Brevet FR2693780A1 — publié le 19940121

Transmission automatique à cinq vitesses pour voiture particulière La présente invention se situe dans le domaine des transmissions automatiques, notamment pour voitures particulières, constituées de trains planétaires contrôlés par des éléments de friction tels que des embrayages et des freins à commande hydraulique, et généralement associées à un organe de démarrage sujet à glissement tel qu'un convertisseur hydraulique de couple ou un coupleur. La plupart des transmissions de ce type aujourd'hui sur le marché sont à quatre vitesses et comprennent un convertisseur hydraulique de couple, deux trains planétaires simples ou un train Ravigneaux, cinq éléments de friction, et une roue libre de passage pour faciliter les changements de vitesse première/deuxième et deuxième/première Très souvent le convertisseur est complété par un embrayage de pontage destiné à éliminer le glissement en dehors des régimes transitoires et à réduire la consommation. Dans un assez grand nombre de cas, ces transmissions comprennent de plus une deuxième roue libre de passage pour faciliter les changements de vitesse deuxième/troisième et troisième/deuxième, ou troisième/quatrième et quatrième/ troisième, et un élément de friction supplémentaire monté en série pour débrayer cette roue libre sur les autres rapports. Outre le convertisseur de couple, les trains planétaires, et éventuellement l'embrayage de pontage, le standard de ces transmissions s'établit ainsi aujourd'hui selon les cas à cinq éléments de friction et une roue libre de passage, ou à six éléments de friction et deux roues libres de passage, pour quatre vitesses. L'objet de la présente invention est une transmission à la fois plus performante et plus simple, présentant un standard supérieur de cinq éléments de friction et une roue libre de passage, ou cinq éléments de friction et deux roues libres de passage, pour cinq vitesses, et pouvant ainsi se substituer aisément à ces transmissions connues à quatre vitesses. A cet effet, l'invention propose une transmission automatique, notamment pour voiture particulière, comportant entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie alignés dans un carter, un premier, un deuxième et un troisième trains planétaires comprenant chacun un porte-satellites portant des satellites engrenant avec un planétaire et avec une couronne, et cinq organes de contrôle à savoir trois embrayages et deux freins dont le serrage sélectif deux à deux détermine divers rapports de transmission entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie, transmission caractérisée en ce que le planétaire du du troisième train est solidaire de l'arbre d'entrée, la couronne du deuxième train et le porte-satellites dutroisième train sont solidaires de l'arbre de sortie, le planétaire du premier train est solidaire du carter, le porte- satellites du premier train et le planétaire du deuxième train sont solidaires entre eux, le porte-satellites du deuxième train est relié à la couronne du troisième train et à l'arbre d'entrée respectivement par le premier et par le troisième embrayage et immobilisé par le premier frein, et la couronne du premier train est reliée à l'arbre d'entrée par le deuxième embrayage et immobilisée par le deuxième frein, en sorte d'obtenir par serrage sélectif deux à deux des cinq organes de contrôle cinq vitesses en marche avant une première, par le premier embrayage et le premier frein; une deuxième, par le premier embrayage et le deuxième frein; une troisième, par le premier et le deuxième embrayages; une quatrième, par le deuxième et le troisième embrayages; une cinquième, par le troisième embrayage et le deuxième frein; et une marche arrière, par le deuxième embrayage et le premier frein. D'une manière connue en soi, la transmission peut recevoir de plus une roue libre montée en parallèle avec