Brevet FR2819570A1 — publié le 20020719

"Boîte de vitesses à commande robotisée de véhicule automobile et procédé de gestion d'une unité électronique de commande d'une telle boîte" L'invention concerne une boîte de vitesses de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement une boîte de vitesses de véhicule automobile, du type qui comporte, d'amont en aval, au moins un embrayage qui est susceptible d'être accouplé à un moteur du véhicule, un arbre primaire, au moins un arbre secondaire parallèle à l'arbre primaire, et un pont qui est destinée à transmettre une puissance motrice à au moins une roue du véhicule, du type qui comporte au moins deux engrenages, associés chacun à un rapport de transmission du véhicule, qui sont interposés entre l'arbre primaire et l'arbre secondaire, et dont chacun comporte un pignon fixe porté par l'arbre primaire et un pignon fou qui est porté par l'arbre secondaire et qui est susceptible d'y être lié en rotation par un moyen de crabotage associé. On connaît de nombreux exemples de boîte de vitesses de ce type. Dans la plupart des boîtes de vitesses actuelles dites "robotisées", c'est-à-dire les boîtes pour lesquelles les mouvements des moyens de crabotage des pignons fous et de l'embrayage sont obtenus à l'aide d'actionneurs commandés, lesdits moyens de crabotage et l'embrayage sont actionnés suivant une succession conventionnelle d'opérations. Ainsi, pour passer par exemple d'un premier à un deuxième rapport de transmission, le premier rapport étant initialement craboté, il est nécessaire successivement de désaccoupler l'embrayage, puis de décraboter le premier rapport, puis de craboter le deuxième rapport, puis d'accoupler à nouveau l'embrayage. Cette succession d'opérations conduit finalement à des temps de changement de rapport élevées. Cette configuration est particulièrement pénalisante pour le passage du premier rapport de marche avant au deuxième rapport de marche avant, ou pour le passage en sens inverse du deuxième rapport de marche avant au premier rapport de marche avant, pour lesquels un temps de changement de rapport réduit est requis. Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose une boîte de vitesses permettant le passage d'un rapport à un autre suivant un nombre réduit d'opérations. Dans ce but, l'invention propose une boîte de vitesses du type décrit précédemment, caractérisée en ce qu'un dispositif de roue libre est interposé entre l'arbre secondaire et le moyen de crabotage du pignon fou associé à un rapport de transmission déterminé, pour réduire les temps de passage d'un rapport de transmission à l'autre. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le dispositif de roue libre est associé au pignon fou du rapport de transmission de rang le plus réduit, - le dispositif de roue libre est lié à l'arbre qui le porte lorsque le moyen de crabotage auquel il est lié est soumis à un couple supérieur à celui auquel est soumis l'arbre secondaire et le dispositif de roue est fou sinon, - la boîte de vitesses est une boîte à commande dite robotisée dont l'embrayage et les moyens de crabotage de chaque pignon fou sont mûs par des actionneurs commandés par une unité électronique du véhicule, - l'unité électronique comporte des moyens de pilotage du couple fourni par le moteur du véhicule, - les engrenages sont associés au premier et deuxième rapports de marche avant. L'invention propose aussi un procédé de gestion de l'unité électronique précédemment décrite, caractérisé en ce que lors du passage du premier rapport de marche avant au deuxième rapport de marche avant, le moyen de crabotage du premier rapport de marche avant étant actionné, l'unité électronique commande successivement : . le désaccouplement de l'embrayage, puis . l'actionnement du moyen de crabotage du pignon fou du deuxième rapport de marche avant, puis 'l'accouplement de l'embrayage, et Selon une autre caractéristique du procédé, lors du passage du deuxième rapport de marche avant au premier rapport de marche avant, le moyen de crabotage du premier rapport de marche avant étant toujours actionné, l'unité électronique commande seulement le décrabotage du pignon fou du deuxième rapport de marche avant puis régule le couple du moteur du véhicule de manière que le dispositif de roue libre associé au premier rapport de marche avant soit lié à l'arbre qui le porte. 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 : - les figures 1 à 4 sont des vues schématiques en coupe axiale d'une boîte de vitesses selon l'invention représentant les différentes étapes du passage d'un premier rapport de marche avant à un deuxième rapport de marche avant ; et - la figure 5 est une vue de la boîte de vitesses de la figure 1 illustrant le passage du deuxième rapport de marche avant au premier rapport de marche avant. