Brevet FR2880089A1 — publié le 20060630

Boîte de vitesses à couple continu entre première et marche arrière. L'invention concerne le domaine des boîtes de vitesses utilisées en particulier dans les véhicules automobiles. De telles boîtes comprennent plusieurs arbres parallèles munis d'une pluralité de pignons. L'invention concerne plus particulièrement une boîte de vitesses à deux arbres primaires reliés alternativement au moteur par deux embrayages. Dans ce domaine, la dernande de brevet FR 2 802 600 (THOMAS Joël) a décrit une boîte de vitesses comprenant un arbre primaire plein traversant et débouchant d'un arbre primaire creux. Tous les rapports de marche avant font transiter le couple moteur par l'un des deux embrayages qui entraîne l'un des deux arbres primaires. Ledit arbre primaire est muni d'une denture qui engrène un pignon monté fou sur un arbre secondaire. Ledit arbre secondaire est équipé d'un synchroniseur qui solidarise de manière sélective ledit pignon fou avec l'arbre secondaire qui entraîne un pignon d'attaque engrenant avec une couronne de différentiel. Les rapports de marche arrière, de première, de troisième et de cinquième sont entraînés par l'arbre primaire plein, tandis que les rapports de seconde, quatrième et sixième sont entraînés par l'arbre primaire creux. Ainsi, le passage d'un rapport de marche avant à un rapport de marche avant immédiatement adjacent, soit supérieur, soit inférieur, se fait sans discontinuité du couple. En revanche, le passage de première à marche arrière nécessite de débrayer l'embrayage entraînant l'arbre primaire plein, de manière à ce que le synchroniseur correspondant au rapport de première soit mis en position neutre, puis que le synchroniseur correspondant à la marche arrière soit mis en position synchronisée. On peut alors ré-embrayer l'embrayage entraînant l'arbre primaire plein. Une telle boîte de vitesses présente l'inconvénient d'introduire une discontinuité de couple importante entre la première et la marche arrière. Ceci est particulièrement pénalisant pour les manoeuvres en parkings, où le conducteur du véhicule automobile doit freiner le véhicule en même temps qu'il passe de première en marche arrière ou réciproquement. L'invention propose une boîte de vitesses qui résout cet inconvénient et permet une transition sans discontinuité du couple lors du passage de première à marche arrière, et ceci tout en conservant la continuité du couple lors de la transition entre deux rapports de marche avant adjacents. Dans un mode de réalisation, une boîte de vitesses de véhicule automobile comprend des arbres parallèles, dont deux arbres primaires coaxiaux reliés alternativement au moteur du véhicule par deux embrayages. La boîte de vitesses présente plusieurs rapports de marche avant dont le premier est le plus lent, et pour lequel le couple moteur transite par un arbre primaire différent de celui transmettant le couple d'un rapport de marche arrière. On conçoit que l'arbre primaire transmettant le couple moteur pour les rapports de première et de marche arrière étant différent, la transition pourra avoir lieu sans discontinuité de couple en faisant patiner les embrayages entraînant chacun les deux arbres primaires. Avantageusement, la boîte de vitesses comprend deux arbres secondaires non coaxiaux, munis chacun d'une pluralité de synchroniseurs et d'un pignon d'attaque, engrenant chacun avec une même couronne de différentiel. De plus, une denture d'un des arbres primaires pourra engrener simultanément avec deux pignons montés sur lesdits deux arbres secondaires. Avantageusement encore, un pignon intermédiaire de marche arrière monté libre sur un arbre secondaire engrène simultanément avec un pignon de l'autre arbre secondaire et avec une denture de l'un des arbres primaires. Selon une caractéristique, les arbres primaires de la boîte de vitesses sont munis de dentures engrenant chacune avec au moins un pignon monté à rotation sur un arbre secondaire, pour contribuer à au moins cinq rapports de marche avant. Les dentures contribuant aux rapports de même parité, appartiennent aux même arbres primaires. Selon une autre caractéristique, l'un des arbres primaires présente deux dentures engrenant avec un premier et un deuxième pignons solidarisés avec un arbre secondaire par un synchroniseur double, tandis qu'une denture du même arbre primaire engrène avec un pignon solidarisé avec un autre arbre secondaire par un synchroniseur simple. La position axiale dudit synchroniseur simple se trouve entre celle desdits premier et deuxième pignons. Selon encore une autre caractéristique, la distance entre l'axe 20 des arbres primaires et les axes des deux arbres secondaires sont sensiblement identiques. Selon encore une autre caractéristique, la boîte de vitesses comprend un carter séparant une partie de la boîte contenant des pignons lubrifiés par de l'huile et une partie contenant les embrayages. Ledit carter est traversé par les deux arbres primaires. Un premier joint assure l'étanchéité à l'huile entre les deux arbres primaires. Un deuxième joint assure