le premier frein et assurant une retenue en sens inverse du sens de rotation de l'arbre d'entrée afin de faciliter les changements de vitesse première/deuxième et deuxième/première Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, et afin de faciliter de même les changements de vitesse quatrième/cinquième et cinquième/quatrième, la transmission comprend une deuxième roue libre montée en parallèle avec le deuxième embrayage de manière à empêcher la couronne du premier train de tourner plus vite que l'arbre d'entrée, sans qu'il soit pour autant nécessaire d'adjoindre à cette roue libre un élément de friction supplémentaire en série pour la débrayer sur d'autres rapports. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement une transmission selon l'invention, avec une première roue libre de passage première/deuxième et deuxième/première; la figure 2 représente la grille de sélection des- éléments de friction; la figure 3 représente la répartition des vitesses de rotation des deuxième et troisième trains; la figure 4 représente une variante de la figure 1, avec une deuxième roue libre de passage quatrième/cinquième et cinquième/quatrième. Suivant la représentation de la figure 1, la transmission selon l'invention comporte un arbre d'entrée E et un arbre de sortie S alignés dans un carter Un premier train planétaire comprend un porte-satellites 12 portant des satellites 13 engrenant avec un planétaire 11 et avec une couronne 14 Un deuxième train planétaire 20 comprend un porte- satellites 22 portant des satellites 23 engrenant avec un planétaire 21 et avec une couronne 24 Un troisième train planétaire 30 comprend un porte-satellites 32 portant des satellites 33 engrenant avec un planétaire 31 et avec une couronne 34 Le planétaire 31 est solidaire de l'arbre d'entrée E, la couronne 24 et le porte-satellites 32 sont solidaires de l'arbre de sortie S, le planétaire 11 est solidaire du carter, et le porte-satellites 12 et le planétaire 21 sont solidaires entre eux. Un premier embrayage C 1 est interposé entre le porte- satellites 22 et la couronne 34, un deuxième embrayage C 2 est interposé entre l'arbre d'entrée E et la couronne 14, et un troisième embrayage C 3 ést interposé entre l'arbre d'entrée E et le porte-satellites 22 Un premier frein B, permet d'immobiliser le porte-satellites 22, et un deuxième frein B 2 permet d'immobiliser la couronne 14 D'une manière connue en soi, une roue libre R 1 peut également être ajoutée en parallèle avec le premier frein Bl pour empêcher le porte- satellites 22 de tourner en sens inverse de l'arbre d'entrée E et faciliter les changements de vitesse première/deuxième et deuxième/première. la transmission est complétée par un convertisseur de couple 40 comprenant un impulseur 41 lié au moteur M, une turbine 42 liée à l'arbre d'entrée E, un réacteur 43, une roue libre 44, un embrayage de pontage 45, et un amortisseur de vibrations de torsion 46. Le fonctionnement est le suivant En première, le premier embrayage C 1 et le premier frein B 1 sont serrés Le porte-satellites 22 et la couronne 34 sont immobilisés et la transmission s'effectue selon le rapport de réduction du train 30, couronne bloquée Le porte-satellites 12 et le planétaire 21 sont entraînés en sens inverse par le train 20. En deuxième, le premier embrayage C 1 et le deuxième frein B 2 sont serrés Le porte-satellites 12 et le planétaire 21 sont immobilisés Le porte-satellites 22 et la couronne 34 sont entraînés à vitesse réduite et la transmission s'effectue selon un premier rapport de réduction partiel du train 30. En troisième, les premier et deuxième embrayages C 1 et C 2 sont serrés Le porte-satellites 12 et le planétaire 21 sont entraînés en sens direct selon le rapport de réduction G du train 10, planétaire bloqué Le porte-satellites 22 et la couronne 34 sont entraînés à vitesse plus élevée et la transmission