Brevet FR2846064A1 — publié le 20040423

- 1 BOITE DE VITESSES COMPACTE A DEUX EMBRAYAGES L'invention concerne une boîte de vitesses de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement une boîte de vitesses de véhicule automobile à arbres parallèles et à engrenages comportant un arbre primaire plein et un arbre primaire creux concentriques, ainsi que deux arbres secondaires 10 munis de pignons d'attaque respectifs d'une même couronne de différentiel, dans laquelle les pignons fixes des deux premiers rapports de marche avant sont portés respectivement par l'arbre primaire plein et par l'arbre primaire creux. b>ans une telle boîte de vitesses, des pignons fixes portés 1 5 par les arbres primaires engrènent avec des pignons fous qui sont portés par les arbres secondaires et qui sont susceptibles d'être sélectivement liés en rotation aux arbres qui les portent par des moyens de crabotage pour réaliser des engrenages indépendants correspondant à au moins deux rapports de marche 20 avant et un rapport de marche arrière et permettre la transmission du couple du moteur aux roues du véhicule, les deux embrayages étant par ailleurs susceptibles d'être actionnés simultanément, en passant par un état o ils transmettent tous les deux le couple par glissement de l'un d'eux pour permettre 25 les changements de rapports sans discontinuité du couple transmis aux roues du véhicule. On connaît de nombreuses boîtes de vitesses du type précédent décrit. -2 Dans presque tous les cas, l'arbre primaire plein porte un pignon fixe associé au premier rapport de marche avant et l'arbre primaire creux un pignon fixe associé au deuxième rapport de marche avant, de façon à réaliser un passage sous 5 couple du premier rapport de marche avant au deuxième rapport de marche avant en actionnant sélectivement l'un ou l'autre des embrayages associés à l'un ou l'autre des arbres primaires. D'une manière générale, les pignons fixes des rapports impairs sont portés par l'arbre primaire plein et les pignons fixes des 10 rapports pairs sont portés par l'arbre primaire creux, le rapport de marche arrière pouvant être considéré comme un rapport pair ou un rapport impair. Le document FR 2 802 600 décrit un exemple d'un telle boîte de vitesses. Ce type de boîte de vitesses, à rapports multiples, associée à deux embrayages et disposée transversalement aux roues avant pose un problème d'encombrement axial. Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose une boîte de vitesses particulièrement compacte, dont l'arbre plein 20 des rapports impairs ne possède que deux dentures fixes et l'arbre creux des rapports pairs ne possède également que deux dentures fixes. Dans ce but, l'invention propose qu'un premier pignon fixe de l'arbre primaire plein engrène avec un premier pignon fou du 25 premier arbre secondaire et un deuxième pignon fou du deuxième arbre secondaire pour constituer respectivement les rapports de cinquième et de troisième. Un deuxième pignon fixe de l'arbre - 3 primaire creux engrène avec un troisième pignon fou du premier arbre secondaire et un quatrième pignon fou du deuxième arbre secondaire pour constituer respectivement les rapports de sixième et de quatrième. Un troisième pignon fixe de l'arbre s primaire creux engrène avec un cinquième pignon fou du second arbre secondaire et avec le pignon intermédiaire fixe de marche arrière, porté par un arbre intermédiaire pour constituer respectivement les rapports de deuxième et de marche arrière. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - les arbres secondaires possèdent chacun une denture fixe qui engrène avec une couronne de différentiel commune et le rapport du nombre de dents de ces deux pignons fixes donne l'ouverture ou le ratio du rapport de troisième sur le rapport de cinquième et l'ouverture ou le ratio du rapport de quatrième sur le rapport 15 de sixième; - les ratios du rapport de troisième sur le rapport de quatrième, du rapport de quatrième sur le rapport de cinquième et du rapport de cinquième sur le rapport de sixième sont égaux ou sensiblement égaux; - le second arbre secondaire porte les pignons fous des rapports de deuxième, troisième et de quatrième, le premier arbre secondaire porte les pignons fous des rapports, de première de cinquième, de sixième et de marche arrière; - le second arbre secondaire a le pignon fixe qui a le plus petit 25 nombre de dents, le premier arbre