Brevet FR2895053A1 — publié le 20070622

BOI TE DE VI TESSES MANUELLE OU ROBOTISEE A PASSAGE SOUS COUPLE A QUATRE ARBRES PARALLELES L'invention concerne une boite de vitesses manuelle ou robot isee de vehicule automobile. Elie concerne plus particulierement une boite de vitesses a arbres paralleles et a engrenages comprenant au moins un arbre primaire et deux arbres secondaires non concentriques ent rainant la meme couronne de dif f Brent iel. Plus precisement, elle a pour objet une telle boite de vitesses comport ant un ensemble de dentures fixes et deux arbres secondaires non concentriques qui portent des pignons f ous engrenant avec lesdites dentures fixes et suscept ibles d'et re couples select ivement avec ('arbre qui les port e par des disposit i f s de couplage pour engager les dif f Brent s rapports de la boite, le premier arbre secondaire portant un pignon de descente at t aquant dir ect ement une couronne de dif f er ent iel t andi s que le second ent r aine cet t e meme couronne par ('intermediaire d'un arbre de renvoi intermediaire sur le premier arbre secondaire par ('intermediaire du meme pignon de descente. Selon une disposition connue dans publication FR 2 852 651, une boite de vitesses comport ant deux embrayages d'ent r ee, deux arbres pr i mai r es concentriques et deux arbres secondaires non concentriques, peut disposer d'un nombre suffisant de rapports grace a une disposition appropriee des dentures fixes sur la ligne primaire et des pignons f ous sur les deux lignes secondaires. La presente invention vise a obtenir six rapports de marche avant avec des passages de vitesse sous couple avec un seul arbre d'entree et deux arbres secondaires non concent riques. Dans ce but, elle propose que les dispositifs de couplage des pignons fous des rapports de rang superieur a un, soient des coupleurs coniques auto assist es. De preference, le pignon fou de premiere est mont a sur une roue libre et les pignons fous des rapport s de rang superieur de meme parit a sont groupes par deux a ('except ion du pignon f ou de deuxieme qui est isole. Ces dispositions per met t ent d'obtenir six rapports de marche avant. Selon une disposition preferee, le couplage des pignons fous des rapports de marche avant superieurs a un, est obtenu a ('aide de coupleurs coniques auto-assist es, tels que decr it dans la publication FR 2821 652. Un dispositif de couplage classique avec synchroniseur peut toutefois et re dispose entre les pignons fous de premiere et de marche arriere. Enfin, une roue libre peut titre intercalee ent re le fill et le crabot du pignon f ou de premiere, selon une disposition t elle que decrit a dans la publication EP 1 273 825. D'aut r es car act er i st i ques et avant ages de I'i nvent ion apparaitront clairement a la lecture de la description suivante d'un mode de realisation particulier de celle-ci, en se ref Brant aux dessins annexes sur lesquels : la figure 1 est une vue schematique en coupe a plans rabattus passant par les axes des arbres secondaire auxiliaire, primaire et secondaire principal, la figure 2 est une vue schematique en coupe a plans passant par les axes des arbres secondaire auxiliaire, intermediaire de marche arriere, primaire et secondaire principal, les figures 3 et 4, correspondant respectivement aux figures 1 et 2, indiquent les pignons utilises sur chaque rapport. La boite de vitesses 10 illustree par les figures, comporte un premier arbre primaire plein 20 monte a rotation dans un carter (non r epr esent e) et ent r aine par un mot eur , par ('intermediaire d'un embrayage 40 de type classique simple sec ou 15 humide. La boite de vitesses comporte aussi un premier arbre secondaire 50 dit principal et un deuxieme arbre secondaire 60, dit auxiliaire, egalement montes a rotation dans le carter. Des