Brevet FR2681118A1 — publié le 19930312

DISPOSITIF DE CHANGEMENT DE VITESSES AUTOMATIOUE A ARBRES PARALLELES ET DOUBLE DESCENTE D'ENGRENAGES. NOTAMMENT POUR VElilCULE AUTOMOBILE. La présente invention se rattache au domaine technique des boîtes de vitesses automatiques à rapports étagés, comportant deux arbres parallèles et une double descente d'engrenages du premier arbre sur le second arbre, notamment pour véhicule automobile, dont les différents rapports sont obtenus par la mise en action de récepteurs hydrauliques tels que des embrayages et des freins. il est connu d'utiliser pour ce faire un mécanisme à train épicycloidal simple ou complexe, et de disposer un ou plusieurs embrayages sur les entrées du train. Selon cette disposition, illustrée notamment par la demande de brevet n" 91-07771 de la demanderesse non publiée à ce jour, le train est désaccouplé du moteur etlou du convertisseur lorsqu'aucun embrayage n'est serré. Les problèmes majeurs liés à ce type de boîte de vitesses sont des problèmes d'encombrement, de bruit et de rendement, dûs notamment à des vitesses de rotation excessives des éléments du train épicycloidal, entre eux, ou vis-à-vis des organes de commande. Pour pallier à ces inconvénients, l'invention propose une nouvelle architecture de boîte de vitesses automatique à rapports étagés, et une disposition particulière des récepteurs hydrauliques vis-à-vis du train épicycloidal. Cette invention concerne un dispositif de changement de vitesses automatique à rapports étagés, notamment pour véhicule, comportant dans un carter, un premier arbre ou arbre d'entrée qui reçoit le couple moteur par l'intermédiaire d'un convertisseur de couple et supporte un train épicycloidal constitué de plusieurs éléments dont un planétaire, un portesatellite et une couronne, un second arbre ou arbre de sortie non coaxial au premier qui reçoit le couple moteur de l'arbre d'entrée par l'intermédiaire d'une première ou d'une seconde descente d'engrenages, et au moins un embrayage et un moyen d'immobilisation qui assurent la commandes des différents rapports. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'un premier élément du train est toujours accouplé, par une liaison directe, avec le moteur et/ou le convertisseur de couple. Selon un mode de réalisation de l'invention un premier et un second embrayage permettent de solidariser respectivement un second et un troisième élément du train épicycloîdal avec la première et la seconde sortie du mouvement du premier arbre vers le second arbre, sur les rapports correspondants. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier et le troisième élément du train épicycloïdal sont reliés par un troisième embrayage, dont le serrage impose au train épicycloidal de tourner en bloc sur les rapports correspondants. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier élément du train épicycloidal est constitué par le planétaire de celui-ci, tandis que le second et le troisième élément du train épicycloidal sont respectivement constituées par le porte-satellite et la couronne. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble des embrayages et des moyens d'immobilisation est porté par le premier arbre. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier et le second embrayage sont portés par le second arbre. Selon un mode de réalisation de l'invention, deux moyens d'immobilisation permettent d'immobiliser respectivement, par rapport au carter, le porte satellite et la couronne, et d'obtenir en combinaison avec le premier, le second et le troisième embrayage, quatre rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier rapport de marche avant est obtenu par serrage du premier embrayage et du second moyen d'immobilisation. Selon un mode de réalisation de l'invention, le second rapport de marche avant est obtenu par serrage du premier et du second embrayage. Selon un mode de réalisation de l'invention, le troisième rapport de marche avant est obtenu par serrage du premier et du troisième embrayage. Selon un mode de réalisation de l'invention, le quatrième rapport de marche avant est obtenu par serrage du second et du troisième embrayage. Selon un mode de réalisation de l'invention, la marche arrière est obtenue par serrage du second embrayage et du premier moyen d'immobilisation. Selon un mode de réalisation de l'invention, ce dispositif comporte un seul moyen d'immobilisation permettant d'immobiliser le porte-satellite par rapport au carter et d'obtenir, en combinaison