Brevet FR2553043A1 — publié le 19850412

BOITE DE VITESSES A SURMULTIPLICATEUR. La présente invention se rapporte à une boîte de vitesses mécanique à surmultiplicateur comprenant une roue libre associée à un train épicycloidal, dont le dispositif de freinage est piloté par un système de commande. Dans les boîtes de vitesses mécaniques modernes qui se 10 montent sur les véhicules automobiles et objet de la présente invention, il est demandé tout en assurant une conduite correcte du véhicule d'avoir une consommation en carburant la plus faible possible Dans ce but, dans les boîtes de vitesses mécaniques actuelles, 15 il est de plus en plus proposé une cinquième vitesse avec un rapport extrêmement long afin en régime établi de faire tourner le moteur à son régime le plus économique Ce dispositif présente l'inconvénient de contraindre le pilote du véhicule à changer plus souvent de rapport de vitesse De nombreux systèmes de rapports supplémentaires sur les boites de vitesses mécaniques ont été imaginés et l'on connaît de nombreux dispositifs à surmultiplicateur afin de résoudre ce problème. Les surmultiplicateurs connus présentent l'aspect d'un 25 ensemble rajouté à la boîte de vitesses mécanique, cet ensemble étant relativement volumineux, complexe et surtout très couteux à réaliser. A cet effet, l'invention a pour but de proposer une 30 boîte de vitesses mécanique à surmultiplicateur qui peut parfaitement s'intégrer à la boite de vitesses mécanique classique et qui d'autre part peut facilement être commandée de façon automatique. -2 Selon un mode de réalisation de l'invention, la boîte de vitesses mécanique à N vitesses à surmultiplicateur comprend une roue libre montée sur l'arbre primaire de ladite boîte de vitesses, et dans le pignon de la vitesse N La vitesse N + 1 est obtenue sans interruption du couple à transmettre, au moyen d'un train épicycloidal monté à l'extrémité de l'arbre primaire et du côté opposé au moteur Ce train épicycloidal surmultiplie la vitesse N en donnant la vitesse N + 1 au 10 moyen d'un dispositif de freinage piloté par un système de commande. Selon un mode de réalisation de l'invention, le train épicycloidal comporte un planétaire, des satellites et 15 une couronne, et a sa couronne solidaire du pignon de l'arbre primaire qui comporte la roue libre; le planétaire pouvant être bloqué au moyen du dispositif de freinage. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de freinage comporte un tambour de frein solidaire du planétaire, et une bande de frein dont l'une des extrémités repose sur un point d'appui et l'autre extrémité est poussée par une vis de commande soli25 daire en translation du carter et un écrou de poussée solidaire en rotation du-carter; un ressort de desserrage étant interposé entre les deux extrémités de la bande de frein. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de freinage peut comporter un ressort amortisseur de serrage interposé entre l'extrémité de bande qui reçoit l'effort de poussée, et l'écrou de poussée; la vis de commande pouvant pénétrer à l'intérieur dudit 35 ressort amortisseur. -3 Selon un mode de réalisation de l'invention, le point d'appui est réglable et comporte une vis d'appui qui vient se monter dans le carter avec un écrou. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de freinage est commandé par un moteur électrique de serrage. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur 10 électrique est commandé par impulsion dite "pas à pas" afin de doser l'effort de freinage. Selon un mode de réalisation de l'invention, la boîte de vitesses mécanique à surmultiplicateur comporte un 15 système de commande du système de freinage qui est automatique et se fait au moyen d'un boîtier électronique Le boîtier électronique reçoit: l'information position du levier de vitesses par un 20 contact de position, l'information vitesse du véhicule par un capteur de vitesses, l'information charge du moteur par un capteur de charge. La boîte de vitesses mécanique à surmultiplicateur selon l'invention présente ainsi l'avantage de propo30 ser un système parfaitement intégré à la boîte de vitesses mécanique classique et qui puisse s'automatiser très facilement en respectant une loi de passage. D'autres caractéristiques et avantages de la présente 35 invention ressortiront de la description qui suit de modes de réalisation donnés à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente une vue latérale en coupe de la boîte de vitesses mécanique à surmultiplicateur selon l'invention; le train épicycloidal étant représenté en vue extérieure; la figure 2 représente la vue en coupe suivant II II 10 de la figure 1, le train épicycloïdal n'étant pas représenté; la figure 3 représente la coupe partielle de la figure 2 