Brevet FR2801010A1 — publié le 20010518

La présente invention concerne de façon générale un dispositif de transmission et de conversion de couple moteur, du type de ceux qui sont utilisés sur les vehicules automobiles et qui comprennent notamment embrayage et une boîte de vitesses. Plus précisément, l'invention concerne dispositif de transmission et de conversion de couple moteur, comprenant au moins un premier embrayage et boîte de vitesses, la boîte de vitesses comprenant elle- meme au moins : un arbre moteur recevant sélectivement le couple moteur à travers le premier embrayage; un arbre recepteur sélectivement entraîné en rotation par l'arbre moteur; au moins quatre pignons fixes dont chacun idaire en rotation d'un arbre correspondant, portant ce pignon fixe et constitué par l'un des arbres moteur récepteur ; au moins quatre pignons fous dont chacun est monté tourillonnant sur un arbre correspondant, portant ce pignon fou et constitué par l'autre des arbres moteur et récepteur ; et des organes de crabotage dont chacun monté fixe en rotation et sélectivement mobile translation axiale sur l'arbre qui porte l'un au moins pignons fous associé à cet organe de crabotage, organes de crabotage étant sélectivement commandés pour rendre l'un quelconque des quatre pignons fous sélectivement fixe en rotation par rapport à l'arbre correspondant à ce pignon fou, et les pignons fixes et fous étant mutuellement engrenés par paires dont chacune associée à un rapport de vitesses spécifique, pris dans une série monotone d'au moins quatre rapports acents différents. Bien que les dispositifs de ce type soient connus utilisés depuis de nombreuses années, ils continuent de faire l'objet de développements visant à en augmenter les performances, notamment en vue d'une plus grande simplicité d'automatisation, d'une plus grande maniabilité, et d'une plus grande efficacité. L'invention se situe dans ce contexte a pour but proposer un dispositif de transmission et de conversion de couple moteur dans lequel rupture de couple intervenant classiquement lors du passage d'un rapport de vitesses à un autre peut être évité, et autorisant en outre des passages de vitesses plus rapides pour toutes les allures de marche avant du vehicule. A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un second embrayage, en ce que arbre moteur comprend des premier et second tronçons présentant une liberté de rotation l'un par rapport à autre et recevant respectivement le couple moteur à travers les premier et second embrayages, et en ce que pignons portés par l'arbre moteur et associés à des rapports de vitesses adjacents sont portes par des tronçons différents de l'arbre moteur. Dans le mode de réalisation préféré 'invention, premier et second embrayages sont disposés à des première et seconde extrémités respectives de l'arbre moteur. Dans ce cas, les premier et second tronçons d'arbre moteur sont avantageusement creux, coaxiaux et traversés par un axe d'entraînement dont une premiere extrémité, acente à la première extrémité de l'arbre moteur, reçoit le couple moteur, cet axe entraînement presentant une liberté de rotation par rapport à chacun deux tronçons de l'arbre moteur. Dans cette configuration, la première extrémité de 'axe d'entraînement est par exemple idaire en rotation d'un moyeu d'entrée de couple du premier embrayage, cet axe d'entraînement présentant une seconde extrémité, adjacente à la seconde extrémité de l'arbre moteur et solidaire en rotation d'un moyeu d'entrée de couple du second embrayage. L'invention peut être mise en oeuvre en utilisant, en tant que premier embrayage, un embrayage par friction à sec, le second embrayage pouvant quant à lui être constitué par un embrayage par friction en mil lubrifié. Dans le cas où le dispositif de l'invention automatisé, il comprend avantageusement au moins un vérin hydraulique de sélection pour commander les organes crabotage, ainsi, de préférence, qu'au moins un vérin hydraulique d'embrayage pour commander l'un au moins premier et second embrayages. Pour parfaire le guidage de l'arbre moteur, il peut etre avantageux de prévoir que l'un des premier et second tronçons de l'arbre moteur soit partiellement engagé dans 'autre. Enfin, l'agencement