Brevet FR2770599A1 — publié le 19990507

La présente invention concerne une boîte de vitesses avec marche arriére synchronisée pour véhicules automobiles. Elle se rapporte, plus particulièrement, à une boîte de vitesses en position transversale à pignons comportant un arbre primaire et un arbre de sortie montés parallèlement l'un à l'autre dans le carter de boîte de vitesses et comportant plusieurs paires de pignons en prise pour passer sur un nombre correspondant de rapports de transmission de marche avant, ainsi qu'un axe de marche arrière, parallèle aux arbres primaire et de sortie, sur lequel sont disposés d'une part deux roues folles tournant librement l'une contre l'autre dont l'une est en prise avec un pignon fixe sur l'arbre primaire et l'autre est en prise sur un pignon fixe sur l'arbre de sortie et d'autre part un dispositif de synchronisation disposé entre les roues folles assurant entre elles une liaison permanente. Une telle architecture de boîte de vitesses présente l'avantage d'être peu encombrante pour une boîte de vitesses à deux arbres principaux. Cependant, il s'avère que les dispositifs de synchronisation de marche arrière, connus jusqu'à ce jour, dans une telle architecture sont soit rapides mais d'un volume trop encombrant, soit peu encombrant mais pas assez rapide ou encore rapide et peu encombrant mais avec un ressenti au niveau du crabotage qui est important et un niveau sonore élevé. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant, pour une boîte de vitesses telle que décrite ci-dessus, un dispositif de synchronisation de la marche arrière qui soit peu encombrant, rapide, et qui permet d'enclencher la marche arrière sans àcoup et sans bruit. A cet effet, la présente invention a pour objet une boîte de vitesses avec marche arrière synchronisée, notamment pour véhicules automobiles, comportant un arbre primaire et un arbre de sortie montés parallèlement l'un à l'autre dans le carter de boîte de vitesses et comportant plusieurs paires de pignons en prise pour passer sur un nombre correspondant de rapports de transmission de marche avant, ainsi qu'un axe de marche arrière parallèle aux arbres primaire et de sortie, sur lequel sont disposés d'une part deux roues folles tournant librement l'une contre l'autre dont l'une est en prise avec un pignon fixe sur l'arbre primaire et l'autre est en prise sur un pignon fixe sur l'arbre de sortie et d'autre part un dispositif de synchronisation de la marche arrière disposé entre les roues folles pouvant assurer entre elles une liaison permanente. Ce dispositif est remarquable en ce qu'il comprend d'une part un manchon de crabotage qui est lié en rotation à l'une des roues folles, et qui est apte à se déplacer axialement sous l'action d'un doigt de commande de manière à mettre en prise la roue folle avec la roue par accouplement des dentures intérieures du manchon avec les dentures extérieures d'une couronne de crabot solidaire de la roue folle, et d'autre part un anneau synchroniseur lié en rotation et disposé coaxialement à la périphérie du manchon, ce dernier étant apte à se déplacer axialement par rapport à l'anneau synchroniseur et en ce que ledit manchon est pourvu d'un système d'armement de synchronisation. La boîte de vitesses suivant l'invention peut d'ailleurs comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - L'anneau synchroniseur est pourvu d'au moins deux pattes, perpendiculaires à l'arbre de marche arrière, et qui prolongent la face dudit anneau dirigée du côté du manchon de manière à coopérer respectivement avec une encoche réalisée axialement sur ce dernier; - chacune des encoches du manchon est pourvue d'une embouchure, dont la largeur est supérieure à celle d'une patte, qui lui est reliée par l'intermédiaire de deux faces inclinées formant les rampes de synchronisation du manchon - chacune des pattes est pourvue sur sa face dirigée du côté du machon de deux faces inclinées, formant les rampes de synchronisation de l'anneau qui sont aptes à coopérer avec les faces inclinées du manchon; - L'anneau comporte une surface conique extérieure qui est apte à coopérer avec une surface conique complémentaire réalisée sur une partie saillant axialement de la roue folle en direction du manchon, - le système d'armement de synchronisation comprend sur trois des dents d'engrènement du manchon réparties à 1200 par rapport au centre du manchon, respectivement une rampe d'armement et une contre-rampe disposées axialement sur la dent, et qui sont aptes à coopérer avec un jonc élastique - les pattes ont une longueur suffisamment grande pour entrer en contact avec le jonc élastique lors du déplacement axial du manchon; - L'anneau comporte trois pattes disposées à 1200 par rapport à son centre; - L'anneau comporte un diamétre extérieur supérieur au diamétre des dentures intérieures du manchon permettant ainsi d'accroître la rapidité de synchronisation des vitesses des deux roues folles. