Brevet FR2807487A1 — publié le 20011012

La présente invention concerne une boîte de vitesses mécanique en ligne pour un véhicule automobile. La boîte de vitesses qui fait l'objet de l'invention est du type comportant une ligne primaire et une ligne secondaire parallèles, à savoir une ligne primaire motrice et une ligne secondaire réceptrice du mouvement, laquelle entraîne un différentiel qui commande à son tour les roues motrices du véhicule. En termes d'encombrement dans le véhicule, la longueur du groupe motopropulseur est essentielle, d'autant plus lorsque des organes supplémentaires y sont associés, notamment des machines électriques dans le cas de véhicules à propulsion hybride. Des travaux ont déjà été réalisés pour réduire la taille des boîtes vitesses. Cependant, travaux ont eu pour objet de modifier la conception des différents composants de la boîte de vitesses, notamment les roulements, les pignons et les baladeurs pour obtenir des réductions de dimensions. L'invention a également pour objet de proposer une boîte de vitesses de dimensions réduites, mais qui permet d'utiliser des composants classiques. Ainsi, cette conception compacte est obtenue en modifiant l'architecture de boîte de vitesses, sans qu'il soit nécessaire de modifier ses composants. L'invention donc pour objet une boîte de vitesses mécanique en ligne pour véhicule automobile, qui comporte une ligne primaire et une ligne secondaire parallèles et portant des pignons de diamètres différents à savoir une ligne primaire motrice et une ligne secondaire réceptrice du mouvement, laquelle entraîne par l'intermédiaire d'un pignon d'attaque un différentiel qui commande les roues motrices du véhicule, caractérisée en ce 'au moins un pignon de la ligne primaire est fou et idarisé à la ligne primaire grâce à un baladeur pour entraîner un pignon solidaire en rotation de la ligne secondaire, ledit baladeur étant disposé sur la ligne primaire et sensiblement en vis-à-vis dudit pignon d'attaque. Lorsque la boîte de vitesses comporte un nombre impair de pignons sur chaque ligne, avec un pignon fou sur la ligne primaire, ce pignon fou est situé de préférence en bout de la ligne primaire, son baladeur étant sensiblement en vis-à-vis du pignon d'attaque. Lorsque la boîte de vitesses comporte un nombre pair de pignons sur chaque ligne, et que la ligne primaire comporte une paire de pignons fous solidarisés sélectivement par un baladeur, chacun de ces pignons fous étant en prise avec l'un des deux pignons solidaires en rotation de la ligne secondaire, le pignon d'attaque est situé entre lesdits deux pignons solidaires en rotation la ligne secondaire. L'invention sera mieux comprise et autres buts, avantages et caractéristiques de celle- ' apparaîtront plus clairement dans la description qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente une vue générale, très schématique, d'une boîte de vitesses selon l'état de la technique, comportant un nombre pair de rapports, - la figure 2 est également une vue générale, très schématique, d'une boîte de vitesses selon l'état de technique, comportant un nombre impair de rapports, - figure 3 est une vue analogue à la figure 1 illustrant une boîte de vitesses selon l'invention comportant un nombre pair de rapports, et - figure 4 est une vue analogue à la figure 2, illustrant une boîte de vitesses selon l'invention comportant un nombre impair de rapports. Sur la figure 1, on a désigné par la reférence XX' la ligne primaire et par la référence la ligne secondaire de la boîte de vitesses mécanique ligne. La ligne primaire XX' comporte au moins un arbre 1, dit menant, qui est guidé en rotation par des paliers 110. L'arbre 1 est entraîné en rotation par un moteur, illustré sur la figure 1, ce moteur étant situé au- delà du palier 110, du côté opposé au palier 100. Entre les deux paliers 100 et 110, l'arbre 1 porte trois paires de pignons de diamètres différents 20, 21 ; 30, 31 et 40, 41. Chacun de ces pignons est immobilisé sur l'arbre 1, aussi bien en rotation qu'en translation. La ligne secondaire YY' est ici composée d'un arbre, dit mené, 5 dont le guidage en rotation est assuré par deux paliers d'extrémité 500 et 510. Par ailleurs, des moyens appropriés, non représentés sur la figure 1, assurent l'immobilisation axiale de l'arbre 5. arbre 5 porte également trois paires de pignons 60, 61 , 70, 71 et 80, 81, chacun de ces pignons étant en prise avec un pignon 20, 21, 30, 31, 40 et 41, respectivement de l'arbre primaire 1. Tous les pignons 60, 61, 70, 71, 80 et 81 sont montés fous sur l'arbre 5. Entre chaque pignon d'une même paire 60, 61 ; 70, 71, respectivement 80, 81, est interposé un baladeur 62, 72, respectivement 82. Le déplacement du baladeur 62, dans un sens ou dans l'autre, suivant la direction de la ligne primaire , permet de solidariser en rotation ce baladeur 62 corrélativement, l'arbre 