Brevet FR2790810A1 — publié le 20000915

REN0424.DOC 2790810 I "Boîte de vitesses à marche arrière synchronisée" L'invention concerne une boîte de vitesses pour véhicule automobile. L'invention concerne une boîte de vitesses pour véhicule automobile, du type qui comporte trois arbres parallèles primaire, secondaire, et intermédiaire, du type dans laquelle l'arbre primaire est lié en rotation à un moteur du véhicule par l'intermédiaire d'un embrayage et porte au moins io un premier pignon fixe de marche arrière à denture droite, du type dans laquelle l'arbre secondaire est lié par l'intermédiaire d'une transmission à au moins une roue du véhicule et porte au moins un deuxième pignon fixe de marche arrière à denture droite, du type dans laquelle un des arbres primaire ou i5 secondaire porte au moins un troisième pignon fou de marche avant, engrenant avec un quatrième pignon fixe de marche avant qui est porté par l'autre de ces deux arbres, qui est susceptible d'être synchronisé par un synchroniseur axial puis lié, par un crabot, en rotation à l'arbre qui le porte pour transmettre la puissance motrice du moteur à la roue du véhicule suivant au moins un rapport de marche avant, et du type dans laquelle l'arbre intermédiaire porte un pignon intermédiaire fixe de marche arrière à denture droite et est mobile axialement pour que le pignon intermédiaire fixe engrène avec les premier et deuxième pignons fixes de marche arrière pour établir un rapport de marche arrière, On connaiît de nombreux exemples de boîtes de vitesses de ce type. Dans une boîte de vitesses conventionnelle à deux arbres parallèles primaire et secondaire, I'inversion du mouvement entre l'arbre primaire et l'arbre secondaire est traditionnellement confiée à un pignon intermédiaire à denture REN0424.DOC 2790810 droite qui est monté tournant sur un arbre mobile axialement, ledit arbre étant susceptible d'être déplacé axialement en regard des dentures droites du premier pignon fixe de marche arrière porté par l'arbre primaire et du deuxième pignon fixe de marche arrière porté par l'arbre secondaire. Cette disposition est généralement préférée à un engrenage faisant intervenir des roues dentées à denture hélicoïdale, qui sont plus silencieuses en fonctionnement mais très coûteuses en termes de fabrication. Un tel coût n'est pas 0o justifié dans la construction d'une boîte de vitesses de véhicule automobile dans laquelle la marche arrière est très peu,utilisée en regard des autres rapports de démultiplication de marche avant. De plus, l'avantage de l'utilisation de roues ou pignons dentées à depture droite réside dans la possibilité de les craboter entre elles par simple déplacement axial. Toutefois, ces roues dentées présentent un inconvénient inhérent à leur denture, qui est le risque de craquement lors de l'engagement du rapport, si les vitesses des roues dentées mises en jeu ne sont pas voisines. Par ailleurs, un engagement trop violent du rapport risque de détériorer les bords axiaux d'attaque des dentures des pignons concernés. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé de remplacer cet agencement connu par un agencement dans lequel un des pignons d'un arbre primaire ou secondaire engrène en permanence avec le pignon intermédiaire, et dans lequel le pignon de l'autre arbre primaire ou secondaire est fou et est muni d'un dispositif de crabotage sur son arbre et d'un synchroniseur. REN0424.DOC 279081 0 Cet agencement procure des résultats satisfaisants en terme de silence lors du crabotage, mais présente l'inconvénient d'être d'un coût élevé. Pour remédier à cet inconvénient, I'invention propose des moyens de synchronisation de la vitesse des pignons du rapport de marche arrière utilisant des moyens de synchronisation préexistants de la boîte de vitesses. Dans ce but, I'invention propose une boîte de vitesses du type précédemment décrit, caractérisée en ce qu'elle io comporte des moyens commandés permettant de freiner l'arbre primaire, en actionnant le synchroniseur du troisième pignon fou de marche avant, afin de synchroniser la vitesse du pignon intermédiaire fixe de marche arrière avec celle du premier pignon fixe de marche arrière porté par l'arbre primaire et avec celle du deuxième pignon fixe de marche arrière porté par l'arbre secondaire, avant de provoquer l'engrènement mutuel de ces pignons pour l'établissement du rapport de marche arrière. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les moyens commandés comportent un module électronique de commande qui est susceptible de commander au moins un actionneur actionnant axialement au moins le synchroniseur du troisième pignon fou de marche avant et/ou actionnant axialement l'arbre intermédiaire portant le pignon intermédiaire fixe de marche arrière, - le module électronique de commande est susceptible de recevoir un ordre de commande de passage de la marche arrière fourni par la position d'un organe de changement de vitesses du véhicule et une information représentative de la vitesse de l'arbre primaire, - si la vitesse de l'arbre primaire est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée, le module électronique REN:0424.DOC 2790810 commande successivement l'actionnement du synchroniseur du troisième pignon fou de marche avant sans le craboter sur son arbre, puis le relâchement du synchroniseur du troisième pignon fou de marche avant, puis l'actionnement de l'arbre intermédiaire portant le pignon intermédiaire fixe de marche arrière, - si la vitesse de l'arbre primaire est inférieure à la valeur de seuil prédéterminée, le module électronique commande directement l'actionnement de l'arbre intermédiaire io portant le pignon intermédiaire fixe de marche arrière, - le troisième pignon fou et le quatrième pignon fixe de marche avant définissent un rapport de marche avant de rang élevé permettant de freiner rapidement l'arbre primaire à l'aide du synchroniseur associé, - le pignon intermédiaire fixe de marche arrière engrène en permanence avec le premier pignon fixe de marche arrière porté par l'arbre primaire, le déplacement axial de l'arbre intermédiaire ne réalisant que le crabotage du pignon intermédiaire fixe de marche arrière qu'il porte avec le deuxième pignon fixe de marche arrière porté par l'arbre secondaire, - le déplacement axial de l'arbre intermédiaire réalise le crabotage simultané du pignon intermédiaire fixe de marche arrière qu'il porte avec le premier pignon fixe de marche arrière porté par l'arbre primaire et avec le deuxième pignon fixe de marche arrière porté par l'arbre secondaire. 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: RE')424.DOC 2790810 - la figure 1 est un organigramme du fonctionnement d'une boîte de vitesses commandée par un module électronique de commande selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'une boîte de vitesses selon l'invention. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté schématiquement à la figure 2 un to groupe motopropulseur 10 d'un véhicule automobile comportant une boîte de vitesses 12 réalisée selon l'invention. De manière connue, le groupe motopropulseur 10 comporte un moteur 14 qui est accouplé, par l'intermédiaire d'un embrayage 16, à un arbre primaire 18 de la boîte de vitesses 12., L'arbre primaire 18 est susceptible de transmettre, notamment par l'intermédiaire d'un engrenage 20 associé à un rapport de marche avant, une puissance motrice à un arbre secondaire 22 afin d'entraîner en rotation une transmission 24 du véhicule liée à des roues 26 du véhicule. La puissance motrice du moteur 14 est aussi susceptible d'être transmise de l'arbre primaire 18 à l'arbre secondaire parallèle 22 par l'intermédiaire d'un engrenage 40 associé à un rapport de marche arrière. L'engrenage 40 comporte par exemple, et de façon non limitative de l'invention, un premier pignon fixe 42 de marche arrière qui est lié en rotation à l'arbre primaire, un pignon intermédiaire 44 de marche arrière et un deuxième pignon fixe 46 de marche arrière qui est lié en rotation à l'arbre secondaire 22. L'engrenage 20 comporte par exemple un pignon fou 30 de marche avant porté par l'arbre secondaire 22 et un REN0424.DOC 2790810 quatrième pignon fixe 28 de marche avant qui est lié en rotation à l'arbre primaire 18, le troisième pignon fou 30 de marche avant étant susceptible d'être craboté sur l'arbre secondaire 22 par l'intermédiaire d'un dispositif de crabotage 32 qui comporte notamment un crabot (non représenté) et un synchroniseur 34. De manière connue, le synchroniseur 34 est un synchroniseur qui est susceptible, lorsqu'il est déplacé axialement le long de