s'effectue selon un deuxième rapport de réduction partiel du train 30. En quatrième, les deuxième et troisième embrayages C 2 et C 3 sont serrés Le porte-satellites 12 et le planétaire 21 sont entraînés selon le rapport G et la transmission S 'effectue selon un rapport de surmultiplication partiel du train 20. En cinquième, le troisième embrayage C 3 et le deuxième frein B 2 sont serrés Le porte-satellites 12 et le planétaire 21 sont immobilisés et la transmission s'effectue selon le rapport de surmultiplication du train 20, planétaire bloqué. En marche arrière, le deuxième embrayage C 2 et le premier frein B 1 sont serrés Le porte-satellites 12 et le planétaire 21 sont entraînés selon le rapport G et la transmission s'effectue selon ce rapport suivi du rapport d'inversion du train 20, porte-satellites bloqué. La figure 2 représente la grille de sélection des éléments de friction On appréciera que le passage de chaque vitesse à la suivante s'effectue sur toute l'étendue des rapports en changeant un seul des deux éléments de friction mis en oeuvre, soit exclusivement par des transitions simples, se prêtant parfaitement à toute forme de contrôle. La figure 3 représente la répartition des vitesses de rotation des trains 20 et 30 par rapport à la vitesse de l'arbre d'entrée E prise pour unité On appréciera qu'il n'existe aucune vitesse en retour anormalement élevée. Enfin, on remarquera la possibilité d'un point mort freiné -c'est à dire une condition dans laquelle l'arbre d'entrée E est libre et l'arbre de sortie S est immobilisé- obtenu par serrage des premier et deuxième freins B 1 et B 2, et d'une prise directe -intermédiaire entre la troisième et la quatrième obtenue par serrage des premier et troisième embrayages C 1 et C 3 * Le tableau Ici-dessous donne trois exemples d'étagements possibles en fonction des nombres de dents des trois trains planétaires 10, 20 et 30 Les rapports sont donnés en vitesse de l'arbre de sortie S rapportée à la vitesse de l'arbre d'entrée E prise pour unité, indépendamment du glissement du convertisseur 40 Les raisons représentent le rapport de deux vitesses consécutives Les ouvertures représentent le rapport des vitesses extrêmes: rapport de la cinquième à la première pour l'ouverture avant; rapport de la cinquième à la marche arrière pour l'ouverture arrière La prise directe, intermédiaire entre la troisième et la quatrième, est omise. Tableau 1 Exemple 1 Exemple 2 Exemple 3 Nombre de dents Planétaire 11 43 dents 40 dents 37 dents Couronne 14 71 dents 71 dents 71 dents Satellites 13 14 dents 15 dents 17 dents Planétaire 21 37 dents 40 dents 43 dents Couronne 24 71 dents 71 dents 71 dents Satellites 23 17 dents 15 dents 14 dents Planétaire 31 31 dents 31 dents 31 dents Couronne 34 71 dents 71 dents 71 dents Satellites 33 20 dents 20 dents 20 dents Rapports Raisons Ouvertures Marche Arrière 0,325 0,360 0,398 ) 1,068) 1,186) 1,310 lère 0,304 0,304 0,304 ) 1,844) 1,803) 1,765 2 ème 0,560 0,548 0,537 ) 1,489) 1,528) 1,568 3 ème 0,834 0,837 0,841 ) 1,434) 1,437) 1,435 4 ème 1,197 1,203 1,207 ) 1,271) 1,300) 1,330 ème 1,521 1,563 1,606 Ouverture Avant 5,005 5,144 5,283 ) 1,068) 1,186) 1,310 Ouverture Arrière 4,687 4,338 4,033 Ces étagements conviennent parfaitement à des transmissions à 5 vitesses, et témoignent d'une flexibilité remarquable On comprendra aisément que des modifications de pignonnerie, ou même de simples interversions des trains planétaires, accroîtraient encore cette flexibilité. - On se reportera maintenant à la figure 4, qui représente une variante de la figure 1, avec une roue libre de passage R 2 montée en parallèle avec le deuxième embrayage C 2 de manière à empêcher la couronne 14 de tourner plus vite que l'arbre d'entrée E En quatrième, le porte- satellites 12 et le planétaire 21 sont moteurs pour l'arbre d'entrée E, et il suffit de desserrer l'embrayage C 2 pour assurer