global du dispositif 'invention permet à ce dernier d'inclure une pompe hydraulique entraînée en rotation par la seconde extrémité de l'axe d'entraînement. D'autres caractéristiques et avantages 'invention ressortiront clairement de la description est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe partielle d un dispositif conforme à l'invention; et - la figure 2 est une vue schématique en coupe partielle d'un tel dispositif, moins précise que la figure 1, mais sur laquelle apparaissent certains détails visibles sur la figure 1. L'invention concerne de façon générale un dispositif de transmission et de conversion de couple moteur, comprenant notamment un embrayage E1 et une boîte de vitesses BV. La boîte de vitesses comprend elle-même, de façon classique, un arbre moteur 1 et un arbre récepteur 2, l'arbre moteur étant susceptible de recevoir, de la part du premier embrayage E1, le couple moteur transmettre, en le démultipliant le cas échéant, et l'arbre récepteur étant, sur commande, entraîné en rotation par l'arbre moteur 1, ces deux arbres étant montés sur des paliers respectifs fixés à un carter C. La boîte de vitesses BV comprend en outre par exemple quatre pignons fixes 101, 102, 103, 104 solidaires en rotation de l'arbre moteur 1, et quatre pignons fous correspondants 201, 202, 203, 204, montés tourillonnants sur l'arbre récepteur 2 mais susceptibles d'être sélectivement mis en prise avec cet arbre. De façon classique, les pignons fixes et fous sont mutuellement engrenés par paires de façon telle que chaque paire présente un rapport de vitesses spécifique, ce rapport étant défini comme celui de la vitesse angulaire de l'arbre récepteur à celle de l'arbre moteur lorsque le pignon secondaire de la paire considérée est en prise avec l'arbre récepteur, et l'invention étant particulièrement utile dans le cas où la boîte de vitesses utilisée présente quatre rapports de marche avant, supposés classés de façon croissante et notés R1 , R2, R3, et R4 pour les paires de pignons respectives 101 et , 102 et 202, 103 et 203, 104 et 204. Par ailleurs, l'arbre récepteur 2 présente un pignon fixe de sortie 209 qui engrène en permanence avec le pignon 99 d'entraînement du pont P de transmission du véhicule. Pour pouvoir, à volonté, mettre l'un quelconque des pignons fous 201, 202, 203, 204 en prise avec l'arbre récepteur 2, et permettre ainsi la transmission d'un couple au pont P, le dispositif de l'invention comprend, de façon également classique, des manchons de crabotage tels 31, 32. Plus précisément, chaque manchon de crabotage tel que 31, 32 est monté mobile en translation axiale sur l'arbre récepteur 2, mais fixe en rotation par rapport à cet arbre, et peut être déplacé axialement en direction d'un des pignons fous 201, 202, 203, 204 pour forcer ce pignon à tourner de façon synchrone avec lui, ce pignon devenant donc -même solidaire en rotation de l'arbre récepteur 2. Des synchroniseurs tels que 321 à 324, connus en soi, sont de preférence interposés entre chaque pignon secondaire et manchon de crabotage correspondant, pour permettre un engrènement sans heurt de ce pignon et de ce manchon. Comme montre chacune des deux figures, le dispositif selon l'invention inclut un second embrayage E2, l'arbre moteur 1 comprenant deux tronçons 11, 12 qui sont montés a libre rotation l'un par rapport à l'autre et qui reçoivent le couple moteur à travers les embrayages respectifs E1, E2. Par ailleurs, les pignons fixes sont distribués de manière que les pignons fixes associés à deux rapports de vitesses voisins soient portés par deux tronçons différents de l'arbre moteur 1. Par exemple, les pignons fixes 101 et 102, respectivement associés aux rapports de vitesses voisins R1 et R2, sont respectivement portés par les tronçons 11 et 12. De même, pignons fixes 102, 103, respectivement associés aux rapports de vitesses voisins R2 et R3, sont respectivement portés par les tronçons 12 et 11. Enfin, pignons fixes 103 et 104, respectivement associés aux rapports de vitesses voisins R3 et R4, sont respectivement portés par les tronçons 11 et 12. Grâce à cet agencement, il est donc possible, par exemple dans le cas du passage d'un rapport de vitesses donné au rapport de