Brevet FR2726619A1 — publié le 19960510

La présente invention concerne une boîte de vitesses, notamment pour véhicule automobile. Les boîtes de vitesses traditionnelles comprennent deux arbres parallèles guidés en rotation dans un carter: un arbre pnmaire, qui est entraîné par le moteur du véhicule par l'intermédiaire d'un embrayage, et un arbre secondaire, qui entraîne les roues par l'intermédiaire d'un différentiel. L'arbre primaire porte un certain nombre de pignons, qui lui sont solidaires aussi bien en rotation qu'en translation. L'arbre secondaire porte un nombre identique de pignons engrenant chacun avec un pignon de l'arbre primaire. Chaque jeu de pignons a un rapport de démultiplication différent, correspondant au rapport de leurs diamètres. Pour la marche arrière, les pignons engrènent indirectement l'un avec l'autre, par l'intermédiaire d'un troisième pignon qui assure l'inversion de sens du mouvement. Les pignons de l'arbre secondaire sont montés fous sur ce dernier. Des synchroniseurs, commandés par le levier de changement de vitesses, leurs sont associés, dont la fonction est d'accoupler sélectivement l'un des pignons avec l'arbre secondaire. Dans un type de boîte connu, notamment destiné à être placé transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule, les arbres primaire et secondaire ressortent du carter par des portions d'extrémité situées du même côté. La partie dépassante de l'arbre primaire est accouplée à la sortie d'embrayage. La partie dépassante de l'arbre secondaire consiste en un pignon venant en pnse avec la couronne dentée d'entrée du différentiel. Lorsqu'on a affaire à un nombre élevé de vitesses, par exemple à une boîte à six vitesses, se pose un problème lié à l'encombrement Important de la boîte. Ce problème se pose bien sûr suivant la direction axiale de la boîte, la longueur des arbres étant d'autant plus grande que le nombre de pignons (et donc de synchroniseurs) est élevé. Il se pose aussi en direction transversale, le diamètre des pignons de l'arbre primaire étant croissant de la plus petite à la plus grande vitesse. Un encombrement trop grand de la boîte pose des difficultés aux constructeurs automobiles pour loger dans la région périphérique de la boîte d'autres organes mécaniques, notamment pour implanter dans le châssis du véhicule les brancards absorbeurs de chocs. Il a de'jà été proposé des boîtes de vitesses pourvues de deux arbres secondaires parallèles en prise tous deux, par un pignon, avec la couronne du différentiel. Chacun d'eux porte un certain nombre de pignons fous venant en prise avec un pignon de l'arbre primaire. Vus dans un plan transversal à la boîte, les axes de l'arbre primaire et des arbres secondaires sont disposés en triangle. Ainsi, dans la boîte à six vitesses qui fait l'objet du document FR-A-2 605 377, l'un des deux arbres secondaires porte les pignons fous de la marche arrière et des première, deuxième et cinquième vitesses, tandis que l'autre porte les pignons fous des troisième, quatrième et sixième vitesses. Cette boîte présente un encombrement réduit en direction axiale, mais relativement important en direction transversale. C'est pourquoi l'invention a pour objectif de perfectionner une boîte de ce type, à deux arbres secondaires, en y positionnant les différents pignons fous de manière à obtenir une très grande compacité. Ce résultat est atteint selon l'invention grâce au fait que l'un - dit second arbre - des deux arbres secondaires porte les pignons fous des deux vitesses les plus grandes, tandis que l'autre - dit premier arbre - porte le pignon de marche arrière et les pignons fous des autres vitesses. Ainsi, le second arbre secondaire porte seulement les pignons fous les plus petits et a donc un encombrement réduit vers l'extérieur, par exemple vers le haut. Par ailleurs, dans un mode de construction particulièrement avantageux, les pignons de première et de deuxième vitesses de l'arbre primaire sont positionnés axialement dans un espace correspondant à l'intervalle séparant l'un de l'autre les deux pignons du second arbre secondaire. Grâce