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique de l'architecture de la boîte de vitesses selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la boîte de vitesses selon l'invention dans la zone de la marche arrière synchronisée, - la figure 3 est une vue en perspective du manchon de synchronisation selon l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective de l'anneau synchroniseur, et - la figure 5 est une vue en section, selon la ligne V-V de la figure 2, illustrant les différentes phases de synchronisation de la marche arrière. On a représenté à la figure 1, la transmission générale d'un véhicule automobile constituée d'un moteur à combustion interne M qui est relié à l'entrée d'un embrayage E et dont la sortie de celui-ci est reliée à l'entrée d'une boîte de vitesses B. Cette dernière est reliée en sortie aux roues du véhicule, non représenté, par l'intermédiaire d'un différentiel D, afin de transmettre la puissance du moteur M. La boîte de vitesses comporte, classiquement, un arbre primaire 1, qui est relié à la sortie de l'embrayage E, et un arbre de sortie 2 montés parallèlement l'un à l'autre dans un carter 3 de la boîte de vitesses. Chacun des arbres primaire 1 et de sortie 2 comporte une pluralité de pignons formant ainsi plusieurs paires de pignons en prise pour passer sur un nombre correspondant d'un rapport de transmission de marche avant. Chaque paire de pignons est montée sur leur arbre approprié de manière à ce que l'un des pignons soit fixe et l'autre fou. La boîte de vitesses représentée à la figure 1, est pourvue de cinq rapports de marche avant R1, R2, R3, R4 et R5 et d'un rapport de marche arrière RAR. Le rapport de marche arrière RAR est réalisé par l'intermédiaire de deux roues folles 4, 5 tournant librement l'une contre l'autre, disposées sur un axe intermédiaire 6, désigné axe de marche arrière, qui est parallèle aux arbres primaire 1 et de sortie 2. L'une des roues folles d est en prise avec un pignon fixe 7 sur l'arbre primaire 1 formant le pignon d'entraînement lors du rapport de marche RAR et l'autre 5 est en prise sur un pignons fixe 8, désigné pignon récepteur de marche arrière, sur l'arbre de sortie 2. Un dispositif de synchronisation 9 est disposé entre les deux roues folles 4, 5 de manière à assurer entre-elles une liaison permanente permettant ainsi le passage du rapport de marche arrière RAR. On notera que dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le pignon fixe des paires de pignons formant les quatre premiers rapports de marche avant R1, R2, R3,et Rq est solidaire de l'arbre primaire 1 et le pignon fixe de la paire du cinquième rapport de marche avant R5 est solidaire de l'arbre de sortie 2. Des embrayages de synchronisations 10,11 et 12 sont disposés aux voisinages des pignons fous respectivement deux 10, il sur l'arbre de sortie 2 d'une part entre le premier rapport de marche avant R1, et le second R2 et d'autre part entre le troisième rapport R3 et le quatrième R4 et un 12 au bout de l'arbre primaire 1. Avantageusement, le pignon d'entraînement 7 de marche arrière est disposé entre la paire de pignons formant le premier rapport de marche avant R1 et celle formant le second rapport R2. Selon la présente invention, le dispositif de synchronisation de marche arrière comprend, comme visible à la figure 2, un manchon de crabotage 13 qui est lié à l'une des roues folles 5, par l'intermédiaire d'un système à engrenage 14 et 14', et qui est apte à se déplacer axialement sous l'action d'un doigt de commande, non représenté, de manière à mettre en prise la roue folle 5 avec la roue 4 par accouplement des dentures intérieures 14 du manchon 13 avec les dentures extérieures 15' ou crabots d'une couronne de crabot 15 rendue solidaire, notamment par soudure, de la roue folle 4 qui est en prise avec le pignon d'entraînement 7. On notera qu'il est possible de prévoir d'autres modes de liaison entre la couronne de crabot 15 et la roue folle 4, notamment en montant la couronne de crabot 15 folle sur l'axe de marche arrière 6. Cette couronne étant pourvue de cannelures ou dentures sur sa périphérie extérieure de manière à engréner avec des cannelures intérieures prévues sur le diamétre intérieure de la roue 4. Les cannelures de la couronne de crabot étant plus large que ceux de la roue de manière à pouvoir coopérer avec les dents ou cannelures 14 du manchon. La roue 4 étant immobilisée axialement sur la couronne par un anneau. Un anneau synchroniseur 16 destiné à égaliser les vitesses de rotation des roues folles 4, 5 avant le crabotage du manchon 13 avec la couronne 15, est disposé coaxialement à la périphérie du manchon 13 et lié en rotation avec ce dernier, mais qui est apte à se