5 avec l'un des pignons 60 61, ceci de manière sélective. De même, le baladeur 72 permet de solidariser sélectivement les pignons 70 et 71 avec l'arbre 5 et le baladeur 82 permet de solidariser sélectivement pignons 80 et 81 avec l'arbre 5. La portion d'extrémité de l'arbre 5 comporte, delà palier 510 et en porte-à-faux, un pignon d'attaque 90 qui est solidaire aussi bien en rotation qu'en translation de l'arbre 5. Ce pignon 90 engrène avec la couronne 91 du différentiel 9. De manière connue, ce différentiel entraîne deux demi-essieux 92 et 93 qui portent chacun l'une des roues motrices du véhicule. Dans cette configuration classique d'une boîte de vitesses comportant six rapports de vitesses, on constate que pignon d'attaque 90 est en porte-à-faux l'arbre secondaire 5, ce qui génère des contraintes flexion. Par ailleurs, du fait cette disposition du pignon d'attaque, une zone la boîte de vitesses, identifiée A sur la figure 1, inutilisée et le carter de la boîte de vitesses présente nécessairement dans la zone identifiée B sur la figure une forme compliquée. On se réfère maintenant à figure 3 qui illustre une boîte de vitesses conforme à invention, comportant par exemple six rapports comme boîte de vitesses illustrée à la figure 1. Tous les éléments communs boîtes de vitesses représentées à la figure 3 et à la figure 1 sont identifiés par les mêmes références et ne seront pas de nouveau décrits en détail. Ainsi, la structure et la disposition relative des pignons 30, 31 ; 40, 41 ; 70, 71 et 80, 81 sont inchangées. Par contre, les deux autres pignons 200, 210 de l'arbre de la ligne primaire XX' sont montés fous sur l'arbre 1. Un baladeur 220 est interposé entre ces deux pignons 200 et 210 et monté sur l'arbre 1. Par déplacement du baladeur 220, dans un sens ou dans l'autre, suivant la direction de la ligne primaire XX', ce baladeur 220, et corrélativement l'arbre 1, peut être solidarisé avec l'un des pignons 200 ou 210, de manière sélective. En conséquence, les deux autres pignons 600 et 610 de l'arbre 5 de la ligne secondaire YY' qui sont chacun en prise avec le pignon 200, respectivement 210, sont immobilisés sur l'arbre 5, aussi bien en rotation qu'en translation. Par ailleurs, le pignon d'attaque 90 porté par l'arbre 5 est disposé entre les deux pignons 600 et 610. Ainsi, dans cette configuration, le pignon d'attaque 90 n'est plus en porte-à-faux sur l'arbre 5, puisqu'il est maintenant situé entre les deux paliers 500 et 510. Les arbres 1 et 5 travaillent donc dans de meilleures conditions mécaniques en flexion. Le pignon 90 est par ailleurs situé en vis-à-vis du baladeur 220, associé à la paire de pignons 200, 210 de l'arbre 1. La boîte de vitesses selon l'invention est donc beaucoup plus compacte puisqu'elle ne comporte aucune zone non utilisée, le pignon d'attaque étant intégré entre deux pignons. La forme du carter de la boîte de vitesses est simplifiée du fait de cette compacité. En étant plus compact qu'une boîte de vitesses classique, la boîte de vitesses selon l'invention peut avantageusement être utilisée sur un véhicule hybride, dans lequel un autre moteur, généralement un moteur électrique, est prévu. On se réfère maintenant à la figure 2 qui illustre un exemple de réalisation d'une boîte de vitesses selon l'état de la technique, comportant cinq rapports de vitesses. Cette boîte de vitesses comporte donc une ligne primaire XX' et une ligne secondaire YY' parallèles. La ligne primaire XX' est constituée d'un arbre 10, dit menant, entraîné en rotation par un moteur non représenté. Cet arbre 10 est guidé en rotation par deux paliers de roulement référencés 120 et 130. Entre ces deux paliers 120 et 130, l'arbre porte cinq pignons 22, 23, 32, 33 et 42. La ligne secondaire YY' comporte également arbre 50, dit mené, qui est guidé en rotation par des paliers d'extrémite 520, 530. Cet arbre 50 porte cinq pignons 62, 63, 72 73, 82 qui sont prise avec les pignons 22, 23, 32, 33, et 42 respectivement de l'arbre 10. Ces pignons 62, 63, 72, 73 et 82 sont montés fous sur l'arbre 50. Des baladeurs 64, respectivement 74, sont interposés entre les pignons 62, 63 ; respectivement 72, 73 et sont montés sur l'arbre 50. Ces deux baladeurs 64 et 74 permettent de solidariser sélectivement les pignons 62, 63 ; respectivement 72, 73 avec l'arbre 50. De même, au pignon 82 de l'arbre 50 est associé un baladeur 84, monté sur l'arbre 50, permettant de solidariser l'arbre 50 avec le pignon 82. En pratique, le baladeur 84 est un demi-baladeur, comme illustré schématiquement, puisqu'il n'est associé qu'à un seul pignon. Cependant, dans l'ensemble de la description, on utilisera uniquement le terme baladeur que l'élément correspondant soit associé à un ou deux pignons. Comme illustré à la figure 2, l'arbre 50 porte également un pignon d'attaque 90 qui en est solidaire en rotation. Dans cette