Brevet FR2512755A1 — publié le 19830318

La présente invention concerne une boîte de vitesses différentielle automatique comprenant un réduc- teur comportant un train planétaire réducteur et un train planétaire collecteur, deux arbres d'entrée du réducteur dont l'un est relié au train planétaire réducteur et le second au train planétaire collecteur, un arbre de sortie de la botte de vitesses et un arbre d'entrée de la boîte de vitesses, l'arbre d'entrée du train planétaire réducteur étant lié rigidemient ou en variante par l'intermédiaire d'un élément hydrodynamique avec l'arbre d'entrée de la botte de vitesses tandis que l'arbre d'entrée du train planétaire collecteur peut être relié à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un élément de liaison. Des bottes de vitesses automatiques connues ont habituellement une influence négative sur la consomma- tion de carburant d'unités d'entraînement et de véhicules automobiles Il se manifeste évidemment une tendance à disposer de boites de vitesses automatiques qui permettraient de réduire la consommation de carburant par comparaison aux bottes de vitesses à commande manuelle classiques mais cela conduit cependant à une autre complication des boîtes de vitesses automatiques, ce qui rend difficile leur applica- tion en particulier à des voitures peu coûteuses de bas de gamme. L'invention a pour but de fournir une boîte de vitesses différentielle automatique permettant de réduire la consommation de carburant du moteur qui lui est accouplé, cette boîte de vitesses comportant un faible nombre d'éléments de changement de vitesses et offrant la possibilité d'augmenter les rapports de transmission. Ce problème est résolu à l'aide d'uoe botte la presente de vitesses automatique différentielle conforme à/ inven- tion, en disposant un élément de liaison entre l'arbre d'entrée du train planétaire collecteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses représenté par deux embrayages à friction, le premier embrayage étant accouplé rigidement à l'arbre d'entrée du train planétaire collecteur tandis que le second embrayage à friction est accouplé par l'intermé- diaire d'une roue libre L'arbre d'entrée du train planétaire collecteur est relié au pignon central du train planétaire collecteur tandis que l'arbre d'entrée du train planétaire réducteur est relié au pignon central du train planétaire réducteur, les seconds pignons centraux des trains planétaires réducteur et collecteur étant reliés par un arbre intermédiaire. Les embrayages à friction comprennent des plateaux montés sur un support commun qui est supporté de façon non tournante par l'arbre d'entrée du train planétaire collecteur et qui comporte deux bras porteurs, le plateau du premier embrayage à friction étant monté sur le premier arbre tandis que le second arbre porte un plateau du second embrayage à friction, le second bras porteur étant relié au support précité par l'intermédiaire d'une roue libre Le plateau du premier embrayage à friction est disposé entre une surface d'appui> qui est stable par rapport à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses) et un piston porteur qui est monté de façon non tournante sur un support rigidement accouplé à l'arbre d'entrée du train planétaire réducteur, et le plateau du second embrayage à friction est disposé entre un piston rapporté monté à coulissement dans le piston porteur et un élément d'appui rigidement relié au piston porteur Le support du piston porteur forme la partie extérieure d'une turbine de l'élément hydrodynamique, dont la pompe est rigidement reliée à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. Un avantage de la boite de vitesses différen- tielle automatique conforme à l'invention consiste dans le nombre élevé des rapports dé transmission, dans sa simplicité relative de construction, dans la possibilité d'utiliser et de verrouiller la roue libre en correspondance aux désirs du conducteur, et