avec le premier, le second et le troisième embrayage, trois rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, dont la commande correspond respectivement au second rapport de marche avant, au troisième rapport de marche avant, au quatrième rapport de marche avant, et à la marche arrière, d'un dispositif correspondant comportant deux moyens d'immobilisation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation d'une boite de vitesse à quatre rapports conforme à l'invention, dans laquelle l'ensemble des embrayages et des freins est porté par l'arbre d'entrée; - la figure 2 représente schématiquement une variante de cette boîte de vitesses, selon laquelle deux embrayages sont portés par l'arbre de sortie - la figure 3 est un schéma limité au train épicycloidai d'une boîte de vitesses à quatre rapports de marche avant; - la figure 4 est un schéma limité au train épicycloidal dtune boîte de vitesses à trois rapports de marche avant; - le tableau de la figure 5 indique les combinaisons fonctionnelles correspondant à une boîte de vitesses automatique à quatre rapports de marche avant; - le tableau de la figure 6 indique les combinaisons fonctionnelles correspondant à une boîte de vitesses automatique à trois rapports de marche avant. Sur la figure 1, on a représenté à l'intérieur du carter 18 le convertisseur du couple 1 de la transmission, disposé sur le premier arbre 2 ou arbre d'entrée du dispositif de changement de vitesses automatique proprement dit. Cet arbre 2, recevant donc le couple moteur (par l'intermédiaire ou non du convertisseur du couple I) est accouplé directement au planétaire 3 du train épicycloidal simple 4, composé en outre de la couronne 5, des satellites 6 et du porte-satellite 7. De façon classique, l'arbre de sortie 10 entraîne, par l'intermédiaire de son pignon d'extrémité 19 et du renvoi 20, le différentiel 21 relié à l'essieu avant 22 et à l'essieu arrière 23 du véhicule. Le planétaire 3 et la couronne 5 peuvent être solidarisés en rotation par un embrayage 8 appelé troisième embrayage (E3). Le porte satellite 7 est relié par un embrayage 9, appelé premier embraye (El) à une première sortie de mouvement 16 elle même reliée au second arbre 10, par l'intermédiaire de l'engrenage 11. La couronne 5 est reliée par l'embrayage 12, appelé second embrayage (E2) à une seconde sortie de mouvement 17 de l'arbre 2, elle même reliée au second arbre 10, par l'intermédiaire de l'engrenage 13. La première descente d'engrenages 16, 1 1 a un rapport de transmission il, différent du rapport de transmission i2, de la seconde descente 17, 13. Par ailleurs, le porte-satellite 7 peut-être immobilisé en rotation vis-à-vis du carter 18 par le frein 14, appelé premier frein ou premier moyen d'immobilisation (F1) tandis que la couronne 5 peut-être immobilisée en rotation vis-à-vis du carter 18 par le frein 15 appelé second frein, ou second moyen d'immobilisation (F2). Le fonctionnement de ce dispositif de changement de vitesse à quatre rapports de marche avant, résumé par le tableau de la figure 5, est le suivant. Le premier rapport de marche avant est obtenu par l'actionnement du second frein (F2) 15 et du premier embrayage (E1) 9 : le frein (F2) 15 immobilisant la couronne 5 du train 4, le planétaire 3 tournant à la vitesse turbine wt de la sortie du convertisseur 1, le porte-satellite 7 tournera à la vitesse avec si zp est le nombre de dents du planétaire 3 et Es celui de la couronne 5. L'embrayage (El) 9 permet la sortie du mouvement sur le second arbre 10, par l'intermédiaire de la première descente d'engrenagesl6, 11, la vitesse de rotation du second arbre 10 étant alors égale à Le second rapport de marche avant est obtenu par l'actionnement des premier et second embrayages (E1) et (E2), 9, 12, qui par l'intermédiaire de la première et de la seconde descente d'engrenages, 16, 11 et 17, 13, imposent le rapport > -L entre couronne 5 et porte-satellite 7 du train épicycloidal, d'où une vitesse de rotation de l'arbre secondaire 10, égale à Le troisième rapport de marche avant est obtenu par l'actionnement des premier et troisième embrayages, (El) et (E3) 9, 8. Le troisième embrayage (E3) 8, bloque le train 4. Le premier embrayage (El), 9, permet la sortie du mouvement sur le second arbre 10, par l'intermédiaire de la première descente d'engrenages 16, 11. Le second arbre 10 tourne donc à la vitesse Le quatrième rapport est obtenu par l'actionnement du second et du troisième embrayage (E2) et (E3) 12, 8. Comme