Brevet FR2821909A1 — publié le 20020913

Dispositif de changement de vitesses à passage de vitesse sous couple. La présente invention se rapporte à un dispositif de changement de vitesses à passage de vitesse sous couple. En dehors des transmissions manuelles sur lesquelles les changements de vitesses impliquent une interruption du couple pendant le débrayage et les transmissions automatiques sur lesquelles les changements de vitesses s'effectuent sous couple, il existe des transmissions dites"robotisées"comportant une boîte de vitesses mécanique équipée d'actionneurs, et un embrayage, actionnés de façon coordonnée par un"robot". Le document FR-A-2 786 842 révèle un procédé et un dispositif permettant, sur une transmission à boîte de vitesses robotisée, d'effectuer les changements de vitesses montants sans interruption de couple, par utilisation d'un embrayage de répartition de couple à l'aide duquel le couple est dérivé sur un rapport plus élevé avant décrabotage, le changement de rapport s'effectuant sans débrayage au niveau de l'embrayage d'entrée de la boîte, qui n'intervient que pour les démarrages en marche avant et en marche arrière. Le document précité ne donne pas de précisions quant à la nature, l'implantation et le mode d'actionnement de cet embrayage de répartition de couple. Dans un but de standardisation, il est désirable de pouvoir utiliser le plus possible d'éléments communs sur différentes versions d'un même modèle et même sur différents modèles de véhicules automobiles. Au niveau des transmissions, cela concerne par exemple l'implantation des différents éléments et notamment des carters, qui doivent de préférence être les mêmes pour différentes versions des boîtes de vitesses. La présente invention vise un dispositif de changement de vitesses à passage de vitesse sous couple avec un embrayage de répartition de couple s'intégrant sous un encombrement réduit à une boîte de vitesses. L'invention vise par ailleurs un dispositif de changement de vitesses à passage de vitesse sous couple qui puisse être adapté à une architecture de boîte de vitesses existante moyennant un coût réduit. Le dispositif de changement de vitesses à passage de vitesse sous couple, objet de l'invention, comprend une boîte de vitesses équipée au moins d'un arbre primaire et de pignons primaires solidaires de cet arbre, et d'un arbre secondaire et de pignons secondaires montés fous sur cet arbre, un embrayage d'entrée associé à l'arbre primaire à une première extrémité de la boîte de vitesses, et un embrayage de répartition de couple. L'embrayage de répartition de couple est associé, à la seconde extrémité opposée de la boîte de vitesses, à l'arbre secondaire réalisé sous la forme d'un arbre creux et est actionné, par l'intermédiaire d'un tirant qui traverse l'arbre secondaire creux, par un vérin hydraulique disposé à la première extrémité de la boîte, dans l'axe de l'arbre secondaire. On pourrait certes envisager, par exemple, de disposer l'embrayage de répartition de couple à l'extrémité de la boîte de vitesses opposée à l'embrayage d'entrée disposé entre le moteur et la boîte, et de le commander directement par un vérin hydraulique intégré à un carter rapporté sur le carter de la boîte, en passant par un roulement de poussée et un plateau d'appui. Une telle solution entraînerait cependant un surcoût considérable, notamment en raison du carter supplémentaire qui devrait être réalisé par exemple par moulage en aluminium, et une augmentation sensible de la longueur de la transmission. Une autre solution envisageable serait d'actionner l'embrayage de répartition de couple toujours disposé à l'extrémité de la boîte opposée à l'embrayage d'entrée à l'aide d'une fourchette pilotée par un vérin hydraulique. Cette solution présenterait les mêmes inconvénients que la solution précédente, à savoir un surcoût important du fait de la présence d'un vérin, d'une fourchette, d'un roulement de poussée, et une augmentation sensible de la longueur de la transmission. La solution suivant l'invention combine les deux avantages d'un encombrement minimum (la longueur de la boîte de vitesses avec embrayage de répartition de couple n'est pas augmentée par les moyens d'actionnement de l'embrayage) et de coût (carter d'embrayage qui n'intervient pas dans le fonctionnement et qui peut donc être un simple carter de protection en tôle rapporté sur le carter de boîte). De préférence, l'embrayage de répartition de couple comprend un moyeu cannelé extérieurement, solidaire de l'arbre secondaire de la boîte et portant un plateau de pression fixe et un plateau de pression mobile en translation dans les cannelures du moyeu, et une cloche extérieure cannelée intérieurement, solidaire du pignon secondaire du rapport le plus élevé de la boîte et portant des disques de friction mobiles en translation dans les cannelures de la cloche. Le tirant peut alors comprendre à son extrémité côté embrayage de répartition de couple une tête d'appui portant par l'intermédiaire d'un roulement de poussée contre le plateau de pression mobile. A son extrémité opposée, le tirant