secondaire a, par conséquent, le pignon fixe qui a le plus grand nombre de dents; - 4 - la distance entre l'axe des arbres primaires et l'axe du premier arbre secondaire est égale à la distance entre l'axe des arbres primaires et l'axe du second arbre secondaire, et, par conséquent, le pignon fou du rapport de troisième est identique 5 au pignon fou du rapport de cinquième, le pignon fou du rapport de quatrième est identique au pignon fou du rapport de sixième; - un premier groupe de crabotage double permet de lier sélectivement au premier arbre secondaire les pignons des rapports de première et de cinquième, un second groupe de 10 crabotage double permet de lier sélectivement au premier arbre secondaire les pignons des rapports de sixième et de marche arrière, un troisième groupe de crabotage double permet de lier sélectivement au deuxième arbre secondaire les pignons des rapports de quatrième et de deuxième et enfin un crabot simple 15 permet lier au deuxième arbre secondaire le pignon du rapport de troisième. 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 20 dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en couple à plans rabattus selon la ligne A-A de la figure 2; - la figure 2 est une vue schématique en coupe dans le plan B-B de la figure 1 et représentant le cheminement 25 du couple selon le rapport de marche arrière; - la figure 3 est une vue selon la figure 1 représentant le cheminement du couple selon le rapport de première; -5 - la figure 4 est une vue selon la figure 1 représentant le cheminement du couple deuxième; la figure 5 est une vue selon le cheminement du couple troisième; la figure 6 est une vue selon le cheminement du couple quatrième; la figure 7 est une vue selon le cheminement du couple cinquième; la figure 8 est une vue selon la figure 1 selon le la figure 1 selon le la f igure 1 selon le représentant rapport de représentant rapport de représentant rapport de selon le rapport de la figure 1 représentant le cheminement du couple selon le rapport de sixième. 1 5 On a représenté sur la figure 1 l'ensemble d'une boîte de vitesses 10 réalisée suivant l'invention. De manière connue, la boîte de vitesses 10 comporte un premier arbre primaire plein 20 qui est monté coaxialement à un second arbre primaire creux 30. Ces deux arbres sont montés à 20 rotation dans un carter (non représenté) et entraînés par un moteur respectivement par l'intermédiaire d'un premier embrayage 40 et d'un second embrayage 41, qui sont à titre d'exemple et de façon non limitative des embrayages monodisque secs. La boîte de vitesses comporte aussi un premier arbre secondaire 50 et un deuxième arbre secondaire 60, également montés à rotation dans le carter. Ces arbres secondaires sont - 6 agencés, comme le montre la f igure 2, aux extrémités des branches d'un " V " compris dans le plan transversal aux axes des arbres 20, 30, 50 et 60 et dont le sommet est confondu avec l'axe des arbres primaires 20 et 30. Des engrenages sont agencés entre les arbres primaires et 30 et les arbres secondaires 50 et 60 de manière à transmettre le couple du véhicule à une couronne 70 (représentée sur les figures 2 à 8) d'un différentiel d'un pont (non représenté) entraînant les roues d'un véhicule. A cet effet, io le premier arbre secondaire 50 et le second arbre secondaire 60 comportent respectivement un premier pignon d'attaque 51 et un second pignon d'attaque 61, qui engrènent tous deux avec la couronne 70 du différentiel. Les engrenages sont constitués de pignons fixes qui sont 15 portés par le premier et le second arbres primaires 20 et 30 et qui engrènent avec des pignons fous qui sont portés par les premier et second arbres secondaires 50 et 60, lesquels pignons fous sont susceptibles d'être sélectivement liés en rotation aux premier et second arbres secondaires 50 et 60 par des moyens 20 de crabotage indépendants pour réaliser des engrenages indépendants correspondant sélectivement à au moins deux rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, les deux embrayages 40 du premier arbre primaire 20 et 41 du deuxième arbre primaire 30 étant par ailleurs susceptibles 25 d'être actionnés alternativement, en passant parun état o ils transmettent tous les deux le couple par glissement de l'un -7 d'eux, pour permettre au moins un changement de rapport sans discontinuité de couple transmis aux roues. Ainsi le premier arbre primaire 20 porte deux