Brevet FR2673450A1 — publié le 19920904

i L'invention concerne un mécanisme de transmission ou "boîte de vitesses" manoeuvrable sous charge, comportant au moins deux arbres parallèles pour constituer différents rapports de transmission, ces arbres portant des roues dentées en prise mutuelle permanente par paires, chaque roue dentée d'une paire pouvant être couplée à l'arbre correspondant au moyen d'un embrayage à friction manoeuvrable par un dispositif d'actionnement agissant axialement. Les transmissions automatiques à trains épicycloidaux, du type à quatre rapports dont les plus élevés sont entraînés directement sans le convertisseur, satisfont à des impératifs sévères concernant le confort et l'économie Elles sont toutefois compliquées et onéreuses. Les transmissions ou boîtes de vitesses à double embrayage (boîtes Porsche PDK) qui, quant à leur principe, sont construites à la manière des boîtes commandées usuelles, peuvent également être manoeuvrées sans interruption de la force de traction Le double embrayage et la disposition d'arbres avec arbre creux et arbre intérieur augmentent la complexité de construction. Les transmissions ou boîtes mécaniques automatisées qui, par leur architecture, correspondent tout à fait aux boîtes classiques et ne sont automatisées que pour le processus de manoeuvre d'embrayage, offrent l'inconvénient d'une interruption de la force de traction Elles sont en outre coûteuses pour la puissance offerte Le document " 1 Aachener Kolloquium Fahrzeug und Motorentechnik, Oktober 1987, Tagungsband"", pages 385 et suivantes, passe en revue les différentes formes de construction de boîtes de vitesses. Par le brevet britannique GB 1 582 237, on connaît une transmission ou boîte de vitesses manoeuvrable automatiquement, dans laquelle des embrayages à friction, actionnables hydrauliquement, sont utilisés à la place de manchons de commande. L'amenée de fluide de pression par des trous axiaux dans les arbres, et la régulation de ce fluide, sont trop compliquées pour obtenir une fabrication économiquement avantageuse et un fonctionnement fiable. Les demandes de brevet allemand plus anciennes DE 39 28 816 Ai et DE 40 07 506 Ai décrivent une boîte de vitesses du type indiqué au début, qui se distingue par le fait que le dispositif d'actionnement de chaque embrayage à friction présente un premier anneau de manoeuvre axialement fixe, pouvant tourner par rapport à l'arbre, et au moins un deuxième anneau qui est un anneau de poussée capable de tourner par rapport à l'arbre et d'être déplacé axialement, ces anneaux étant agencés de manière à pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre dans une plage angulaire limitée, par le fait qu'il est prévu, dans les faces mutuellement en vis-à-vis de l'anneau de poussée et de l'anneau de manoeuvre, des paires de gorges s'étendant en direction circonférentielle, destinées à au moins trois corps roulants et ayant des profondeurs variant dans des sens opposés; par le fait que l'anneau de poussée agit sur l'embrayage à friction par l'intermédiaire d'un palier de butée axiale et l'anneau de manoeuvre et l'anneau de poussée peuvent être déplacés angulairement l'un par rapport à l'autre par un dispositif de rotation attaquant l'un d'eux radialement et peuvent être écartés l'un de l'autre par l'intermédiaire des corps roulants et des paires de gorges Le dispositif de déplacement angulaire de l'anneau de manoeuvre comporte dans ce cas une vis actionnée par moteur, ou un pignon. Pour provoquer ce mouvement angulaire, on préfère un dispositif de déplacement angulaire avec mécanisme à roue dentée entraînée par moteur électrique Dans ce cas, une roue dentée peut engrener dans le bord denté de l'anneau de manoeuvre concerné Il s'est avéré que le courant du moteur électrique pouvait être régulé avantageusement sous une forme puisée La perte par hystérésis au cours de l'établissement et de la disparition de la poussée axiale sur l'embrayage à friction est ainsi notablement améliorée Il en résulte une bonne adaptation des processus simultanés d'embrayage et de débrayage des deux accouplements à manoeuvrer En outre, la forme pulsée du courant du moteur électrique constitue une base très économique pour la régulation électronique de deux moteurs électriques devant être actionnés