peut comporter un piston mobile en translation axiale dans un cylindre solidaire du carter de boîte. Ce cylindre peut être formé avantageusement dans un boîtier de distribution rapporté extérieurement sur le carter de boîte. En se référant aux dessins schématiques annexés, on va décrire ci-après plus en détail un mode de réalisation illustratif et non limitatif du dispositif conforme à l'invention ; sur les dessins : - la figure 1 représente schématiquement l'architecture d'une transmission à boîte cinq vitesses classique ; - la figure 2 représente schématiquement l'architecture générale d'une transmission à boîte cinq vitesses avec embrayage de répartition de couple ; et - la figure 3 représente, à plus grande échelle, l'arbre secondaire de la boîte de la transmission suivant la figure 2 avec l'embrayage de répartition de couple et les moyens d'actionnement de cet embrayage. Selon la figure 1, une transmission avec boîte cinq vitesses robotisée classique comprend un arbre primaire 1 et un arbre secondaire 2. L'arbre primaire 1 porte cinq pignons primaires de marche avant 1.1, 2.1, 3.1, 4.1 et 5.1 et un pignon primaire de marche arrière 6.1, les pignons 1.1, 2.1, 3.1, 4.1 et 6.1 étant solidaires de l'arbre 1, alors que le pignon 5. 1 de cinquième vitesse avant est monté fou sur l'arbre 1. A ce pignon fou 5. 1 est associé un synchroniseur 7 solidaire de l'arbre primaire 1. L'arbre primaire 1 est relié par un embrayage d'entrée 8 à l'arbre de sortie d'un moteur thermique non représenté. Des pignons secondaires de marche avant 1.2, 2.2, 3.2, 4.2 sont montés fous sur l'arbre secondaire 2, tandis qu'un pignon secondaire 5.2 et un pignon d'attaque ou de sortie 9 sont solidaires de l'arbre secondaire 2, aux deux extrémités opposées de ce dernier. On reconnaît par ailleurs deux synchroniseurs 10 et 11, solidaires de l'arbre secondaire 2, pour les pignons secondaires 1.2, 2.2 et 3.2, 4.2, respectivement, et un pignon secondaire de marche arrière 6.2 solidaire du synchroniseur 11. On n'a pas représenté sur cette figure l'arbre intermédiaire de marche arrière, les moyens d'actionnement de l'embrayage 8 et de la boîte, les roulements, les carters de fermeture, le système central de pilotage et le calculateur. La figure 2 illustre l'architecture générale de la transmission suivant l'invention. La transmission suivant la figure 2 diffère de la transmission suivant la figure 1, du point de vue architecture générale, par le fait que le pignon primaire 5.1 est solidaire de l'arbre primaire au lieu d'être un pignon fou avec synchroniseur, tandis que le pignon secondaire 5.2, au lieu d'être solidaire de l'arbre secondaire 2, est monté fou sur ce dernier et peut être couplé avec ce dernier par l'intermédiaire d'un embrayage de répartition de couple 12. Comme illustré sur la figure 3, l'embrayage de répartition 12 situé à l'extrémité de l'arbre secondaire 2 opposée à l'embrayage d'entrée 8, donc à l'opposé du pignon d'attaque 9, est actionné depuis le côté de l'embrayage d'entrée 8, au travers de l'arbre secondaire 2. L'arbre secondaire 2 est un arbre creux monté en rotation par deux roulements 13 et 14, d'une part dans une paroi de carter 15, côté embrayage d'entrée 8, et d'autre part dans une paroi de carter 16, du côté opposé de la boîte, le train de pignons 5.1, 5.2 du rapport le plus élevé (cinquième) et l'embrayage de répartition de couple 12 se trouvant à l'extérieur de la paroi 16. L'arbre 2 est creux sur toute sa longueur, son espace intérieur 17 étant traversé axialement de part en part avec du jeu radial par un tirant 18. A son extrémité côté embrayage d'entrée 8, le tirant 18 traverse de façon étanche (joint 19) la paroi de carter 15 et porte à l'extérieur de cette dernière un piston 20 monté mobile en translation axiale dans un cylindre 21 ménagé dans un boîtier de distribution 22 rapporté de l'extérieur sur la paroi de carter 15. Le boîtier comporte deux entrées 23,24 de fluide hydraulique débouchant l'une par un passage 25 dans la paroi 15 et l'autre directement dans les deux chambres 26,27 délimitées dans le cylindre 21 du boîtier 22 par le piston 20. A son extrémité opposée, côté embrayage de répartition de couple 12, le tirant 18 comporte une tête d'appui 28 en forme de disque située à l'extérieur de l'arbre 2, au-delà de l'extrémité libre de ce dernier. L'embrayage de répartition de couple 12 comprend un moyeu d'embrayage 29 à cannelures extérieures 30, solidaire de l'extrémité libre de l'arbre 2. Le moyeu 29 porte, du côté tourné vers la boîte de vitesses, un plateau de pression 31 qui est solidaire du manchon 29 et, du côté opposé, un plateau de pression 32 guidé mobile en translation axiale dans les cannelures 30. Un plateau d'appui 33 est intercalé entre la tête d'appui 28 du tirant 18 et le plateau de pression 32, des ressorts de rappel 34 disposés entre le manchon 29 et le plateau d'appui 33 poussant ce dernier vers la gauche sur la figure 3, vers la tête d'appui 28, en sollicitant ainsi le tirant 18 dans son ensemble vers la gauche. Un roulement de poussée 35 est intercalé entre la tête d'appui 28 et le plateau