Brevet FR2692018A1 — publié le 19931210

La présente invention a pour objet une boîte de vitesses pour véhicule à propulsion avant et moteur transversal> du type comprenant un arbre principal por- tant des pignons et correspondant aux différentes vîtes- ses, un arbre de sortie sur lequel sont montés fous des pignons toujours en prise avec les pignons de l'arbre principal, ainsi que des synchroniseurs permettant de solidariser l'un de ces pignons avec l'arbre de sortie. Plus précisément, l'invention concerne une boîte de vitesses pour véhicule du type dit "tous chemins", dérivé, comme on le sait, d'un véhicule de série et équipé de dispositifs de motorisation de l'essieu habi- tuellement libre Ces dispositifs de motorisation ac- croissent la capacité de franchissement du véhicule en terrain difficile- L'invention a pour but de réaliser une boîte de vitesses permettant de disposer d'une seconde gamme de vitesses réduites, au moins sur le pont avant du véhicu- le, et le cas échéant sur son pont arrière lorsque la prise de mouvement du pont arrière est également enclen- chée afin de rendre les quatre roues motrices Cette seconde gamme de vitesses réduites peut éviter au véhi- cule de rester immobilisé sur un terrain difficile, par exemple boueux, ou encore de griller l'embrayage. Conformément à l'invention, la boîte de vitesses comprend un réducteur à au moins deux pignons montés fous sur un arbre secondaire parallèle à l'arbre princi- pal, en prise avec des pignons associés de l'arbre prin- cipal suivant des rapports différents, correspondant à des gammes de vitesses différentes, un synchroniseur interposé entre ces pignons pour pouvoir solidariser l'un ou l'autre avec le pignon correspondant de l'arbre principal, lequel est creux et contient un arbre d'en- trée moteur librement rotatif par rapport à l'arbre creux, portant à son extrémité un pignon en prise avec un pignon solidaire en rotation de l'arbre secondaire. Le mouvement est transmis par l'arbre secondaire et ses pignons aux pignons de l'arbre principal et de là, comme dans les boîtes de vitesses classiques, à l'arbre de sortie et au pont avant. L'agencement du réducteur et de la transmission entre l'arbre principal et celui-ci peut être tel que 1.0 l'un des pignons transmet le mouvement à l'arbre princi- pal suivant un rapport voisin de l'unité tandis que le second transmet le mouvement avec un rapport sensible- ment inférieur Le premier pignon correspond alors à la gamme de vitesses normales, tandis que le second corres- pond à la gamme de vitesses réduites, pouvant être uti- lisée pour extraire le véhicule d'un terrain particuliè- rement difficile. L'engrenage constitué par le pignon terminal et la roue dentée entraîne l'arbre secondaire et ses pi- gnons, dont les rapports de transmission avec les pi- gnons correspondants de l'arbre principal sont adaptés au rapport de transmission dudit engrenage afin d'obte- nir les rapports souhaités. La boîte de vitesses selon l'invention ne néces- site que quelques pièces spécifiques et la modification de certaines pièces connues, et peut donc être réalisée avec un coût réduit à partir d'une boîte de vitesses classique De plus l'adjonction du réducteur peut se faire dans une zone o il subsiste un espace utilisable, latéralement au groupe moteur, et ce sans accroissement important de l'encombrement total. L'invention sera maintenant décrite en référence aux dessins annexés qui en illustre une forme de réali- sation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue en perspective d'une transmission et du groupe moteur transversal d'un véhi- cule à propulsion avant, auquel peut être appliquée l'invention. La figure 2 est une vue mi-coupe axiale, mi- élévation suivant 2/2 de la Fig 3 d'une forme de réali- sation de la boîte de vitesses selon l'invention. La figure 3 est une vue en élévation latérale suivant la flèche A de la Fig 2, le carter et un pignon de la boîte de vitesses étant enlevés. On voit à la Fig 1 le système de transmission d'un véhicule à quatre roues 1, 2, groupe moteur trans- versal 3, pont avant 4, pont arrière 5, et arbre longi- tudinal 6 La transmission de ce véhicule, à propulsion avant, et dont le pont arrière 5 peut être motorisé, peut avantageusement comporter une boîte de vitesses 7 conforme à l'invention, et dont un mode de réalisation sera décrit en