engrenages sont agences ent r e I'ar br a primaire 20 et les arbres secondaires 50 et 60, de maniere a transmettre le 20 couple du vehicule a la couronne d'un diff Brent iel (non represent e) ent rainant les roues d'un vehicule. A cet off et, seul le premier arbre secondaire 50 comporte un pignon de descente 51 qui engrene avec la couronne du dif f Brent iel. Le deuxieme arbre secondaire 60 est lie en rotation au premier par un arbre 25 de renvoi 75 port ant des pignons fixes 76 et 77 engrenant avec les pignons fixes 62 et 52 portees respectivement par les arbres secondaires 60 et 50 (cf. renvois 1 et 2 sur les figures 3 et 4). 10 Les engrenages sont const it ues de dentures fixes 21, 22, 23, 24, et de la denture du pignon fou 25 portes par I'arbre pr i mai r e 20, qui engrenent avec des pignons f ous et un pignon fixe qui sont portes par les arbres secondaires 50 et 60. Ces pignons fous sont susceptibles d'et re select ivement lies en rotation aux premier et second arbres secondaires et inversement pour la denture 25, 50 et 60 par des moyens de couplage de type coupleur conique auto assist a ou des disposit if s de synchronisation et de crabotage classiques. Ces dispositifs per met t ent de r eal iser des engrenages i ndependant s correspondant selectivement a au moins deux rapports de marche avant, ou a un rapport de marche avant et au rapport de marche arriere. La seconde denture 21 de I'arbre 20 engrene avec un unique pignon fou 81 monte sur une roue libre 810, porte par le premier arbre secondaire 50, pour constituer le rapport de premiere. La premiere denture 22 engrene avec un seul pignon, le pignon 91 intermediaire de marche arriere porte par I'arbre intermediaire 75, dont le pignon intermediaire 90 lie au pignon 91 engrene avec le pignon 82 porte par le premier arbre secondaire 50 pour constituer le rapport de marche arriere. La troisieme denture fixe 23 engrene avec deux pignons fous 83 et 93, portes respectivement par I'arbre secondaire principal 50 et I'arbre secondaire auxiliaire 60, pour constituer respectivement les rapports de sixieme et de cinquieme. Le quat rieme pignon fixe 24 engrene avec un pignons f ous 84 et 94, portes respectivement par I'arbre secondaire principal 50 et I'arbre secondaire auxiliaire 60, pour constituer le rapport de quat rieme et de t roisieme. Sans sort it du cadre de I'invent ion, la disposition des groupes de vitesses sur chaque arbre peut aussi et re inversee. Toutefois, la quatrieme et la sixieme sont tpijours sur le premier arbre secondaire 50 (arbre secondaire principal), et la troisieme et cinquieme sur le deuxieme arbre secondaire 60 (arbre secondaire auxiliaire). Enf in, la cinquieme denture montee en pignon fou 25 sur I'arbre primaire 20 engrene avec un pignon fixe 85, porte par I'arbre secondaire 50, pour constituer le rapport de deuxieme. Le rapport de marche arriere a son propre pignon fou 82, porte par le premier arbre secondaire 50, qui engrene avec un second pignon intermediaire 91, porte par I'arbre intermediaire 75, lie en rotation avec le premier pignon intermediaire 90 qui engrene avec la denture f ixe 22. En resume, I'arbre primaire porte plusieurs dentures fixes 22, 21, 23, 24, et un pignon fou 85, engrenant avec des pignons fous et des pignons fixes de I'un ou I'autre des arbres secondaires. Parmi les dentures fixes du primaire 50, une premiere denture 22 engrene avec un pignon fou de marche avant (pignon de premiere 81), une deuxieme denture 21 engrene avec le pignon intermediaire de marche arriere 91, et deux dentures fixes 23, 24 engrenent simultanement avec pignon fou de chacun des arbres secondaires 83, 93 ; 84, 94. Cette disposition per met d'obtenir au moins six rapports de marche avant et un rapport de marche arriere. Les pignons fous 25, 84, 83, 93, 94 peuvent et re sel