Brevet FR2841314A1 — publié le 20031226

demarrage du vehicule. - 1 TRANSMISSION AUTOMATIQUE A SIX VITESSES POUR VEHICULE AUTOMOBILE La presente invention se rapporte au domaine des s transmissions automatiques, notamment pour vehicules automobiles, constituees de trains planetaires controles par des elements de friction tels que des embrayages et des freins. On connat des transmissions complexes a cinq et six rapports de marche avant, faisant appel a un train planetaire o double, a un train planetaire simple et a de nombreux elements de couplage et de freinage. Ceci aboutit d des organes encombrants, lourds, couteux et diffici'es a implGn,er sur les vehicules dont le moteur est dispose transversalement. Une amelioration signif icative a ete apportee par le ts concept dit "Lepelletier" decrit dans ta publication FR2 656 055. Selon cet etot de la technique, on place en entree de la bote de vitesses deux chemins de puissance constitues de deux trains d'engrenage composes de pigeons fixes touJours en prise et de rapports differents, afin d'entrer par l'intermediaire o d'embrayages, et avec des vitesses de rotation superieures ou inferieures a celle du moteur sur un des elements diun train planetaire double ou d'un train Ravigneaux. Avec seulement cinq elements de friction associes a I'un des deux types de train planetaire, on obtient ainsi six rapports s de marche avant convenablement etages et un rapport de marche arriere. En variante, il est propose de placer en entree de bote, pour realiser les deux chemins de poissance, un train planetaire simple, solution que l'on retrouve dans d'autres publications. i - 2 La conception "Lepelletier", du niveau de complexite d'une bote de vitesses a quatre rapports, presente I' inconvenient d'etre en vitesse surmultipliee des le rapport de quatrieme, et done tres surmultipliee sur le rapport de sixieme. Sur ce dernier s rapport, et a vitesse vehicule elevee, la couronne du premier train planetaire d'un train planetaire double atteint un regime absolu de rotation tres eleve, et l'embrayage qui lui est associe a un regime de rotation differential egalement tres eleve, ce qui rend la realisation et la mise au point extremement delicates. io Par ailleurs, cette conception qui consiste a rajouter des rapports en vitesse surmultipliee est synonyme de deperdition de poissance, de mauvais rendement. Ge plus, elle ne procure pas de rapport de premiere court, et ne permet pas d'obtenir, comme ciest generalement le cas dans les botes automatiques a train ts planetGire, des rapports de premiere et de marche arriere tres peu differents. La presente invention a pour objet une transmission automatique a six vitesses, remediant aux inconvenients l'etat de la technique connue de la publication FR 2 656 055, tout en o etant aussi compacte, economique et plus simple dans la disposition de ses elements de friction, de fason a obtenir des etagements remarquables tres adaptables a partir du meme train planetaire double. Cette transmission comporte trots trains d'engrenages s entre d'une part un arbre d' entree constituant un premier chemin de puissance et supportant un train planetaire double et un pigeon de sortie, et d'autre part d'un arbre intermediaire - 3 parallele d l'arbre d' entree constituant un deuxieme chemin de puissance. be preference, le premier train d'engrenages, compose de deux pigeons fixes et portes respectivement par l'arbre d' entree et par l'arbre intermediaire, a un rapport de transmission proche de un. Le deuxieme train d'engrenages peut etre compose d'une part dinn pigeon fou porte par l'arbre intermediaire, pouvant etre couple avec ce dernier par un premier embrayage ou o immobilise par rapport au carter par un premier frein, et d'autre part d'un pigeon fixe par rapport aux deux planetaires et d'un train pianetaire double, coaxioi a l'arbre d' entree. Le troisieme train d'engrenages peut avantageusement etre compose d'une part dion pigeon fou porte par l'arbre is intermediaire pouvant etre couple avec ce dernier par un second embrayage, et d'autre part d'un pigeon fixe par rapport d la couronne du premier train planetaire simple