vitesses immédiatement supérieur, de faire croître le couple transmis sur le rapport de vitesses supérieur par l'embrayage associé à ce rapport, en même temps que décroît le couple transmis par l'autre embrayage sur le rapport de vitesses antérieur, et donc de transmettre aux roues du véhicule un couple total sensiblement constant. De plus, dans la mesure où les opérations d'embrayage et de débrayage peuvent ainsi être exécutées en même temps au lieu de devoir l'être de façon séquentielle suivant la technique antérieure, la durée d'un changement de vitesse en marche avant du véhicule, c'est-à-dire en dehors du cas particulier où le véhicule est initialement à 1 arrêt, est considérablement réduit. Par ailleurs contrairement à la situation rencontrée dans l' antérieur avec les dispositifs n'utilisant qu'un seul embrayage et dans laquelle la panne de cet embrayage immobilise le véhicule, le dispositif de l'invention permet au véhicule qui en est équipé de continuer a rouler même dans le cas où l'un des deux embrayages a cessé de fonctionner. De façon générale, le dispositif de l'invention permet donc d'augmenter à la fois la sécurité des conducteurs et l'agrément de la conduite. Dans l'agencement préféré de ce dispositif, les deux embrayages El E2 sont disposés aux extrémités respectives 110, 12 de l'arbre moteur 1, dont les deux tronçons 11, 12 sont creux, coaxiaux, et traversés par un axe d'entraînement Cet axe d'entraînement 4 reçoit le couple moteur par son extrémité adjacente à la première extrémité 110 de l'arbre moteur, et présente une liberté de rotation par rapport à chacun des deux tronçons 11, 12 de l'arbre moteur. Plus précisément, l'extrémité 41 de l'axe d'entraînement 4 est solidaire en rotation d'un moyeu E10 d'entrée de couple du premier embrayage El, et la seconde extrémité 42 de cet axe 4, qui est adjacente à la seconde extrémité 120 de l'arbre moteur, est solidaire en rotation d'un moyeu E20 d'entrée de couple du second embrayage E2. Le premier embrayage El, situé du côté du moteur, est par exemple constitué par un embrayage par friction à sec, commandé par un vérin hydraulique 61 visible sur la figure 2. Le second embrayage E2 peut, quant à lui, être constitue par un embrayage par friction en milieu lubrifié baignant dans le lubrifiant contenu dans le carter C de la boîte BV. ailleurs, le plateau E21 de ce second embrayage E2 peut être commandé par un vérin hydraulique 62 dont le piston ferme une chambre de travail à volume variable 622 alimentée sous pression par un orifice 623. carter C peut supporter une pompe hydraulique 7 entraînée en rotation par la seconde extrémité 42 de l'axe d'entraînement 4, par l'intermédiaire d'un pignon E201 porté par la cloche du moyeu d'entrée E20 du second embrayage, et engrenant avec une roue dentée 71 de pompe 7. Les manchons de crabotage 31 et 32 peuvent ainsi aisément être commandés par des vérins hydrauliques respectifs 51 et 52, sélectivement alimentés par la pompe 7. Enfin, comme le montrent les deux figures, premier tronçon 11 de l'arbre moteur 1 peut avantageusement être engagé dans le second tronçon dans lequel le premier tronçon 11 est monté au moyen paliers à billes tels que 112. Le rapport de marche arrière peut être obtenu, d'une façon connue qui n'a pas à subir d'adaptation particulière pour les besoins de l'invention, en engageant un pignon secondaire 209 porté par le manchon de crabotage 31 avec le pignon primaire 109 par l'intermediaire d'un pignon supplémentaire non visible sur les figures. Comme le comprendra aisément l'homme de l'art à la lecture de description qui précède, l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de boîtes de vitesses dans lesquelles les pignons fixes sont montés sur l'arbre moteur les pignons fous sur l'arbre récepteur, mais s'étend à l'utilisation de boîtes de vitesses dont tout ou partie des pignons fous sont montés sur l'arbre moteur et dont, corrélativement, une partie au moins des pignons fixes sont montés sur l'arbre récepteur. REVENDICATIONS. 