pignons f ixes, de gauche à droite, 21 et 22, le premier d'entre eux 5 engrène avec un unique pignon fou 81, porté par le premier arbre secondaire 50, pour constituer le rapport de première, le second d'entre eux engrène avec deux pignons fous 82 et 83, respectivement portés par le premier arbre secondaire 50 pour constituer le rapport de cinquième et par le second arbre 10 secondaire 60 pour constituer le rapport de troisième. Le second arbre primaire creux 30 porte également deux pignons fixes, de gauche à droite, 31 et 32, le premier d'entre eux engrène avec deux pignons fous 84 et 85, respectivement portés par le premier arbre secondaire 50 pour constituer le rapport de 15 sixième et par le second arbre secondaire 60 pour constituer le rapport de quatrième, le second d'entre eux engrène avec deux pignons le premier fixe 91 et le second fou 86, respectivement portés un axe intermédiaire 90 pour constituer le rapport d'entrée de marche arrière qui transmet le couple à un deuxième 20 engrenage constitué d'un second pignon fixe 92 porté par l'axe intermédiaire 90 et du pignon fou 87 porté par le premier arbre secondaire 50, et par le second arbre secondaire 60 pour constituer le rapport de deuxième. L'ensemble des six rapports avant et le rapport de 25 marche arrière sont ainsi obtenus, conformément à l'invention, avec deux pignons fixes 21 et 22 sur le premier arbre primaire plein 20 pour obtenir les rapports impairs et avec deux pignons -8 fixes 31 et 32 sur le second arbre primaire creux 30 pour obtenir les rapports pairs et le rapport de marche arrière. Les pignons fixes 22, 31 et 32 engrènent chacun avec deux pignons, le premier avec les pignons fous 82 et 83, le second avec les 5 pignons fous 84 et 85 et le troisième avec le pignon fixe 91 et le pignon fou 86. Les distances entre d'une part les axes des arbres primaires 20 et 30 et le premier arbre secondaire 50, et d'autre part les axes des arbres primaires 20 et 30 et le second arbre 1o secondaire 60, peuvent être choisies différentes. Cependant le fait de les choisir identiques permet, à condition de choisir également des dispositifs de crabotage identiques, d'obtenir des pignons fous en tous points identiques. Ainsi les pignons 82 du rapport de cinquième et 83 du rapport de troisième sont 15 identiques, il en est de même pour les pignons 84 du rapport de sixième et le pignon 85 du rapport de quatrième. Pour obtenir des rapports différents à partir d'un pignon fixe qui engrène avec deux pignons fous identiques, il faut choisir pour les pignons fixes 51 du premier arbre secondaire 50 20 et 61 du deuxième arbre secondaire 60 un rapport de nombre de dents adéquat. Ainsi, pour obtenir les rapports de cinquième et de troisième à partir de l'unique pignon fixe 22 et des pignons fous identiques 82 et 83, il faut que le nombre de dents du pignon fixe 61 de l'arbre secondaire 60 portant le pignon fou 83 25 de troisième soit sensiblement inférieur à celui du pignon fixe 51 de l'arbre secondaire 50 portant le pignon fou 82 de cinquième. Il en est de même pour l'obtention de rapports de sixième et de -9 quatrième à partir de l'unique pignon fixe 31 et des pignons fous identiques 84 et 85. Enf in pour obtenir un étagement satisfaisant de la boîte de vitesses des rapports de troisième à sixième, nous choisirons un rapport de dents entre les pignons s fixes 22 et 31, tel que les ratios entre les démultiplications de troisième sur quatrième, de quatrième sur cinquième et de cinquième sur sixième soient identiques ou quasiment identiques. Les premier et second embrayages 40 et 41 permettent de lier sélectivement au moteur le premier arbre primaire plein 10 20 portant les pignons fixes 21 et 22 des rapports impairs et le second arbre primaire creux 30 qui portent les pignons fixes 31 et 32 des rapports pairs. En outre, tous les pignons fous peuvent être sélectivement liés aux arbres secondaires qui les portent par des dispositifs de crabotage simple ou double, ainsi les 15 pignons fous 81,82,84 et 87 peuvent être liés sélectivement à l'arbre secondaire 50 qui les porte et les pignons fous 83,85 et 86 peuvent être sélectivement liés à l'arbre secondaire 60 qui les porte. Le fonctionnement d'un crabot simple ou double étant connu de l'état de la technique, il ne fera pas l'objet d'un 20 approfondissement particulier dans cette description. Un premier dispositif de crabotage double 100 