du double train planetaire coaxial d l'arbre d' entree. Les deuxieme et troisieme trains d'engrenages, o independants I'un de I'autre, ont tous deux des rapports inferieurs d un, assurant une reduction de vitesse de rotation par rapport d celle du moteur sans inversion de sens de rotation. [)e preference, les six rapports de marche avant, le rapport de marche arriere et le point mort freine vent obtenus :5 en agissant sur les embrayages et sur les freins intervenant sur les elements d'un train planetaire double dont les deux planetaires vent lies et dont ie portesatellites du premier train lie a la couronne du second train constitue la sortie de puissance vers le differential et les roues. Le porte-satellites du second train planetaire peut etre solidorise a l'arbre d' entree par un troisieme embrayage ou s immobilise par rapport QU carter par un second frein. Selon un mode de realisation particulier, les differents rapports de transmission vent obtenus par fermeture ou serrage de deux des cinq elements de friction de la facon suivante: - le point mort f reine: serrage des deux f reins, o immobilisant completement le deuxieme train planetaire (planetaire et porte-satellites), et done le vehicule, tout en iaissanT libre itarbre d' entree, - le rapport de premiere: fermeture du deuxieme embrayage (couronne du premier train) et serrage du deuxieme i5 frein (porte-satellites du deuxieme train), - le rapport de deuxieme: fermeture du deuxieme embrayage (couronne du premier train) et serrage du premier frein (planetaires), - le rapport de troisieme: fermeture du deuxieme embrayage (couronne du premier train) et fermeture du premier embrayage (Planetaires), - le rapport de quatrieme: fermeture du deuxieme embrayage (couronne du premier train) et fermeture du troisieme embrayage (porte-satellites du deuxieme train), - le rapport de cinquieme: fermeture du troisieme embrayage (porte-satellites du deuxieme train) et fermeture du premier embrayage (planetaires), - 5 - le rapport de sixieme: fermeture du troisieme embrayage (porte-satellites du deuxieme train) et serrage du premier frein (planetaires), et - le rapport de marche arriere: fermeture du premier s embroyage (planetaires) et serrage du deuxieme frein (porte- satellites du deuxieme train). Tous les changements de rapport vent obtenus par la liberation d'un seul element de commutation et par la mise en action d'un senl autre element de commutation. o Selon d'autres caracteristiques de ['invention, la reduction du troisieme train d'engrenages lie a la couronne du premier train planetaire est independante et differente de cele du deuxieme train d'engrenages lie aux planetaires. De preference, la reduction du troisieme train d'engrenages lie a la s couronne du premier train planetaire est plus forte que celle du deuxieme train d' engrenages lie aux planetaires. C' est dans cette configuration que l'on obtient: - les etagements les plus remarquables et des ouvertures de bote tres variees, adaptes aux differents types de moteurs, o et cela a partir d'un meme train planetaire double, en agissant uniquement sur les deux rapports de reduction des deuxieme et troisieme trains d'engrenages, et - des rapports de premiere et de marche arriere pratiquement identiques. s Se lon une autre caracter ist ique de ['invent ion, le deuxieme embrayage est utilise comme embrayage de demarrage dans la mesure od les fortes demultiplications des rapports de - 6 premiere et de marche arriere obtenus par ['invention peuvent dispenser de l' usage d'un coupleur convertisseur. Enfin, la licison permanente entre le moteur et l'arbre d' entree de la bote est avantageusement un f iltre des s vibrations. b'autres caracteristiques et avantages de l' invention ressortiront clairement de la description suivante de la description d'un mode de realisation non limitatif de celle-ci, en liaison avec les dessins annexes sur lesquels: to - la figure 1 represente schematiquement une forme de reciisation de la chane cinematique, du volant moteur au differential, avec un train planetaire double, - la f igure 2 represente la table de selection des elements de commutation, et