suivant II III 15 la figure 4 représente la coupe partielle du tambour de frein avec l'ensemble du train épicycloidal; la figure 5 représente le schéma du dispositif de 20 commande automatique de l'invention. La boîte de vitesses mécanique à N vitesses à surmultiplicateur selon l'invention a son ensemble surmultiplicateur qui est monté à l'extrémité de l'arbre pri25 maire 2 de la boîte de vitesses mécanique, du côté opposé au moteur Ce système de surmultiplicateur est monté à l'extérieur du carter classique 1 de boîte de vitesses et utilise le pignon 4 de la vitesse N de la boîte de vitesses mécanique classique Ce pignon 4 30 est lié à l'arbre primaire 2 par l'intermédiaire d'une roue libre de tirage 3 De plus le pignon 4 se prolonge par une queue qui est montée libre sur l'arbre primaire 2 à l'aide de cages à aiguilles et de butées à aiguilles. A l'extérieur du carter 1 de la boite de vitesses mécanique classique proprement dit est monté le train épicycloidal Ce train épicycloical comporte une couronne 9 qui est reliée au pignon de la vitesse N 4 par l'intermédiaire de cannelures Ce train épicycloidal a des satellites 6 qui sont montés sur un porte-satellites 5; lequel porte-satellites 5 est lié à l'arbre primaire 2 par l'intermédiaire de cannelures Enfin, le train épicycloidal comporte un planétaire 7 monté 10 libre sur l'extrémité de l'arbre primaire 2 par l'intermédiaire de cages à aiguilles De plus ce planétaire 7 se prolonge par un tambour 8 qui est le tambour de frein du dispositif de blocage Le dispositif de freinage proprement dit selon l'invention, comporte un 15 tambour 8 de frein solidaire du planétaire 7, et une bande de frein 10 dont l'une des extrémités 11 il repose sur un point d'appui 13, et l'autre extrémité 12 est poussée par un écrou de poussée 18 et une vis de commande 19 L'écrou de poussée 18 est solidaire en rota20 tion du carter 1 à l'aide d'une bille de blocage 25 de rotation de l'écrou La vis de commande 19 est solidaire en translation du carter 1 A l'extérieur du carter 1 et sur l'extrémité de la vis de commande 19 est monté un moteur électrique de serrage 20. 25 Un ressort 16 de desserrage de la bande de frein 10 est disposé entre les extrémités de bande 11 et 12 De plus afin d'assurer une souplesse dans le dispositif de commande de freinage, il est monté un ressort 17 amor30 tisseur de serrage Ce ressort 17 est disposé entre l'extrémité de bande 12 et une cavité de l'écrou de poussée 18 De plus l'extrémité de la vis de commande 19 peut pénétrer à l'intérieur de ce ressort 17. -6 Le point d'appui 13 est réglable et comporte à cet effet une vis 14 montée dans le carter et sur lequel vient se bloquer un écrou 15. Afin de doser l'effort de freinage, le moteur électrique 20 est commandé par impulsion appelé "pas à pas, Le système de commande du système de freinage est automatique et se fait au moyen d'un boîtier électro10 nique 21 qui reçoit les informations suivantes: l'information position du levier de vitesses par l'intermédiaire d'un contact de position 22; l'information vitesse du véhicule par un capteur de vitesses 23; l'information charge du moteur par un capteur de charge 24. Lorsque le levier de vitesses est sur la position n, le pignon 4 transmet directement le couple moteur au pignon conjugué de l'engrenage de l'arbre secondaire. Dans ce cas, le dispositif de freinage est débloqué le tambour du frein 8 tourne librement Par conséquent le planétaire 7 tourne également librement Dans cette configuration le pignon 4 de la vitesse N est solidaire de l'arbre primaire 2 par l'intermédiaire de la roue libre 3 qui étant une roue libre tirage est blo30 quée dans ce dernier sens tirage C'est alors le fonctionnement classique d'une boite de vitesses mécanique pour la vitesse n. Pour que le surmultiplicateur agisse et donne la vites35 se N + 1, il faut que le dispositif de freinage soit mis en action et que la bande du frein 10 soit serrée sur le tambour 8 et bloque donc le planétaire 7 qui lui est solidaire Dans cette configuration le couple moteur qui vient de l'arbre primaire 2 est transmis au porte-satellites 5 et par l'intermédiaire des satellites 6 à la couronne 9 du train épicycloidal La couronne 9 étant solidaire du pignon 4 transmet le couple moteur à ce dernier pignon 4. Si l'on appelle V p la vitesse de rotation du pignon 4; Va la vitesse de rotation de l'arbre primaire 2; P le nombre de dents du planétaire 7; C le nombre de dents de la couronne 9; on a la relation Vp = P + C x Va. c La vitesse du pignon 4 est ainsi surmultipliée par rapport à la vitesse de l'arbre primaire 2 Le rapport de surmultiplication donné par le train épicycloidal est: P + C C Lorsque le dispositif de freinage est débloqué, le train planétaire tourne alors fou et la roue libre 3 se bloque, et la boîte de vitesses repasse automatiquement 30 sur le rapport n. On est ainsi en présence d'un dispositif surmultiplicateur automatique dont le passage de la vitesse N à la vitesse N + 1 ou de la vitesse N + 1 à la vitesse N se 35 fait toujours sous couple. 