1. Dispositif de transmission et de conversion de couple moteur, comprenant au moins un premier embrayage (E1) et une boîte de vitesses (BV), la boîte de vitesses comprenant elle-même au moins un arbre moteur (1) recevant sélectivement le couple moteur à travers le premier embrayage (E1); un arbre récepteur (2) sélectivement entraîné en rotation par l'arbre moteur (1); au moins quatre pignons fixes (101, 102, 103, 104) dont chacun est solidaire en rotation d'un arbre correspondant (1), portant ce pignon fixe et constitué par l'un des arbres moteur et récepteur (1, 2) ; au moins quatre pignons fous (201, 202, 203, 204) dont chacun est monté tourillonnant sur un arbre correspondant (2), portant ce pignon fou et constitué par l'autre des arbres moteur et récepteur (1, 2) ; et des organes de crabotage (31, 32) dont chacun est monté fixe en rotation et sélectivement mobile en translation axiale sur l'arbre (2) qui porte l'un au moins des pignons fous associé à cet organe de crabotage, ces organes de crabotage (31, 32) étant sélectivement commandés pour rendre l'un quelconque des quatre pignons fous (201, 202, 203, 204) sélectivement fixe en rotation par rapport à l'arbre correspondant (2) à ce pignon fou, et les pignons fixes et fous (101, 102, 103, 104; 201, 202, 203, 204) étant mutuellement engrenés par paires dont chacune est associée à un rapport de vitesses spécifique, pris dans une série monotone d'au moins quatre rapports adjacents différents (R1, R2, R3, R4), caractérisé en ce qu'il comprend un second embrayage (E2), en ce que l'arbre moteur (1) comprend des premier et second tronçons (11, 12) présentant une liberté de rotation l'un par rapport à l'autre et recevant respectivement le couple moteur à travers les premier et second embrayages (E1, E2), et en ce que les pignons (101, 102; 102, 103; 103, 104) portés par l'arbre moteur et associés à des rapports de vitesses adjacents (R1, R2; R2, R3; R3, R4) sont portés par des tronçons différents (11, 12; 12, 11; 11, 12) de l'arbre moteur (1). 2. Dispositif de transmission et de conversion de couple moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second embrayages (E1, E2) sont disposés des première et seconde extrémités respectives (110, 120) de l'arbre moteur (1). 3. Dispositif de transmission et de conversion de couple moteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les premier et second tronçons (11, 12) d'arbre moteur sont creux, coaxiaux, et traversés par un axe d'entraînement (4) dont une première extrémité (41), adjacente à la première extrémité (110) de l'arbre moteur, reçoit le couple moteur, cet axe d'entralnement (4) présentant une liberté de rotation par rapport à chacun des deux tronçons (11, 12) de l'arbre moteur. 4. Dispositif de transmission et de conversion de couple moteur suivant les revendications 2 3, caractérisé en ce que la première extrémité (41) de l'axe d'entraînement (4) est solidaire en rotation d'un moyeu (E10) d'entrée de couple du premier embrayage (E1), cet axe d'entraînement (4) présentant une seconde extrémité (42), adjacente à la seconde extrémité (120) de l'arbre moteur et solidaire en rotation d'un moyeu (E20) d'entrée de couple du second embrayage (E2). S. Dispositif de transmission et de conversion de couple moteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier embrayage (El) est un embrayage par friction à sec. 6. Dispositif de transmission et de conversion de couple moteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second embrayage (E2) est un embrayage par friction en milieu lubrifié. 7. Dispositif de transmission et de conversion de couple moteur suivant l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un vérin hydraulique de sélection (51, pour commander les organes de crabotage (31, 32). 8. Dispositif de transmission de conversion de couple moteur suivant l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un vérin hydraulique d'embrayage (61, pour commander l'un au moins des premier et second embrayages (E1, E2). 9. Dispositif de transmission de conversion de couple moteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 'un des premier et second tronçons (11, 12) de l'arbre moteur (1) est partiellement engagé dans l'autre. 10. Dispositif de transmission et de conversion de couple moteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe hydraulique (7) entraînée en rotation par la seconde extrémité (42) de l'axe d'entraînement (4).