ts - la figure 3 represente un exemple de diagramme des vitesses correspondant a un train planetaire double. bans la forme de realisation schematique de la figure 1, la transmission 10 comporte un arbre d' entree unique 20 et un arbre intermediaire 30. L'arbre d' entree est lie au volant o moteur 11 par l'intermediaire d'un dispositif 12 de filtrage des vibrations de torsion du moteur connu en soi. L'arbre d 'entree comporte une unique denture f ixe 20a constituant avec la denture fixe 30a liee a l'arbre intermediaire 30 le rapport de transmission RO, choisi proche de un. L'arbre intermediaire s guide un premier pigeon fou 31 avec lequel il peut etre couple par la fermeture du premier embrayage 40. Ce pigeon peut egalement etre immobilise en rotation par le premier frein 45. L'arbre intermediaire guide un deuxieme pigeon fou 32 avec lequel il peut etre couple par le second embrayage 41. Le pigeon 31 forme avec le pigeon 21, en rotation autour de l'arbre d' entree et lie aux deux planetaires 51 et 52 du train planetaire double 50, le s deuxieme train d'engrenages de rapport R1. Quand l'embrayage 40 est ferme, les planetaires 51 et 52 tournent dans le meme sens que l'arbre d' entree dans le rapport de reduction ROxR1. Le pigeon 32 forme avec le pigeon 22, en rotation autour de l'arbre d 'entree et lie a la couronne d'entee o 53 du premier train planetaire 50a du train planetaire double 50, le troisieme train d'engrenages de rapport R2. Quand le deuxieme embrayage 41 est ferme, la couronne 53 tourne dans le meme sens que l'arbre d' entree dans le rapport de reduction ROxR2. Conformement d une disposition preferee de ['invention, le rapport de reduction R2 est represente sur la figure 1 plus important que le rapport de reduction R1. A l'extremite de l'arbre d' entree est place un troisieme embrayage 42 qui permet de solidariser l'arbre d' entree 20 au porte-satellites 54 du deuxieme train planetaire o simple 50b du train planetaire double 50. Le porte-satellites 54 peut egalement etre immobilise par rapport au carter par un second frein 46. Les autres elements du train plonetaire double 50 vent le porte-satellites 55 du premier train simple et la couronne 56 du deuxieme train. Ces deux s elements vent lies et portent, intercalee entre eux, une denture qui transmet le mouvement de sortie a un deuxieme arbre intermediaire 70 de reduction et d t inversion de -mouvement. - 8 L'arbre intermediaire 70 porte une denture d' entree fixe 71 engrenant avec la denture 60, et une denture de sortie 72. Cette derriere transmet le mouvement au differential 73 qui repartit le couple aux deux roues. s Le fonctionnement est donne par la table de selection de la figure 2. Conformement a cette table, le fonctionnement est le suivant: - en premiere, I'embrayage 41 est f erme, mettant en liaison la couronne 53 du premier train planetaire simple avec o l'arbre d' entree dans le rapport de reduction ROxR2, alors que le frein 46, serre, immobilise le porte satellite 54 du deuxieme train planetaire simple, - en deuxieme, I'embrayage 41 reste ferme, alors que le frein 45, serre, immobilise les deux planetaires 51 et 52. Le s passage de premiere en deuxieme est obtenu en realisant simultanement liouverture du frein 46 et le serrage du frein 45, - en troisieme, I'embrayage 41 est toujours ferme, alors que l'embrayage 40, met en liaison les deux planetaires 51 et 52 avec l'arbre d' entree dans le rapport de reduction ROxR1. Le o passage de deuxieme en troisieme est obtenu en realisant simultanement liouverture du frein 45 et le serrage l'embrayage , - en quatrieme, I'embrayage 41 est encore ferme, alors que l'embrayage 42, met en liaison le porte-satellites 54 du s deuxieme train planetaire avec l'arbre d'entree sans rapport de reduction; le passage de troisieme en quatrieme est obtenu en realisant simultanement l'ouverture de l'embrayage 40 et la fermeture de l'embrayage 42, - en cinquieme, I'embrayage 42 est maintenu ferme, alors que l'embrayage 40 est d nouveau ferme; le passage de s quatrieme en cinquieme est obtenu en realisant simultonement liouverture de l'embrayage 41 et la fermeture de