simultanément. Le dispositif de déplacement angulaire pour actionner les mécanismes expanseurs peut être couplé de préférence à un frein de manière qu'à l'instant o un moteur électrique cesse d'être alimenté l'action de freinage maintienne le mécanisme expanseur concerné dans sa position Le frein se relâche lors du rétablissement du courant Dans une réalisation avantageuse, ce frein peut opérer en tant que frein à ressort et à actionnement électromagnétique et peut être monté directement sur le moteur électrique ou être agencé dans un carter de dispositif de déplacement angulaire. Partant des demandes de brevet allemand plus anciennes, indiquées au début, l'invention a pour but de proposer un dispositif d'actionnement encore amélioré pour ce qui est de l'encombrement et de l'efficacité de la transmission ou boîte de vitesses Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le dispositif d'actionnement de chaque embrayage à friction présente au moins un premier anneau de manoeuvre axialement fixe, pouvant tourner par rapport à l'arbre, et au moins un deuxième anneau qui est un anneau de poussée capable de tourner par rapport à l'arbre et d'être déplacé axialement, ces anneaux étant agencés de manière à pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre dans une plage angulaire limitée, par le fait qu'il est prévu, dans les faces mutuellement en vis-à-vis de l'anneau de poussée et de l'anneau de manoeuvre, des paires de gorges s'étendant en direction circonférentielle, destinées à au moins trois corps roulants et ayant des profondeurs variant dans des sens opposés; par le fait que l'anneau de poussée agit sur l'embrayage à friction par l'intermédiaire d'un palier de butée axiale et l'anneau de manoeuvre et l'anneau de poussée peuvent être déplacés angulairement l'un par rapport à l'autre par un dispositif de rotation et peuvent être écartés l'un de l'autre par l'intermédiaire des corps roulants et des paires de gorges, les éléments précités formant un mécanisme expanseur; par le fait que l'embrayage à friction embrasse radialement, au moins partiellement, le mécanisme expanseur; et par le fait que le dispositif de déplacement angulaire attaque l'anneau de manoeuvre par l'intermédiaire d'une denture sur un plateau extérieur qui est lié à l'anneau de manoeuvre, et comporte un train à roues et/ou à chaîne. Il s'avère qu'avec un intervalle suffisant entre les arbres d'entrée et de sortie un tel dispositif d'actionnement peut être utilisé avantageusement avec une association d'embrayages à friction et mécanismes expanseurs différente de celle selon les demandes de brevet allemand DE 39 28 816 AI et 40 07 506 Ai Par rapport à la conception présentée dans les demandes antérieures, le nouveau dispositif offre entre autres l'avantage d'un moindre encombrement longitudinal et d'un plus grand rayon efficace de frottement des disques Le fait que le mécanisme expanseur soit embrassé radialement par l'embrayage à friction présuppose un rapport diamétral approprié qui peut être obtenu avec une réduction radiale du mécanisme expanseur et/ou avec un agrandissement radial des lamelles ou disques de friction de l'embrayage à friction. L'invention est décrite plus en détail, et ses caractéristiques et avantages apparaîtront plus complètement, dans la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif en se reportant aux dessins annexés dont les figures représentent: la figure 1, une demi-coupe longitudinale passant par un arbre d'une boite de vitesses manoeuvrable sous charge, appartenant au type considéré par l'invention; la figure 2, une coupe longitudinale du dispositif mécanisme expanseur-embrayage à friction selon les demandes de brevet allemand antérieures DE 39 28 816 Ai et DE 40 07 506 Ai; la figure 3 a, une coupe longitudinale d'un dispositif mécanisme expanseur- embrayage à friction selon l'invention; et la figure 3 b, une vue en élévation du côté frontal d'un anneau de poussée du mécanisme expanseur 3 a. La figure 1 montre une coupe longitudinale passant par les deux arbres 16, 19 d'un mécanisme de transmission ou boîte de vitesses du genre considéré Ces arbres parallèles l'un à l'autre sont montés sur roulements dans un carter Cette boîte de vitesses comporte cinq rapports ou "vitesses" de marche avant et un rapport ou "vitesse" de