l'arbre secondaire 22, de réaliser io l'entraînement en rotation du troisième pignon fou 30 de marche avant à la même vitesse de l'arbre secondaire 22 avant que le crabot (non représenté) ne le lie en rotation à l'arbre secondaire 22. De manière connue, la boite de vitesses 10 est une 1s boîte de vitesses à commande dite robotisée dans laquelle notamment le synchroniseur 34 est susceptible d'être actionné axialement par un actionneur 36 commandé par un module électronique 38 de commande de la boîte de vitesses. D'une façon analogue, l'engagement du rapport de marche arrière associé à l'engrenage 40 est susceptible d'être réalisé par le crabotage simultané du pignon intermédiaire 44 de marche arrière avec les premier 42 et deuxième 46 pignons fixes de marche arrière. A cet effet, le pignon intermédiaire 44 de marche arrière est lié en rotation à un arbre intermédiaire 45 de marche arrière, qui est monté coulissant axialement par rapport au carter 48 de la boîte de vitesses 10,parallelement aux arbres primaire 18 et secondaire 22 et il est, comme les premier 42 et deuxième 46 pignons fixes de marche arrière, un pignon à denture droite. Ainsi, le pignon intermédiaire 44 de marche arrière est susceptible d'être déplacé axialement par un actionneur 50 REN0424.DOC 2790810 depuis la position de repos illustrée dans laquelle il n'est craboté ni avec le premier pignon fixe 42 de marche arrière de l'arbre primaire 18 ni avec le deuxième pignon fixe 46 de marche arrière de l'arbre secondaire 22, vers une position d'engagement de la marche arrière dans laquelle l'arbre intermédiaire 45 de marche arrière est déplacé axialement, vers la droite en considérant la figure 2, par l'actionneur 50 de sorte que la denture droite du pignon intermédiaire 44 de marche arrière engrène simultanément avec les dentures droites du premier pignon fixe 42 de marche arrière et du deuxième pignon fixe 46 de marche arrière, réalisant ainsi l'inversion de sens de rotation nécessaire à l'établissement du rapport de marche arrière. D'une manière analogue à l'actionneur 36 de marche avant, I'actiorneur 50 est commandé par le module électronique de commande 38. Les actionneurs 36 et 50 sont avantageusement des vérins électromecaniques ou hydrauliques à au moins deux positions axiales extrêmes. L'actionneur 36 peut notamment être un actionneur à deux positions axiales extrêmes et une position axiale intermédiaire permettant de commander un dispositif de crabotage 32 double (non représenté) permettant le crabotage de deux pignons fous de marche avants associés à deux rapports de marche avant différents. L'agencement des pignons de marche arrière 42, 46 et 48 n'est pas restrictif de l'invention et, en variante non représentée, le pignon intermédiaire 44 de marche arrière peut présenter une denture de grande longueur axiale lui permettant d'engrener en permanence avec le premier pignon fixe 42 de marche arrière de façon que, lorsque son arbre intermédiaire 45 est déplacé axialement par l'actionneur 50, sa denture vienne engrener avec la denture du deuxième pignon REN0424DOC 2790810 fixe 46 de marche arrière tout en continuant d'engrener avec le premier pignon fixe 42 de marche arrière. Enfin, la boîte de vitesses 10 comporte un capteur 52 qui est susceptible de fournir au module électronique de commande 38 une information représentative de la vitesse de l'arbre primaire 18. Conformément à l'invention, la boîte de vitesses 10 comporte des moyens commandés permettant de freiner l'arbre primaire 18 en actionnant le synchroniseur 34 du troisième 0o pignon fou de marche avant afin de synchroniser la vitesse du pignon intermédiaire 44 de marche arrière avec celles du premier pignon fixe 42 de l'arbre primaire 18 et du deuxième pignon fixe 46 de l'arbre secondaire 22. A cet effet, comme l'illustre l'organigramme de la figure 1, le module éJectronique de commande 38 est susceptible de commander le fonctionnement des actionneurs 36 et 50 et de l'embrayage 16 suivant une séquence définie permettant d'obtenir cette synchronisation. En effet, dans une première étape, le module électronique 38 de commande est susceptible, lorsqu'il reçoit une information L représentative de la sélection de la marche arrière du véhicule par un levier de changement de vitesses du véhicule (non