permet de lier sélectivement en rotation à l'arbre secondaire 50 le pignon fou 81 pour obtenir le rapport de première ou le pignon fou 82 pour obtenir le rapport de cinquième, Un second dispositif de 25 crabotage double 101 permet de lier sélectivement en rotation à l'arbre secondaire 50 le pignon fou 84 pour obtenir le rapport de sixième ou le pignon fou 87 pour obtenir le rapport de marche 10 arrière, Un troisième dispositif de crabotage double 102 permet de lier sélectivement en rotation à l'arbre secondaire 60 le pignon fou 85 pour obtenir le rapport de quatrième ou le pignon fou 86 pour obtenir le rapport de deuxième, enfin un dispositif 5 de crabotage simple 103 permet de lier en rotation à l'arbre secondaire 60 le pignon fou 83. Les figures 2 à 8 illustrent le cheminement du couple du moteur à la couronne de différentiel selon chaque rapport engagé. Ainsi la figure 2 illustre le cheminement du couple du moteur à la couronne de différentiel selon le rapport de marche arrière. Le couple est transmis du moteur à l'arbre primaire 30 par l'embrayage 41 fermé, puis du pignon fixe 32 au pignon fixe 91, puis du pignon fixe 91 à l'axe intermédiaire 90, puis de l'axe 1 5 intermédiaire 90 au pignon fixe 92, puis du pignon fixe 92 au pignon fou 87, puis du pignon fou 87 à l'arbre secondaire par le crabot double 101 en position craboté sur le pignon 87, puis de l'arbre secondaire 50 au pignon fixe 51 qui le transmet à la couronne 70. La figure 3 illustre le cheminement du couple du moteur à la couronne de différentiel selon le rapport de première. Le couple est transmis du moteur à l'arbre primaire 20 par l'embrayage 40 fermé, puis du pignon fixe 21 au pignon fou 81, puis du pignon fou 81 à l'arbre secondaire 50 par le crabot 25 double 100 en position craboté sur le pignon 81, puis de l'arbre secondaire 50 au pignon fixe 51 qui le transmet à la couronne 70. - 11 La figure 4 illustre le cheminement du couple du moteur à la couronne de différentiel selon le rapport de deuxième. Le couple est transmis du moteur à l'arbre primaire 30 par l'embrayage 41 fermé, puis du pignon fixe 32 au pignon fou 86, 5 puis du pignon fou 86 à l'arbre secondaire 60 par le crabot double 102 en position craboté sur le pignon 86, puis de l'arbre secondaire 60 au pignon fixe 61 qui le transmet à la couronne 70. La figure 5 illustre le cheminement du couple du moteur à, la couronne de différentiel selon le rapport de troisième. Le 10 couple est transmis du moteur à l'arbre primaire 20 par l'embrayage 40 fermé, puis du pignon fixe 22 au pignon fou 83, puis du pignon fou 83 à l'arbre secondaire 60 par le crabot simple 103 en position craboté sur le pignon 83, puis de l'arbre secondaire 60 au pignon fixe 61 qui le transmet à la couronne 70. 15 La figure 6 illustre le cheminement du couple du moteur à la couronne de différentiel selon le rapport de quatrième. Le couple est transmis du moteur à l'arbre primaire 30 par l'embrayage 41 fermé, puis du pignon fixe 31 au pignon fou 85, puis du pignon fou 85 à l'arbre secondaire 60 par le crabot 20 double 102 en position craboté sur le pignon 85, puis de l'arbre secondaire 60 au pignon fixe 61 qui le transmet à la couronne 70. La figure 7 illustre le cheminement du couple du moteur à la couronne de différentiel selon le rapport de cinquième. Le couple est transmis du moteur à l'arbre primaire 20 par 25 l'embrayage 40 fermé, puis du pignon fixe 22 au pignon fou 82, puis du pignon fou 82 à l'arbre secondaire 50 par le crabot - 12 double 100 en position craboté sur le pignon 82, puis de l'arbre secondaire 50 au pignon fixe 51 qui le transmet à la couronne 70, Enfin la figure 8 illustre le cheminement du couple du moteur à la couronne de différentiel selon le rapport de sixième. 5 Le couple est transmis du moteur à l'arbre primaire 30 par l'embrayage 41 fermé, puis du pignon fixe 31 au pignon fou 84, puis du pignon fou 84 à l'arbre secondaire 50 par le crabot double 101 en position craboté sur le pignon 84, puis de l'arbre secondaire 50 au pignon fixe 51 qui le transmet à la couronne 70. 