référence aux Fig 2 et 3. La boîte de vitesses 7 comprend un arbre princi- pal 8 creux, qui contient un arbre d'entrée 9 relié au moteur 3 par lequel il peut être entraîné en rotation, et qui est librement rotatif par rapport à l'arbre creux 8 Ce dernier comporte une série de pignons 10 15 constamment en prise avec des pignons correspondants 16, 17, 18, 19, 21, montés fous sur un arbre de sortie 22 parallèle aux arbres 8 et 9 L'arbre de sortie 22 en- grène avec une couronne 23 coopérant, de manière connue, avec un différentiel 24 monté à une extrémité du pont avant 4 Au delà du différentiel 24 est montée une prise de mouvement non représentée, connue en soi, permettant de motoriser l'essieu arrière afin de rendre les quatre roues motrices. Les pignons fous 16, 17, 18, 19, 21 correspon- dent respectivement aux première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième vitesses Des synchroniseurs 25 26, et 44 sont montés, de façon connue, respectivement entre les pignons 16, 17 de première et de seconde, et les pignons 18, 19 de troisième et de quatrième, le synchroniseur 44 étant accolé au pignon de cinquième. Ces synchroniseurs comportent des fourchettes qui, de manière connue, peuvent coopérer avec l'un des pignons associés afin de le solidariser avec l'arbre 22, ce qui permet d'utiliser l'ensemble de la transmission à la vitesse choisie. L'arbre principal 8 est équipé de plusieurs roulements à rouleaux tels que 27, 39 tandis que l'arbre de sortie 22 traverse un roulement à billes 29 qui lui- même prend appui sur une plaque entretoise 30 séparant le carter 31 d'un carter 45 d'embrayage De même les roulements 27, 39 s'appuient respectivement sur les car- ters 45 et 31. La boîte 7 comporte un réducteur 32 qui comprend un arbre secondaire 33 parallèle à l'arbre 9 et disposé, par rapport à celui-ci, du côté opposé à l'arbre de sortie 22 Deux pignons 34, 35 sont montés fous sur l'arbre 33 et en prise respectivement avec les pignons 14 et 13 de l'arbre principal 8 Un synchroniseur 36 placé entre les pignons 34 et 35 permet, de manière connue en soi, de solidariser tour à tour l'un de ces pignons avec l'arbre 33, complémentairement équipé d'un pignon d'entrée 37 Ce dernier est solidaire en rotation de l'arbre 33 et en prise avec un pignon terminal 38 monté sur l'arbre d'entrée 9 et mécaniquement solidaire de celui-ci. Le pignon 38 comporte un moyeu engagé dans le roulement 39 L'arbre 33 est monté dans des roulements 41 et 42, respectivement à rouleaux et à billes dans l'exemple représenté, qui eux-mêmes prennent appui sur le carter 31. La présence du pignon 38 de liaison entre l'ar- bre d'entrée 9 et l'arbre 33 du réducteur 32, réduit le volume disponible pour la fourchette du synchroniseur 44 du pignon 21 de la cinquième vitesse Ce synchroniseur 44 est donc équipé d'une fourchette 43 modifiée par rapport à une fourchette classique (non représentée) associée à un synchroniseur tel que 25 ou 26 En effet la fourchette 43 présente une section profilée en U, de manière à envelopper le synchroniseur correspondant 44, ce qui permet d'actionner celui-ci dans le volume dispo- nible réduit. Le fonctionnement de la boîte de vitesses qui vient d'être décrite est le suivant L'arbre d'entrée 9 entraîné en rotation par le moteur 3 entraîne lui-même en rotation son pignon 38 qui entraîne le pignon d'entrée 37 du réducteur 32 Le pi- gnon 37 entraîne à son tour en rotation l'arbre 33, et la commande du synchroniseur 36 permet de solidariser au choix le pignon 34 ou le pignon 35 en rotation avec l'arbre 33 Le pignon 34 ou 35 entraîne à son tour l'ar- bre principal 8 avec une vitesse de rotation qui dépend de la vitesse choisie (pignon 14 de la quatrième vites- se, entraîné par le pignon 34, ou pignon 13 de la troi- sième vitesse, entraîné par le pignon 35) Les rapports de transmission des pignons 34, 35 aux pignons respec- tifs 14, 13 sont différents le rapport des pignons 35 et 13 peut être choisi afin d'être l'inverse ou sensi- blement l'inverse du rapport des pignons 38 et 37, afin que la somme de ces deux rapports soit voisine de 1. Dans ce cas l'arbre 8, entraîné par le pignon 35, tourne pratiquement à la même vitesse que celle qu'il aurait en l'absence du réducteur 32 Par contre, le rapport des pignons 34 et 14 est choisi de manière que compte tenu de celui des pignons 38 et 37, l'arbre 