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté sur les figures l'ensemble d'une boîte de vitesses 10 d'un véhicule automobile réalisée conformément à l'invention. De manière connue, la boîte de vitesses 10 est destinée à être accouplée à un moteur 14 du véhicule. La boîte de vitesses 10 comporte, d'amont en aval, au moins un embrayage 12 qui est accouplé au moteur 14, un arbre primaire 16, au moins un arbre secondaire 18 qui est parallèle à l'arbre primaire 16, et un pont 20 qui est destiné à transmettre une puissance motrice à au moins une roue 22 du véhicule. En particulier, l'arbre secondaire 18 entraîne le pont 20 par l'intermédiaire d'un engrenage 22, qui est plus particulièrement connu son le nom de"descente de pont". La boîte de vitesses 10 comporte au moins deux engrenages 24 et 26 qui sont associés chacun à un rapport de transmission du véhicule et qui sont interposés entre l'arbre primaire 16 et l'arbre secondaire 18. L'engrenage 24 comporte un pignon fixe 28 qui est porté par l'arbre primaire 16 et un pignon fou 30 qui est porté par l'arbre secondaire 18. D'une façon analogue, l'engrenage 26 comporte un pignon fixe 32 qui est porté par l'arbre primaire 16 et un pignon fou 34 qui est porté par l'arbre secondaire 18. Chacun pignons fous 30,34 est susceptible d'être craboté sur l'arbre secondaire 18 par l'intermédiaire d'un moyen de crabotage associé. La boîte de vitesses peut comporter en complément des dispositifs de crabotage des pignons fous, des dispositifs de synchronisation (non représentés sur les figures) de dimensions adaptées aux caractéristiques de la boîte de vitesses et aux performances de temps de passage requises, par exemple des dispositifs de synchronisation du type synchroniseurs à simple cône ou multi-cônes. En particulier, le pignon fou 30 est susceptible d'être craboté sur l'arbre secondaire 18 par l'intermédiaire d'un moyen de crabotage 36 et le pignon fou 34 est susceptible d'être craboté sur l'arbre secondaire 18 par un moyen de crabotage 38. De manière connue, et de manière non limitative de l'invention, les moyens de crabotage 36 et 38 comportent chacun un moyeu fixe associé 40, 42 qui reçoit en coulissement un baladeur axial 44, 46 associé dont un jeu de cannelures intérieures (non représenté) est susceptible de coopérer avec des cannelures extérieures 48,50 respectives des pignons fous 30 et 34. Conformément à l'invention, un dispositif de roue libre 52 est interposé entre l'arbre secondaire 18 et le moyen de crabotage d'un pignon fou associé à un rapport de transmission déterminé, pour réduire les temps de passage d'un rapport de transmission à l'autre. Sur les figures, on a représenté une boîte de vitesses 10 comportant seulement deux engrenages 24 et 26 qui sont respectivement associés à un premier rapport de marche avant et à un deuxième rapport de marche avant, mais cette configuration n'est aucunement limitative de l'invention, et la boîte de vitesses pourrait comporter un nombre supérieur d'engrenages associés à un nombre supérieur de rapports de transmission. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif 52 de roue libre est associé au pignon fou 30 du premier rapport de marche avant, c'est-à-dire le rapport de transmission de rang le plus réduit. Sur les figures, on a représenté le dispositif 52 de roue libre comme étant interposé entre l'arbre secondaire 18 et le moyeu 40 qui porte le baladeur 40 de crabotage du pignon fou 30 du premier rapport de marche avant, mais cette disposition n'est pas limitative de l'invention. En effet, le dispositif 52 de roue libre pourrait être interposé entre le moyeu 40 et le baladeur 44, ou entre le jeu de cannelures 48 du pignon fou 30 et sa périphérie extérieure ou bien encore entre le pignon fou 30 et l'arbre secondaire 18 avec ou sans dispositif de commande approprié (crabot ou autre), piloté par le dispositif de robotisation et permettant au pignon de rester libre dans certaines phases de fonctionnement de la boîte de vitesses. Conformément à l'invention, le dispositif 52 de roue libre est bloqué, c'est-à-dire lié à l'arbre 18 secondaire qui le porte, lorsque le moyen de crabotage 36 auquel il est lié est soumis à un couple supérieur à celui auquel est soumis l'arbre secondaire 18. En d'autres termes, et comme on le verra ultérieurement plus en détail en référence aux figures 2 à 4, lorsque le moteur 14 entraîne l'arbre primaire et exerce un couple moteur sur ledit arbre primaire 16, celui-ci transmet par