10 On constate que le passage d'un rapport donné au rapport immédiatement supérieur fait appel à un changement d'embrayage et d'arbre primaire. C'est la condition de réalisation de changement de rapport sans discontinuité du couple moteur, par actionnement simultané des deux embrayages. - 13 REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile à arbres parallèles et à engrenages comportant un arbre primaire plein 5 (20) et un arbre primaire creux (30) concentriques, ainsi que deux arbres secondaires (50,60) munis de pignons d'attaque respectifs (51,61) d'une même couronne de différentiel (70), caractérisée en ce que l'arbre primaire plein (20) possède au moins une denture fixe (22) qui engrène avec deux pignons fous 10 (82,84) portés respectivement par le premier et le deuxième arbre secondaire arbres secondaires (50,60), et en ce que l'arbre primaire creux (30) possède une première denture fixe (31) qui engrène avec deux pignons fous (84,85) portés respectivement par le premier et le second arbre secondaire 15 (50,60), une deuxième denture fixe (32) qui engrène avec un pignon fou (86) porté par l'arbre secondaire (60) et un pignon fixe (91) porté par l'axe intermédiaire de marche arrière (90). 2. Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile selon la 20 revendication 1 caractérisée en ce que l'arbre primaire plein (20) possède deux dentures fixes (21,22), que l'arbre primaire creux (30) possède deux dentures fixes (31,32). 3. Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile selon la 25 revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la denture fixe (22) de l'arbre plein (20) engrène avec le pignon fou (83) porté par l'arbre secondaire (60) et le pignon fou (82) porté par l'arbre - 14 secondaire (50) pour constituer respectivement les rapports de troisième et de cinquième, la première denture fixe (31) de l'arbre primaire creux (30) engrène avec le pignon fou (85) porté par l'arbre secondaire (60) et le pignon fou (84) porté par 5 l'arbre secondaire (50) pour constituer respectivement les rapports de quatrième et de sixième, la seconde denture fixe (32) de l'arbre primaire creux (30) engrène avec un pignon fou (86) de l'arbre secondaire (60) et avec le pignon intermédiaire fixe de marche arrière (91), porté par un arbre intermédiaire 10 (90) pour constituer respectivement les rapports de deuxième et de marche arrière. 4. Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisée en ce que les arbres secondaires (50,60) possèdent chacun une denture fixe (51,61) 15 qui engrène avec une couronne de différentiel commune (70), le rapport du nombre de dents de ces deux pignons fixes (51,61) étant égal au ratio du rapport de troisième sur le rapport de cinquième et au ratio du rapport de quatrième sur le rapport de sixième. 5. Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les ratios du rapport de troisième sur le rapport de quatrième, du rapport de quatrième sur le rapport de cinquième et du rapport 25 de cinquième sur le rapport de sixième sont égaux ou sensiblement égaux. - 15 6. Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'arbre secondaire (60) porte les pignons fous (86,83,85) des rapports de deuxième, troisième et de quatrième, l'arbre 5 secondaire (50) porte les pignons fous (81,82,84,87) des rapports, de première de cinquième, de sixième et de marche arrière. 7. Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que 10 l'arbre secondaire (60) a le pignon fixe (61) qui a le plus petit nombre de dents, l'arbre secondaire (50) a, par conséquent, le pignon fixe (51) qui a le plus grand nombre de dents. 8. Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile, selon l'une 15 des revendications précédentes, caractérisée en ce que la distance entre l'axe des arbres primaires (20,30) et l'axe de l'arbre secondaire (50) est égale à la distance entre l'axe des arbres primaires (20,30) et l'axe de l'arbre secondaire (60). 9. Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile selon l'une des revendications 3 à 8 caractérisée en ce que le pignon fou (83) du rapport de troisième est identique au pignon fou (82) du rapport de cinquième, le pignon fou (85) du rapport de quatrième est identique au pignon fou (84) du rapport de 25 sixième; - 16 10. Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile, selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que un premier groupe de crabotage double (100) permet de craboter les rapports de première et de cinquième, un second groupe de 5 crabotage double (101) permet de craboter les rapports de sixième et de marche arrière, un troisième groupe de crabotage double (102) permet de craboter les rapports de quatrième et de deuxième et enfin un crabot simple (103) permet de craboter la troisièeme.