configuration et comme illustre à la figure 1, le pignon 90 est en porte-à-faux sur 'arbre 50, avec les mêmes conséquences : contraintes en flexion, espace libre non utilisé dans la boîte de vitesses en regard du pignon 90 et forme relativement compliquée du carter de la boîte de vitesses. On se réfère maintenant à la figure 4 qui illustre une boîte de vitesses selon l'invention comportant également cinq rapports de vitesses. Tous les éléments communs aux boîtes de vitesses illustrées aux figures 2 et 4 seront identifiés par mêmes références et ne seront pas de nouveau décrits détail. Dans la configuration illustrée à la figure 4, la boîte de vitesses selon l'invention comporte également deux paires de pignons et un pignon isolé. Les deux paires de pignons 22, 23 et 32, 33 sont identiques à celles illustrées à la figure 2. Cependant, la paire de pignons 22, 23 est maintenant située du côté du palier 120, la paire de pignons 32, 33 étant située entre la paire de pignons 22, 23 et le pignon isolé qui porte maintenant la référence 420 et qui est situé vers le palier 130. En conséquence, la paire de pignons 62, 63, qui est associée à la paire de pignons 22, 23, est également positionnée sur l'arbre 50 de façon à être du côté du palier 520, tandis que la paire de pignons 72, 73 de l'arbre secondaire 50, qui est associée à la paire de pignons 32, 33 de l'arbre primaire 10, est maintenant située entre la paire de pignons 62, 63 et le pignon isolé 820. On va maintenant s'intéresser aux pignons isolés 420 et qui sont en prise l'un avec l'autre. pignon 420 de l'arbre 10 est monté fou sur cet arbre, baladeur 840 étant associé à ce pignon 420. baladeur 840 est monté sur l'arbre 10 permet donc solidariser en rotation l'arbre 10 avec pignon 420. Par ailleurs, le pignon 820 de l'arbre 50 est quant à lui solidaire en rotation de l'arbre 50. pignon d'attaque 90 de l'arbre 50 est positionné entre pignon 820 et le palier 530, de telle sorte qu'il est sensiblement en regard du baladeur 840. Ainsi, en prévoyant un pignon fou l'arbre primaire 10, auquel est associé un baladeur, pignon d'attaque 90 peut être rapproché des autres pignons portés par l'arbre 50. Cette configuration permet encore de supprimer le porte-à-faux et donc de réduire les contraintes mécaniques en flexion. Elle permet également obtenir une boîte plus compacte, comme celle illustree à la figure 3. exemples illustrés sur les figures montrent une boîte a cinq rapports de vitesses et une boîte à six rapports de vitesses. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces deux modes de réalisation et elle s'applique à une boîte de vitesses comportant un nombre quelconque de rapports. Par ailleurs, les deux lignes primaire et secondaire décrites dans ces exemples ne comportent qu'un arbre. L'invention peut cependant s'appliquer à des boîtes de vitesses comportant plusieurs arbres primaires ou secondaires, ces arbres pouvant par exemple être concentriques. Enfin, la configuration illustrée à la figure n'est pas limitée à une boîte de vitesses comportant nombre pair de rapports. De même, la configuration illustrée à la figure 4 peut également être utilisée dans une boite comportant un nombre pair de rapports. signes de référence insérés après les caractéristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée. REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses mécanique en ligne pour véhicule automobile, comportant une ligne primaire (XX') et une ligne secondaire (YY') parallèles, lesquelles portent des pignons de diamètres différents, à savoir une ligne primaire (XX') motrice et une ligne secondaire (YY') réceptrice du mouvement, laquelle entraîne par l'intermédiaire d'un pignon d'attaque (90) un différentiel (9) qui commande les roues motrices du véhicule, caractérisée en ce qu'au moins un pignon (200, 210 ; 420) de la ligne primaire (XX') est fou et solidarisé à la ligne primaire grâce à un baladeur (220, 840) pour entraîner un pignon (600, 610 ; 820) solidaire en rotation de la ligne secondaire (YY'), ledit baladeur étant disposé sur la ligne primaire et sensiblement en vis-à-vis dudit pignon d'attaque (90). 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un nombre impair de pignons sur chaque ligne (XX', YY') et un pignon fou (420) en bout de la ligne primaire (XX') dont le baladeur (840) est sensiblement en vis-à-vis dudit pignon d'attaque (90). 3. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un nombre pair de pignons sur chaque ligne (XX', YY'), la ligne primaire (XX') comportant une paire de pignons fous (200, 210) solidarisés sélectivement par un baladeur (220), chacun de ces deux pignons fous étant en prise avec l'un des deux pignons (600, 610) solidaires en rotation de la ligne secondaire, le pignon d'attaque (90) étant situé entre lesdits deux pignons (600, 610) solidaires en rotation de la ligne secondaire.