Brevet FR2810713A1 — publié le 20011228

PROCEDE ET MECANISME DE CHANGEMENT DE VITESSES SOUS COUPLE La présente invention se rapporte aux boîtes de vitesses pour véhicule automobile à arbres parallèles. Elle trouve une application privilégiée, mais non limitative, sur une boîte de vitesses mécanique comportant cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. Plus précisément, l'invention concerne les changements de rapports sous couple dans un mécanisme de changement de vitesses à arbres parallèles comportant au moins quatre descentes d'engrenages constituées d'un pignon et d'un pignon fixe, associées par groupe de deux à des moyens de couplage communs par anneaux de couplage à cones de friction, et agencées de manière que les deux rapports commandés par chaque groupe de deux descentes ne soient pas de rang successif. Pour faciliter la robotisation et le changement de rapports sous couple dans une boîte de vitesses à arbres parallèles, il est connu de grouper par deux rapports, et prévoir que le passage d'un rapport de marche avant de rang n à un rapport de marche avant de rang s'effectue en désactivant le groupe de deux rapports comportant le rapport n, et en activant simultanément le groupe de deux rapports comportant le rapport n+1. La publication US 5,503,039 décrit à ce sujet une boîte où chaque rapport est associé à un dispositif de synchronisation et où les pignons sont agencés de manière inhabituelle à celle que l'on rencontre dans une boîte de vitesses manuelle pour répondre aux exigences de la grille des vitesses conventionnelle. En effet, sont groupés en paire, d'une part les rapports de première et de troisième, et d'autre part les rapports de deuxième et de quatrième. Cette disposition, choisie pour la robotisation, permet d'actionner simultanément plusieurs synchroniseurs, et de réduire le temps de changement de rapport qui ne peut se faire qu'avec l'ouverture de l'embrayage intercalé entre le moteur et la boîte de vitesses, c'est-à-dire avec rupture de couple. La présente invention vise à réaliser des changements de rapports sous couple sans avoir besoin fermer l'embrayage d'entrée d'une transmission mécanique, robotisée ou non. Dans ce but, elle propose que les changements de rapports montants du rapport n au rapport n+1, s'effectuent en couplant progressivement le pignon fou du rapport n+1 sur son arbre par un anneau de couplage jusqu'au délestage complet de l'anneau de couplage du rapport n, en le désactivant à cet instant, en poursuivant le couplage progressif du rapport n+1 de façon à égaliser la vitesse du pignon fou correspondant et celle de son arbre, et en transmettant le couple moteur à ce dernier pignon par le cône de friction de son anneau de couplage. De préférence, l'égalisation des vitesses et la transmission du couple entre les pignons fous et leur arbre sont assurées par les mêmes surfaces de friction. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les anneaux de couplage sont déplacés par des baladeurs. L'invention concerne également un mécanisme de changement de vitesses. Ce mécanisme présente un arbre primaire supportant deux dentures fixes, un premier et un second groupe de pignons fous disposés de part et d'autre de deux moyeux fixes, deux paires d'anneaux de couplage des pignons fous sur leur moyeu fixe, deux baladeurs, et un arbre secondaire supportant une denture fixe d'engrènement avec couronne différentiel, un groupe de pignons fous un moyeu fixe des anneaux de couplage des pignons fous leur moyeu fixe, un baladeur et quatre dentures fixes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante mode de réalisation non limitatif de celle- en liaison avec le dessin annexé sur lequel - figure_ unique est un schéma d'architecture simplifié d'un mécanisme de changement de vitesses conforme a l'invention. La boîte de vitesses 10 représentée sur la figure 1 comprend de façon classique, un arbre d'entrée, dit arbre primaire 100, et un arbre intermédiaire dit arbre secondaire 200. De droite à gauche, l'arbre primaire porte une denture 101, coopérant avec le moyeu d'une friction d'embrayage , une première denture fixe 102 du pignon fou du premier rapport de marche avant , une deuxième denture fixe pignon fou du rapport de marche arrière, un premier groupe de rapports de marche avant constitué du pignon deuxième rapport de marche avant 110, composé d'une denture d'engrènement 111 et d'un cône femelle et pignon fou du quatrième rapport de marche avant 120, compose d'une denture d'engrènement 121 et cône femelle 122. Entre ces deux pignons sont intercalés un moyeu lié en rotation à l'arbre primaire 100, et part et d'autre de celui-ci des cônes 140 de synchronisation et de couplage. anneaux de couplage coopèrent avec cônes 112 et des pignons 110 et 120 et sont mis en action par le baladeur 150. Enfin, l'arbre primaire porte un deuxième groupe rapports de marche avant constitué du pignon fou du troisième rapport de marche avant 160, compose d'une denture d'engrènement 161 et d'un cône femelle et du pignon fou du cinquième rapport de marche avant 170, compose d'une denture d'engrènement 171 et cône femelle 172. Entre ces deux pignons sont intercalés un même moyeu lié en rotation à l'arbre primaire 100, et part et d'autre des cônes 141 de synchronisation et de couplage. Ces anneaux de couplage coopèrent avec les cônes et 172 des pignons 160 et 170 et sont mis en action par le baladeur 151. De droite à gauche, l'arbre secondaire 200 porte une denture d'engrènement avec une denture de couronne de pont (non représentée), un groupe de rapports constitué du premier rapport de marche avant 180 composé d'une denture d'engrènement 181 avec le pignon fixe 102 et d'un cône femelle , et du rapport de marche arrière 190 composé d'une denture d'engrènement 191 avec le pignon fixe 103 et d'un cône femelle 