d'appui 33. L'embrayage de répartition 12 est complété par une cloche extérieure 36 qui est solidaire du pignon secondaire 5.2 monté fou sur l'arbre 2 et qui comporte des cannelures intérieures 37 dans lesquelles des disques de friction 38 sont guidés mobiles en translation, entre les plateaux de pression 31,32 du moyeu 29. Par ailleurs, l'arbre creux 2 comporte des orifices radiaux de lubrification 39,40, dans la zone de certains au moins des pignons secondaires, par exemple des pignons 5.2 et 4.2. Il est à noter que l'embrayage de répartition de couple 12 situé à l'extérieur du carter 15,16 de la boîte de vitesses est entouré d'un carter 41 qui peut être un simple carter en tôle. On va décrire ci-après le fonctionnement du dispositif de changement de vitesses conforme à l'invention piloté par calculateur, en supposant que le calculateur donne l'ordre d'un changement de rapport 1/2,2/3, 3/4 ou demande le rapport 5 en permanence (le fonctionnement de l'embrayage de répartition de couple 12 est le même pour les deux cas, sauf que pour le rapport 5 en permanence, l'embrayage est serré à fond jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de glissement, l'ensemble du couple moteur passant par l'embrayage). L'huile sous pression arrive à l'entrée 23 du boîtier de distribution 22 et par le passage 25 dans la chambre 26, de sorte que le piston 20 est sollicité vers la droite. Le tirant 18 est ainsi déplacé vers la droite et, par l'intermédiaire de la tête d'appui 28 et du roulement 35, déplace le plateau 33 qui, en comprimant les ressorts 29, agit sur le plateau de pression mobile 32 pour serrer les disques de friction 38. Pour une meilleure précision de l'effort de serrage, pour les passages des rapports 1/2,2/3, 3/4, on peut alimenter en même temps la chambre 27 par l'entrée 24 avec une pression plus basse, la différence des pressions des chambres 26 et 27 multipliée par le diamètre du piston 20 étant l'effort réel de serrage des disques de friction 38. Pour le passage du rapport 5, seule la chambre 26 est alimentée (on peut au départ mettre de la pression dans la chambre 27 pour des problèmes de progressivité, mais on la supprime ensuite). Pour les passages de rapports descendants, on coupe la pression dans la chambre 26 et en même temps on augmente la pression dans la chambre 27 (pour les passages 2/1,3/2, 4/3) ou on amène la pression dans la chambre 27 (pour le passage 5/4). En stabilisation de vitesse (autre que 5), on relâche la pression dans les chambres 26 et 27, la force des ressorts de rappels 29 étant suffisante pour maintenir le vérin de commande (20,21, 22) en position de repos. On peut également envisager de garder une petite pression dans la chambre 27 et à l'aide d'un gicleur injecter de l'huile dans l'arbre secondaire creux 2, ce qui permet de lubrifier l'embrayage de répartition de couple 12 soit pendant les phases de glissement, soit quand l'embrayage 12 n'est pas serré. REVENDICATIONS 1. Dispositif de changement de vitesses à passage de vitesse sous couple, comprenant une boîte de vitesses équipée au moins d'un arbre primaire (1) et de pignons primaires (1.1, 2.1, 3.1, 4.1, 5.1) solidaires dudit arbre, et d'un arbre secondaire (2) et de pignons secondaires (1.2, 2.2, 3.2, 4.2, 5.2) montés fous sur ledit arbre, un embrayage d'entrée (8) associé à l'arbre primaire à une première extrémité de la boîte, et un embrayage de répartition de couple (12), caractérisé par le fait que l'embrayage de répartition de couple (12) est associé, à la seconde extrémité opposée de la boîte, à l'arbre secondaire (2) réalisé sous la forme d'un arbre creux, et est actionné, par l'intermédiaire d'un tirant (18) qui traverse l'arbre secondaire creux, par un vérin hydraulique (20,21, 22) disposé à la première extrémité de la boîte, dans l'axe de l'arbre secondaire. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'embrayage de répartition de couple (12) comprend un moyeu (29) à cannelures extérieures (30), solidaire de l'arbre secondaire (2) et portant un plateau de pression fixe (31) et un plateau de pression (32) mobile en translation dans les cannelures (30) du moyeu, et une cloche (36) à cannelures intérieures (37), solidaire du pignon secondaire (5.2) du rapport le plus élevé et portant des disques de friction (38) mobiles en translation dans lesdites cannelures (37), et que le tirant 18) comprend à son extrémité côté embrayage de répartition de couple (12) une tête d'appui (28) portant par l'intermédiaire d'un roulement de poussée (35) contre le plateau de pression mobile (32) et à son extrémité opposée un piston (20) mobile en translation axiale dans un cylindre (21) solidaire du carter de boîte (15). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le cylindre (21) est formé dans un boîtier de distribution (22) rapporté extérieurement sur le carter de boîte (15). 4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait, caractérisé par le fait que l'arbre secondaire creux (2) comporte des orifices de lubrification (39,40) au niveau de certains au moins des pignons secondaires (5.2, 4.2, 3.2, 2.2, 1.2).