dans la possibilité de réduire la consommation de carburant d'un véhicule automobile dans lequel la botte de vitesses est montée D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels La FIG 1 montre l'agencement d'ensemble d'une boîte de vitesses différentielle automatique conforme à l'invention; La FIG 2 montre l'agencement du réducteur, La FIG 3 est une vue en élévation et en coupe de la partie d'entrée de la boite de vitesses; La FIG 4 est une vue en élévation et en coupe de la partie d'entrée de la boîte de vitesses, selon la figure 1; La FIG 5 est un tableau donnant les liaisons entre des éléments de la boite de vitesses dans différents rapports. L'arbre d'entrée 10 de la boîte de vitesses est rigidement relié à une pompe 14 d'un élément hydrodynamique comprenant également une turbine 13 La turbine 13 est reliée à l'arbre d'entrée 12 d'un train planétaire réducteur 27. L'arbre d'entrée 1 du train planétaire collecteur 28 est relié à un support 2 sur lequel est monté un premier embrayage à friction 31 et, par l'intermédiaire d'une roue libre 5, un second embrayage à friction 32 L'arbre d'entrée 1 du train planétaire collecteur 28 est relié à un pignon central 29 de ce train tandis que l'arbre d'entrée 12 du train planétaire réducteur 27 est relié au pignon central 30 du train planétaire réducteur 27 Le second pignon central 19 du train planétaire réducteur 27, est relié par 1 ' intermé- diaire d'un arbre intercalaire 21, au second pignon central du train planétaire collecteur 28 L'arbre intercalaire 21 est également rigidement relié à une partie de l'embrayage 16, dont la seconde partie est accouplée à un support du train planétaire collecteur 28 Le support du train plané- taire collecteur est relié à l'arbre de sortie 22 de la boite de vitesses Les satellites du train planétaire collec- teur 28 sont en prise à la fois les uns avec les autres et avec la couronne 17 qui peut être reliée-au carter de la boite de vitesses par un frein 18 Le support du train planétaire réducteur 27 supportant un double satellite est relié au carter de la boite de vitesses par l'intermédiaire d'un frein 20 Conformément à la FIG 3, l'arbre d'entrée 10 de la boite de vitesses est rigidement relié au support 11, dans lequel est monté à coulissement un piston porteur 5 Le support Il est également relié rigidement à l'arbre d'entrée 12 du train planétaire réducteur 27 Le support 2 comprend un premier bras porteur 25 et un second bras porteur 26 destinés à supporter respectivement les plateaux d'embrayage 3 et 4 du premier et du second embrayage à friction 31,32. Le plateau 3 du premier embrayage à friction 31 est disposé entre une surface d'appui 9, qui est stable par rapport à l'arbre d'entrée 10 de la boite de vitesses, et le piston porteur 8 qui est monté de façon non tournante sur le support 11 Le plateau 4 du second embrayage à friction 32 est disposé entre le piston rapporté 6, qui est monté à coulissement dans le piston porteur 8, et un élément d'appui 7, rigidement relié au piston porteur 8 Le piston rapporté 6 et le piston porteur 8 sont commandés par du liquide sous pression qui estintroduit dans les volumes respectifs 23 et 24. Dans le tableau de la FIG 5, on a adopté les significations suivantes pour les symboles indiqués + fourniture d'huile sous pression à l'élément de commande respectif, pression d'huile nulle sur l'élément respectif, z mouvement vers l'arrière, N neutre, premier rapport de transmission second rapport de transmission troisième rapport de transmission 40 quatrième rapport de transmission A Condition dans laquelle la roue libre n'est pas verrouillée B Condition dans laquelle la roue libre est verrouillée. Lors de l'enclenchement du premier rapport, de l'huile sous pression est introduite en dessous du piston rapporté 6 dans le volume 23 et dans le volume 24 au- dessus du piston porteur 8 Le piston porteur 8 est poussé vers sa position limite droite, le plateau d'embrayage 