l'intermédiaire de l'engrenage 24 un couple moteur C au dispositif 52 de roue libre qui se trouve alors verrouillé. Inversement, lorsque, par exemple, l'embrayage 12 est débrayé, la roue 22 entraîne le pont 20 et transmet par l'intermédiaire de la descente de pont 22 un couple C'à l'arbre secondaire 18, et de ce fait, le dispositif 52 de roue libre est fou, c'est-à-dire qu'il n'est pas lié à l'arbre secondaire 18. Par ailleurs, la boîte de vitesses 10 est avantageusement une boîte dite "robotisée" dont l'embrayage 12 et les moyens de crabotage 36,38 des pignons fous 30,34 sont mus par des actionneurs (non représentés) commandés par une unité électronique (non représentée) du véhicule. L'unité électronique comporte par ailleurs des moyens de pilotage du couple C qui est fourni par le moteur 14 du véhicule. Dans cette configuration, l'unité électronique de commande de la boîte 10 et du moteur 14 est susceptible de fonctionner suivant un procédé de gestion qui permet d'optimiser le temps de passage du premier rapport de marche avant au deuxième rapport de marche avant et d'optimiser le temps de passage du deuxième rapport de marche avant au premier rapport de marche avant. Cette configuration est représentée aux figures 1 à 5. A partir d'une position (non représentée) initiale de point mort suivant laquelle l'embrayage 12 est ouvert et suivant laquelle aucun des moyens de crabotage 36,38 n'est craboté sur le pignon fou 30,34 correspondant, l'unité électronique est susceptible de commander, comme l'illustre la figure 1, le crabotage du pignon fou 30 associé au premier rapport de marche avant, en actionnant le moyen de crabotage 36, comme représenté par la flèche de la figure 1. Puis, comme l'illustre la figure 2, l'unité électronique est susceptible de commander la fermeture de l'embrayage 12 de manière qu'un couple moteur fourni par le moteur 14 soit transmis à l'arbre secondaire 18 par l'intermédiaire de l'engrenage 24 associé au premier rapport de marche avant. Puis, comme l'illustre la figure 3, pour effectuer le passage du premier rapport de marche avant au deuxième rapport de marche avant, l'unité électronique commande l'ouverture de l'embrayage 12 en même temps qu'elle commande le crabotage du moyen 38 de crabotage du pignon fou 34 associé au deuxième rapport de marche avant. Dès lors, l'embrayage 12 étant ouvert, le dispositif 52 de roue libre n'est plus lié à l'arbre 18 secondaire et le couple C', qui correspond au couple fourni par la roue 22 à l'arbre secondaire 18 lorsque le véhicule roule, chemine de l'arbre secondaire 18 à l'arbre primaire 1. 6 par l'intermédiaire de l'engrenage 26. Puis, comme l'illustre la figure 4, l'unité électronique commande à nouveau la fermeture de l'embrayage 12 et la boîte de vitesses 10 fonctionne alors suivant le deuxième rapport de marche avant, le dispositif 52 de roue libre demeurant fou puisque l'arbre secondaire 18 est soumis à un couple C supérieur à celui auquel est soumis le pignon fou 30 qui est entraîné par le pignon fixe 28, le rapport de réduction du deuxième rapport de marche avant, qui est défini par l'engrenage 26, étant plus élevé que le rapport de réduction du premier rapport de marche avant qui est défini par l'engrenage 24. Comme on peut le voir, le passage du premier rapport de marche avant au deuxième rapport de marche avant réduit considérablement le temps de manoeuvre total des actionneurs, puisqu'il n'est pas besoin de décraboter le moyen de crabotage 36 associé au pignon fou 30 du premier rapport de marche avant pour engager le deuxième rapport de marche avant. Par ailleurs, comme l'illustre la figure 5, le procédé est susceptible de gérer l'unité électronique pour le passage en sens inverse du deuxième rapport de marche avant au premier rapport de marche avant. Dans cette configuration, l'embrayage 12 étant toujours fermé, et le moyen de crabotage 36 du pignon fou 30 associé au premier rapport de marche avant étant toujours craboté, l'unité électronique commande le décrabotage du moyen de crabotage 38 du pignon fou 34 associé au deuxième rapport de marche avant et régule simultanément le couple fourni par le moteur 14 de manière que le moyen de crabotage 52 soit soumis à un couple C supérieur au couple auquel est soumis l'arbre secondaire 18 du fait de son entraînement par la roue 22. On remarque que cette configuration est particulièrement avantageuse puisque le procédé utilise à son avantage la propriété connue des moyens de crabotages conventionnels selon laquelle il est possible de décraboter le moyen de crabotage 38 sans ouvrir l'embrayage 12. Dans cette configuration, le passage du deuxième rapport