Brevet FR2772450A1 — publié le 19990618

"Boîte de vitesses de véhicule automobile" L'invention concerne un agencement de dispositif de marche arrière dans une boîte de vitesses mécanique. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de marche arrière d'une boîte de vitesses mécanique à au moins deux arbres parallèles primaire et secondaire du type dans lequel l'arbre primaire porte au moins un pignon fou d'un rapport de marche avant et un crabot comportant une bague de crabotage sur laquelle on agit axialement dans un premier sens, et du type dans lequel l'arbre secondaire porte un pignon fixe du même rapport de marche avant, un pignon du rapport de marche arrière, et du type dans lequel l'arbre secondaire porte des moyens de crabotage comportant une bague de crabotage sur laquelle on agit axialement dans un second sens opposé au premier et du type dans lequel le passage du rapport de marche avant ou du rapport de marche arrière est commandé par une fourchette commune. On connaît de nombreuses boîtes de vitesses comportant le pignon fou de cinquième rapport de marche avant sur l'arbre primaire, et portant un pignon du rapport de marche arrière sur l'arbre secondaire. Le document EP 0.224.407 B1 décrit et représente un exemple de conception d'une telle boîte. Un problème se pose quant à l'optimisation simultanée des différentes caractéristiques de la boîte. II est souhaitable de disposer d'une grille de changements de rapports en forme dite de double H permettant d'éviter les réglages en ayant une course d'engagement du cinquième rapport de marche avant égale et opposée à la course d'engagement du rapport de marche arrière. Par ailleurs, les dispositifs de marche arrière sont tributaires de considérations liées au rendement, à I'encombrement, et à la fiabilité de fonctionnement. En effet, I'optimisation du rendement d'une boîte de vitesses impose le positionnement du pignon fou du cinquième rapport de marche avant sur l'arbre primaire. Les contraintes géométriques liées à l'obtention des rapports de démultiplication interdisent de plus le positionnement du pignon fou en vis à vis du pignon fou du cinquième rapport de marche avant, ceci afin d'éviter un surdimensionnement du carter de la boîte. Enfin, la recherche de fiabilité des mécanismes de commande interne de la boîte rend préférable l'emploi d'une commande commune de crabotage pour le cinquième rapport de marche avant et le rapport de marche arrière, cette condition étant particulièrement délicate à réaliser : En effet, la réalisation du crabotage du rapport de marche arrière sur un arbre intermédiaire de marche arrière rend inévitable l'emploi d'une commande complexe. De même, la réalisation d'un dispositif permettant de désengager un rapport en arrivant au point mort et d'en engager un autre en le quittant entraîne également l'emploi d'une commande complexe, coûteuse, encombrante et présentant des risques de mauvais fonctionnement. Afin de remédier à ces inconvénients, I'invention propose une boîte de vitesses du type décrit précédemment, caractérisée en ce que le pignon de marche arrière porté par l'arbre secondaire est fou, en ce que le crabot associé au rapport de marche arrière est porté par l'arbre secondaire, et en ce que les deux bagues de crabotage sont solidaires axialement et se déplacent sous l'action de la fourchette commune. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - I'une des deux bagues de crabotage comporte une collerette qui est reçue dans une gorge de l'autre bague de crabotage, I'une des deux bagues étant commandée directement par la fourchette - en variante, les deux bagues de crabotage sont montées tournantes dans une pièce commandée par la fourchette ; - une face latérale du pignon fixe du rapport de marche avant présente un dégagement qui permet le passage de la bague de crabotage de marche arrière quand il se déplace axialement dans le premier sens - les bagues de crabotage sont réalisées en matériau à faible coefficient de frottement - le moyeu du crabot du rapport de marche avant est lié en rotation à l'arbre primaire par des cannelures - le pignon fixe du cinquième rapport de marche avant et le moyeu du crabot du rapport de marche arrière sont liés en rotation à l'arbre secondaire par des cannelures communes; - chaque pignon fou est monté tournant sur son arbre par des aiguilles - le pignon fou du rapport de marche arrière est immobilisé axialement par des rondelles et des anneaux élastiques - le rapport de marche avant est le rapport de rang le plus élevé de la boîte ; - le rapport de rang le plus élevé est le cinquième rapport de marche avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue longitudinale développée en section axiale partielle