l'embrayage , - en sixieme, I'embrayage 42 est encore ferme, alors que le frein 45 est a nouveau serre; le passage de cinquieme en to sixieme est obtenu en realisant simultanement l'ouverture de l'embrayage 40 et le serrage du frein 45, - en marche arriere, I'embrayage 40 est ferme et le frein 46 est serre, et - sur le point mort freine on serre les deux freins 45 et i5 46 immobilisant le deuxieme train planetaire simple 50b, la couronne 56 est bloquee et maintient le vehicule, alors que l'arbre d' entree reste libre en rotation. Pour illustrer l'obtention des rapports a partir de la representation schematique de la figure 1 et de la table de o selection de la figure 2, on se reportera a la figure 3 ou est presente le diagramme des vitesses. On y trouve reperes en teas les differents elements du train planetaire double. Sur les vertical es des p lanetai res et de la couronne 53 vent pos it ionnees les reductions dans les rapports respectifs R0xR1 et ROxR2. Enfin, les trots embrayages et les deux freins vent localises. - 10 Ce diagramme des vitesses est obtenu a partir d'un exemple concret. Les deux trains planetaires simples vent definis comme suit. _ Train plane faire Oa rain p/Gne'taire 506 . _. _ Plane'faire 29 dents 20 dents Couronne 69 dents 62 dents Safellites 20 dents 21 dents s A partir de cette configuration figee de trains planetaires, il est possible de faire varier l'ouverture de la bote, et ce sur une plage suffisante pour couvrir les besoins 0 pour des moteurs de type essence rapides et diesel rents a couple tres eleve. Comme indique sur le tableau ci-dessous, I'ouverture varie de 5.5 d 7.0 pour des valeurs de reduction R1 de 0,73 a 0,62 et de reduction R2 de 0,65 a 0,515. Ouverture Ouverture Ouverture Ouverture 5.54 6.00 6.55 6.99 Rapport R0 _ 1.0 1.0 1.0 1.0 Rapport R1 0.73 0.70 0.65 0.62 Lie a planetaires 51 et 52 Rapport R2 0.65 0.60 0.55 0.515 Lie a couronne 53 du train 50,a _ Les etagements et les ouvertures ou sauts entre deux rapports consecutifs obtenus vent remarquables et synthetises dans le tableau ci- dessous. - 11 Ouverture Ouverture Ouverture Ouverture ,54 6,00 6,55 6,99 Ratio MAR 0,236 0,226 0,210 0,200 Ecart 1ere/Mar en % -1,34 2,49 3,82 5, 75 Ratio 1ere 0,239 0,220 0,202 0,189 Saut 1er6/2eme 1,92 1,92 1,92 1,92 Ratio 2eme 0,458 0,442 0,387 0,363 Saut 2eme/ 3eme 1,47 1,49 1,50 1,51 Ratio 3eme 0,674 0,630 0,580 0,546 Saut 3eme/4eme 1,29 1,36 1,44 1,51 Ratio 4eme 0,871 0,853 0,835 0,822 Saut 4eme jseme 1, 25 1,29 1,33 1,37 Ratio 5eme 1,087 1,097 1,113 1,123 Saut 5ee/6eme 1,22 1,21 1,19 1,18 Ratio 6eme 1,323 1,323 1,323 1,323 On remarquera que: - le rapport R2 a ete choisi plus petit que le rapport R1 car il donne les meilleurs resultats, s - le rapport des demultiplications lere/MAR est toujours inferieur a 6% et est meilleur que celui obtenu et requis en bote de vitesses manuelle, la surmultiplication de sixieme est invariante, car elle depend uniquement de la definition des trains planetaires; ainsi, o pour obtenir une autre valeur de surmultiplication, il faut choisir une autre combinaison des trGins planetaires, et - I'augmentation de louverture de la bote se fait par les rapports inferieurs de plus en plus courts; ce saut de premiere/deuxieme reste constant et ne peut etre modifie qu'en is choisissant une autre combinaison de train planetaire double. - 12 La capacity d'adaptation est done tres grands puisque, a cheque combinaison de trains planetaires, il est possible d'obtenir une diversity d'etagements. - 13 REVENDICATIONS 1. Transmission automatique (10) a six vitesses s caracterisee en ce quielle comporte trots trains d'engrenages entre d'une part un arbre d'entree (20) constituant un premier chemin de puissance et supportant un train planetaire double (50) et un pigeon de sortie (60), et d'autre part d'un arbre intermediaire (30) parallele a l'arbre d' entree constituant un o deuxieme chemin de puissance. 