représenté), d'émettre un ordre de commande de marche arrière MAR qui lance la séquence d'engagement de la marche arrière. Le module de commande émet alors un ordre 016 d'ouverture de l'embrayage 16 qui commande le débrayage de l'embrayage 16. Dans une étape suivante, le module électronique de commande compare une information cDp représentative de la vitesse de l'arbre primaire 18 qui est fournie par le capteur de vitesse 52, et de comparer cette information cDp à une valeur REN0424.DOC 2790810 de seuil prédéterminée correspondant à une vitesse de crabotage (oc qui détermine la vitesse idéale de rotation de l'arbre primaire 18 pour le crabotage de la marche arrière. Il est connu que la vitesse idéale de crabotage de deux ou plus de pignons à denture droite est la vitesse nulle. Toutefois, le crabotage est possible lorsque la vitesse relative de deux pignons à denture droite est faible. Pour cette raison, la vitesse Wc idéale pour le crabotage de la marche arrière est une vitesse faible comprise par exemple entre 0 et 50 tr/min. Si la vitesse oWp de l'arbre primaire 18 est inférieure ou égale à la vitesse de crabotage cc idéale de marche arrière, le module électronique de commande 38 commande directement le crabotage de la marche arrière en émettant un ordre CMAR d'actionnement de l'actionneur 50 qui a pour effet de déplacer is axialement l'arbre intermédiaire 45 de marche arrière et de réaliser directement le crabotage simultané du pignon intermédiaire fixe 44 avec le premier pignon fixe 42 et le deuxième pignon fixe 46 de marche arrière. Si, au contraire, la vitesse de rotation p est supérieure à la vitesse idéale de crabotage oc, le module électronique de commande 38 émet un ordre E34 d'actionnement du synchroniseur 34 associé au troisième pignon fou 30 de marche avant, ce qui a pour effet de ralentir l'arbre primaire 18 par l'intermédiaire de l'engrenage 20, étant donné que le véhicule, nécessairement quasiment immobile lors de l'engagement de la marche arrière, impose par l'intermédiaire du synchroniseur 34 une vitesse nulle au troisième pignon fixe de marche avant. Ainsi, le synchroniseur 34 de marche avant se comporte comme un frein de l'arbre primaire 18. Puis, le module électronique de commande compare à nouveau la vitesse de rotation oep de l'arbre primaire à la REN0424.DOC vitesse coc idéale pour le crabotage du pignon intermédiaire 44 de marche arrière, cette vitesse étant alors choisie comme étant la vitesse nulle de façon à réaliser un crabotage parfait et silencieux. Si la vitesse cop de l'arbre primaire 18 est non nulle, ce qui peut être le cas notamment si l'arbre primaire tournait avant le début de la séquence à une vitesse importante ou si le véhicule n'était pas rigoureusement immobile, le module électronique de commande 38 maintient l'actionnement E34 du io synchroniseur 34. Si, par contre, la vitesse (op de l'arbre primaire 18 s'annule, le module électronique de commande 38 émet une commande R34 de relâchement du synchroniseur 34, ce qui a pour effet de relâcher le synchroniseur 34, et le module électronique de commande 38 émet alors la commande CMAR de crabotage du pignon intermédiaire fixe 44 avec les premier pignon fixe 42 de marche arrière et deuxième pignon fixe 46 de marche arrière. Le module de commande émet alors un ordre F16 de fermeture de l'embrayage 16 qui commande l'embrayage de l'embrayage 16, et le véhicule peut démarrer en marche arrière. Ainsi, la boîte de vitesses 10 réalisée conformément à l'invention permet avantageusement de bénéficier d'un dispositif compact réalisant une synchronisation silencieuse de la marche arrière. REN0424.DOC 2790810 ll REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses (10) pour véhicule automobile, du type qui comporte trois arbres parallèles primaire (18), secondaire (22), et intermédiaire (45), du type dans laquelle l'arbre primaire (18) est lié en rotation à un moteur (14) du véhicule par l'intermédiaire d'un embrayage (16) et porte au moins un premier pignon fixe (42) de marche arrière à denture droite, du type dans laquelle l'arbre secondaire (22) est lié par io l'intermédiaire d'une transmission (24) à au moins une roue (26) du véhicule et porte au moins un deuxième pignon fixe (46). de marche arrière à denture droite, du type dans laquelle un des