu'ils sont nécessaires dans les boites de vitesses de construction modulaire à interruption de charge (commande selon un schéma de double H). Grâce à cette réalisation, la densité d'intégration, dans les boites de vitesses de construction modulaire avec interruption de la trans- mission des forces, subit un développement complémentaire simple per- 36 mettant également le changement de vitesses en charge. 2486 18 6 -3 - En outre, il est possible d'augmenter le nombre de rapports de la boi- te de vitesses et d'accroître l'universalité des modules par l'adjonc- tion d'un groupe relais comportant davantage de rapports et d'une boi- te de couplage montée sur le deuxième axe d'entraînement, cette boite de couplage ayant deux ou plusieurs paliers de démultiplication. Il est particulièrement avantageux d'adjoindre, à une boîte de vites- ses automatique conventionnelle, un groupe relais ou une boite de cou- plage. De ce fait, il devient possible de réaliser de façon simple, une boite de vitesses automatique à neuf rapports à partir d'une boite de vitesses automatique à quatre rapports, cette boite de vitesses comportant des éléments de construction sensiblement identiques à ceux de la boîte d'origine (notamment le boîtier, les pignons, les embraya- ges, etc.), à l'exclusion de l'entraînement central du second axe d'en- traînement, ce qui permet d'augmenter les séries de pièces constituti- ves entrant dans la réalisation de cette boite de vitesses, et d'abou- tir à une rationalisation de la fabrication. A côté du cumul des fonc-- tions que l'on peut obtenir grâce à une construction modulaire, les boites de vitesses, sans interruption de la transmission de la puis- sance, permettent également d'obtenir un accroissement du nombre des rapports. Selon une variante avantageuse, on peut développer la boite de vites- ses selon l'invention, de telle manière que les rapports, pouvant être obtenus par la combinaison de la boite de vitesses de base et du pre- mier groupe relais, puissent encore être doublés. Si l'on utilise comme boite de vitesses de base une boite de vitesses à double couplage, il est possible de réduire ces couplages et de sim- plifier encore davantage la construction de la boîte de vitesses selon l'invention. La présente invention sera mieux comprise en référence à la descrip- tion d'un exemple de réalisation et du dessin annexé, dans lequel La figure 1 représente une vue schématique de la disposition des élé- 37 ments de la boite de vitesses à rapports multiples, 24 86 18 6 -4- La figure 2 représente un diagramme des vitesses de rotation pour une boite de vitesses de base à quatre rapports, un groupe relais à trois rapports et une boite de couplage à deux rapports, La figure 3 représente schématiquement la disposition des parties d'une autre forme de réalisation de la boîte de vitesses selon l'in- vention, La figure 4 représente un diagramme de vitesses de rotation de la boîte de vitesses représentée par la fig. 3, La figure 5 est une vue schématique de la disposition des éléments constitutifs de la boite de vitesses de la fig. 1, et La figure 6 représente une réalisation comportant une boite de coupla- ge double comme boite de vitesses de base. La fig. 1 représente une vue schématique de la boite de vitesses à rap- ports multiples, et plus particulièrement la disposition des éléments constitutifs de cette boite, notamment la boite de vitesses de base 1, le groupe relais 2, la boîte de couplage 3 montée entre un arbre mo- teur 4 et un arbre de sortie 5. La boîte de vitesses de base 1 et le groupe relais 2 constituent le premier axe ou circuit d'entraînement, et la boite de couplage 3 constitue le second axe ou circuit d'entrai- nement placé entre l'arbre moteur et l'arbre de sortie. Si la boite de vitesses de base 1 a par exemple quatre rapports et si le groupe relais comporte trois rapports, la boite de couplage doit com- porter deux vitesses, de telle manière que chaque fois qu'il devient nécessaire d'effectuer un double changement de vitesses, c'est-à-dire de commander simultanément la boite de vitesses de base 1 et le groupe relais 2, il estpossible d'effectuer le changement de vitesses par l'intermédiaire des rapports 3/1 et 3/2 de la boîte de couplage par l'intermédiaire du second circuit d'entraînement (comme le montre la figure 2), pour transmettre la puissance, le changement de vitesses simultané sur la boite de vitesses de base et le groupe relais 37 pouvant être effectué sans charge. 