Brevet FR2799252A1 — publié le 20010406

Boîte de vitesses à deux arbres secondaires La présente invention se rapporte aux boîtes de vitesses rapports étagés pour véhicules automobiles. Plus précisément, elle concerne une boîte de vitesses mécanique à arbres parallèles, du type appelé généralement boîte vitesses à engrenages , ou boîte de vitesses à baladeurs . invention concerne plus particulièrement une boite de itesses de véhicule automobile qui comporte un arbre d'entrée de mouvement portant des pignons primaires et deux arbres de sortie de mouvements portant des pignons secondaires, de façon à obtenir six rapports de marche avant. Selon la disposition la plus courante dans le domaine, l'arbre primaire porte une première série de pignons primaires fixés sur celui-ci. appelés aussi pignons fixes. Ces pignons tournent donc en permanence à la même vitesse que leur arbre, tandis que les pignons secondaires la boîte, portés les arbres secondaires, et appelés aussi pignons fous, tournent fou sur leur arbre. L'un de ces pignons, est rendu solidaire de son arbre lors du passage d'une vitesse, de façon à transférer, de l'arbre d'entrée l'arbre de sortie, le mouvement reçu du moteur, selon le rapport de transmission choisi. On connaît de nombreux exemples de telles boîtes de vitesse à trois arbres, qui présentent l'avantage d'être très compactes, puisque les pignons secondaires, et les systèmes de crabotage et de synchronisation associés, sont répartis sur deux arbres secondaires, ce qui pernlet réduire considérablement la longueur occupée par les pignons des engrenages correspondants sur l'arbre primaire. La publication EP0540989 décrit un exemple d'une telle boîte de vitesses. Elle décrit plus particulièrement une boîte de vitesses ' un arbre primaire et deux arbres secondaires dont les axes sont agencés transversalement sensiblement suivant un V, l'axe de l'arbre primaire étant agencé à la base du V, et les axes des arbres secondaires étant agencés aux extrémites de branches du V. deux arbres secondaires de cette boîte de vitesse ont la même longueur. Cependant, le nombre de pignons secondaires est différent sur les deux arbres. L'utilisation d'un des deux arbres secondaires ne permet donc pas d'optimiser le dimensionnement de la boîte de vitesse. plus, la disposition des engrènements est telle que deux des quatre pignons primaires fixes engrènent chacun simultanément avec deux pignons secondaires fous, l'un porté par le premier arbre secondaire et l'autre porté par le second arbre secondaire. Ceci impose des contraintes sur les dimensions et le nombre de dents des pignons participant à ces deux engrènements triples . Ces contraintes rendent impossible l'adaptation d'une telle boîte de vitesse pour une gamme étendue de véhicules sans oir à modifier les distances séparant les arbres primaires et secondaires. lors de la conception d'une boîte de vitesse, la progression des rapports de la boîte, ou étagement, doit être adaptée à l'agrément, les performances, et la consommation de chaque type de véhicule. L'invention vise à obtenir une boîte de vitesse compacte transversalement et longitudinalement dont l'étagement puisse être modifié facilement tout en respectant l'agrément, les performances et la consommation demandés pour chaque type de véhicule. Dans ce but, elle propose une boîte de vitesse de véhicule automobile, à six rapports de marche avant, à arbres parallèles, tous les pignons fixes étant situés sur l'arbre primaire, les six pignons fous de marche avant étant répartis entre les deux arbres secondaires, et le pignon: fou de marche arrière engrenant en permanence avec la denture d'un pignon fou de marche avant utilisé comme pignon de renvoi de marche arrière, caractérisé en ce qu'elle comporte cinq pignons fixes dont quatre engrènent avec un pignon fou de marche avant et un engrène simultanément avec deux pignons fous de marche avant situés respectivement sur le premier et le second arbre secondaire. La compacité de cette boîte de vitesse est en partie obtenue par le fait que le premier arbre secondaire porte quatre pignons fous de marche avant et que le second arbre secondaire porte deux pignons fous de marche a,,, Le dimensionnement de cette boite de vitesse est aussi optimisé le fait qu'un premier pignon fixe définit le premier rapport de marche avant quand le pignon fou correspondant est solidarisé du premier arbre secondaire, ou le rapport de marche amère quand le pignon fou de marche arrière est solidarisé du second arbre secondaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre de deux modes de réalisation de l'invention, référence aux dessins dans lesquels - la figure 1 représente l'architecture d'une boîte de vitesse selon l'invention selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente l'architecture d'une boîte de vitesse