à cette disposition, les pignons fous de première et de deuxième vitesses (montés sur le premier arbre secondaire) sont en regard d'une région du second arbre secondaire démunie de pignon. Ils peuvent donc avoir un diamètre important. L'invention s'applique particulièrement bien - mais non obligatoirement - à une boîte à six vitesses, dans laquelle ce sont les pignons fous des cinquième et sixième vitesses qui sont portés par le second arbre secondaire. Dans un mode de réalisation préféré, le premier pignon, côté entrée, de l'arbre primaire est le pignon de la cinquième ou de la sixième vitesse. Avantageusement, l'une au moins des portions d'extrémité du second arbre secondaire est guidée dans le carter au moyen d'un roulement à aiguilles. Ceci est possible grâce au fait que cet arbre - qui ne tourne qu'à vitesse élevée - est soumis à des efforts modérés, si bien que son guidage peut être réalisé dans des roulements de faible diamètre. Ainsi, on réduit encore l'encombrement transversal du carter. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible. Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une boîte à six vitesses, le plan de coupe étant brisé selon la ligne 1-1 de la figure 3, afin de passer par les axes des deux arbres secondaires et de l'arbre primaire; - la figure 2 est une coupe passant par les axes des deux arbres secondaires, selon la ligne 2-2 de la figure 3; - la figure 3 est un schéma vu transversalement, destiné à montrer la disposition relative des différents axes, et à illustrer l'encombrement transversal de la boîte. Sur les figures, L'arbre primaire 1, le premier arbre secondaire 2 et le second arbre secondaire 3 ont des axes parallèles horizontaux, respectivement désignés X1, X2 et X3. Ils sont guidés dans le carter 4 par des roulements appropriés. Le carter 4 est fixé au carter d'embrayage 5. L'arbre 1 ressort du carter par une portion d'extrémité 100 destinée à être accouplée, de manière connue, à l'arbre de sortie de l'embrayage (non représenté). Les arbres 2 et 3 ressortent du carter par des portions dentées 200, 300, toutes deux en prise avec la couronne dentée 60 du différentiel 6. La figure 3 montre la disposition spatiale relative des axes X1, X2, X3, et de l'axe X de la couronne 60. De son extrémité d'entrée (côté de l'extrémité 100) vers l'autre extrémité, référencée 101, L'arbre 1 porte un pignon de cinquième vitesse 15, un pignon de première vitesse 11, un pignon de marche arrière 10, un pignon de deuxième vitesse 12, un pignon de sixième vitesse 16, un pignon de troisième vitesse 13 et un pignon de quatrième vitesse 14. Les pignons 11, 10, 12 et 16 sont directement taillés dans l'arbre. Les deux autres 13, 14, sont rapportés sur l'arbre 1, et y sont immobilisés à la fois en rotation et en translation. Les pignons 13 et 14 sont formés dans la même pièce tubulaire. L'arbre 2 est percé longitudinalement d'une ouverture centrale permettant sa lubrification. Il porte, de l'extrémité 200 à l'extrémité opposée 201, un pignon fou de première vitesse 21, engrenant avec le pignon 1 1; un pignon 250 de marche arrière ; un pignon fou 22 de seconde vitesse, engrenant avec le pignon 12 ; un pignon fou 23 de troisième vitesse engrenant avec le pignon 13 ; un pignon fou 24 de quatrième vitesse engrenant avec le pignon 14. Il porte également deux synchroniseurs doubles 25, 26, intercalés respectivement entre les pignons 21, 22 et les pignons 23, 24. Leur fonction, bien connue, est de solidariser sélectivement l'un des pignons avec l'arbre secondaire 2 en fonction de la position du levier de vitesses. De manière également connue, la liaison des pignons de marche arrière 10 et 250 se fait par l'intermédiaire d'un pignon inverseur de sens R, illustré seulement à la figure 3. Il est à noter que, dans le mode de réalisation représenté, le pignon de marche arrière 250 est porté par le synchroniseur 25 et en est solidaire ; c'est le pignon intermédiaire R qui est monté fou. L'arbre 3 a une longueur plus petite que les arbres 1 et 2. A son extrémité 301 opposée au pignon 300, il est guidé dans le carter