sur le troisième rapport l'embrayage E3, 8, bloque le train 4. Le second embrayage (E2), 12 permet la sortie du mouvement sur l'arbre de sortie 10, qui tourne donc à la vitesse La marche arrière est obtenue par l'actionnement du premier frein F1 (14) et du second embrayage (F2), 12. Le premier frein (FI), 14 immobilisant le porte-satellite 7, la couronne 5 tourne à la vitesse * eJt K ; par la seconde descente d'engrenage 17, 13, l'arbre de sortie 10, tourne donc à la vitesse La boîte de vitesses automatique représentée schématiquement sur la figure 2 comporte le même nombre d'organes d'actionnement que celle de la figure 1, à savoir trois embrayages (El), (F2), (E3) 9, 12, 8, et deux freins (F1) et (F2) 14, 15. Ces organes d'actionnement, permettant ici encore d'exploiter les divers combinaisons offertes par le train épicycloidal 4 porté par l'arbre d'entrée 2, et les deux descentes 16, 11 ; 17, 13 sur l'arbre de sortie 10, ne sont toutefois pas disposées de la même façon. En effet, le premier embrayage (El), 9, et le second embrayage (F2), 12 sont supportés par l'arbre de sortie 10 et non par l'arbre d'entrée 2. Dans cette variante de réalisation, ces deux organes d'actionnement 9, 12 exercent respectivement les mêmes fonctions que dans le dispositif de la figure 1, à savoir assurer d'une part pour ltembrayage(El), 9 une première sortie de mouvement de l'arbre d'entrée 2 à partir du porte-satellite 5, par l'intermédiaire d'une première descente d'engrenages 16, 11 et d'autre part, pour l'embrayage (E2), 12, assurer une seconde sortie du mouvement de l'arbre d'entrée 2 sur l'arbre de sortie 10, par l'intermédiaire de la seconde descente d'engrenages 17, 13. Les combinaisons fonctionnelles indiquées pour le dispositif de la figure 1 et regroupées sur le tableau de la figure 5, s'appliquent donc sans modification, à cette variante, dont l'objet est notamment d'élargir les possibilités d'agencement spatial du dispositif au regard des contraintes d'encombrement imposées inévitablement par la conception d'ensemble de tout véhicule. Le tableau de la figure 6 indique les combinaisons fonctionnelles d'un dispositif de changement de vitesse automatique à trois rapports de marche avant. Ces combinaisons sont obtenues à l'aide de trois embrayages (El), (E2), (E3) 9, 12, 8 et d'un seul frein (F1) 14. Par rapport "la boîte quatre" illustrée par les figures 1 et 2, cette nouvelle variante correspond simplement à la suppression du second frein (F2) 15, donc à la possibilité d'immobiliser la couronne 5 vis-à-vis du carter 18. Cette suppression se traduit par l'abandon du premier rapport du dispositif de changement de vitesses à quatre rapports de marche avant, les trois rapports conservés correspondant dans cet ordre aux second, troisième et quatrième rapport de celui-ci. Bien entendu, cette simplification du dispositif conduisant à une "boîte trois" ne peut être mis en oeuvre de façon efficace qu'aux prix d'un nouvel étagement des trois rapports de marche avant conservés, différent de celui des trois rapports supérieurs de la "boîte quatre". Les figures 3 et 4 ont pour objet d'illustrer les modifications de structure correspondant à ce réétagement des rapports. Ces figures représentent respectivement le train épicycloidal de la "boîte quatre" et de la "boîte trois" : sur la figure 4 on observe que la couronne 5 est plus grande que sur la figure 3. En effet, la suppression du second frein (F2) 15, libérant de l'espace dans le carter 18, permet notamment d'agrandir le diamètre de la couronne 5 ; en conservant le même porte satellite 7 on peut adopter des satellites 6 plus grands et donc un planétaire 3 plus petit, afin d'obtenir un premier rapport (correspondant au serrage du premier et du second embrayage (El), (E2) 9, 12) plus petit. Cette modification est sans influence sur les deux rapports supérieurs car le serrage du troisième embrayage (E3) 8, impose au train épicycloidal 4 de tourner en bloc sur ces deux rapports, aussi bien dans le cas de la "boîte quatre" que dans celui de la "boîte trois". La rotation "en bloc" du train épicycloidal 4 sur les deux rapports supérieurs, (qui sont les plus utilisés, dans le cas d'une "boîte quatre" comme dans celui d'une "boîte trois"), mettant en quelque sorte le train "hors service" sur ces rapports, permet de réduire considérablement le nombre des engrènements, mis en jeu pour assurer la transmission du couple sur ceux-ci. I1 en résulte principalement une amélioration très nette du