selon l'invention selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 1 correspond une boîte à trois arbres selon le premier mode de réalisation. L'arbre primaire 1 est lié en rotation au moteur thermique du véhicule (non représenté) par un mécanisme d'embravage (non représenté). Il entraîne rotation un des deux arbres secondaires 2 ou 3, par l'intermédiaire d'engrenages et de moyens de synchronisation et de crabotage seront décrits ultérieurement, pour qu'un pignon d'attaque 20 du premier arbre secondaire 2 et ou un pignon d'attaque 30 du second arbre secondaire 3 entraîne une couronne 40 d'un différentiel lié aux roues (non représentées) du véhicule. Ces pignons d'attaque 20 et 30 peuvent comporter des nombres de dents différents. La figure 1 ne fait pas apparaître la position relative dans l'espace des trois axes des arbres 1,2 et 3. Les axes de rotation des arbres parallèles primaires 1 et secondaires 2,3 sont agencés suivant un V, l'arbre primaire 1 état agencé à la base du V et les arbres secondaires 2,3 étant agencés aux extrémités branches du V. Cette disposition permet l'engrènement du pignon d'attaque 20 du premier arbre secondaire 2 et du pignon d'attaque 30 du second arbre secondaire avec la couronne 40 du différentiel. L'arbre primaire 1 comporte conventionnellement -ant en arrière cinq pignons fixes 11, 14, 13, 15 et 12 qui engrènent avec des pignons fous des arbres secondaires 2,3 pour obtenir, lorsque ces derniers sont crabotés sur leurs arbres, différents rapports de transmission de marche , ant. Ainsi, premier arbre secondaire 2 porte d'avant cri arrière ttn premier pignon fou 21 qui engrène avec le premier pignon fixe 1 1 de l'arbre primaire 1 pour définir un premier rapport de marche avant, tin deuxième pignon fou 26 qui engrène avec le deuxième pignon fixe 14 de l'arbre primaire 1 pour définir un sixième rapport de marche avant, un troisième pignon fou 25 qui engrène avec le quatrième pignon fixe 15 de l'arbre primaire 1 pour définir un cinquième rapport de marche avant, et un quatrième pignon fou 22 qui engrène avec le cinquième pignon fixe 12 de l'arbre primaire 1 pour définir un deuxième rapport de marche -ant. D'une façon analogue, le second arbre secondaire 3 porte d'avant en arrière, un deuxième pignon fou 34 qui engrène avec le deuxième pignon fixe 14 de l'arbre primaire 1 pour définir un quatrième rapport de marche avant. et un troisième pignon fou 33 qui engrène avec le troisième pignon fixe 13 de l'arbre primaire 1 pour définir un troisième rapport de marche avant. Le pignon fixe 14 de l'arbre primaire 1 engrène simultanément et en permanence avec le pignon fou 26 du premier arbre secondaire 2 et le pignon fou 34 du second arbre secondaire 3. Lorsque l'un l'autre des pignons fous 26 ou 34 est craboté sur son arbre, il définit respectivement le sixième ou le quatrième rapport de marche avant. Par ailleurs, le second arbre secondaire 3 comporte en avant du deuxième pignon fou 34, un premier pignon fou 35 qui engrène en permanence avec le premier pignon fou 21 du premier arbre secondaire 2 pour définir, lorsque le premier pignon fou 35 du second arbre secondaire 3 est craboté sur son arbre et que le premier pignon fou 21 du premier arbre secondaire 2 n'est par craboté sur son arbre, un rapport de transmission de marche amère. De façon avantageuse, l'engrènement du pignon fou 21 du premier arbre secondaire 1 avec le premier pignon fixe 1 1 de l'arbre primaire 1 et le premier pignon fou 35 du second arbre secondaire 2 est réalisé sur le même jeu de denture, ce qui permet d'obtenir une boîte de vitesse plus compacte longitudinalement. L'engagement des rapports de transmission est obtenu conventionnellement par la synchronisation et le crabotage sélectif des pignons fous des premiers seconds arbres secondaires 2 et 3. A cet effet, chacun des arbres secondaires 2 et 3 comportent des moyens de synchronisation et de crabotage. Ainsi, les moyens synchronisation et de crabotage du premier arbre secondaire 2 comportent un premier groupe baladeur:' synchroniseur double 27 permettant de synchroniser et de craboter sélectivement le premier pignon fou 21 ou bien le deuxième pignon fou 26 sur le premier arbre secondaire 2, et un deuxième groupe baladeur/synchroniseur double 28 permettant de synchroniser de craboter sélectivement le troisième pignon fou 25 ou bien le quatrième pignon fou 22 sur le premier arbre secondaire 2. De même. les moyens de synchronisation et de crabotage du second arbre secondaire 3 comportent un troisième groupe bal adeLlr,"svnchroniseur double 36 permettant de synchroniser et de craboter sélectivement le premier pignon fou 35 ou bien le deuxième pignon fou 3-1 sur le second arbre secondaire 3, et groupe baladeur/synchroniseur simple 3 i permettant de craboter le troisième pignon fou 33 sur le second arbre