l'étanchéité à l'huile entre l'un des arbres primaires et le carter. Avantageusement, la boîte de vitesses comprend, soit deux embrayages à huile, soit deux embrayages secs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel: -la figure unique est une représentation de la cinématique d'un mode de réalisation de la boîte de vitesses de l'invention. Comme illustré sur la figure, la boîte de vitesses comprend un arbre primaire plein 1 et un arbre primaire creux 2, reliés alternativement à un arbre moteur 3 par deux embrayages secs, respectivement 4 et 5. La boîte de vitesses comprend également deux arbres secondaires 6 et 7, munis chacun d'un pignon d'attaque 8 et 9 engrenant avec la même couronne de différentiel 10. De gauche à droite sur la figure, l'arbre primaire 1 est muni de deux dentures fixes 11, 12 et 13, et l'arbre primaire creux 2 est muni de deux dentures 14 et 15. La denture 11 engrène avec un pignon de cinquième 21 monté libre en rotation autour de l'arbre secondaire 7. La denture 12 engrène avec un pignon de première 16 monté libre en rotation autour de l'arbre secondaire 6. De même, la denture 13 engrène avec un pignon de troisième 23 monté libre en rotation autour de l'arbre secondaire 7. La denture 14 engrène avec un pignon de seconde 26 monté libre en rotation autour de l'arbre secondaire 7. La denture 15 engrène avec un pignon de quatrième 20 monté libre en rotation autour de l'arbre secondaire 6, ainsi qu'avec un pignon de sixième 28 monté libre en rotation autour de l'arbre secondaire 7. Un pignon de renvoi 24, solidaire en rotation avec le pignon de seconde 26, engrène avec un pignon de marche arrière 18 libre en rotation autour de l'arbre secondaire 6. Un synchroniseur double 19 monté fixe sur l'arbre secondaire 6 et situé entre le pignon de marche arrière 18 et le pignon de quatrième 20, est apte à solidariser de manière sélective et exclusive lesdits pignons sur l'axe 6. Un synchroniseur simple 17 monté fixe sur l'arbre secondaire 6 et situé entre les positions axiales des dentures 11 et 13, est apte à solidariser de manière sélective le pignon de première 16 avec l'arbre secondaire 6. De même, deux synchroniseurs 22 et 27 sont montés fixes sur l'arbre secondaire 7 et situés, l'un entre les pignons de cinquième 21 et le pignon de troisième 23, l'autre entre le pignon de seconde 23 et le pignon de sixième 28. Chacun de ces deux synchroniseurs est apte à solidariser de manière sélective et exclusive les deux pignons adjacents avec l'ambre secondaire 7. La transition du rapport de première au rapport de marche arrière se fait de la manière suivante. Lorsque le rapport de première est établi, l'embrayage 4 est serré alors que l'embrayage 5 est libre, de sorte que le couple moteur transite de l'arbre moteur 3 vers l'arbre primaire plein 1, tandis que l'arbre primaire creux 2 est complètement libre en rotation. Le synchroniseur 17 est en position crabotée, de sorte que le couple moteur passe de la denture 12 au pignon de première 16 vers l'arbre secondaire 6 et le pignon d'attaque 8. La première étape de la transition consiste à craboter le synchroniseur double 19 avec le pignon de marche arrière 18. Cela a comme effet d'entraîner en rotation l'arbre primaire creux 2 dans le sens de rotation opposé à l'arbre primaire plein 1. La deuxième étape de la transition consiste à desserrer l'embrayage 4 et à commencer à serrer l'embrayage 5. Le début de serrage de l'embrayage 5 a comme effet de fortement ralentir le véhicule sans pour autant ralentir le moteur. Lorsque l'effort de serrage sur les deux embrayages est identique, la puissance motrice est discipée par le patinage des deux embrayages tournant en sens opposé et le véhicule est arrêté. Lorsqu'on continue le serrage de l'embrayage 5 et le desserrage parallèle de l'embrayage 4, le véhicule part progressivement en marche arrière, et ce jusqu'à ce que tout le couple de l'arbre moteur transite par l'embrayage 5. Le synchroniseur 17 peut être alors facilement remis en position neutre. La transition inverse de la marche arrière vers la première consiste, de manière équivalente, à actionner le synchroniseur 17, puis à faire basculer l'adhérence de l'embrayage 5 sur l'embrayage 4, puis à désolidariser le pignon de marche arrière 18 de l'arbre secondaire 6 lorsque l'embrayage 5 est devenu libre. Lors de cette transition, de première vers la marche arrière ou réciproquement, à aucun moment le véhicule n'a été déconnecté du moteur, il y a toujours eu continuité du couple. Le pignon de seconde 26, le pignon de sixième 28 et la denture 15 occupent la même position axiale. L'épaisseur des synchroniseurs doubles 22 et 27 est similaire, celle du synchroniseur simple 17 est inférieure. La longueur totale de la boîte est donc la somme des épaisseurs de cinq pignons et de deux synchroniseurs doubles. Une telle boîte de vitesses est particulièrement courte. Dans une variante, la distance axiale entre les arbres primaires 1, 2 et l'arbre secondaire 6 est similaire à la distance séparant les arbres primaires 1, 2 de l'arbre secondaire 7. Ainsi, les diamètres