248 6 18 6 -5- De cette manière, on obtient les rapports suivants I - IV rapports obtenus par le couplage des vitesses 1/1 à 1/4 de la boîte de vitessesde base et du premier palier de démulti- plication du groupe relais 2/1, VI - IX vitessesobtenuespar le couplage des rapports 1/1 à 1/4 avec le deuxième palier de démultiplication du groupe relais 2/2, XI - XIV vitessesobtenuespar le couplage des rapports 1/1 à 1/4 et du troisième palier de démultiplication du groupe relais 2/3, les vitesses intermédiaires 5 et 10 s'obtiennent sur le second axe d'en- traînement grâce à la boite de couplage à deux rapports 3/1 et 3/2. Dans le dispositif représenté par la figure 3, on a ajouté, dans le pre- mier axe d'entraînement 8 et le second axe d'entraînement 32, un se- cond groupe relais 6, permettant de multiplier au moins par deux le nombre de vitesses pouvant être enclenchées. Toutefois, pour permettre de commander ce groupe relais 6, on a prévu un troisième axe d'entraî- nement 72 pourvu d'une boîte de vitesses 7, qui peut être constituée par une simple démultiplication. Si la boite de vitesses de base 1 com- porte à nouveau quatre rapports et si le premier groupe relais 2' ainsi que le second groupe relais 6 comportent chacun deux paliers de démultiplication, il est possible d'obtenir dix-neuf rapports,-comme le montre plus en détail la fig. 4. Les rapports obtenus sont les suivants I - IV obtenus grâce au couplage des rapports 1/1 à 1/4 de la bol- de vitesses de base et du premier rapport de démultiplication 2'/l du premier groupe relais 2' et du premier palier de ré- duction 6/1 du second groupe relais 6, VI - IX par le couplage des vitesses 1/1 à 1/4 de la boite de vites- ses de base, avec le second palier de démultiplication 2'/2 37 du premier groupe relais 2', et à nouveau le premier palier 24 86 18 6 -6- de démultiplication 6/1 du second groupe relais 6, XI - XIV par le couplage des rapports 1/1 à 1/4 de la bofte de vites- ses de base avec le premier palier de démultiplication 2'/1 du premier groupe relais 2', et le second palier de démul- tiplication 6/2 du second groupe relais 6, XVI - XIX obtenus par le couplage des rapports 1/1 à 1/4 de la boîte de vitesses de base avec le second palier de démultiplica- tion 2'/2 du premier groupe relais 2', et le second palier de démultiplication 6/2 du second groupe relais 6. Les vitesses intermédiaires 5 et 15 sont enclenchées au travers du se- cond axe d'entraînement 32 et la boîte de couplage 3', alors que la vitesse intermédiaire 10 est obtenue sur le troisième axe d'entraîne- ment 72 et la boite de couplage correspondante 7. La fig. 5 représente schématiquement une boîte de vitesses selon l'in- vention. La boite de vitesses de base 11 se compose de trois simples jeuxdeplanétaires1l, 12 et 13 reliés à un premier palier de démulti- plication G du groupe relais 2, constitué également d'un simple jeu de planétaires par l'intermédiaire des embrayages H et B, et des freins D, E et F, de telle manière que les rapports 1 à 4 sont obtenus par les démultiplications 12, 9; 8, 46; 6, 25 et 4, 6. La cinquième vitesse est obtenue par l'intermédiaire de l'axe ou cir- cuit d'entraînement constitué par les éléments 4, 32, H, 3, 5 en liai- son avec la démultiplication 3, 58. Les vitesses 6 à 9 s'obtiennent à nouveau par l'intermédiaire du pre- mier axe ou circuit d'entraînement (l'embrayage A est fermé) et grâce au deuxième rapport du groupe relais 2 (l'embrayage J est fermée), par exemple par les démultiplications 2, 81; 1, 84; 1, 36; 1,0. La forme de réalisation de la boîte de vitesses de base et du ou des groupes relais et boite de couplage n'est bien entendu pas limitée à 37 l'utilisation de jeux de planétaires, mais on peut également utiliser 24 8 6 18 6 -7 - des boites intermédiaires ou des combinaisons entre des boîtes inter- médiaires et des boites à planétaires. Il est particulièrement avantageux d'utiliser une boite à double em- brayage 1" comme le montre la fig. 6, parce que les embrayages nécessaires auxchangementsde vitesses en charge sont réduits au nombre de deux 9, 9', de sorte que tous les autres changements de rapports puis- 8 sent être effectués en l'absence de charge. - 8- Revendications 1. Boîte de vitesses modulaire à rapports multiples susceptible d'être commandée en charge, constituée d'une boite de vitesses de base à plu- sieurs rapports et d'un groupe relais à plusieurs rapports monté en série, ce groupe étant disposé entre un arbre moteur et un arbre de sortie, ainsi que d'une boîte de couplage montée en parallèle avec la- dite boite de vitesses de base, et qui constitue alternativement un second axe d'entraînement entre l'arbre moteur et l'arbre de sortie, caractérisée en ce que la boîte de couplage (3) comporte un rapport de moins que ceux qui peuvent être enclenchés par le groupe relais (2), et en ce que les rapports obtenus par l'intermédiaire de la boite de couplage, dans le second arbre d'entraînement, sont des rapports inter- médiaires entre tous les rapports de la boite de vitesses de base (1) couplés à une réduction du groupe relais (2), et tous les rapports de la boite de vitesses de base (1) couplés à la réduction suivante du groupe relais (2). 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un second groupe relais (6) est monté dans le premier axe d'entraînement (4, 1, 2, 5), et en ce qu'au moins une seconde boîte de couplage (7) est montée en parallèle au premier (4, 1, 2, 6, 5) et second (4, 3, 6, 5) axe d'entraînement, en fonction du nombre de groupes relais (6) supplémentaires, pour constituer un axe ou des a- xes d'entraînement complémentaires (4, 7, 5). 3. Boite de vitesses selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la boite de vitesses de base (1) comporte 27 une boite de couplage double (1").