secondaire 3. Cette disposition est particulièrement avantageuse car l'utilisation des groupes baladeur/synchroniseur doubles 27, 28 et 36 permet gain d'encombrement longitudinal notable par rapport à une boîte conventionnelle. Chaque groupe baladeur/synchroniseur comporte une partie est solidaire en rotation de l'arbre secondaire 2 ou 3 qui la porte et qui est susceptible de coulisser axialement vers l'avant ou vers l'arrière pour synchroniser et craboter ou respectivement décraboter le pignon fou concerné. Le détail de la réalisation de chaque groupe baladeur synchroniseur double ou simple étant connu de l'état de la technique. il ne sera plus explicité dans la présente description. La figure 2 correspond une boite à trois arbres selon le deuxième mode de réalisation. Par rapport au premier mode de réalisation, la disposition des pignons fixes, définissant chacun un rapport spécifique de boite de vitesse, sur l'arbre primaire 1 est modifié. Ainsi, l'arbre primaire 1 supporte- -il d'avant en arrière les pignons fixes 11,12,15,13,1-1. premier arbre secondaire 2 porte d'avant en amère un premier pignon fou 21 qui engrène avec le premier pignon fixe 11 de l'arbre primaire 1 pour définir le premier rapport de marche avant, un deuxième pignon fou 22 qui engrène avec le deuxième pignon fixe 12 de l'arbre primaire 1 pour définir le deuxième rapport de marche avant, un troisième pignon fou 25 qui engrène avec le troisième pignon fixe 15 de l'arbre primaire 1 pour définir le cinquième rapport de marche avant, et un quatrième pignon fou 26 qui engrène avec le cinquième pignon fixe 14 de l'arbre primaire 1 pour définir le sixième rapport de marche avant. D'une façon analogue, le second arbre secondaire 3 porte d'avant en a m 'ère, un deuxième pignon 1 fou 3' -1 qui 1 engrène C avec le quatnenie pignon C fixe 13 de l'arbre primaire 1 pour définir le troisième rapport de marche avant. et un troisième pignon fou 34 qui engrène avec le cinquième pignon fixe 14 de l'arbre primaire 1 pour définir le quatrième rapport de marche avant. Comme dans le premier mode de réalisation, le pignon fixe 14 de l'arbre primaire 1 engrène simultanément et en permanence avec le p12=11011 fou ?6 du premier arbre secondaire 2 et le pignon fou 34 du second arbre secondaire 3. Lorsque l'un ou l'autre des pignons fous 26 ou 34 est craboté sur son arbre, il définit respectivement le sixième ou le quatrième rapport de marche avant. Par ailleurs, le second arbre secondaire 3 comporte en avant du deuxième pignon fou 33, un premier pignon fou 35 qui engrène permanence avec le premier pignon fou 21 du premier arbre secondaire 21 pour définir, lorsque le premier pignon fou 35 du second arbre secondaire -) est craboté sur son arbre et que le premier pignon fou ? 1 du premier arbre secondaire 2 n est par craboté sur son arbre, le rapport de transmission de marche arrière. Les moyens de synchronisation et de crabotage du premier arbre secondaire ? comportent un premier groupe baladeurisynchroniseur double 27a permettant de synchroniser et de craboter sélectivement le premier pignon fou ? 1 ou bien le deuxième pignon fou 22 sur le premier arbre secondaire 2, un deuxième groupe baladeur.-`synchroniseur double ?8a permettant de synchroniser et de craboter sélectivement le troisième pignon fou ?5 ou bien quatrième pignon fou 26 sur le premier arbre secondaire ?. De même, les moyens de synchronisation et de crabotage du second arbre secondaire 3 comportent un troisième groupe baladeur, synchroniseur double 36a permettant de synchroniser et de craboter sélectivement le deuxième pignon fou 33 ou bien le troisième pignon fou 34 sur le second arbre secondaire 3, et un groupe baladeur/synchroniseur simple 37a permettant de craboter le premier pignon 35 sur le second arbre secondaire 3. Cette disposition particulière du deuxième mode de réalisation pemlet avantageusement de placer sur les groupes baladeur, synchroniseur doubles 27a, 28a, 36a des rapports de marche av qui se succèdent. Ainsi. le premier groupe baladeur/synchroniseur double 27a crabote-t-il les pignons fous 21,22 relatifs respectivement au premier et dellxiènie rapports de marche avant, le troisième groupe bal adeurisynchroniseur double -'Sa crabote les pignons fous 33,34 relatifs respectivement aux troisième et quatrième rapports de marche avant, le deuxième groupe baladeur' synchroniseur double 36a crabote les pignons fous 25,26 relatifs respectivement aux cinquième et sixième rapports de marche avant. Cette disposition est particulièrement adaptée à une boite de vitesse manuelle. Pour les deux modes de réalisation la boîte de vitesse selon l'invention, les entraxes entre les différents arbres sont déterminés en prenant en compte les engrènements multiples des pignons fixes du quatrième et du sixième rapports de marche ant avec les pignons fous