Brevet FR2885665A1 — publié le 20061117

Système de boîte de vitesses à trains épicycloïdaux La présente invention relève du domaine des transmissions, notamment pour véhicules automobiles, constituées de trains planétaires contrôlés par des éléments de friction tels que des embrayages et des freins pour obtenir une pluralité de rapports de transmission étagés. De façon conventionnelle, de telles transmissions sont associées à un organe de démarrage tel qu'un convertisseur de couple hydraulique ou un coupleur, muni ou non d'un embrayage de pontage. On connaît de telles transmissions à quatre vitesses employant deux trains planétaires, cinq éléments de friction et un convertisseur de couple hydraulique. Le document FR-A-2 656 055 décrit une transmission automatique multivitesses comportant un premier chemin de puissance suivant un premier rapport de vitesse fixe comportant un premier et un deuxième embrayages, et un deuxième chemin de puissance suivant un deuxième rapport de vitesse fixe supérieur au premier et de même sens et comportant un troisième embrayage, et d'autre part un train planétaire double concentrique à l'arbre de sortie comportant un premier élément relié à l'arbre d'entrée par le premier chemin de puissance au moyen du premier embrayage, un deuxième élément solidaire de l'arbre de sortie, un troisième élément relié à l'arbre de sortie par le deuxième chemin de puissance au moyen du troisième embrayage et immobilisé au moyen d'un premier frein, et un quatrième élément relié à l'arbre d'entrée par le premier chemin de puissance au moyen du deuxième embrayage et immobilisé au moyen d'un deuxième frein. Une telle disposition peut permettre d'obtenir six vitesses avant et une vitesse arrière tout en étant relativement complexe. La présente invention vise à obtenir une boîte de vitesses à trains épicycloïdaux de structure relativement simple et économique permettant d'obtenir un nombre élevé de vitesses, par exemple de cinq à sept, à partir d'un nombre raisonnable de coupleurs, par exemple six. Le système de boîte de vitesses à trains épicycloïdaux comprend un élément d'entrée, un élément de sortie coaxial à l'élément d'entrée, deux trains épicycloïdaux, et cinq embrayages pour obtenir une pluralité de rapports de transmission. Le système comprend, en outre, un train épicycloïdal multiplicateur de vitesse pour obtenir au moins une vitesse supplémentaire, chaque embrayage agissant entre, d'une part, un élément d'un desdits trains épicycloïdaux et, d'autre part, l'élément terre, l'élément d'entrée, l'élément de sortie ou un autre élément desdits trains épicycloïdaux. Chaque train épicycloïdal comprend un engrenage solaire, et des engrenages satellites supportés par un porte-satellites. Le train multiplicateur comprend des engrenages satellites étagés. Les vitesses de rotation des engrenages peuvent être 20 relativement faibles, d'où une moindre usure et un bruit réduit. Dans un mode de réalisation, le système comprend une seule entrée de puissance. Dans un mode de réalisation, le porte-satellites du train multiplicateur est relié de façon débrayable à la terre. Dans un mode de réalisation, le train multiplicateur comprend un engrenage solaire relié de façon permanente au train de sortie. Dans un mode de réalisation, le train multiplicateur comprend un engrenage solaire relié de façon permanente à l'entrée. Dans un mode de réalisation, le train d'entrée comprend une couronne reliée de façon permanente à la sortie. Dans un mode de réalisation, l'engrenage solaire du train d'entrée est relié de façon débrayable à l'entrée. Dans un mode de réalisation, l'engrenage solaire du train d'entrée est relié de façon débrayable à la terre. Dans un mode de réalisation, le porte-satellites du train de sortie est relié de façon permanente à la sortie. Dans un mode de réalisation, l'engrenage solaire du train de sortie est relié de façon permanente au train multiplicateur. Dans un mode de réalisation, le train de sortie comprend une couronne reliée de façon débrayable à la terre. Dans un mode de réalisation, le train de sortie comprend une couronne reliée de façon débrayable à l'entrée. Dans un mode de réalisation, le train multiplicateur est dépourvu de couronne. Dans un mode de réalisation, les arbres des trains d'entrée, de sortie et multiplicateur sont coaxiaux. Avantageusement, le système est équipé d'un amortisseur associé à l'entrée, ledit amortisseur étant disposé directement entre ladite entrée et la sortie d'un moteur thermique. La sortie du moteur thermique peut être formée par un arbre entraîné directement par un vilebrequin du moteur thermique. On peut ainsi se passer de la présence d'un convertisseur de couple de type hydraulique de masse, d'encombrement et de coût élevé et qui génère en outre des pertes importantes d'énergie par échauffement. Un ou plusieurs des coupleurs peuvent être dimensionnés de façon telle qu'ils soient aptes à assurer la mise en mouvement du véhicule à partir de l'arrêt et ce de façon répétée. Le système peut consister seulement en trois trains associés à six coupleurs. