Brevet FR2720341A1 — publié le 19951201

La présente inr.vention se raporte généralement à une boite de vitesses ir.ntermédiaire pour véhicule et, en particulier, à une bo0te de vitesses intermédiaire pour quatre roues motrices c. comporte un arbre ce sortie avant en angle pour co-.nexion. un. arbre d'entrée d'un différentiel avant. Des systèmes à quatre roues motrices pour des véhicules sont de plus en plus courants. Dans le passé, de tels systèmes comportaient tvyiquement une botte de vitesses i-ermédiaire reliée à la sortie d'une transmission du véhicule qui était pourvue d'un moyen de commande sélecteur pour la sélection par le conducteur, d'un mode de fonctionnement du véhicule avec deux roues motrices ou quatre roues motrices. Récemment, certains véhicules ont éeé pourvus d'un système à quatre roues motrices "à -lei n temos". Darns ces systèmes que l'on connaút en tant -ue systèmes toutes roues motrices, les boîtes de vitesses intermédiaires scnt généralement pourvues d'un différentiel entre essieux pour diviser le couple entre les différentiels avant et arrière du véhicule. De même, afin d'empêcher un glissement excessif entre les roues avant et arrière, ces bottes de vitesses intermédiaires comprennent typiquement un embrayage sélectivemer.t engageable qui sert à bloquer le différentiel entre essieux lors de la détection d'un décalage prédéterminé entre les arbres de sortie avant et arrière de la boite de vitesses intermédiaire. Dans certains véhicules, il peut être difficile de placer la boite de vitesses intermédiaire de façon à permettre le transfert efficace du couple aux différentiels avant et arrière, tout en maintenant une hauteur libre suffisante du véhicule sur le sol. La présente invention est dirigée vers une boite de vitesses rintermédiaire pour un véhicule o un arbre de sortie est en angle relativement = un arbre d'entrée au moyen d'un joint universel homocintrtique. En particulier, le joint omocineticue est placé dans un pignon d'entraúnement supcrté rota-ti dans un carter de la boite de vitesses i-ermêdiaire e est cou-l aé l'arbre d'entrée par un moyen tel qu'ur.e cn ane d'entraînement. Le pignon définit une premi-ère ouverture cylindr-ique d'un premier diamètre a une extremité et une seconde ouverture cylindrique d'un second diamètre à sron extrémité opposée. Un arbre de sortie est supporte rotatif dans le carter et il a une extré-i:é qui s'étend dans le pignon et qui est couplée au joint homocinétique. Selon la présente invention, les première et seconde ouvertures ont des diamètres différents de manière qu'une différence de pression soit créée a travers les ouvertures du pignon lorsque ceu_- citourne, pour ainsi forcer l'huile contenue dans Le carter de la boite de vitesses intermédiaire à passer a travers le pignon pour lubrifier les composants du joint homccinêtique. Ur.e caractéristique supplémentaire de la boite de vitesses inter:édiaire concerne la façon spécifique dont le pignon d'entraînement est supporté rotatif par le carter de la bugze de vitesses intermédiaire. Plus particulièrement, le pignon comporte un premier moyeu à une extrémité qui est supporté rotatif dans le carter par un premier moyen formant palier et un second moyeu à une extrémité opposée qui est supporté rotatif par un second moyen formant palier. Le premier moyen formant palier, à travers lecuel s'étend l'arbre de sortie, définit un premier diamètre interne qui est plus grand que le diamètre int-erne du second palier. Cela permet a la boite de vitesses intermédiaire de recevoir un arbre de sortie à un plus grand déplacement angulaire. Une autre caractéristique de la boatie de vitesses intermédiaire se rapporte a La façon dont l'arbre de sortie est supozrté rotatif dans le carter de la boite de vitesses. E.n particulier, l'arbre de sortie est supporté rotatif à sa premiere extrémité unicuement par le joint homocir.ntique et est supporte rota'if à son extrémité opposée unîiueen. t par un si-le palJer. U.n tel agencement simplifié facilie la construction de la bocte de vitesses intermédiaire -_- élémination de la nécessité d'un palier intermédiaire entre le joinrt homocinétique et le