de marche avant au premier rapport de marche avant est d'autant plus avantageux qu'il ne nécessite pas de commande des actionneurs de l'embrayage 12 et du moyen de crabotage 36 du deuxième rapport de marche avant pour engager à nouveau le premier rapport de marche avant. Cette configuration trouve tout son intérêt dans un cas de circulation du véhicule à vitesse réduite, par exemple, dans un embouteillage, pour lequel il est demandé un engagement rapide du premier rapport de marche avant afin que le véhicule bénéficie de reprises rapides. On remarquera que la boîte de vitesses 10 et le procédé de gestion du calculateur qui ont été décrits dans la présente description ne sont pas préjudiciables au confort d'utilisation du véhicule car, même si celui-ci se trouve, par rapport à un véhicule conventionnel, dépourvu de frein moteur lorsque le premier moteur de marche avant est engagé, l'utilisation d'un tel frein moteur est généralement exceptionnelle. La boîte de vitesses 10 permet ainsi une amélioration du confort d'utilisation du véhicule dans des configurations de roulage à basse vitesse suivant le premier rapport de marche avant en supprimant les à-coups liés au renversement du couple lorsque l'utilisateur relâche sa pression sur la pédale d'accélérateur du véhicule. REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile, du type qui comporte, d'amont en aval, au moins un embrayage (12) qui est susceptible d'être accouplé à un moteur (14) du véhicule, un arbre primaire (16), au moins un arbre secondaire (18) parallèle à l'arbre primaire (16), et un pont (20) qui est destiné à transmettre une puissance motrice à au moins une roue du véhicule, du type qui comporte au moins deux engrenages (24,26), associés chacun à un rapport de transmission du véhicule, qui sont interposés entre l'arbre primaire (16) et l'arbre secondaire (18) et dont chacun comporte un pignon fixe (28,32) porté par l'arbre primaire (16) et un pignon fou (30,34) qui est porté par l'arbre secondaire (18) et qui est susceptible d'y être lié en rotation par un moyen de crabotage (36,38) associé, caractérisée en ce qu'un dispositif (52) de roue libre est interposé entre l'arbre secondaire (18) et le moyen (36) de crabotage du pignon fou (30) associé à un rapport de transmission déterminé, pour réduire les temps de passage d'un rapport de transmission à l'autre. 2. Boîte de vitesses (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le dispositif (52) de roue libre est associé au pignon fou (30) du rapport de transmission de rang le plus réduit. 3. Boîte de vitesses (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le dispositif (52) de roue libre est lié à l'arbre (18) qui le porte lorsque le moyen (36) de crabotage auquel il est lié est soumis à un couple supérieur à celui auquel est soumis l'arbre secondaire (18) et en ce qu'il est fou sinon. 4. Boîte de vitesses (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est une boîte (10) à commande dite robotisée dont l'embrayage (12) et les moyens (36,38) de crabotage de chaque pignon fou (30,34) sont mus par des actionneurs commandés par une unité électronique du véhicule. 5. Boîte de vitesses (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'unité électronique comporte des moyens de pilotage du couple (C) fourni par le moteur (14) du véhicule. 6. Boîte de vitesses (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les engrenages 24,26) sont associés au premier et deuxième rapports de marche avant. 7. Procédé de gestion d'une unité électronique de commande selon la revendication 6 prise en combinaison avec les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que, lors du passage du premier rapport de marche avant au deuxième rapport de marche avant, le moyen (36) de crabotage du premier rapport de marche avant étant actionné, l'unité électronique commande successivement : - le désaccouplement de l'embrayage (12), puis - l'actionnement du moyen de crabotage (38) du pignon fou (34) du deuxième rapport de marche avant, puis - l'accouplement de l'embrayage (12). 8. Procédé de gestion d'une unité électronique de commande selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, lors du passage du deuxième rapport de marche avant au premier rapport de marche avant, le moyen (36) de crabotage du premier rapport de marche avant étant toujours actionné, l'unité électronique commande seulement le décrabotage du pignon fou (34) du deuxième rapport de marche avant puis régule le couple (C) du moteur (14) du véhicule de manière que le dispositif (52) de roue libre associé au premier rapport de marche avant soit lié à l'arbre (18) qui le porte.