d'une boite de vitesses représentant un mode de réalisation de l'invention appliquée à une boîte mécanique à cinq rapports de marche avant - la figure 2 est une vue de détail à plus grande échelle de la figure 1 qui illustre notamment les pignons de cinquième rapport de marche avant et de marche arrière. La boîte de vitesses 10 illustrée à la figure 1 comporte deux arbres parallèles, un arbre primaire 12 et un arbre secondaire 27. La boîte de vitesses 10 comporte aussi un différentiel 50. L'arbre primaire 12 porte, disposés axialement d'avant en arrière un mécanisme d'embrayage 48, le pignon fixe du second rapport de marche avant 14, le pignon fixe du premier rapport de marche avant 16, le synchroniseur 18 du cinquième rapport de marche avant comportant une bague de crabotage 20 et un moyeu 19, le pignon fou du cinquième rapport de marche avant 22, le pignon fixe du quatrième rapport de marche avant 24, et le pignon fixe du troisième rapport de marche avant 26. L'arbre secondaire 27 porte, disposés axialement d'avant en arrière, le pignon fou du second rapport de marche avant 28, un synchroniseur double des premier et second rapports de marche avant 30, le pignon fou du premier rapport de marche avant 32, le pignon fou du rapport de marche arrière 34, le crabot du rapport de marche arrière 38 comportant une bague de crabotage 36 et un moyeu 37, le pignon fixe du cinquième rapport de marche avant 40, le pignon fou du quatrième rapport de marche avant 42, un synchroniseur double 44 des troisième et quatrième rapports de marche avant, et le pignon fou du troisième rapport de marche avant 46. Le synchroniseur du cinquième rapport de marche avant 18 illustré sur la figure 2 comporte une bague 20 qui est susceptible d'être commandée dans ses déplacements axiaux par une fourchette (non représentée), une bague en bronze 21 réalisant la synchronisation du pignon fou du cinquième rapport de marche avant 22. A la partie inférieure de la figure 2, on reconnaît l'arbre secondaire 27 portant le pignon fou du rapport de marche arrière 34 et le crabot du rapport de marche arrière 38 équipé de sa bague 36 susceptible d'être commandée dans ses déplacements axiaux par une fourchette (non représentée). On reconnaît aussi, dans la partie supérieure de la figure 2, L'arbre primaire 12 portant le pignon fou du cinquième rapport de marche avant 22 et le synchroniseur du cinquième rapport de marche avant 18 équipé de sa bague 20 susceptible d'être commandée dans ses déplacements axiaux par une fourchette (non représentée). Conformément aux enseignements de l'invention, le synchroniseur 18 et le crabot 38 sont alignés axialement et les bagues 20 et 36 sont solidaires axialement l'une de l'autre pour permettre le déplacement simultané des bagues 20 et 36 sous l'action d'une fourchette de commande commune dans un premier sens axial en direction du pignon fou du cinquième rapport de marche avant 22 ou, dans un second sens opposé, en direction du pignon fou du rapport de marche arrière 34, immobilisé axialement par une rondelle 70 et un anneau élastique 72. La fourchette de commande (non représentée) peut agir indifféremment sur la bague 20 du synchroniseur 18 ou la bague 36 du crabot 38. Les deux bagues 20 et 36 sont rendues solidaires axialement l'une de l'autre par l'intermédiaire d'une collerette 39 de la bague 36 qui est reçue radialement entre les faces latérales opposées d'une gorge radiale interne 41 de la bague 20, les surfaces en contact étant réalisées en un matériau à faible coefficient de frottement. Un dégagement est assuré entre d'une part le synchroniseur 18 et une partie 68 du carter 62 de la boîte portant un roulement de l'arbre primaire 12 et, d'autre part, le crabot 38 et la face latérale 64 du pignon fixe de cinquième rapport de marche avant 40. Cette disposition permet un gain de place considérable. Le fonctionnement de l'engagement du cinquième rapport de marche avant et du rapport de marche arrière selon l'invention est le suivant Pour engager le cinquième rapport de marche avant, I'utilisateur déplace la fourchette (non représentée) axialement en direction du pignon fou du cinquième rapport de marche avant 22. Cette action a pour effet de comprimer la bague en bronze 21 qui entraîne en rotation le pignon fou 22 à la même vitesse que l'arbre primaire 12, puis la denture intérieure de la bague 20 réalise une liaison axiale entre la denture du moyeu 19 du synchroniseur 18 et la denture du pignon fou 22 qui est lié en rotation avec le pignon fixe du cinquième rapport de marche avant 40 situé sur l'axe secondaire 27. Simultanément, le crabot 38 se déplace vers le dégagement prévu à cet effet. Pour engager le rapport de marche arrière, I'utilisateur déplace la