marche arrière Les ensembles mécanisme expanseur-embrayage à friction, ci-après appelés "mécanismes de commande" sont en trois exemplaires à chaque fois à raison de deux rapports par mécanisme et se trouvent entre les paires de dentures des rapports concernés, de manière analogue aux manchons baladeurs-anneaux de synchronisation dans les boîtes de vitesses classiques à commande manuelle des véhicules de tourisme Les mécanismes de commande peuvent être montés soit sur l'arbre d'entraînement ou arbre d'entrée 19 situé en haut, soit, comme représenté, sur l'arbre de sortie ou arbre intermédiaire 16 situé en bas Si, comme représenté, des pignons intégrés dans l'arbre d'entrée sont prévus pour la première vitesse ainsi que pour la vitesse de marche arrière, l'agencement des mécanismes de commande concernés n'est alors approprié que sur l'arbre de sortie 16 Le nombre des lamelles ou disques pour chaque rapport doit être déterminé en fonction du couple du moteur, du rapport de transmission et du serrage admissible des disques de friction Le nombre de ces disques ou lamelles est alors également déterminé par la force axiale maximale admissible sur les deux roulements à aiguilles qui sont à chaque fois sollicités. Les références indiquées dans des cercles désignent les paires de dentures ou engrenages des rapports " 1 " à " 5 ", le rapport de marche arrière étant désigné par la lettre "R". Le mécanisme de commande correspondant à la demande antérieure, représenté sur la figure 2, est constitué en premier lieu par un anneau de manoeuvre 1 pouvant tourner dans une plage de rotation limitée Par une denture 8, cet anneau de manoeuvre 1 peut être entraîné en rotation dans les deux sens, par un entraînement non représenté La rotation de l'anneau de manoeuvre 1 a pour effet que l'accouplement ou embrayage à friction 11 est exposé à une force axiale par l'intermédiaire de pistes ou gorges d'expansion 15 coopérant avec des billes 12, d'un anneau ou bague de poussée 2, d'un palier de butée axiale 3 et d'une plaque de poussée 7 L'anneau de poussée 2 est arrêté en rotation par un agencement rainure- languette 14, 13. La force axiale appliquée sur l'embrayage à friction 1 1 agit sur l'arbre de sortie 16 par l'intermédiaire du carter 10 des disques, puis de préférence par l'intermédiaire d'une portée axiale à faible frottement et d'une bague de portée de roue dentée prenant appui axialement. La force de réaction de l'anneau de manoeuvre 1 agit par l'intermédiaire du palier 5 sur une bague d'appui 6 et sur l'arbre de sortie 16. Le mécanisme de commande selon les figures 3 a et 3 b constitue par rapport au mécanisme de commande selon la figure 2, l'alternative prévue par l'invention Les deux anneaux de manoeuvre 1 à plage de rotation limitée sont entraînés dans les deux sens de rotation par un plateau extérieur la éventuellement sous la forme d'un secteur de disque par une denture 8 prévue à la périphérie de celui-ci Le plateau extérieur l a est en prise, autorisant un coulissement axial, avec au moins l'un des deux anneaux de manoeuvre 1, afin d'assurer la possibilité de montage L'un des anneaux de manoeuvre 1 peut être immobilisé axialement par rapport au plateau extérieur l a. Lors de la rotation du plateau extérieur l a et par conséquent de l'anneau de manoeuvre 1, l'un des embrayages à friction 11, dépendant du sens de rotation, est exposé à une force axiale La liaison par serrage s'effectue par l'intermédiaire d'un anneau de poussée 2 ne pouvant pas tourner et d'un palier de butée axiale 3 La solidarisation en rotation de l'anneau de poussée 2 est réalisée sous la forme d'un agencement à rainure et languette 18, 17, la languette 17 étant solidaire d'une partie fixe du carter La force axiale sur l'embrayage à friction 11 agit en outre sur l'arbre de sortie 16 par l'intermédiaire du carter 10 des lamelles ou disques, puis de préférence par une portée axiale à faible frottement et par un manchon 14 de portée de roue dentée soutenu axialement. La force de réaction de l'anneau de manoeuvre 1 est supportée par l'unique bague d'appui 6 par l'intermédiaire d'un palier de butée axiale 5. Une tôle-cage 13 est prévue de préférence pour maintenir les billes 12 à des intervalles circonférentiels constants. Au moins deux ressorts de traction 9 servent à