2. Transmission automatique selon la revendication 1, caracterisee en ce que le premier train d'engrenages, compose de deux pigeons fixes (20a) et (30a) portes respectivement par l'arbre d'entree (20) et par l'arbre intermediaire (30), a un s rapport de transmission R0 proche de un. 3. Transmission automGtique selon le revendication 1 ou 2, caracterisee en ce que le deuxieme train d'engrenages est compose d'une part d'un pigeon fou (31) porte par l'arbre intermediaire, pouvant etre couple avec ce dernier par un o premier embrayage (40) ou immobilise par rapport au carter par un premier frein (45), et d'autre part d'un pigeon (21) fixe par rapport aux deux planetaires (51) et (52) d'un train planetaire double (50), coaxial a l'arbre d'entre (20), et en ce que son rapport de transmission R1 est tel que le produit R1xR0 soit un s rapport de reduction. 4. Transmission automatique selon la revendication 1, 2 ou 3, caracterisee en ce que le troisieme train d'engrenages est - 14 compose d'une part d'un pigeon fou (32) porte par l'arbre intermediaire (30) pouvant etre couple avec ce dernier par un second embrayage (41), et d'autre pGrt diun pigeon (22) fixe par rapport a la couronne (53) du premier train planetaire simple s (50a) du double train planetaire (50), coaxial a l'arbre d' entree (20) et en ce que son rapport R2 est tel que le produit R2xRO soit un rapport de reduction. 5. Transmission automatique (10) selon l'une des revendications precedentes, caracterisee en ce que le train o planetaire double (50) presente: - deux planetaires (51) et (52) lies entre eux et solidaires du pigeon (21) du deuxieme train d'engrenages (31, 21) de rapport R1, - une premiere couronne (53) du premier train planetaire s (50a) solidaire du pigeon (22) du troisieme train d'engrenages (32,22) et de rapport R2, - un premier porte-satellites (55) du premier train planetaire (50a) solidaire de ia couronne (56) du deuxieme train simple (50b) et du pigeon (60) de sortie du mouvement vers un second arbre intermediaire (70) dtinversion de mouvement et de transfert vers un differential (73), et - un second porte-satellites (54) du deuxieme train planetaire simple (50b) pouvant etre solidarise a l'arbre d'entree (20) par un troisieme embrayage (42) ou immobilise par rapport au carter par un deuxieme frein (46). 6 Transmission automatique (10) selon l'une des revendications precedentes, caracterisee en ce que le rapport de - 15 reduction R2xRO, obtenu par IQ combinaison des premier et troisieme trains d'engrenages, est different ou egal au rapport de reduction R1xRO obtenu par la combinaison des premier et deuxieme trains d'engrenages. 7 Transmission automatique (10) selon 1'une des revendications precedentes, caracterisee en ce qu'elle comporte six rapports de marche avant, un rapport de marche arriere et un point mort freine. 8. transmission automatique selon la revendication 7, o caracterisee en ce que: - le prenier rapport de marche avant est obtenu en fermant l'embrayage (41) qui solidarise la couronne (53) a l'arbre d'entree (20) dans le rapport de reduction R2xRO, et en bloquant le porte-satellites (42) par le frein (46), - ie deuxieme rapport de marche avant est obtenu en fermant l'embrayage (41) et en immobilisant les planetaires (51,52) en serrant le frein (45), - le troisieme rapport de marche avant est obtenu en fermant l'embrayage (41) et en fermant I'embrayage (40) si o solidarise les planetaires (51,52) avec l'arbre d' entree (20) dans le rapport de reduction ROxR1, - le quatrieme rapport de marche avant est obtenu en fermant ltembrayage (41) et en solidarisant le porte satellite (54) a l'arbre d'entree en fermant 1'embrayage (42), - le cinquieme rapport de marche avant est obtenu en fermant les embrayage (42) et (40), - 16 - le sixieme rapport de marche avant est obtenu en fermant l 'emb rayage (4 1) et en ser rant le frein (45), - te rapport de marche arriere est obtenu en fermant l'embrayage (40) et en serrant le frein (46), et s - le point mort freine est obtenu en serrant les deux freins (45,46). 9 Transmission automatique (10) selon la revendication l'une des revendications precedentes, caracterisee en ce que la liaison permanente entre l'arbre d' entree (20) et un volant o moteur (11) est realisee par un filtre (12) et un embrayage (41) dimensionne pour assurer la fonction d'embrayage de demarrage du veh icu le.