simple palier. La bote de vitesses ir.termédiaire de la présente invention est de préférence utilisée comme boite de vitesses intermédiaire pour quatre roues motrices o un moyen formant différentiel est prévu pour relier de façon motrice l'arbre d'entrée aux arbres de sortie avant et arrière et diviser le couple entre eux. Par ailleurs, des embrayages sont typiquement prévus pour bloquer sélectivement le différentiel afin d'empêcher le décalage entre les arbres de sortie avant et arrière. Tandis que l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie scnt alignés généralement en relation de ligne droite, l'arbre de sortie avanz a un axe de rotation qui- est oriente en relation non parallêle et sans intersection avec l'axe de rotation de l'arbre de sortie arrière de manière que l'axe de rotation de l'arbre de sortie avant et l'axe de rotation de l'arbre de sortie arrière coopèrent pour définir des lignes obliques. Le joint homocinétique de la présente invention est connecté entre le moyen formant différentiel et l'arbre de sortie avant. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparatront plus clairement au cours de la description explicative cui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'un système à quatre roues motrices qui utilise la boite de vitesses intermédiaire de la présente invention pour permettre la connexiocn aux _' rentiels avanr et arrière du véhicule; - 'a..u.re 2 est une vue en élévation de cSté de la figure 1, -lustrant la relation en angle entre les arbres d' enra.eme. l'ava.nt et à l'arrière; - la figure 3 est un schéma illustrant un exemple d'une botte de vitesses intermédiaire zermettant d'utiliser un arbre de sortie avant en angle avec joint homocinétique selon la présente invention; et - la figure 4 est une vue en coupe fragmentaire faite à travers la portion de l'assemblage de la boite de vitesses intermédiaire illustrant la connexion par joint homocinétique avec l'arbre de sortie avant en angle. En se référant d'abord aux figures 1 et 2, elles montrent un système à quatre roues motrices pour véhicule qui utilise la boite de vitesses intermédialre de la présente inven:ion. Comme le morntrent les figures 1 et 2, une boîte de vitesses intermédiaire 10 est fixée à l'arrière d'une unité de transmission 12 (montrée en tracé fantôme) cui, à son tour, est reliée à un train d'entratnement 14 (également montré en tracé fant8me). Comme on!e dce r ra, la transmission 12 est pourvue d'un arbre de sortie qui est couplé à un arbre d'entrée de la boite de vitesses intermédiaire 10. La botte de vitesses intermédiaire 10 comporte un arbre de sortie arrière ou fourche 16 qui est relié à l'extrémité avant d'un arbre d'entrainement arrière 18 au moyen d'un accouplement à joint universe' conventionnel 20. L'extrémité arrière de l'arbre d'entra!nement 18 est couplée à un arbre d'entrée ou fourche 22 d'un différentiel arrière 24 par un accouplement a joint universel 26. Le différentiel arrière 24 est adapté à diviser le couple de l'arbre d'entraineme.nt i8 entre les roues arrière 28. La botte de vitesses intermédiaire 10 est pourvue d'un arbre de sortie avant ou fourche 30 qui est connecté à l'extrité arrière d'un arbre d'entraînement avant 32 au moyen d'un a-cou-lement à joint universel 34. L'arbre d'en-ra2ieme-n: avan: 32 a une extrémie avant cui est conr. ectée - un arbre 'nr ou fourche 36 d'un différeniel a-;an. 38 au moven d'un accouplement à joint universel 3 et est adapté à diviser le couple reçu de l'arbre d'entran.ement 32 entre les roues avant 37 du véhicule. Ccmme le montrent les figures 1 et 2, l'arbre d'entraînement arrière 18 est adapté à tourner autour d'un axe R, tandis cue l'arbre d'entratnement avant 32 est adapté à tourner autour d'un axe F. Dans le mode de réalisaticn cr-féré de l'invention illustré aux figures 1 et 2, l'arbre d'entraînement arrière 18 est en angle vers le bas à sartir de la bolte de vitesses intermédiaire 10 au différentie arrière 24 tandis que l'arbre d'entra2 emen- avant 32 est en angle vers le bas à partlir de la boize ce vitesses in.termédiaire 10 au différentiel avant 38. De préférence, l'arbre de sortie arrière 16 de