déplacer axialement par rapport au manchon 13. Comme visible aux figures 2, 3 et 4, cette liaison en rotation est réalisée par l'intermédiaire d'au moins deux pattes 17, perpendiculaires à l'arbre de marche arrière 6, et qui prolongent la face de l'anneau 16 dirigée du côté du manchon 13 de manière à coopérer respectivement avec une encoche 18 réalisée axialement sur ce dernier. On notera que les pattes 17 sont, de préférence, au nombre de trois comme visible sur la figure 4, et disposées à 120C par rapport au centre de l'anneau 16 et contenues dans un même plan Chacune des encoches 18 est pourvue d'une embouchure 19, visible à la figure 3, dont la largeur est supérieure à celle d'une patte 17 permettant ainsi une rotation relative entre l'anneau 16 et le manchon 13. L'embouchure 19 est reliée à l'encoche 18 par l'intermédiaire de deux faces inclinées 20a, 20b formant les rampes de synchronisation du manchon 13. Ces dernières coopèrent avec les deux faces inclinées 21a, 21b réalisées sur chacune des faces, dirigées du côté du manchon 13, des pattes 17, formant ainsi les rampes de synchronisation de l'anneau 16. L'anneau 16 comporte une surface conique extérieure 22 qui est apte à coopérer avec une surface conique 23 complémentaire réalisée sur une partie saillant axialement de la roue folle 4, en direction du manchon 13, comme visible à la figure 2. Le manchon 13 est pourvu, classiquement, d'un système d'armement de synchronisation qui comprend sur trois des dents d'engrènement du manchon 13 sur la roue folle 5, réparties à 120C par rapport au centre du manchon, respectivement une rampe d'armement 24 et d'une contre-rampe 25 disposées axialement sur la dent ou cannelure 14, et qui sont aptes à coopérer avec un jonc élastique 26, visible à la figure 2. Le fonctionnement du dispositif de synchronisation de marche arrière va maintenant être expliqué en référence à la figure 5. On a représenté à la figure 5a, le dispositif de synchronisation en position point mort, lorsque la marche arrière n'est pas enclenchée, la roue folle 4 engrène avec le pignon 7 à une vitesse périphérique égale à la vitesse de rotation de l'arbre primaire 1. Lors de l'enclenchement de cette dernière, le manchon 13 est déplacé axialement vers la gauche, en se référant à la figure 2, la rampe d'armement 24 entraîne alors le jonc élastique 26 afin d'appliquer un effort de plaquage entre les surfaces coniques 22 et 23, respectivement de l'anneau 16 et de la roue folle 4. Une rotation relative de compensation de l'anneau 16, par rapport au manchon 13, permet à ce dernier de commencer à égaliser les vitesses de rotation des deux roues folles 4 et 5, en plaquant les pattes 17 sur l'une des faces de l'embouchure 19, figure 5b. Le déplacement du manchon entraîne ensuite la phase de synchronisation des vitesses des roues 4, 5, figures 5c et 5d, par accouplement par frottement des rampes de synchronisation 21a, 21b de l'anneau 16 avec les rampes de synchronisation 20a, 20b du manchon 13, où les pattes 17 sont engagées dans les encoches 18, la vitesse de rotation des deux roues est alors donnée par la vitesse de rotation du pignon récepteur 8 de marche arrière de l'arbre de sortie 2. Ce déplacement du manchon 13 entraîne également par coopération des rampes de synchronisation 21b et 20b respectivement des pattes 17 et du manchon 13, l'engagement des pattes 17 dans les encoches 18 comme visible à la figure 5d. Avantageusement, on notera que l'anneau 16 comporte un diamétre extérieur supérieur au diamétre intérieur du manchon 13 afin de permettre d'accroître la rapidité de synchronisation des vitesses des deux roues folles 4 et 5. Enfin, la phase de crabotage, figure 5e, est réalisée par accouplement des dents 15' et 14, respectivement de la couronne 15 et du manchon 13, qui sont pourvues classiquement, de surfaces inclinées 27a et 27b pour faciliter un engrènement mutuel, comme visible à la figure 5. Lors de cette phase, la contre-rampe 25 libère l'effort de plaquage entre les surfaces coniques 22 et 23 respectivement de l'anneau 16 et de la roue 4, exercé par le jonc élastique 26. Avantageusement, les pattes 17 ont une longueur suffisamment grande pour entrer en contact avec le jonc élastique 26 lors du déplacement du manchon 13 évitant ainsi d'avoir un armement résiduel, c'est-à-dire un effort de plaquage entre les surfaces coniques 22 et 25 lors de la phase de crabotage, ce qui est néfaste à l'agrément de passage du rapport de marche arrière. On comprend à la lecture de la description qui précède, qu'un tel dispositif de synchronisation de marche arrière selon la présente invention, permet d'avoir un diamètre de cône 22 de synchroniseur optimal dans un encombrement réduit et également d'avoir une course de synchronisation très réduite de par la forme de l'anneau et du manchon, permettant