du quatrième et du sixième rapports de marche avant, du pignon rite du premier rapport de marche avant avec le pignon fou du premier rapport de marche avant, du pignon fou du premier rapport de marche avant avec le pignon fou du rapport de marche arrière, et la couronne du différentiel avec les pignons d'attaque des premier et second arbres secondaires. En particulier, il est possible d'avoir un rapport de démultiplication global du premier rapport de marche avant, et une ouverture entre le premier et le sixième rapport, qui couvrent toute la gamme des véhicules particuliers et véhicules utilitaires, avec un étagement qui respecte les progressions des rapports nécessaires à l'optimisation des performances, de la consommation et de l'acoustique. La boite de vitesse selon la présente invention permet aussi, de par sa compacité longitudinale et transversale, de réduire notablement l'encombrement du groupe motopropulseur d'un véhicule, ce qui permet de dégager dans le compartiment moteur celui-ci une place importante pour, par exemple, des accessoires du véhicule. REVENDICATIONS 1. Boite de vitesse de véhicule automobile, à six rapports de marche avant. comportant un arbre primaire (1) et deux arbres secondaires parallèles (2,3 ), tous les pignons fixes (11,12,13,14,1 5) étant situés sur l'arbre primaire (1), les six pignons fous de marche avant (21-16.25.212.34.3333i étant répartis entre les deux arbres secondaires (2,3), et le pignon fou de marche amère (35) engrenant en permanence avec la denture d'un pignon fou de marche avant ( 21) utilisé comme pignon de renvoi de marche amère, caractérisé en ce qu'elle comporte cinq pignons tïxes ( 11, 12.13 15) dont quatre engrènent (l 1,12,13,1 5) avec un seul pi 1-111011 fou de marche avant, et un engrène simultanément avec deux pignons fous de marche avant situés respectivement sur le premier (-' et le second arbre secondaire (3). ?. Boîte de -itesse selon la revendication 1, caractérisé en ce qlje le premier arbre secondaire (2) porte quatre pignons fous de marche avant (21,26,2_),22) et que le second arbre secondaire (3) porte deux pignons tous de marche avant (34,33). 3. Boîte de vitesse selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un premier pignon fixe (11) définit le premier rapport de marche avant, quand le pignon fou (21) correspondant est solidarisé du premier arbre secondaire (2), ou le rapport de marche arrière quand pignon fou (35) de marche arrière est solidarisé du second arbre secondaire (3). 4. Boîte de itesse selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé cri ce qu'un deuxième pignon fixe (14) définit le sixième rapport de niarclie avant quand le pignon fou (26) correspondant est solidarisé du premier arbre secondaire (2), ou le quatrième rapport de marche avant quand le pignon (34) correspondant est solidarisé du second arbre secondaire (3). 5. Boîte de vitesse selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un troisieme pignon fixe (13) définit le troisième rapport de marche avant quand le pignon fou (33) correspondant est solidarisé le second arbre secondaire (3). 6. Boîte de vitesse selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'un quatrième pignon fixe (15) définit le cinquième rapport marche avant lorsque le pignon fou (25) correspondant est solidarisé avec le premier arbre secondaire (2). 7. Boîte de vitesse selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'un cinquième pignon fixe (12) définit le deuxième rapport de marche avant lorsque le pignon fou (22) correspondant engrène avec le premier arbre secondaire (2). 8. Boîte de vitesse selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'elle comporte trois baladeurs et synchroniseurs doubles (27,28,36, ,28a,36a) et un baladeur et synchroniseur simple (37) perniettant de synchroniser et de craboter sélectivement les pignons fous (21,26,25,22,35,34,33) sur leur arbre. 9. Boîte de vitesse selon la revendication 8, caractérisé en ce qu un premier baladeur et synchroniseur double (27a) permet de synchroniser et de craboter l'un les deux pignons fous (21,22) relatifs respectivement au premier et deuxième rapports de marche avant, un deuxième baladeur et synchroniseur double (36a) permet de synchroniser et de craboter l'un les deux pignons fous (25,26) relatifs respectivement au premier deuxième rapports de marche avant un troisième baladeur et synchroniseur double (28a) permet de synchroniser et de craboter l'un les deux pignons fous (25,26) relatifs respectivement au cinquième et sixième rapports de marche avant. 10.Boîte de vitesse selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chaque arbre secondaire (2,3) comporte un pignon d'attaque (20,30) engrenant chacun sur une même couronne (40) différentiel, et en ce que les pignons d'attaque (20,30) possèdent nombre de dents différents.