la bcte de vitesses interm-diaire 10, l'arbre d'entra-eme.nt arrière 18 et l'arbre d'entrée 22 au differentel 2a sont tous sensiblemen: en ligne droite le long de l'axe ?. De même, de préférence, l'arbre de sortie avant 30 de la bo'te de vitesses intermédiaire 10, l'arbre d'entrainement avant 32 et l'arbre d'entrée 36 au différentiel 33 sont également en relation sensiblement en ligne droite le long de l'axe avant F. Cependant, dans certaines azplications de véhicule, il peut ne pas être possible d'obtenir les relations en ligne droite à l'avant ou à l'arrière ou les deux. Dans ces cas, des agencements additionnels d'entraînement peuvent être utilisés, comme cela est -ieux décrit dans le brevet US N 4 860 612. ?Par ailleurs, dans le mode de réalisation préféré, les axes R et F sont placés dans des plans parallèles espacés et ver icalement orientés. Afin d' obtenir cet agencement, l'arbre de sortie avant 30 doit être latérale=en- esacé de et en angle elaivement à l'arbre de sort- i le t6,ea ure 2, -r =- fiur 2, 'de façon que l'axe- de l'arbre de scrtie avant 30 soit r.on arallèle et ne cou=e.as l'axe de l'arbre de sortie arrière 6 pour ainr. si définir des lignes obliques. Comme or. le décri-ra, la connexion an. gulaire est accomplie au moyen d'un joint universel homocine ique. En se référant maintenant à la figure 3, elle montre un schéma des composants à l'intérieur de la boite de vitesses intermédiaire 10, permettant l'incorporation de l'agencement de l'arbre de sortie en angle selon l'invention. La figure 3 montre également certaines connexions élec'riques vers une commande électronique qui est reàrésentre à la figure 3 sous la forme d'un bloc 40. Comme le montre la figure 3, la bocte de vitesses interméd2aire 10 comporte un arbre d'entrée 41 qui est cou!é à l'arbre de sortie de la transmission 11 du véhicule (que l'on peut voir aux figures 1 et 2). La boite de vitesses intermédiaire 10 comprend également un arbre de sortie arrtire 42 pouvant être connecté à l'arbre d'entratnement arrière 18 et un arbre de sortie avant 43 pour connexion à l'arbre d'entraînement avant 32. La boite de vitesses intermédiaire emploie un différentiel à engrenages planétaires entre essieux, qui est généralement indiqué par le chiffre de référence 64, pour diviser le couple entre l'arbre de sortie arrière 42 et l'arbre de sortie avant 43. De même, un embrayage électromagnétique à friction, généralement représenté par le chiffre de référence 44, est prévu pour bloquer sélectivement le différentiel à engrenages planétaires et empêcher tout décalage ou glissement entre les arbres de sortie avant et arrrtite. n_. particulier, l'arbre d'entree 41 est fixé à un portesatel'ites U5 qui porte un certain nombre de satellites 46 circonférentiellement espacés et individuellezenz rozatifs. -n mar.c.on 47 est monté rotatif Autour de 'a-rbre d'entrée 1 et i a r.e extreité qui porte un:ign:n soleil 43 ez son extrémité opposée porte un pignon d'en ranemet. e pigncn d'en.trainrement est relié pour l'en-r-anement d'une c.ane 50 qui, à son tour, entraine un second pignon. d'enraînemen. t 51 supporté rotatif dans le car=er e la boite de vitesses intermédiaire. Comme on le décrira en plus de détail ci-après, un joint universel homocinétique 52 est placé dans le pignon 51 et il est connecté pour entrainer l'arbre de sortie avant en angle 43. Une couronne 54 du différentiel 65 est fixée à l'arbre de sortie arrière 42. L'asse-blage de l'embrayage électromagnétique 44 comporte un pre-mier groupe de disques 55 d'embrayage qui sont fixés cour une rotation avec la couronne 54 et un second group-e de disques 56 d'embray-age cui sont fixés au manchon 47 pour une rotation avec le pignon soleil 48. Une bobine annulaire d'embrayage 57 est placée adjacente aux disques 55 et 55 et elle est adaptée à recevoir un signal d'embrayage sur une ligne 58, de la commande électronique 40. L'embrayage électromagneéique 4h a une construction dans laquelle, lorsqu'un signal d'embrayage est produit pour exciter la bobine 57, le champ magnétique produit par la bobine excitée 57 exerce une force magnétique pour solliciter les di-sques 55 et 56 en engagement