19.2. Entre ces deux pignons sont intercalés un moyeu 130 lié en rotation à l'arbre secondaire 200, et de part et d'autre des cônes 142 de synchronisation et de couplage. Ces anneaux de couplage coopèrent avec les cônes 182 et 192 des pignons 180 et 190 et sont mis en action le baladeur 152. L'arbre secondaire comporte quatre dentures fixes 210, 220, 230, 240 respectivement rapports deuxième, quatrième, troisième et cinquième engrenant avec les pignons fous correspondants portés l'arbre primaire. Comme indiqué plus haut, l'invention prévoit que changements de rapport montants du rapport n au rapport n+1, s'effectuent en couplant progressivement le pignon du rapport n+1 sur son arbre par un anneau de couplage, jusqu'au délestage complet de l'anneau de couplage rapport n, en le désactivant à cet instant, en poursuivant le couplage progressif du rapport n+1 de façon à égaliser la vitesse du pignon fou correspondant et celle de son arbre, et en transmettant le couple moteur à ce dernier pignon par le cône de friction de son anneau de couplage. En prenant l'exemple d'un passage de deuxième en troisième, le changement de rapport s'effectue donc de la manière suivante. En deuxième, le pignon 110 est couplé à l'arbre primaire par l'anneau de couplage 140. L'action de passer en troisième consiste à coupler progressivement le pignon 160 à l'arbre primaire à l'aide de l'anneau 141 agissant sur le baladeur 151. Cette action déleste en couple le rapport de deuxième. Lorsque le délestage complet atteint, le baladeur 150 libère l'anneau 140. Le couplage pignon de troisième se poursuit par maintien de la pression du baladeur 150 qui permet l'égalisation des vitesses pignon et de l'arbre primaire, puis la transmission du couple moteur. l'égalisation des vitesses et la transmission couple entre les pignons fous et leur arbre sont assurées par les mêmes surfaces de friction. Comme indiqué sur le schéma, le mécanisme comporte des baladeurs 150, 151 152, assurant le déplacement des anneaux de couplage , 122, 162, 172, 182, 192, pour effectuer la synchronisation et la transmission du couple entre les pignons fous, , 120, 160, 170, 180, 190 et les moyeux fixes correspondants. Enfin, la commande des baladeurs, et donc anneaux de couplage, peut avantageusement être robotisée. En conclusion, il fout souligner l'intérêt de placer le pignon fou du rapport deuxième sur l'arbre primaire car à puissance et énergie dissipées identiques, la pression spécifique sur l'anneau couplage est plus faible puisque le niveau de couple à transmettre est moins élevé comparativement 'a_ celui d'un pignon sur l'arbre secondaire. REVENDICATIONS Procédé de changement de rapport sous couple dans un mécanisme à arbres parallèles (100, 200), comportant au moins quatre descentes d'engrenages constituées d'un pignon fou (110, 120, 160, 170, 180, 190) et d'une denture fixe (102, 103, 210, 220, 230, 240) sur son arbre, associées par groupe de deux à moyens de couplage communs par anneaux de couplage (112, 122, 162, 172, 182, 192) à cônes de friction agencées de manière que les deux rapports commandés par chaque groupe de deux descentes ne soient de rang successif, caractérisé en ce que les changements de rapport montants du rapport n au rapport n+1, s'effectuent en couplant progressivement le pignon fou du rapport n+1 sur son arbre par un anneau de couplage, jusqu'au délestage complet de l'anneau de couplage du rapport n, en le désactivant à cet instant, en poursuivant le couplage progressif du rapport n+1 de façon à égaliser la vitesse du pignon fou correspondant et celle de son arbre, et en transmettant le couple moteur à ce dernier pignon par le cône de friction de son anneau de couplage. Procédé de changement de rapport selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'égalisation des vitesses et la transmission du couple entre les pignons fous (110, 120, 160, 170, 180, 190) et leur arbre (100, 200) sont assurées par les anneaux de couplage (112, 122, 162, 172, 182, 192). [3] Procédé de changement de rapport selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les anneaux couplage sont déplacés par des baladeurs (150, 152). [4] Procédé de changement de rapport selon l'une revendication précédentes, caractérisé en ce que la commande des anneaux de couplage (112, 122, 162, 172 192) est robotisée. [5] Mécanisme de changement de rapport selon l'une revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente un arbre primaire (100) supportant deux dentures fixes (102, 103) un premier et un second groupe de pignons fous (110,120 ; 160, 170) disposés part et d'autre de deux moyeux fixes (130), deux paires d'anneaux de couplage (112, 122 ; 162, 172) et deux baladeurs (150, 151), et un arbre secondaire (200) supportant une denture fixe (201) d'engrènement avec une couronne de différentiel, un groupe de pignons fous (180,190) un moyeu (130), des anneaux de couplage (182, 192), un baladeur (152) et quatre dentures fixes 10, 220, 230, 240). [6] Mécanisme de changement de vitesses selon revendication 5, caractérisé en ce que les deux groupes pignons fous (110, 120 ;.160, 170) portés par l'arbre primaire (100) correspondent respectivement aux second et au quatrième rapport, et au troisième et au cinquième rapport de marche avant. Mécanisme de changement de vitesses selon revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'arbre secondaire (200) porte les pignons fous (180, 190) premier rapport de marche avant et de la marche arrière. Mécanisme de changement de vitesses selon revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que les pignons fous (110, 120, 160, 170, 180, 190) et anneaux de couplage (112, 122, 162, 172, 182, 192) présentent des surface de friction coniques assurant synchronisation et la transmission du couple entre les moyeux fixes (130) et les pignons fous.