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre 5 d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'une boîte de vitesses à trains épicycloïdaux selon un premier mode de réalisation; la figure 2 représente la grille de sélection des coupleurs; et 10 la figure 3 est un diagramme montrant l'échelonnement des vitesses. Comme on peut le voir sur la figure 1, la transmission 1 comporte, dans un carter non représenté, un arbre d'entrée 2, un arbre de sortie 3 parallèle à l'arbre d'entrée 2, un train d'entrée 4, un train de sortie 5, et un train multiplicateur 6. L'arbre d'entrée 2 est relié à un moteur thermique 8 par un amortisseur de couple 9. Le train d'entrée 4 comprend un engrenage solaire 10, un porte-satellites 11 pourvu de pignons-satellites 12 circonférentiellement régulièrement espacés et une couronne 13. La couronne 13 est reliée à l'arbre de sortie 3. Le train de sortie 5 comprend un engrenage solaire 14, un portesatellites 15 portant une pluralité de pignons-satellites 16 et une couronne 17. Le porte-satellites 15 est relié à l'arbre de sortie 3. En d'autres termes, la couronne 13 du train d'entrée 4 et le portesatellites 15 du train de sortie 5 sont reliés en rotation en permanence avec l'arbre de sortie 3. La couronne 17 du train de sortie 5 est reliée en permanence avec le porte-satellites 11 du train d'entrée 4. Le train multiplicateur 6 comprend un premier engrenage solaire 18, un deuxième engrenage solaire 19 et un porte-satellites 20 portant une pluralité de premiers pignons-satellites 21 et une pluralité de deuxièmes pignons-satellites 22 décalés axialement par rapport aux premiers pignonssatellites 21. Le premier engrenage solaire 18 est relié en rotation de façon permanente à l'arbre d'entrée 2 et engrène avec les premiers pignons-satellites 21. Le deuxième engrenage solaire 19 est relié en rotation de façon permanente à l'engrenage solaire 14 du train de sortie 5 et engrène avec les deuxièmes pignons-satellites 22. Le nombre de dents des premiers pignons-satellites 21 est inférieur au nombre de dents des deuxièmes pignons-satellites 22. Les premiers pignons-satellites 21 et les deuxièmes pignons-satellites 22 sont couplés en rotation autour de leur axe géométrique commun. Ainsi la vitesse linéaire des deuxièmes pignons-satellites 22 est supérieure à celle des premiers pignonssatellites 21. Le train multiplicateur 6 est dépourvu de couronne. La transmission comprend en outre six coupleurs ou embrayages appelés freins lorsqu'ils agissent entre un élément des trains épicycloïdaux et la terre, c'est-à-dire un point fixe tel que le carter de la boîte de vitesses et appelés embrayages lorsqu'ils agissent entre un élément des trains épicycloïdaux et l'arbre d'entrée, l'arbre de sortie ou un autre élément desdits trains épicycloïdaux. L'embrayage 23 est disposé entre l'engrenage solaire 10 du train d'entrée 4 et l'arbre d'entrée 2. L'embrayage 24 est disposé entre le portesatellites 11 du train d'entrée 4 et l'arbre d'entrée 2, ledit portesatellites 11 étant relié en permanence à la couronne 17 du train de sortie 5. Le frein 25 est disposé entre l'engrenage solaire 10 du train d'entrée 4 et la terre et permet de bloquer l'engrenage solaire 10 de façon temporaire. Le frein 26 est disposé entre la couronne 17 du train de sortie 5 et la terre et permet de bloquer la couronne 17 et le portesatellites 11 du train d'entrée 4 de façon temporaire. Le frein 27 est disposé entre l'engrenage solaire 14 du train de sortie 5 et la terre et permet de bloquer l'engrenage solaire 14 de façon temporaire. Le frein 28 est disposé entre le porte-satellites 20 du train multiplicateur et la terre et permet de bloquer ledit porte-satellites 20 pour entraîner l'engrenage solaire 14 à une vitesse égale au produit de la vitesse de l'arbre d'entrée 2 par le rapport de nombre de dents des deuxièmes pignons-satellites 22 sur le nombre de dents des premiers pignonssatellites 21. La transmission fonctionne de la façon suivante, voir également figure 2. Lors de l'engagement de l'embrayage 23 et du frein 26, l'engrenage solaire 10 du train d'entrée 4 est entraîné à la même vitesse que l'arbre d'entrée 2. Le porte-satellites 11 du train d'entrée 4, et la couronne 17 du train de sortie 5 sont immobilisés par ledit frein 26. II en résulte que les pignons-satellites 12 du train d'entrée 4 sont entraînés dans un sens de rotation opposé à celui de l'arbre