Brevet FR2847013A1 — publié le 20040514

BOITE DE VITESSES COMPACTE A DEUXEMBRAYAGES ET A MARCHE ARRIERE PAR LE PIGNON DE PREMIERE L'invention concerne une boîte de vitesses de véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement une boîte de vitesses à arbres parallèles et à engrenages comportant un arbre primaire plein et un arbre primaire creux concentriques comportant chacun deux dentures fixes, ainsi que deux arbres secondaires munis de pignons d'attaque respectifs d'une même couronne de différentiel. Dans une telle boîte de vitesses, des pignons fixes portés 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 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 où ils transmettent tous les deux le couple par glissement de l'un d'eux pour permettre les changements de rapports sans discontinuité du couple transmis aux roues du véhicule. On connaît de nombreuses boîtes de vitesses du type indiqué ci-dessus. Dans presque la totalité de celles-ci, 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 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 rapports pairs sont portés par l'arbre primaire creux, le rapport de marche arrière pouvant indifféremment être considéré à cet égard 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 boîtes 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 que la première denture fixe de l'arbre primaire plein, la deuxième denture fixe de l'arbre primaire plein, la première denture fixe de l'arbre primaire creux et la deuxième denture fixe de j'arbre primaire creux engrènent respectivement avec un seul pignon fou porté par l'arbre secondaire, avec deux pignons fous portés respectivement par les arbres secondaires, avec deux pignons fous portés respectivement par les arbres secondaires, et avec un pignon fou porté par l'arbre secondaire. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le pignon fou de marche arrière, porté par le deuxième arbre secondaire engrène avec le pignon fou de première qui fait également office d'intermédiaire de marche arrière ; - 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 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 de quatrième et de marche arrière le premier arbre secondaire porte les pignons fous des rapports, de première, de cinquième et de sixième ; - le second arbre secondaire porte le pignon fixe qui a le plus petit nombre de dents, et le premier arbre secondaire porte le pignon fixe qui a le plus grand nombre de dents ; - l'axe des arbres primaires est équidistant des axes de des arbres secondaires, ainsi le pignon fou du rapport de troisième est identique au pignon fou du rapport de cinquième, et 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 crabotage double permet de lier sélectivement au deuxième arbre secondaire les pignons des rapports de marche arrière et de troisième, 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 permet lier au premier arbre secondaire le pignon du rapport de sixième. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de celle-ci, en se référant aux dessins annexés sur 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 selon la figure 1 représentant le cheminement 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, - la figure 4 est une vue selon la figure 1 représentant le cheminement du couple selon le rapport de deuxième, la figure 5 est une vue selon la figure 1 représentant le cheminement du couple selon le rapport de troisième, la figure 6 est une vue selon la figure 1 représentant le cheminement du couple selon le rapport de quatrième,la figure 7 est une vue selon la figure 1 représentant le cheminement du couple selon le rapport de cinquième, et la figure 8 est une vue selon la figure 1 représentant le cheminement du couple selon le rapport de sixième. 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 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 agencés, comme le montre la figure 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 20 et 30 et les arbres secondaires 50 et 60 de manière à transmettre le couple du véhicule à un 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, 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 portés par le premier et par 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 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 sont par ailleurs susceptibles d'être actionnés alternativement, en passant par un état où ils transmettent tous les deux le couple par glissement de l'un 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 fixes, de gauche à droite, 21 et 22, le premier d'entre eux 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 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 sixième et par le second arbre secondaire 60 pour constituer le rapport de quatrième, le second d'entre eux engrène un pignon fou 86 porté le second arbre secondaire 60 pour constituer le rapport de deuxième. Le rapport de marche arrière a son propre pignon fou 87, porté par le second arbre secondaire 60, qui engrène avec le pignon fou de première 81 qui fait office de pignon intermédiaire de marche arrière. L'ensemble des six rapports avant et le rapport de 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 fixes 31 et 32 sur le second arbre primaire creux 30 pour obtenir les rapports pairs. Les pignons fixes 22, 31, engrènent chacun avec deux pignons, le premier avec les pignons fous 82 et 83, le second avec les pignons fous 84 et 85. Les pignons fixes 21 et 32 n'engrènent qu'avec un seul pignon respectivement 84 et 86 pour constituer les rapports de sixième et de deuxième. 