3 est désaccouplé, le piston rapporté 6 est poussé vers la gauche, les plateaux d'embrayage 4 sont procxhes le couple est transmis à partir de l'arbre d'entrée 10 de la boîte de vitesses, par l'intermédiaire du support 11, du piston rapporté 6, des plateaux d'embrayage 4, de la roue libre 5-, du support 2, de l'arbre d'entrée 1 au train planétaire collecteur 28 et, dans le cas o le frein 18 est serré, du porte-satellites de ce train à l'arbre de sortie 22 de la boite de vitesses Par diminution de la pression dans le volume 24, les deux pistons 6 et 8 sont poussés vers la gauche, le glateau d'embrayage 3 est également fermé et la roue libre/est verrouillée. Lorsqu'on passe dans le second rapport, de l'huile sous pression est introduite au-dessus des pistons 6 et 8 dans le volume 24, les deux pistons 6 et 8 sont poussés vers la droite et les plateaux d'embrayage 3 et 4 sont désaccouplés L'énergie est transmise à partir de l'arbre d'entrée 10, par l'intermédiaire du support 11 et de l'arbre d'entrée 12, au train planétaire réducteur 27, lorsque le frein est serré 20 à l'arbre intercalaire 21 et, par l'intermédiaire de l'embrayage fermé 16, à l'arbre de sortie 22 de la boite de vitesses. Lorsqu'on passe dans le troisième rapport, de l'huile sous pression est introduite en-dessous du piston rapporté 6 dans le volume 23 et, audessus des pistons 6 et 8, dans le volume 24 Les plateaux d'embrayage 4 sont fermés, les plateaux d'embrayage 3 sont désaccouplés et l'énergie est transmise à partir de l'arbre d'entrée 10 de la boîte de vitesses par l'intermédiaire du support 11, du piston rapporté 6, des plateaux d'embrayage 4, de la roue libre 5, du support 2 et de l'arbre d'entrée 1 au train planétaire collecteur 28 et simultanément, à partir du support Il et par 1 ' intermédiaire de l'arbre d'entrée 12, au train planétaire réducteur 27 et, quand le frein est serré 20, par l'intermédiaire de l'arbre intercalaire 21, au train plané- taire collecteur 28, et en outre, après addition des énergies fournies par les deux arbres 1 et 21, à l'arbre de sortie 22 de la boite de vitesses Lors de la décharge de l'huile sous pression à partir du volume 24, les deux pistons 6,8 sont poussés vers la gauche, tous les plateaux d'embrayage 3 et 4 sont fermés et la roue libre 5 est verrouillée Pour l'agencement représenté sur la FIG 4, le convertisseur hydrodynamique est simultanément verrouillé. Lorsqu'on passe au quatrième rapport de transmis- sion, la première partie de la boîte deelitsses fonctionne exactement comme pour le troisième rapport/, notamment le verrouillage de la roue libre 5 et du convertisseur hydrody- namique; dans le réducteur, l'embrayage 16 est fermé et le frein 20 est desserré De l'énergie est transmise à partir de l'arbre de sortie 10 de la botte de vitesses par l'inter- médiaire du support 11, du piston rapporté 6, des plateaux d'embrayage 4, éventuellement par l'intermédiaire des plateaux d'embrayage 3, de la roue libre 5, du support 2, de l'arbre d'entrée 1 du train planétaire collecteur 28 et du train planétaire collecteur 28 en condition verrouillée, à l'arbre de sortie 22 de la boite de vitesses. Dans le cas d'une marche arrière, de,l'huile sous pression est introduite dans le volume 24, les deux pistons 6 et 8 sont poussés vers la droite, tous les plateaux d'embrayage 3 et 4 sont désaccouplés, de l'énergie est transmise à partir de l'arbre d'entrée 10 de la boite de vitesses, par l'intermédiaire du support Il et de l'arbre d'entrée 12 au train planétaire réducteur 27, avec le frein appliqué per l'intermédiaire de l'arbre intercalaire 21 au train planétaire collecteur 28 et avec le frein 18 ap- pliqué à l'arbre de sortie 22 de la botte de vitesses. Il convient de remarquer que la figure 3 illustre une variante de la figure 4 montrant la réalisation de la partie d'entrée de la botte de vitesse selon la figure 1. Par train planétaire réducteur 27 on entend que les rotations à la sortie sont inférieures aux rotations à l'entrée L'expression "train planétaire collecteur 28 " signifie qu'il s'agit d'un différentiel En premier il agit comme un réducteur, en troisième comme un différentiel,en mar- che arrière R comme un pignon réversible et en deuxième et i 2512755 en quatrième il est bloqué En outre l'expression "pignon central" signifie un engrenage planétaire Les deux engrenages planétaires 27,28 comportent des premiers et des seconds pignons centraux Ces engrenages planétaires sont décrits dans le brevet US 3 903757. 