l'entraînement unidirectionnel par la roue libre R 2 et supprimer le frein moteur Les passages à la montée quatrième/cinquième et à la descente cinquième/quatrième s'opèrent alors par la seule manoeuvre de serrage et de desserrage du frein B 2 * En se reportant à la répartition des vitesses de la figure 3, on appréciera que le planétaire 21 et le porte- satellites 12 ne sont jamais sollicités au delà du rapport de réduction G, et donc la couronne 14 au delà de la vitesse de l'arbre d'entrée E, ce qui dispense d'adjoindre à la roue libre R 2 un embrayage supplémentaire en série pour la débrayer sur d'autres rapports On maintient ainsi le standard avantageux de deux roues libres et cinq éléments de friction seulement pour cinq vitesses. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et représentées uniquement à titre d'exemple, mais embrasse toutes variantes En particulier, on ne sortira ni du cadre ni de l'esprit de l'invention définie par ses revendications en proposant toute modification concernant le train planétaire 10, le rapport de réduction G, et/ou l'utilisation éventuelle de la prise directe par serrage simultané des premier et troisième embrayages C 1 et C 3. REVENDICATIONS 1 Transmission automatique, notamment pour voiture particulière, comportant entre un arbre d'entrée (E) et un arbre de sortie (S) alignés dans un carter, un premier, un deuxième et un troisième trains planétaires ( 10, 20, 30) comprenant chacun un porte-satellites ( 12, 22, 32) portant des satellites ( 13, 23, 33) engrenant avec un planétaire ( 11, 21, 31) et avec une couronne ( 14, 24, 34), et cinq organes de contrôle à savoir trois embrayages (C 1, C 2, C 3) et deux freins (B 1, B 2) dont le serrage sélectif deux à deux détermine divers rapports de transmission entre l'arbre d'entrée (E) et l'arbre de sortie (S), transmission caractérisée en ce que: le planétaire ( 31) du troisième train ( 30) est solidaire de l'arbre d'entrée (E), la couronne ( 24) du deuxième train ( 20) et le porte-satellites ( 32) du troisième train ( 30) sont solidaires de l'arbre de sortie (S), le planétaire ( 11) du premier train ( 10) est solidaire du carter, le porte-satellites ( 12) du premier train ( 10) et le planétaire ( 21) du deuxième train ( 20) sont solidaires entre eux, le portesatellites ( 22) du deuxième train ( 20) est relié à la couronne ( 34) du troisième train ( 30) et à l'arbre d'entrée (E) respectivement par les premier et troisième embrayages (C 1, C 3) et immobilisé par le premier frein frein (B 1). la couronne ( 14) du premier train ( 10) est reliée à l'arbre d'entrée (E) par le deuxième embrayage (C 2) et immobilisée par le deuxième frein (B 2), en sorte d'obtenir par serrage sélectif deux à deux des cinq organes de contrôle cinq vitesses en marche avant une première, par le premier embrayage (C 1) et le premier frein (B 1); une deuxième, par le premier embrayage (C 1) et le deuxième frein (B 2); une troisième, par les premier et deuxième embrayages (C 1, C 2); une quatrième, par les les deuxième et troisième embrayages (C 2, C 3); une cinquième, par le troisième embrayage (C 3) et le deuxième frein (B 2); et une marche arrière, par le deuxième embrayage (C 2) et le premier frein (B 1). 2 Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une roue libre (R 2) montée en parallèle avec le deuxième embrayage (C 2) de manière à empêcher la couronne ( 14) du premier train ( 10) de tourner plus vite que l'arbre d'entrée (E), en sorte d'obtenir un entraînement unidirectionnel en quatrième par desserrage du deuxième embrayage (C 2) autorisant les changements de vitesse quatrième/cinquième et cinquième/quatrième par les seules manoeuvres de serrage et de desserrage du deuxième frein (B 2), sans qu'il soit nécessaire d'adjoindre à ladite roue libre (R 2) un élément de friction supplémentaire en série pour la débrayer sur d'autres rapports.