arbres primaire (18) ou secondaire (22) porte au moins un troisième pignon fou (30) de marche avant, engrenant avec i5 un quatrième pignon fixe (28) de marche avant qui est porté par l'autre de ces deux arbres (22), qui est susceptible d'être synchronisé par un synchroniseur axial (34) puis lié, par un crabot, en rotation à l'arbre (22) qui le porte pour transmettre la puissance motrice du moteur (14) à la roue (26) du véhicule suivant au moins un rapport de marche avant, et du type dans laquelle l'arbre intermédiaire (45) porte un pignon intermédiaire fixe (44) de marche arrière à denture droite et est mobile axialement pour que le pignon intermédiaire fixe (44) engrène avec les premier (42) et deuxième (46) pignons fixes de marche arrière pour établir un rapport de marche arrière, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens commandés permettant de freiner l'arbre primaire (18), en actionnant le synchroniseur (34) du troisième pignon fou (30) de marche avant, afin de synchroniser la vitesse du pignon intermédiaire (44) fixe de marche arrière avec celle du premier pignon fixe (42) de marche arrière porté par l'arbre primaire REN0424.DOC 2790810 (18) et avec celle du deuxième pignon fixe (46) de marche arrière porté par l'arbre secondaire (22), avant de provoquer l'engrènement mutuel de ces pignons pour l'établissement du rapport de marche arrière. 2. Boîte de vitesses (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens commandés comportent un module électronique de commande (38) qui est susceptible de commander au moins un actionneur (36, 50) actionnant axialement au moins le synchroniseur (34) du troisième pignon 1o fou (30) de marche avant et/ou actionnant axialement l'arbre intermédiaire (45) portant le pignon intermédiaire (44) fixe de marche arrière. 3. Boîte de vitesses (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le module électronique de commande (38) est susceptible de recevoir un ordre de commande (MAR) de passage de la marche arrière fourni par la position (L) d'un organe de changement de vitesses du véhicule et une information (cop) représentative de la vitesse de l'arbre primaire (18). 4. Boîte de vitesses (10) selon la revendication 3 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisée en ce que, si la vitesse (nop) de l'arbre primaire (18) est supérieure à une valeur de seuil (coc) prédéterminée, le module électronique (38) commande successivement l'actionnement (E34) du synchroniseur (32) du troisième pignon fou (30) de marche avant sans le craboter sur son arbre (2), puis le relâchement (R34) du synchroniseur (34) du troisième pignon (30) fou de marche avant, puis l'actionnement (CMAR) de l'arbre intermédiaire (45) portant le pignon intermédiaire (44) fixe de marche arrière. 5. Boîte de vitesses (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que, si la vitesse (op) de RLEN0424.DOC 2790810 279081 0 l'arbre primaire est inférieure à la valeur de seuil (coc) prédéterminée, le module électronique (38) commande directement l'actionnement (CMAR) de l'arbre intermédiaire (45) portant le pignon intermédiaire fixe (44) de marche arrière. 6. Boîte de vitesses (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le troisième pignon fou (30) et le quatrième pignon fixe (28) de marche avant définissent un rapport de marche avant de rang io élevé permettant de freiner rapidement l'arbre primaire (18) à l'aide du synchroniseur (34) associé. 7. Boîte de vitesses (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pignon intermédiaire fixe (44) de marche arrière engrène en i5 permanence avec le premier pignon fixe (42) de marche arrière porté par l'arbre primaire (18), le déplacement axial de l'arbre intermédiaire (45) ne réalisant que le crabotage du pignon intermédiaire fixe (44) de marche arrière qu'il porte avec le deuxième pignon fixe (46) de marche arrière porté par l'arbre secondaire (22). 8. Boîte de vitesses (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le déplacement axial de l'arbre intermédiaire (45) réalise le crabotage simultané du pignon intermédiaire fixe (44) de marche arrière qu'il porte avec le premier pignon fixe (42) de marche arrière porté par l'arbre primaire (18) et avec le deuxième pignon (46) fixe de marche arrière porté par l'arbre secondaire (22).