ainsi une rapidité du passage de la marche arrière, et un meilleur agrément de passage c'est-à-dire sans bruit et sans à-coup. Bien entendu, le dispositif de synchronisation de marche arrière décrit ci-dessus peut être inversé, c'est-à-dire que le manchon 13 peut être lié à la roue folle 4. REVENDICATIONS 1 - Boîte de vitesses avec marche arrière synchronisée, notamment pour véhicules automobiles, comportant un arbre primaire (1) et un arbre de sortie (2) montés parallèlement l'un à l'autre dans le carter (3) de boîte de vitesses et comportant plusieurs paires de pignons en prise pour passer sur un nombre correspondant de rapports de transmission de marche avant, ainsi qu'un axe de marche arrière (6), parallèle aux arbres primaire (1) et de sortie (6), sur lequel sont disposés d'une part deux roues folles (4, 5) tournant librement l'une contre l'autre dont l'une (4) est en prise avec un pignon fixe (7) sur l'arbre primaire (1) et l'autre (5) est en prise sur un pignon fixe sur l'arbre de sortie (2) et d'autre part un dispositif de synchronisation de la marche arrière (9) disposé entre les roues folles pouvant assurer entre elles une liaison permanente, caractérisée en ce que le dispositif de synchronisation de marche arrière (9) comprend d'une part un manchon de crabotage (13) qui est lié en rotation à l'une des roues folles (5), et qui est apte à se déplacer axialement sous l'action d'un doigt de commande de manière à mettre en prise la roue folle (5) avec la roue (4) par accouplement des dentures intérieures (14) du manchon (13) avec les dentures extérieures (15') d'une couronne de crabot (15) solidaire de la roue folle (4), et d'autre part un anneau synchroniseur (16) lié en rotation et disposé coaxialement à la périphérie du manchon (13), ce dernier étant apte à se déplacer axialement par rapport à l'anneau synchroniseur et en ce que ledit manchon (13) est pourvu d'un système d'armement (24, 25) de synchronisation. 2 - Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'anneau synchroniseur (16) est pourvu d'au moins deux pattes (17), perpendiculaires à l'arbre de marche arrière (6), et qui prolongent la face dudit anneau (16) dirigée du côté du manchon (13) de manière à coopérer respectivement avec une encoche (18) réalisée axialement sur ce dernier. 3 - Boîte de vitesses selon la revendication 2, caractérisée en ce que chacune des encoches (18) du manchon (13) est pourvue d'une embouchure (19), dont la largeur est supérieure à celle d'une patte (17), qui lui est reliée par l'intermédiaire de deux faces inclinées (20a, 20b) formant les rampes de synchronisation du manchon (13). 4 - Boîte de vitesses selon la revendication 3, caractérisée en ce que chacune des pattes (17) est pourvue sur sa face dirigée du côté du machon (13) de deux faces inclinées (21a, 21b), formant les rampes de synchronisation de l'anneau (16) qui sont aptes à coopérer avec les faces inclinées (20a, 20b) du manchon (13). 5 - Boîte de vitesses selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'anneau (16) comporte une surface conique extérieure (22) qui est apte à coopérer avec une surface conique (23) complémentaire réalisée sur une partie saillant axialement de la roue folle (4) en direction du manchon (13). 6 - Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système d'armement de synchronisation comprend sur trois des dents d'engrènement (14) du manchon (13) réparties à 120C par rapport au centre du manchon, respectivement une rampe d'armement (24) et d'une contre-rampe (25) disposées axialement sur la dent (14), et qui sont aptes à coopérer avec un jonc élastique (26). 7 - Boîte de vitesses selon la revendication 6, caractérisée en ce que les pattes (17) ont une longueur suffisamment grande pour entrer en contact avec le jonc élastique (26) lors du déplacement axial du manchon (13). 8 - Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'anneau (16) comporte trois pattes (17) disposées à 120 par rapport à son centre. 9 - Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'anneau (16) comporte un diamétre exterieur supérieur au diamétre intérieur du manchon (13) permettant ainsi d'accroître la rapidité de synchronisation des vitesses des deux roues folles (4 et 5). 10 - Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, à cinq rapports de marche avant caractérisée en ce que le pignon fixe des paires de pignons formant les quatre premiers rapports de marche avant est solidaire de l'arbre primaire (1) et en ce que le pignon fixe de la paire du cinquième rapport de marche avant est solidaire de l'arbre de sortie (2). 11 - Boîte de vitesses selon la revendication 10, caractérisée en ce que le pignon d'entraînement (7) de marche arrière est disposé entre la paire de pignons formant le premier rapport de marche avant (R1) et celle formant le second rapport (R2).