d'entrée 2. La couronne 12 du train d'entrée 4, engrenant avec les pignons-satellites 11, tourne dans le même sens de rotation que lesdits pignons-satellites 11. L'arbre de sortie 3 solidaire en rotation de la couronne 12 est donc entraîné dans un sens de rotation opposé à celui de l'arbre d'entrée 2, d'où un rapport de marche arrière. Pour obtenir le premier rapport de vitesse de marche avant, l'embrayage 23 et le frein 27 sont actionnés en prise. L'engrenage solaire 14 du train de sortie 5 est immobilisé. L'arbre de sortie 3 est entraîné par le porte-satellites 15 du train de sortie 5 dont les pignons satellites 16 engrènent d'une part avec la couronne 17 et d'autre part avec l'engrenage solaire 14. L'engrenage solaire 10 du train d'entrée 4 est entraîné à la même vitesse que l'arbre d'entrée 2. La liaison permanente entre le portesatellites 11 du train d'entrée 4 et la couronne 17 du train de sortie 5 transmet un couple interne et assure une réduction. Il en résulte une forte réduction globale de la vitesse. Le couple passe par le train d'entrée 4 et par le train de sortie 5. Le rapport de vitesse dépend du train d'entrée 4 et du train de sortie 5. Pour obtenir le deuxième rapport de vitesse, l'embrayage 24 et le frein 27 sont actionnés en prise. Comme précédemment, l'engrenage solaire 14 du train de sortie 5 est immobilisé. L'engrenage solaire 10 du train d'entrée 4 est libre. La couronne 17 du train de sortie 5 et le porte- satellites 11 du train d'entrée 4 sont couplés à l'arbre d'entrée 2 en rotation. La couronne 17 du train de sortie 5 interagit avec le porte- satellites 15 solidaire de l'arbre de sortie 3 d'où une vitesse de sortie légèrement supérieure à la précédente à vitesse d'entrée égale. Le couple passe par le train de sortie 5. Le rapport de vitesse dépend du train de sortie 5. Pour obtenir la troisième vitesse, les embrayages 23 et 24 sont actionnés en prise. L'engrenage solaire 10 et le porte-satellites 11 du train d'entrée 4 sont entraînés à la même vitesse que l'arbre d'entrée 2. La couronne 13 du train d'entrée 4 et l'arbre de sortie 3 tournent donc à la même vitesse. Le couple passe par le train d'entrée 4 et le train de sortie 5. Le rapport de vitesse est égal à 1. Pour obtenir la quatrième vitesse, l'embrayage 24 et le frein 25 sont actionnés en prise. L'engrenage solaire 10 du train d'entrée 4 est immobilisé. Le porte-satellites I l du train d'entrée 4 est couplé à l'arbre d'entrée 2. La couronne 13 du train d'entrée 4 est entraînée à une vitesse plus élevée que dans la vitesse précédente en raison de la réaction des pignons satellites 12 sur l'engrenage solaire 10 immobile. Le couple passe par le train d'entrée 4. Le rapport de vitesse dépend du train d'entrée 4. Pour les cinquième, sixième et septième vitesses, le frein 28 est actionné. Les freins 26 et 27 sont maintenus inactifs. Le portesatellites du train multiplicateur 6 est immobilisé. L'engrenage solaire 14 du train de sortie 5 à une vitesse égale au produit de la vitesse de l'arbre d'entrée 2 par le rapport de nombre de dents des deuxièmes pignons-satellites 22 sur le nombre de dents des premiers pignonssatellites 21, les premiers pignons-satellites 21 et les deuxièmes pignons-satellites 22 étant couplés en rotation. En cinquième vitesse, l'embrayage 24 est également actionné en prise. La couronne 17 du train de sortie 5 est entraînée par l'arbre d'entrée 2 par l'intermédiaire dudit embrayage 24. Le porte-satellites 15 du train de sortie 5 est entraîné à une vitesse intermédiaire entre la vitesse de l'engrenage solaire 14 qui est égale à la vitesse de l'arbre d'entrée 2 et la vitesse de la couronne 17 du train de sortie 5 supérieure à la vitesse de l'arbre d'entrée 2. Le couple passe par le train multiplicateur 6 et le train de sortie 5. Le rapport de vitesse dépend des réductions offertes par ces deux trains. En sixième vitesse, le frein 25 est actionné et bloque l'engrenage solaire 10 du train d'entrée 4, alors que l'engrenage solaire 14 du train de sortie 5 tourne à vitesse élevée. La couronne 17 du train de sortie 5 et le porte-satellites 11 du train d'entrée 4 solidaires en rotation sont entraînés par réaction et transmettent un couple interne. Par réaction des pignons-satellites 12 du train d'entrée 4 sur l'engrenage solaire 10, la couronne 13 du train d'entrée 4 est entraînée à une vitesse supérieure à la vitesse précédente, l'arbre de sortie 3 étant solidaire en rotation de la couronne 13 du train d'entrée 4. Le couple passe par le train multiplicateur 6, le train d'entrée 4 et le train de sortie 5. Le rapport de vitesse dépend des réductions offertes par ces trois trains. Pour obtenir la septième vitesse, l'embrayage 23 est actionné en prise. Il en résulte que l'engrenage