de friction l'un avec l'autre afin d'empêcher une rotation relative entre eux, pour ainsi bloquer le pignon soleil 48 et la couronne 54 ensemble. Cela empêche tout glissement relatif entre les arbres de sortie avant et arrière. La vitesse de l'arbre de sortie avant 43 est surveillée par un capteur de vitesse 59 qui peut être placé adjacent au pourtour des dents d'une roue dentée montée pour une rotation avec le pignon d'entraînement. Le capteur de vitesse 59 applique un signal de vitesse de l'arbre de sortie avant à la commande électronique 40. De même, la vi-esse de 1'arbre de sortie arrière U2 est surve ''ea- un. capteur de viesse 62 cui eu être placé adjacen au ocurtour de la ccuronn.e 54 e: qui peut être adaté à_ _éecter un. cer-ain -cmbre de dents externes circonfêre.ntiellement espacées qui scnt prévues sur le pourtour de la ccur-onne. Le capteur de vitesse 52 applique un signal de vi:esse de l'arbre de srti e arrière à la commande electronique 40. Comme on l'a précédemment mentionné, le différerntiel 64 est prévu pour diviser le couple entre l'arbre de sortie arrière 42 et l'arbre de sortie avant 43. Normalement, la bobine 57 n'est pas excitée, donc un glissement rp-édéterminé peut se produire entre les arbres de sortie avant et arrière pour tenr- compte de vitesses légèrement diferentes des roues avant et arrière qui se produisent oendant une condition de raction normale, par exemple lors-ue le véhicule tourne. Cependant, comme cela est décrit en plus de détail dans la demande de brevet US no 137 39a, lorsqu'un glissement entre le s roues avant et arrière dépasse une quantité prédéterminée, la commande électronicue!lO produit un sign.al d'embrayage qui force le différentiel à engrenages planétaires à bloquer et à produire une connexion directe d'entrainement entre l'arbre d'entrée 41 et les arbres de sortie avant et arrière 42 et 43. En particulier, cuand la bobine 57 est excitée, la couronne 54 est bloquée relativement au pignon soleil 48 cour empêcher une rotation relative entre eux. 0 Quand la couronne 54 est blocuée relativement au pignon soleil 48, les satellites 46 ne peuvent tourner autour de leur arbre associé, ce qui empêche la rotation du porte-satellites 45 relativement à la couronne 54 ou au pignon solel L. I'l f.aut rnoter cue la boite de vitesses intermédiaire illustrée à la figure 3 n'est qu'un exemple d'une bote de vitesses qui peut utiliser l'agencement de l'arb-re de sortie en angle de la présente invention et que d'autres bo es de vitesses peuven.t é-alement ccntenir la présente nven-ion. E- se référant à la figure 4, la construction spécifique de l'agencement de l'arbre en angle de la présente inven-ion. sera décrite. rEn arciculier, la boite de vitesses intermédiaire 10 comprend un carter externe divisé 70 consistant en une section avant 70a et une section arrière 70b qui sont fixées l'une à l'autre par un certain nombre de boulons (non représentés) et de broches de localisation comme une broche de localisation 71. La chaîne d'entratnement 50 montrée à la figure 2 est représentée en tracé fantôme sur la figure 4. La chaîne 50 est adaptée à entraîner le pignon 51 cui est supporté rotatif dans la botte de vitesses intermédiaire par deux ensembles formant paliers 72 et 73. Sur la figure 4, le pignon 51 est illustré comme une structure en deux morceaux e il comporte une section de moyeu avant 51a fixée à une section de moyeu arrière 51b au moyen d'un certain nombre de boulons 74 (don: un seul est montré à la fi-gure 4). Alternativement, les sections 5la et 51b peuvent être fixées l'une à l'autre en les soudant. La section de moyeu arrière 51b du pignon 51 est pourvue d'un certain nombre de dents externes 75 pour un engagement de la chaîne associée d'entraînement 50. Il faut noter que, en alternative à la chaîne 50, le pignon 51 pourrait être mené par un train d'engrenages, auquel cas les dents 75 du pignon seri-en- des dents d'engrenage. Le pignon d'entraînement comprend une portion en extension arrèere 51c sur laquelle est monté un engrenage 76 de reprise. L'engrenage 76 coopère avec le capteur de vitesse avant 59 (non montré à la figure 4) pour produire le signal de vitesses avant. De même, une roue phonique 77 en forme de coupe est fixée au pignon d'entrainement 51 au moyen des boulons 74. Comme on l'a précédemment men.tonn.