maintenir le jeu entre les disques ou lamelles de friction lorsque l'embrayage à friction 11 n'est pas activé On évite ainsi également la formation d'un jeu dans les gorges 15 recevant les billes Cela est également avantageux pour le parfait fonctionnement du mécanisme expanseur. Les avantages de l'agencement prévu par l'invention sont particulièrement sensibles en construction automobile dans le cas d'un carter à disques ayant un diamètre extérieur d'environ 75 mm et plus Parmi les avantages obtenus, on peut citer: encombrement longitudinal réduit, donc moindre longueur de la boîte de vitesses; disques de friction ayant un plus grand rayon de frottement et une largeur radiale réduite; et moindre force axiale sur l'embrayage à friction et par conséquent sollicitation réduite de la portée axiale. La liaison entre plateau extérieur la et anneau de manoeuvre 1 peut être réalisée par un secteur de disque, une âme radiale, des rayons individuels ou d'autres moyens autorisant un encombrement axial réduit Comme représenté, à des fins d'adaptation, les anneaux ou bagues de poussée 2 peuvent présenter en coupe axiale plusieurs coudes afin de contribuer également à une longueur de montage axiale réduite. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Mécanisme de transmission, manoeuvrable sous charge, comportant au moins deux arbres parallèles pour constituer différents rapports de transmission, ces arbres portant des roues dentées en prise mutuelle permanente par paires, chaque roue dentée d'une paire pouvant être couplée à l'arbre correspondant au moyen d'un embrayage à friction ( 11) manoeuvrable par un dispositif d'actionnement agissant axialement, caractérisé par le fait que le dispositif d'actionnement de chaque embrayage à friction ( 11) présente au moins un premier anneau de manoeuvre ( 1) axialement fixe, pouvant tourner par rapport à l'arbre, et au moins un deuxième anneau qui est un anneau de poussée ( 2) capable de tourner par rapport à l'arbre et d'être déplacé axialement, ces anneaux étant agencés de manière à pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre dans une plage angulaire limitée, par le fait qu'il est prévu, dans les faces mutuellement en vis-à-vis de l'anneau de poussée ( 2) et de l'anneau de manoeuvre ( 1), des paires de gorges ( 15) s'étendant en direction circonférentielle, destinées à au moins trois corps roulants ( 12) et ayant des profondeurs variant dans des sens opposés; par le fait que l'anneau de poussée ( 2) agit sur l'embrayage à friction ( 11) par l'intermédiaire d'un palier de butée axiale ( 3) et l'anneau de manoeuvre ( 1) et l'anneau de poussée ( 2) peuvent être déplacés angulairement l'un par rapport à l'autre par un dispositif de déplacement angulaire et peuvent être écartés l'un de l'autre par l'intermédiaire des corps roulants ( 12) et des paires de gorges ( 15), les éléments précités formant un mécanisme expanseur; par le fait que l'embrayage à friction ( 11) embrasse radialement, au moins partiellement, le mécanisme expanseur; et par le fait que le dispositif de déplacement angulaire attaque l'anneau de manoeuvre ( 1) par l'intermédiaire d'une denture ( 8) sur un plateau extérieur ( 1 a) qui est lié à l'anneau de manoeuvre ( 1), et comporte un train à roues et/ou à chaîne. 2 Mécanisme de transmission selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de déplacement angulaire présente un moteur qui entraîne le plateau extérieur ( 1 a) par l'intermédiaire d'une denture d'engrenage droit et/ou conique. 3 Mécanisme de transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif de déplacement angulaire présente un dispositif de freinage qui, lors de l'actionnement du dispositif de déplacement angulaire, est libéré simultanément. 4 Mécanisme de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que deux anneaux de manoeuvre ( 1) se trouvent entre deux anneaux de poussée ( 2) et se trouvent en condition de contact axial avec ceux-ci à chaque fois par l'intermédiaire de corps roulants ( 12) maintenus dans des paires de gorges ( 15). Mécanisme de transmission selon revendication 4, caractérisé par le fait que les deux anneaux de manoeuvre ( 1) sont appuyés sur l'arbre de sortie ( 16) par une seule bague d'appui ( 6) par l'intermédiaire de moyens de roulement et de butée axiale ( 5).