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 secondaire 60, peuvent être différents. Mais, 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 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 et 61 du deuxième arbre secondaire 60 un rapport de nombre de dents approprié. 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 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 quatrième à partir de l'unique pignon fixe 31 et des pignons fous identiques 84 et 85.Enfin pour obtenir un étagement satisfaisant des rapports de troisième à sixième, il est avantageux de choisir un rapport de dents entre les pignons 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 sensiblement identiques. Les premier et second embrayages 40 et 41 permettent de lier sélectivement au moteur le premier arbre primaire plein 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 pignons fous 81,82,84 peuvent être liés sélectivement à l'arbre secondaire 50 qui les porte et les pignons fous 83, 85, 86 et 87 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 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 crabotage simple 101 permet de lier en rotation à l'arbre secondaire 50 le pignon fou 84 pour obtenir le rapport de sixième. 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 de crabotage double 103 permet de lier sélectivement en rotation à l'arbre secondaire 60 le pignon fou 83 pour obtenir le rapport de troisième ou le pignon fou 87 pour obtenir le rapport de marche arrière. 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 20 par l'embrayage 40 fermé, puis du pignon fixe 21 au pignon fou 81 du rapport de première, puis du pignon fou 81 au pignon fou 87 de marche arrière, puis du pignon fou 87 à l'arbre secondaire 60 par le crabot double 103 en position craboté sur le pignon 87, puis de l'arbre secondaire 60 au pignon fixe 61 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 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. 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, 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 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. 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 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 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 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. 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. 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. REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses (10) à arbres parallèles et à engrenages comportant un arbre primaire plein (20) et un arbre primaire creux (30) concentriques comportant chacun deux dentures fixes (21, 22) et (31, 32), 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 la première denture fixe (21) de l'arbre primaire plein (20), la deuxième denture fixe (22) de l'arbre primaire plein, (20) la première denture fixe (31) de l'arbre primaire creux (30), et la deuxième denture fixe (32) de l'arbre primaire creux (30), engrènent respectivement avec un seul pignon fou (81) porté par l'arbre secondaire (50), avec deux pignons fous (82, 84) portés respectivement par les arbres secondaires (50, 60), avec deux pignons fous (84, 85) portés respectivement par les arbres secondaires (50,60), et avec un pignon fou (86) porté par l'arbre secondaire (60). 2. Boîte de vitesses (10) selon la revendication 1 caractérisée en ce que le pignon 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 secondaire (50), pour constituer respectivement les rapports de troisième et de cinquième, le premier pignon 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 l'arbre secondaire (50) pour constituer respectivement les rapports de quatrième et de sixième. 3. Boîte de vitesses (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les arbres secondaires (50, 60) possèdent chacun une denture fixe (51, 61) qui engrène avec une couronne de différentiel commune (70) dont le rapport du nombre de dents de ces deux pignons fixes (51, 61) 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 de sixième. 4. Boîte de vitesses (10) selon la revendication 1, 2ou 3, 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 de cinquième sur le rapport de sixième sont égaux ou sensiblement égaux. 5. Boîte de vitesses (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pignon fou de marche arrière (87) engrène avec le pignon fou de première 81 qui fait office de pignon intermédiaire de marche arrière. 6. Boîte de vitesses (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un premier arbre secondaire (60) porte les pignons fous (86, 83 ,85 ,87) des rapports de deuxième, troisième, quatrième et de marche arrière, et en ce que le second arbre secondaire (50) porte les pignons fous (81, 82, 84) des rapports, de première de cinquième et de sixième. 7. Boîte de vitesses (10) selon la revendication 6 caractérisée en ce que le premier arbre secondaire (60) porte le pignon fixe (61) qui a le plus petit nombre de dents, et en ce que le second arbre secondaire (50) porte le pignon fixe (51) qui a le plus grand nombre de dents. 8. Boîte de vitesses (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'axe des arbres primaires (20, 30) est équidistant des axes des arbres secondaires (60, 50). 9. Boîte de vitesses (10), selon l'une des revendications précédentes, 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 sixième. 10. Boîte de vitesses (10) selon la revendication 7 caractérisée en ce que un premier groupe de crabotage double (100) permet de craboter les rapports de première et de cinquième, un second crabot simple (101) permet de craboter le rapport de sixième, un troisième groupe de crabotage double (102) permet de craboter les rapports de quatrième et de deuxième et enfin un groupe de crabotage double (103) permet de craboter la troisième et la marche arrière.