493 W I 1071 Le dispositif de freinage selon l'invention utilise un frein à bande 10 qui vient bloquer le tambour 8 L'extrémité de bande 11 est fixe, mais il est réglable à l'aide du point d'appui 13 qui est constitué par le système vis de réglage 14 et écrou 15 faisant office de contre-écrou L'extrémité de bande 12 est mobile et c'est elle qui est pilotée pour assurer le serrage ou le desserrage du dispositif de freinage. Le dispositif de freinage lors du serrage fonctionne suivant le mode ciaprès Le moteur électrique 20 fait tourner la vis de commande 19 immobilisée dans le sens axial Cette vis de commande 19 fait avancer l'écrou de poussée 18 bloqué en rotation par la bille 25. L'écrou de poussée 18 comprime le ressort amortisseur de serrage 17 qui rapproche l'extrémité mobile de bande 12 de l'extrémité fixe de bande 11 La bande de frein bloque alors le tambour 8 Le ressort de serrage 17 assure ainsi une progressivité de serrage qui permet 20 un confort de passage des vitesses sans à-coups. Le desserrage du dispositif de freinage s'opère de la façon ci-après Le moteur électrique tourne dans le sens opposé à celui qui a été utilisé pour le serrage 25 et de ce fait l'écrou de poussée 18 s'écarte de l'extrémité de bande 11 fixe Le ressort de desserrage des bandes 7 écarte alors l'une de l'autre les deux extrémités de bande 11 et 12 et le tambour de frein 8 est ainsi libéré. Le moteur électrique 20 du dispositif de freinage est piloté au moyen d'un système de commande qui est automatique Ce pilotage du moteur électrique 20 se fait en fonction d'une loi de passage programmée dans un boú35 tier électronique 21 Cette loi de passage est fonction 413 h 1 I& 7 q -9 de trois paramètres: position du levier de vitesses sur la vitesse N à l'aide d'un contact de vitesses 22 la vitesse du véhicule Vv à l'aide d'un capteur de vitesses 23; l'ouverture du papillon du carburateur i c qui indique la charge du moteur à l'aide d'un capteur de charge 24. 493 I 1 REVENDICATIONS 1 Boîte de vitesses mécanique à N vitesses à surmultiplicateur comprenant une roue libre ( 3) montée sur l'arbre primaire ( 2) et dans le pignon ( 4) de la vitesse n, caractérisée en ce que la vitesse N + 1 est obtenue sans interruption du couple à transmettre, au moyen d'un train épicycloïdal monté à l'extrémité de l'arbre primaire ( 2) du côté opposé au moteur; lequel 10 train épicycloidal surmultiplie la vitesse N en donnant la vitesse N + 1 au moyen d'un dispositif de freinage piloté par un système de commande. 2 Boîte de vitesses selon la revendication 1, carac15 térisée en ce que le train épicycloidal, qui comporte un planétaire ( 7), des satellites ( 6) et une couronne ( 9), a sa couronne ( 9) solidaire du pignon ( 4) et son planétaire ( 7) qui peut être bloqué au moyen du dispositif de freinage. 3 Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de freinage comporte un tambour ( 8) de frein solidaire du planétaire ( 7), et une bande de frein ( 10) dont une extrémité ( 11) repose sur un point d'appui ( 13) et l'autre extrémité ( 12) est poussée par une vis de commande solidaire en translation du carter ( 1) et un écrou de poussée solidaire en rotation du carter ( 1); un ressort de desserrage ( 16) étant interposé entre les deux extrémités 30 ( 11) et ( 12). 4 Boîte de vitesses selon la revendication 3, caractérisée en ce que le point d'appui ( 13) est réglable et comporte une vis d'appui ( 14) qui vient se monter 35 dans le carter ( 1), avec un écrou ( 15). 493 M 1 117 2553043 11 Boîte de vitesses selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de freinage comporte un ressort ( 17) amortisseur de serrage interposé entre l'extrémité de bande ( 12) et l'écrou de poussée ( 18), la vis de commande ( 19) pouvant pénétrer à l'intérieur dudit ressort ( 17). 6 Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de freinage est commandé par un moteur électrique de serrage ( 20). 7 Boîte de vitesses selon la revendication 6, caractérisée en ce que le moteur électrique est commandé 15 par impulsion "pas à pas" afin de doser l'effort de freinage. 8 Boîte de vitesses selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le système de commande du 20 système de freinage est automatique et se fait au moyen d'un bottier électronique ( 21) qui reçoit: l'information position du levier de vitesses par un contact ( 22) l'information vitesse véhicule par un capteur vitesse ( 23); l'information charge moteur par un capteur de charge 30 ( 24).