des pignons de quatrième 20 et de sixième 28 sont sensiblement identiques. Le pignon d'attaque 9 est d'un diamètre supérieur au pignon d'attaque 8, de sorte que le rapport de sixième est supérieur au rapport de quatrième. Mis à part les pignons de quatrième 20 et de sixième 28 dont les dimensions sont liées par les entraxes que forment les arbres secondaires avec les arbres primaires, les autres rapports de réduction sont tous obtenus par une denture engrenant avec un pignon unique sur l'un des arbres secondaires, de sorte que le rapport de réduction de chacun des rapports de vitesses peut être choisi indépendamment les uns des autres. Dans une autre variante, la boîte de vitesses comprend un carter, non représenté, séparant une partie de la boîte contenant l'ensemble des pignons lubrifiés par de l'huile et une autre partie contenant les embrayages 4, 5 et l'arbre moteur 3. L'étanchéité entre ces deux parties de boîte est assurée par un premier joint 29 situé entre l'arbre primaire plein 1 et l'arbre primaire creux 2 et par un deuxième joint d'étanchéité 30 situé entre l'arbre primaire creux 2 et un carter, non représenté. Ces deux joints assurent l'étanchéité entre l'huile de lubrification des pignons et les embrayages, de sorte que la même boîte puisse être au choix équipée, soit d'embrayages à huile, soit d'embrayages secs. Ce mode de réalisation est particulièrement compact, puisqu'il n'utilise que deux arbres secondaires et une longueur correspondant à l'épaisseur de seulement cinq pignons et deux synchroniseurs. Cette compacité est néanmoins compatible avec une boîte présentant six rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, pouvant être choisis indépendamment les uns des autres. La transition entre un rapport de vitesses et un rapport de vitesses adjacent immédiatement supérieur ou inférieur, se fait sans interruption du couple moteur, ceci même entre les rapports de première et de marche arrière, ce qui est particulièrement utile pour les conducteurs de véhicules lors de manoeuvres de parkings. REVENDICATIONS 1-Boîte de vitesses de véhicule automobile, à arbres parallèles comprenant deux arbres primaires coaxiaux (1, 2), reliés alternativement au moteur du véhicule par deux embrayages (4, 5), et présentant plusieurs rapports de marche avant, dont le premier est le plus lent, caractérisée par le fait que l'arbre primaire (1) transmettant le couple du premier rapport de marche avant est différent de celui (2) transmettant le couple d'un rapport de marche arrière. 2-Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend deux arbres secondaires (6, 7) non coaxiaux, munis chacun d'une pluralité de synchroniseurs et d'un pignon d'attaque (8, 9) engrenant chacun avec une même couronne de différentiel (10). 3-Boîte de vitesses selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'une denture (15) d'un des arbres primaires (2) engrène simultanément avec deux pignons (20, 28) montés sur lesdits deux arbres secondaires (6, 7). 4-Boîte de vitesses selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée par le fait qu'un couple de pignons intermédiaires de marche arrière (24, 26) monté libre sur un arbre secondaire (7) engrène simultanément avec un pignon (18) de l'autre arbre secondaire (6) et avec une denture (14) de l'un des arbres primaires. 5-Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les arbres primaires (1, 2) sont munis de dentures engrenant chacune avec au moins un pignon monté à rotation sur un arbre secondaire (6, 7) pour contribuer à au moins cinq rapports de marche avant, les dentures (11, 12, 13) contribuant aux rapports de même parité étant sur le même arbre primaire (1). 6-Boîte de vitesses selon la revendication 5, caractérisée par le fait que l'un des arbres primaires (1) présente deux dentures (11, 13) engrenant avec un premier et un deuxième pignons (21, 23) solidarisés avec un arbre secondaire (7) par un synchroniseur double (22), tandis qu'une denture (12) du même arbre primaire (1) engrène avec un pignon (16) solidarisé avec un autre arbre secondaire (6) par un synchroniseur simple (17) dont la position axiale se trouve entre celle desdits premier et deuxième pignons (21, 23). 7-Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la distance entre l'axe des arbres primaires (1, 2) et les axes des deux arbres secondaires (6, 8) sont sensiblement identiques. 8-Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comprend un carter séparant une partie de la boîte contenant les pignons lubrifiés par de l'huile et une partie contenant les embrayages, ledit carter étant traversé par les deux arbres primaires (1, 2), un premier joint (29) assurant l'étanchéité à l'huile entre les deux arbres primaires (1, 2), et un deuxième joint (30) assurant l'étanchéité à huile entre un des arbres primaires (2) et le carter. 9-Boîte de vitesses selon la revendication 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend deux embrayages à huile. 10-Boîte de vitesses selon la revendication 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend deux embrayages secs (4, 5).