12755 REVENDICATIONS 1 Botte de vitesses différentielle automatique comprenant un réducteur comportant un train planétaire réducteur et un train planétaire collecteur, deux arbres d'entrée du réducteur, dont l'un est relié au train planétaire réducteur et dont le second est relié au train planétaire collecteur; et en outre, un arbre de sortie et un arbre d'entrée de'la botte de vitesses, l'arbre d'entrée du train planétaire réducteur étant accouplé rigidement, en variante également par l'intermédiaire d'un élément hydrodynamique, à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, tandis que l'arbre d'entrée du train planétaire collecteur est agencé pour: être accouplé à l'arbre d'entrée de la botte de vitesses-par l'intermédiaire d'un élément de liaison, caractérisée en ce que ledit élément de liaison entre l'arbre d'entrée ( 1) du train planétaire collecteur ( 28) et l'arbre d'entrée ( 10) de la botte de vitesses est représenté par deux embrayages à friction ( 31,32), le premier embrayage à friction ( 31) étant accouplé de façon non tournante à l'arbre d'entrée ( 1) du train planétaire collecteur ( 28) tandis que le second embrayage à friction ( 32) est accouplé par l'intermédiaire d'une roue libre ( 5). 2 Botte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre d'entrée ( 1) du train plané- taire collecteur ( 28) est relié au pignon central ( 29) du train planétaire collecteur ( 28) et-en ce que l'arbre d'entrée ( 12) du train planétaire réducteur ( 27) est relié au pignon central ( 30) du train planétaire réducteur ( 27), les seconds pignons centraux ( 19,15) des trains planétaires réducteur et collecteur ( 27,28) étant respectivement reliés par un arbre intercalaire ( 21). 3 Botte de vitesses selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les embrayages à friction ( 31,32) comprennent des plateaux d'embrayage ( 3 et 4) qui sont montés sur un support commun ( 2),leditsupport( 2) étant disposé sur l'arbre d'entrée ( 1) du train planétaire collecteur ( 28) de façon à participer à sa rotation, ledit support étant pourvu de deux bras porteurs ( 25,26), le plateau d'embrayage 2-512755 ( 3) du premier embrayage à friction ( 31) étant monté sur le premier bras porteur ( 25) tandis que le plateau d'embrayage ( 4) du second embrayage à friction ( 32) est monté sur le second bras porteur ( 26), ce second bras porteur ( 26) étant relié au support ( 2) par une roue libre ( 5). quelconque 4 Boîte de vitesses selon l'une/des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que le plateau ( 3) du premier embrayage à friction ( 31) est disposé entre une surface d'appui ( 9), stable par rapport à l'arbre d'entrée ( 10) de la boite de vitesses, et un piston porteur ( 8) monté sur un support ( 11) de façon à participer à sa rotation, ledit support ( 11) étant relié rigidement à l'arbre d'entrée ( 27 ( 12) du train planétaire réducteur/tandis que le plateau d'embrayage ( 4) du second embrayage à friction ( 32) est disposé entre un piston rapporté ( 6) monté à coulissement à l'intérieur du piston porteur ( 8) et un élément d'appui ( 7) rigidement relié au piston porteur ( 8). Boite de vitesses selon la revendication 4, caractérisée en ce que le support ( 11) du piston porteur ( 8) forme la partie extérieure d'une turbine ( 13) d'un élément hydrodynamique, dont la pompe ( 14) est reliée rigidement à l'arbre d'entrée ( 10) de la bolte de vitesses.