Brevet FR2786842A1 — publié le 20000609

-1_- PROCEDE ET DISPOSITIF DE CHANGEMENT DE VITESSES A PASSAGES SOUS COUPLE La présente invention concerne les boîtes de vitesses à arbres parallèles, dites à baladeurs, comportant notamment une ligne primaire de pignons reliée à l'arbre de sortie du moteur, qui engrène en permanence avec une ou plusieurs ligne(s) secondaire(s) de pignons, crabotables sélectivement avec leur arbre de support par l'intermédiaire de baladeurs, pour engager les différents rapports de la transmission. Dans les véhicules équipés d'une boîte de vitesses mécanique du type mentionné ci-dessus, les changements de vitesses sont effectués manuellement par le conducteur en déplaçant les baladeurs à partir du levier de changement de vitesses prévu sur son poste de conduite, après avoir débrayé la transmission en enfonçant la pédale d'embrayage dans un véhicule conventionnel, ou déclenché automatiquement l'ouverture de l'embrayage en manifestant simplement son intention de changer de vitesse, dans un véhicule à embrayage automatique ou "piloté". Dans les transmissions mécaniques, le mécanisme d'embrayage, habituellement disposé entre le moteur et la boîte, permet, d'interrompre l'entrée du couple moteur dans celle-ci lors des -2- changements de vitesses, pour faciliter le décrabotage et le crabotage des pignons secondaires sur leur arbre. Lorsque, ni le débrayage, ni le passage des vitesses, ne sont automatisés, le conducteur doit donc, à chaque passage, enfoncer la pédale d'embrayage, lever le pied de l'accélérateur et déplacer le levier de changement de vitesses. Ces manoeuvres entraînent une rupture du couple d'entraînement, qui se traduit par des secousses plus ou moins brutales pour les passagers. A la différence des transmissions manuelles, les transmissions automatiques, constituées principalement d'un ou de plusieurs trains épicycloïdaux, précédés, en sortie du moteur, d'un convertisseur hydrocinétique de couple, effectuent les changements de vitesses sous couple, et ne présentent donc pas les inconvénients précités. On sait cependant que l'agrément de conduite de ce type de transmission s'obtient au prix d'une augmentation sensible du prix d'achat du véhicule, ainsi que de sa consommation. On voit par ailleurs apparaître des transmissions dites robotisées", comportant une boîte de vitesses mécanique équipée d'actionneurs, et un embrayage, actionnés de façon coordonnée pour assurer la fermeture et l'ouverture de l'embrayage, ainsi que le déplacement des baladeurs. Dans ce -3- type de transmission, "le robot" exécute donc toutes les manoeuvres à la place du conducteur, mais avec interruption du couple transmis aux roues pendant les passages de vitesses, du fait de la fermeture momentanée de l'embrayage d'entrée. La présente invention vise à associer les avantages d'une boîte de vitesse robotisée, à l'agrément des passages sous couple d'une transmission automatique. Elle propose dans ce but que, dans une première phase d'un passage montant en tirage, on dérive le couple moteur sur un rapport plus élevé avant de désolidariser un premier élément tournant de son arbre, dans une seconde phase on contraint le moteur à ralentir jusqu'à ce que le régime de synchronisme du rapport qu'on veut engager soit atteint en maintenant la dérivation du couple, et dans une troisième phase, on solidarise un second élément avec son arbre avant de supprimer la dérivation du couple. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le couple est dérivé sur le rapport le plus élevé de la transmission. Le régime de synchronisme est avantageusement déterminé en admettant que la vitesse du véhicule reste constante pendant toute l'opération de changement de rapport. -4- Lors des passages montants ou descendants sans tirage, l'invention prévoit notamment d'établir un régime moteur fournissant un couple nul, de désolidariser un premier élément tournant de son arbre, puis de solidariser un second élément tournant avec son arbre. L'invention concerne également un dispositif de changement de vitesses, dans lequel les changements de rapports montants en tirage s'effectuent sans interrompre la transmission du couple, mais en dérivant celui-ci sur la descente d'engrenages d'un rapport plus long. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de trois modes de réalisation particuliers de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés, sur lesquels: - les figures 1 à 3 illustrent respectivement ces trois modes de réalisation. Ces figures sont des schémas d'architecture de boîtes de vitesses trois arbres, dont un arbre primaire 1, entraînant deux arbres secondaires 2, 3, l'arbre primaire étant relié, dans le cadre de la présente invention, à l'arbre de sortie d'un moteur thermique, par l'intermédiaire d'un embrayage non représenté. Conformément à l'invention, cet embrayage n'intervient pas -5- lors des passages de vitesses sous couple, mais uniquement pour effectuer les démarrages en marche avant et en marche arrière. Sur la figure 1, le primaire 1 porte trois pignons primaires 4, 6, 7, engrenant avec cinq pignons secondaires de marche avant 8, 9, 11, 12, 13 tournant fou, répartis entre les deux secondaires 2 et 3, et permettant d'obtenir cinq premiers rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. L'arbre 1 porte également un train épicycloïdal 14, permettant d'obtenir un sixième rapport de marche avant. Sur ce dernier rapport, le couple moteur entre par le porte-satellites 16 du train, le planétaire 17 est freiné par le frein 18, et le couple ressort par la couronne 19, pour être transmis à un secondaire 3 par un train d'engrenages 21, 22. Sur la figure 2, on trouve quatre pignons primaires 4, 6, 7, 7a, engrenant avec cinq pignons fous 8, 9, 11, 12, 13, répartis entre les deux secondaires 2 et 3, afin d'obtenir cinq premiers rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. Mais cette fois, le train 14 est porté par un secondaire 3. Sur le rapport le plus élevé, le couple moteur est transmis du primaire 1 au porte-satellites 16 par la descente d'engrenages 