rendement de la transmission, ainsi qu'une diminution du bruit émis par celle-ci, extrêmement appréciables pour l'utilisateur du véhicule. REVENDICATIONS 1") Dispositif de changement de vitesses automatique à rapports étagés notamment pour véhicule comportant, à l'intérieur d'un carter (18), un premier arbre ou arbre d'entrée (2) qui reçoit le couple moteur par l'intermédiaire d'un convertisseur de couple (1) et supporte un train épicycloidal (4) constitué de plusieurs éléments 3, 5, 6, 7) dont un planétaire (3), un porte satellite (7) et une couronne (5), un second arbre ou arbre de sortie (10) non coaxial au premier arbre (2), qui reçoit le couple moteur de celui-i par l'intermédiaire d'une première ou d'une seconde descente d'engrenages (16, 11 ; 17, 13) et au moins un embrayage (9, 12, 8) et un moyen d'immobilisation (14, 15) qui assurent la commande des différents rapports, caractérisé en ce qu'un premier élément du train (4) est toujours accouplé, par une liaison directe, avec le moteur et/ou le convertisseur de couple (1). 2") Dispositif de changement de vitesses selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier et un second embrayage (9, 12) permettent de solidariser respectivement un second et un troisième éIément (7, 5) du train épicycloidal (4) avec la première et la seconde sortie de mouvement (16, ; 17,) du premier arbre (2) vers le second arbre (10), sur les rapports correspondants. 3") Dispositif de changement de vitesses selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier et le troisième élément (3, 5) du train épicycloidal (4) sont reliés par un troisième embrayage (8), dont le serrage impose au train épicycloidal (4) de tourner en bloc sur les rapports correspondants. 4 ) Dispositif de changement de vitesses selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le premier élément du train épicycloïdal (4) est le planétaire (3), tandis que le second et le troisième élément du train épicycloïdal (4) sont respectivement le porte-satellite (7) et la couronne (5). 5 ) Dispositif de changement de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des embrayages (9, 12, 8) et des moyens d'immobilisation (14, 15) est porté par le premier arbre (2). 6 ) Dispositif de changement de vitesses selon l'une quelconques des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier et le second embrayage (9, 12) sont portés par le second arbre (10). 7 ) Dispositif de changement de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux moyens d'immobilisation (14, 15) permettant d'immobiliser respectivement par rapport aux carter (18) le porte satellite (7) et la couronne (5), et d'obtenir en combinaison avec le premier, le second et le troisième embrayage (9, 12, 8), quatre rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. 8 ) Dispositif de changement de vitesses selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier rapport de marche avant est obtenu par serrage du premier embrayage (9) et du second moyen d'immobilisation (15). 9 ) Dispositif de changement de vitesses selon les revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le second rapport de marche avant est obtenu par serrage du premier et du second embrayage (9, 12). 10 ) Dispositif de changement de vitesses selon les revendications 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que le troisième rapport de marche avant est obtenu par serrage du premier et du troisième embrayage (9, 8). 11") Dispositif de changement de vitesses selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le quatrième rapport de marche avant est obtenu par serrage du second et du troisième embrayage (12, 8). 12") Dispositif de changement de vitesses selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que la marche arrière est obtenue par serrage du second embrayage (12) et du premier moyen d'immobilisation (14). 13 ) Dispositif de changement de vitesses selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il ne comporte qu'un seul moyen d'immobilisation (14), qui permet d'immobiliser le porte satellite (7) par rapport au carter (18), et d'obtenir, en combinaison avec le premier, le second et le troisième embrayage (9, 12, 8) trois rapports de marche avant et un rapport de marche arrière dont la commande correspond respectivement au second rapport de marche avant, au troisième rapport de marche avant, au quatrième rapport de marche avant et à la marche arrière d'un dispositif correspondant comportant deux moyens d'immobilisation (14, 15).