solaire 10 du train d'entrée 4 est entraîné par l'arbre d'entrée 2, d'où un accroissement de la vitesse du portesatellites 11 et de la couronne 17 du train de sortie 5 et un accroissement de la vitesse du porte-satellites 15 et de l'arbre de sortie 3. Le couple passe par les trois trains et le rapport de vitesse dépend des réductions offertes par lesdits trois trains. On obtient ainsi sept vitesses de marche avant convenablement étagées comme le montre le diagramme de la figure 3 et une vitesse de marche arrière dont le rapport de transmission est du même ordre de grandeur que la première vitesse mais de signe inversé. Bien entendu, il est possible de ne se servir que de cinq ou six des sept vitesses. Le train multiplicateur sans couronne et à pignons satellites étagés offre un encombrement radial faible et une vitesse de rotation des engrenages fortement réduite par rapport à un train épicycloïdal avec couronne. Dans le mode de réalisation représenté, un amortisseur rotatif 9, par exemple sous la forme d'un double volant amortisseur, est disposé directement entre le moteur 8 et la transmission 1 ce qui élimine les inconvénients de masse, d'encombrement, de coût et de faible rendement d'un convertisseur hydraulique. Dans ce cas, la mise en mouvement du véhicule en passant en marche arrière, ou en première vitesse s'effectue grâce au frein 26 pour la marche arrière au frein 27 pour la marche avant. Les freins 26 et 27 sont alors dimensionnés plus fortement que les autres coupleurs pour pouvoir assurer la mise en déplacement du véhicule à partir de l'arrêt sans usure trop rapide. Alternativement, la mise en mouvement du véhicule en marche avant ou en marche arrière peut être effectuée par l'utilisation de l'embrayage 23 qui est actionné en prise aussi bien en marche arrière qu'en première vitesse de marche avant. Ainsi, on obtient une boîte de vitesses à trains épicycloïdaux compacte et économique tout en permettant d'obtenir au moins sept vitesses par la mise en oeuvre de six coupleurs actionnés en prise deux par deux. REVENDICATIONS 1-Système de boîte de vitesses à trains épicycloïdaux, comprenant un élément d'entrée, un élément de sortie coaxial à l'élément d'entrée, deux trains épicycloïdaux (4, 5), et cinq embrayages pour obtenir une pluralité de rapports de transmission, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un train épicycloïdal multiplicateur de vitesse (6) pour obtenir au moins une vitesse supplémentaire, chaque embrayage agissant entre d'une part un élément d'un desdits trains épicycloïdaux et d'autre part l'élément terre, l'élément d'entrée, l'élément de sortie ou un autre élément desdits trains épicycloïdaux, chaque train épicycloïdal comprenant un engrenage solaire, et des engrenages satellites supportés par un porte-satellites, le train multiplicateur (6) comprenant une pluralité d'engrenages satellites étagés. 2-Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend une seule entrée de puissance. 3-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le porte-satellites du train multiplicateur (6) est relié de façon débrayable à la terre. 4-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le train multiplicateur (6) comprend un engrenage solaire relié de façon permanente au train de sortie. 5-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le train multiplicateur (6) comprenant un engrenage solaire relié de façon permanente à l'entrée. 6-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le train d'entrée (6) comprend une couronne reliée de façon permanente à la sortie. 7-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'engrenage solaire du train d'entrée (4) est relié de façon débrayable à l'entrée. 8-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'engrenage solaire du train d'entrée (4) est relié de façon débrayable à la terre. 9-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le porte-satellites du train de sortie (5) est relié de façon permanente à la sortie. 10-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'engrenage solaire du train de sortie (5) est relié de façon permanente au train multiplicateur (6). 11-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le train de sortie (5) comprend une couronne reliée de façon débrayable à la terre. 12-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le train de sortie (5) comprend une couronne reliée de façon débrayable à l'entrée. 13-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le train multiplicateur (6) est dépourvu de couronne. 14-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend six embrayages. 15-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les arbres des trains d'entrée (4), de sortie (5) et multiplicateur (6) sont coaxiaux.