fourchette (non représentée) axialement dans la direction du pignon fou du rapport de marche arrière 34. Simultanément, le synchroniseur 18 se déplace vers le dégagement prévu à cet effet. La denture intérieure de la bague 36 réalise une liaison axiale entre la denture du moyeu 37 du crabot 38 et une denture 33 du pignon fou de marche arrière 34. Le pignon fixe de marche arrière 34 porte en effet deux dentures, I'une 33 située sur un épaulement de petit diamètre du pignon 34 et qui permet le crabotage du pignon 34, L'autre 35 située sur le grand diamètre du pignon 34 et étant toujours liée en rotation avec un pignon intermédiaire du rapport de marche arrière (non représenté), lié en rotation avec l'arbre primaire 12 et qui permet d'inverser le sens de rotation de l'arbre secondaire 27. A titre de variante (non représentée), une pièce intermédiaire de commande peut être prévue dans laquelle la bague 20 du synchroniseur 18 et la bague 36 du crabot 38 sont montées tournantes et sur laquelle agit la fourchette de commande (non représentée). La transmission de puissance entre l'arbre primaire 12 le synchroniseur 18 et le pignon fixe 24 est assurée par des cannelures 58, et la transmission de puissance entre l'arbre secondaire, le pignon fixe 40 et le crabot 38 est assurée par des cannelures 54. Enfin, le pignon fous 22 de l'arbre primaire 12 est monté sur un roulement à aiguilles 60 et les pignons fous 28, 32, 34, 42, 46 de l'arbre secondaire 27 sont montés sur des roulements à aiguilles 52, permettant ainsi la transmission des efforts radiaux de denture, les efforts axiaux étant repris par des roulements à une rangée de billes à contact radial 66 de l'arbre primaire et 68 de l'arbre secondaire 27. REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses mécanique (10) à au moins deux arbres parallèles primaire (12) et secondaire (27) du type dans lequel l'arbre primaire (12 ) porte au moins un pignon fou (22) d'un rapport de marche avant et un crabot (18) comportant une bague de crabotage (20) sur laquelle on agit axialement dans un premier sens, et du type dans lequel l'arbre secondaire (27) porte un pignon fixe du même rapport de marche avant (40), un pignon du rapport de marche arrière (34), et du type dans lequel l'arbre secondaire (27) porte des moyens de crabotage (38) comportant une bague de crabotage (36) sur laquelle on agit axialement dans un second sens opposé au premier et du type dans lequel le passage du rapport de marche avant ou du rapport de marche arrière est commandé par une fourchette commune caractérisée en ce que le pignon de marche arrière (34) porté par l'arbre secondaire est fou, en ce que le crabot (38) associé au rapport de marche arrière est porté par l'arbre secondaire (27), et en ce que les deux bagues de crabotage (20) et (36) sont solidaires axialement et se déplacent sous l'action de la fourchette commune. 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce l'une des deux bagues de crabotage comporte une collerette qui est reçue dans une gorge de l'autre bague de crabotage, I'une des deux bagues étant commandée directement par la fourchette. 3. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux bagues de crabotage (20) et (36) sont montées tournantes dans une pièce commandée par la fourchette. 4. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une face latérale du pignon fixe du rapport de marche (40) avant présente un dégagement (64) qui permet le passage de la bague (36) de crabotage de marche arrière quand il se déplace axialement dans le premier sens. 5. Boîte de vitesses selon i'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bagues de crabotage (20) et (36 ) sont réalisées en matériau à faible coefficient de frottement. 6. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyeu (19) du crabot du rapport de marche avant est lié en rotation à l'arbre primaire (12 ) par des cannelures (58). 7. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pignon fixe du cinquième rapport de marche avant (40) et le moyeu du crabot (38) du rapport de marche arrière sont liés en rotation à l'arbre secondaire (27) par des cannelures communes (54). 8. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce chaque pignon fou est monté tournant sur son arbre par des aiguilles (52) et (60). 9. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pignon fou (34) du rapport de marche arrière est immobilisé axialement par des rondelles (70) et des anneaux élastiques (72). 10. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce le rapport de marche avant est le rapport de rang le plus élevé de la boîte. 11. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rapport de rang le plus élevé est le cinquième rapport de marche avant.