é, l'agencement d'entra e-ent. de la présente ieic. omporte un joint universel homci i tque dans e pignon 51. Comme le montre la figure ", le joint homocinétique comporte une voie externe 52a forméc- intégralemen.t dans une section creuse du pignon d'entrainement et une voie interne pivotante fixée (par une connexion cannelée) au lit interne de l'arbre de sortie avant 43 qui s'étend dans le pignon. Un-. certain nombre de billes circonférentiellement espacées 80 de transmission du couple sont reçues dans des gorges coopérantes qui sont formées dans les voies interne et externe et elles y sont retenues au moyen d'une cage 79. Selon la présente invention, le diamètre d'une ouverture cylindrique interne 81 dans la section de moyeu avant 51a est égal à D1, lequel est différent du diamètre D2 d'une ouverture cylindrique interne 82 dans la section de moyeu arrière 51b. Sur la figure 4', le diamètre D1 est plus grand que le diamètre D2. Ainsi, quand le pignon 51 tourne, un.e diférence de pression se développe à travers les ouvertures, forçant ainsi l'hu-ile dans le carter à traverser le pignon pour lubrifier les composants du joint homocinétique. De plus, comme le montre la figure 4, l'assemblage du palier avant 72 est pourvu d'un diamètre interne plus grand que l'assemblage du palier arrière 73. Cela permet au pignon 51 d'être construit avec une plus grande ouverture cylindrique avant 81 pour recevoir un arbre de sort-e avant orienté à un plus grand déplacement angulaire. L'extrémité avant de l'arbre de sortie avant 43 est supportée rotative par un assemblage formant palier 83 dans un capuchon extrême 84 qui est fixé à la section avant de la boúte de vitesses intermédiaire au moyen d'un certain nombre de boulons. Si on le souhaite, le capuchon extrême 84 peut être échangé par un autre capuchon extrême pour permettre à la boite de vitesses de recevoir un arbre de sortie avan: orienté à un déplacement angulaire différent. Alterna:ivement, si on le souhaite, le capuchon extrême 84 peuz faire corps avec la section avant 70a de la boîte de vitesses intermédiaire. L'extrémité avant de l'arbre de sortie avant 43 est fixée à un organe de connexion 86 par une connexion cannelée et un écrou 87 qui est vissé sur la portion extreme avant de l'arbre de sortie avant. Un assemblage d'un joint 88 est monté dans l'extrémité avant du capuchon extrême 84 et il est en engagement étanche avec une surface cylindrique externe de l'organe de connexion 86. On notera cue l'arbre de sortie avant 43 est supporté à son extrémité avant uniquement par l'assemblage du palier 83 et à son extrémité arrière uniquement par le joint homociné-ique 52 et qu'il n'y a aucun palier intermédiaire de support entre ces deux points. Une telle construction simolifie la fabrication et l'assemblage de l'arbre de sortie et élimine la nécessité d'un alignement précis d'un palier intermédiaire le long de l'arbre. 12 2720341 REVENDICATION 1. Boîte de vitesses intermédiaire (10) comprenant un carter (70), un arbre d'entrée (41) monté en rotation à l'intérieur dudit carter (70), un arbre de sortie (43) monté à rotation à l'intérieur dudit carter (70), l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie étant parallèles l'un à l'autre, une chaîne (50) pouvant relier en les entraînant l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie, caractérisée en ce qu'un joint universel homocinétique du type à billes (52) est relié à l'un desdits arbres d'entrée (41) et de sortie (43). 2. Boîte de vitesses intermédiaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la voie externe du joint universel homocinétique du type à billes (52) est formée sur l'arbre d'entrée (41) précité ou l'arbre de sortie (43) précité. 3. Boîte de vitesses intermédiaire selon la revendication 2, caractérisée en ce que la voie interne du joint universel homocinétique du type à billes (52) est sur l'extrémité d'un troisième arbre et n'est pas parallèle au premier et second arbres précités (41, 43).