21, 22, le planétaire 17 est freiné par le frein 18, et le couple ressort du train 14, par la couronne 19 reliée au secondaire 3. -6- Sur la figure 3, les trois premiers pignons primaires 4, 6, 7, engrènent également avec cinq pignons fous 8, 9, 11, 12, 13, répartis entre les deux secondaires 2 et 3, pour obtenir cinq premiers rapports de marche avant et une marche arrière, mais le sixième rapport est obtenu à partir du cinquième pignon primaire 21, en prise avec le pignon secondaire 22, solidarisable de son arbre 2 par un embrayage 23. Les exemples d'architecture illustrés par les figures 1 à 3, relatifs à des boîtes trois arbres à six rapports de marche avant, n'ont cependant aucun caractère limitatif pour la mise en euvre de l'invention, qui est applicable à tout dispositif de changement de vitesses comportant un arbre d'entrée de mouvement portant des pignons primaire, reliés par plusieurs descentes d'engrenages, à un ou deux arbres de sortie de mouvement. Conformément à l'invention, les changements de rapport peuvent s'effectuer de la façon suivante. Dans la première phase d'un changement de rapport montant sous couple, le serrage du frein 18 ou de l'embrayage 24 dérive le couple sur le rapport de sixième, annulant ainsi le couple transmis aux roues par le pignon secondaire en prise. Dès que ce couple est nul, le pignon secondaire du rapport qu'on abandonne est décraboté sans difficulté. Conformément à l'invention, le moteur est alors contraint à ralentir jusqu'à ce que la vitesse de synchronisme du -7- rapport que l'on veut engager soit atteinte. A cet instant, le crabot de verrouillage du pignon secondaire du rapport qu'on engage est actionné, et enfin l'embrayage 18 ou le frein 23 est relaché. le changement de rapport est alors terminé. Ces opérations s'effectuent sans débrayer. Conformément aux schémas, ce procédé n'est mis en oeuvre que pour les passages intermédiaires (seconde troisième, quatrième dans le cas d'une boîte six), puisque, pour passer la sixième, il suffit de serrer l'embrayage 18 ou le frein 23, puis de décraboter le pignon de cinquième. Lors des passages montants ou descendants sans couple, le régime moteur est établi de façon à fournir un couple nul. On peut donc facilement décraboter le rapport engagé, établir le régime moteur de synchronisme du rapport que l'on veut prendre, et enfin craboter le pignon secondaire correspondant, sans débrayer la transmission pendant ces passages. Selon le procédé décrit ci-dessus, le couple moteur est dérivé sur le plus élevé de la transmission (rapport de sixième) lors de tous les passages intermédiaires. En variante, on peut dériver le couple sur un rapport intermédiaire, par exemple le troisième (ou le quatrième). Dans ce cas, seuls les passages 1-2, 2-3 (3-4) se font sous couple, les autres passages, 4-5 et 5-6, se faisant avec rupture de couple, comme sur une boîte robotisée -8- classique. Que le rapport sur lequel le couple est dérivé soit un rapport intermédiaire, ou le rapport le plus élevé, la règle à respecter est que cette dérivation s'effectue toujours sur un rapport plus élevé que celui qui est engagé. -9- REVENDICATIONS [1] Procédé de changement de vitesses pour véhicule automobile consistant à désolidariser d'un arbre de sortie (2, 3) de la transmission un premier élément tournant de transfert du couple sur cet arbre, puis à solidariser avec ledit arbre un second élément de transfert de couple, caractérisé en ce que: - dans une première phase d'un passage montant en tirage, on dérive le couple moteur sur un rapport plus élevé avant de désolidariser le premier élément, - dans une seconde phase, on contraint le moteur à ralentir jusqu'à ce que le régime de synchronisme du rapport qu'on veut engager soit atteint en maintenant la dérivation du couple, et - dans une troisième phase, on solidarise le second élément de son arbre avant de supprimer la dérivation du couple. [2] Procédé de changement de vitesses selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régime de synchronisme est déterminé en admettant que la vitesse du véhicule reste constante pendant toute l'opération. [3] Procédé de changement de vitesses selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que, lors des passages montants ou -10 - descendants sans tirage, on établit le régime moteur afin de fournir un couple nul, on désolidarise le premier élément tournant de son arbre, puis on solidarise le second élément tournant avec son arbre. [4] Procédé de changement de vitesses selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le rapport le plus élevé de la transmission est obtenu en freinant un élément de la transmission. [5] Procédé de changement selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le rapport le plus élevé de la transmission est obtenu en embrayant un élément de la transmission. [6] Dispositif de changement de vitesses pour véhicule comportant un arbre d'entrée de mouvement (1) portant des pignons primaires (4, 6, 7, 21), relié par plusieurs descentes d'engrenages à au moins un arbre de sortie de mouvement (2, 3), caractérisé en ce que les changements de rapports montants en tirage s'effectuent sans interrompre la transmission du couple, mais en dérivant celui-ci sur la descente d'engrenages d'un rapport plus long. - 11 - [7] Dispositif de changement de rapport selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un train épicycloïdal (14) dont le serrage d'un élément permet de dériver le couple sur la descente d'engrenages d'un rapport plus long. [8] Dispositif de changement de vitesses selon la revendication 7, caractérisé en ce que le train épicycloïdal (14) est monté sur l'arbre d'entrée (1) de la transmission. t10 [9] Dispositif de changement de vitesses selon la revendication 7, caractérisé en ce que le train épicycloïdal (14) est monté sur un arbre de sortie (3) de la transmission. [10] Dispositif de changement de vitesses selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un embrayage (23) dont le serrage permet de dériver le couple sur la descente d'engrenages d'un rapport plus long.