par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 7. A ce niveau, le carter présente une paroi décrochée 40, car il a une dimension axiale plus faible que celle du reste du carter. Ceci libère un espace E pouvant recevoir des organes mécaniques dans cette région. L'arbre 3, également creux, présente depuis son côté d'entrée (du côté du pignon 300) vers l'extrémité 301, un pignon fou de cinquième vitesse 35, porté par un manchon 30, un synchroniseur double 32, et un pignon fou de sixième vitesse 36 porté par un manchon 31. Les pignons 35, 36 engrènent respectivement avec les pignons 15 et 16 de l'arbre primaire 1. Le synchroniseur 32 sert à solidariser sélectivement en rotation l'un ou l'autre des pignons fous 35, 36 avec l'arbre 3. Ainsi, lorsque la marche arrière ou l'une des quatre premières vitesses est actionnée, l'arbre 2 est mené et entraîne à son tour le différentiel 6, par l'intermédiaire du pignon 200 et de la couronne 60. Lorsque la cinquième ou la sixième vitesse est actionnée, c'est l'arbre 3 qui est mené et entraîne le différentiel, via le pignon 300 et la même couronne 6. Cet arbre 3 tourne à grande vitesse, mais transmet un couple modéré. C' est pourquoi un roulement de faible diamètre, tel que le roulement à aiguilles 7, suffit pour supporter la portion d'extrémité 301. Dans cette zone, la paroi du carter peut donc être conformée pour être proche de l'axe X3, sous un encombrement réduit. A l'observation de la figure 1, on comprend que par leurs positions respectives en direction axiale, les différents pignons s'imbriquent judicieusement les uns entre les autres. Ainsi, les plus grands pignons fous 21, 22 et le pignon 250 de marche arrière de l'arbre 2 s'insèrent entre les deux plus grands pignons 15 et 16 de l'arbre 1. Une gorge appropriée ménagée dans le manchon 30 en regard du pignon 21 permet de rapprocher l'un de l'autre les axes X2 et X3 bien plus qu'avec les dispositions traditionnelles. Ce rapprochement n'est pas contrarié par l'arbre primaire, dont les grands pignons 15 et 16 se positionnent à l'extérieur des pignons 21, 22, en regard de leurs moyeux de faible diamètre. Ceci permet d'obtenir pour le carter un encombrement transversal réduit. En direction axiale, la boîte de vitesses a un encombrement un peu supérieur à celui d'une boîte classique à quatre vitesses, le surplus de longueur correspond seulement à la présence des pignons 15 et 16 sur l'arbre primaire. Le surplus d'encombrement transversal dû à la présence du second arbre secondaire, illustré à la figure 3, est également limité. Elle montre que le volume qui déborde vers le haut par rapport à une boîte classique - dont le carter est référencé 4' - est relativement faible. REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses, notamment pour véhicule automobile, qui comporte un arbre primaire (1) et deux arbres secondaires (2, 3) à axes parallèles, tous trois guidés en rotation dans un carter (4), caractérisée par le fait que l'un (3) - dit second arbre - des deux arbres secondaires porte les pignons fous (35, 36) des deux vitesses les plus grandes, tandis que l'autre (2) - dit premier arbre - porte le pignon (250) de marche arrière et les pignons fous (21, 22, 23, 24) des autres vitesses. 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les pignons de première et deuxième vitesses (11, 12) de l'arbre primaire (1) sont positionnés axialement dans un espace correspondant à l'intervalle séparant les deux pignons fous (35, 36) du second arbre secondaire (3). 3. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'elle est à six vitesses, et que le second arbre secondaire (3) porte les pignons fous (35, 36) des cinquième et sixième vitesses. 4. Boîte de vitesses selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le premier pignon sur le côté d'entrée de l'arbre primaire est le pignon (15) de la cinquième ou de la sixième vitesse. 5. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l'une au moins (301) des portions d'extrémité du second arbre secondaire (3) est guidée dans le carter (3) au moyen d'un roulement à aiguilles (7).