8 entraîné par les pignons 34 et 14 tourne à une vitesse réduite par rapport à sa vitesse d'entraînement par les pignons 35 et 13. Ainsi, lorsque le synchroniseur 36 solidarise le pignon 35 en rotation avec l'arbre 33, la boîte de vi- tesses 7 peut fonctionner avec une gamme de vitesses normales En revanche, si le véhicule est engagé sur un terrain difficile par exemple très pentu, ou caillou- teux, ou boueux, dont il ne peut s'extraire avec la gamme de vitesses normales, ou bien en risquant de met- tre l'embrayage hors service, le conducteur enclenche, de manière connue en soi et non représentée, le synchro- niseur 36 sur le pignon 34 L'arbre principal 8 est alors entraîné en rotation par les pignons 34 et 14 à une vitesse réduite Il en est de même par conséquent de l'arbre de sortie 22 en fonction de la vitesse choisie par le conducteur, et donc des roues 1 du pont avant 4. Bien entendu le conducteur peut utiliser la prise de mouvement arrière pour rendre également motrices les roues arrière 2, qui tourneront aussi à vitesse réduite. Le tableau ci-dessous fournit un exemple numéri- que non limitatif des rapports utilisables dans la boîte de vitesses 7 selon l'invention Les parties de gauche correspondent à une boîte de vitesses classique sans réducteur, tandis que les parties de droite correspon- dent à une boîte de vitesses équipée du réducteur 32 selon l'invention Dans cet exemple, le rapport de l'en- grenage 38/37 est égal à 24/37, le rapport de la gamme longue (pignons 35-13) est 35/28, et le rapport de la gamme courte (pignons 34-14) est 30/34- L'invention permet d'obtenir les avantages techniques mentionnés sans accroître de manière notable l'encombrement de la boîte de vitesses En effet la partie des carters 31 et 45 nécessaire pour loger le réducteur 32 est de volume réduit et peut être logée dans l'espace disponible sous le capot Il convient de plus de noter que la réalisation de la boîte de vitesses selon l'invention ne nécessite la fabrication que d'un faible nombre de pièces spécifiques ou modifiées (arbres 8 et 9, pignons 38 et 37, carters 31 et 45, fourchette 43), les autres éléments de la boîte étant ceux disponi- bles dans le commerce Il en résulte que le coût de fabrication de cette boîte de vitesses est peu élevé. Le réducteur 32 peut être équipé de plus de deux pignons 34, 35, par exemple trois, ce qui permettrait l'obtention de trois gammes de vitesses au lieu de deux. De même, il est possible en variante, de remplacer le synchroniseur 44 et sa fourchette 43 en U par un sync- hroniseur et une fourchette classiques, mais de dimen- sions réduites compte tenu du volume disponible. Boîte de vitesses Boîte de vitesses à réducteur série pont 12/62 pont 13/73 gamne tongue gaine courte rapp km/h rapp km/h km/h 1 11/41 6 15 12/41 5 91 4 17 e 2 1/35 11 79 18/35 10 39 7 33 3 e27/37 16 72 -28/35 16 16 11 41 4 32/31 23 66 34/30 22 89 16 16 e 43/33 29 86 4 q/31 29 97 21 16 REVENDICATIONS 1 Boîte de vitesses ( 7) pour véhicule à propul- sion avant et moteur transversal, comprenant un arbre principal ( 8) portant des pignons ( 10, 15) et cor- respondant aux différentes vitesses, un arbre de sortie ( 22) sur lequel sont montés fous des pignons ( 16 21) toujours en prise avec les pignons de l'arbre principal, ainsi que des synchroniseurs ( 25, 26, 44) permettant de solidariser l'un de ces pignons avec l'arbre de sortie, caractérisée en ce qu'elle comprend un réducteur ( 32) à au moins deux pignons ( 34, 35) montés fous sur un arbre secondaire ( 33) parallèle à l'arbre principal ( 8), en prise avec des pignons associés ( 14, 13) de l'arbre principal suivant des rapports différents correspondant à des gammes de vitesses différentes, un synchroniseur ( 36) interposé entre ces pignons pour pouvoir solidari- ser l'un ou l'autre avec le pignon correspondant ( 14, 13) de l'arbre principal, lequel est creux et contient un arbre d'entrée moteur ( 9) librement rotatif par rap- port à l'arbre creux, portant à son extrémité un pignon ( 38) en prise avec un pignon ( 37) solidaire en rotation de l'arbre secondaire ( 33). 2 Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pignon ( 21) de la dernière vitesse de l'arbre de sortie ( 22) coopère avec un syn- chroniseur coiffé par une fourchette ( 43) à section en U, disposée en regard du pignon terminal ( 38) de l'arbre principal ( 8).