ect i vement lies aux arbres secondaires et pr i mai r es qui les portent, par des dispositif s de couplage particulier, tels que des coupleurs coniques auto-assistes illustres par la publication FR 2821 652. Les pignons fous 81 et 82 peuvent et re selectivement lies a I'arbre secondaire principal 50 qui les porte, par des dispositifs de crabotage simple ou double. II est important de noter que le pignon fou 81 est equipe d'une roue libre 810. Les pignons fous 81, 82, 83 et 84 peuvent et re lies selectivement a I'arbre secondaire 50 qui les porte, et les pignons fous 93 et 94 peuvent et re selectivement lies a I'arbre secondaire 60 qui les porte. Un premier dispositif de crabotage double 100 , permet de her selectivement en rotation a I'arbre secondaire 50, le pignon fou 81, pour obtenir le rapport de premiere, ou le pignon fou 82, pour obtenir le rapport de marche arriere. Un premier dispositif de couplage double 101 (coupleur conique auto assiste) permet de her en rotation a I'arbre secondaire 50 le pignon fou 84, pour obtenir le rapport de quatrieme, ou le pignon fou 83 pour obtenir le rapport de sixieme. Un second dispositif de couplage double 102, identique au premier, permet de her selectivement en rotation a I'arbre secondaire 60 le pignon fou 94 pour obtenir le rapport de t roisieme, ou le pignon fou 93 pour obtenir le rapport de cinquieme. Enf in, un t roisieme disposit if de couplage simple 103, permet de her selectivement en rotation a I'arbre primaire 20 le pignon fou 25, pour obtenir le rapport de deuxieme. Ces dispositifs permettent d'obt eni r I'ensembl a des six rapports avant et le rapport de marche arriere. Le groupement des pignons de meme parite, et le rapport de deuxieme isole, permettent de r eal i ser un passage sous couple ent re les rapport s qui se suivent ou une rupture de couple pour les sauts de rapport s avec le fait que le rapport de premiere reste toujours enclenche grace a la presence de la roue libre sur ce meme rapport. On remarque sur les figures 1 et 2 que les pignons de renvoi 76 et 62, sont disposes dans la meme tranche axiale que le pignon de descent e 51. La bolt e de vitesses proposee par I'invention est donc aussi compact e qu'une bolt a de vitesses convent ionnelle a deux arbres secondaires ayant chacun un pignon d'at t aque. Les distances entre I'axe de I'arbre primaire 20 et I'axe de chaque arbre secondaire 50, 60 peuvent et re different es. Dans le cadre de I'invention, elles sont de preference identiques, a condition de choisir egalement des disposit if s de couplage identiques, car cette disposition permet d'utiliser les memes pignons f ous. Les pignons 93 du rapport de cinquieme et 83 du rapport de sixieme peuvent donc etre identiques ainsi que les pignons 84 et 94 pour respectivement les rapports de quatrieme et troisieme. L'invention propose que les roues dentees 52 du premier arbre secondaire 50, 62 du deuxieme arbre secondaire 60 et 76, 77 de I'arbre de renvoi des rapports aient un nombre de dents appropries pour obtenir des rapports differents a partir d'une meme denture pignon f ixe engrenant avec deux pignons f ous ident iques. On peut decider, par exemple, que les nombres de dents combines des pignons 62 et 76 d'une part et 77 et 52 d' aut re part peuvent donnent un rapport de reduction signif icat if pour obtenir les rapports de sixieme et de cinquieme a partir de la meme denture fixe 23 et de pignons f ous 83 et 93 ident iques. De fagon analogue, on peut obtenir les rapports de quatrieme et de t roisieme a part it d'une seule denture f ixe 24, et de pignons f ous ident iques 84, 94. En se ref Brant a la figure 2 et a la figure 1, le cheminement du couple du moteur a l a couronne de dif f Brent iel selon le rapport de marche arriere est le suivant. Le couple est transmis du moteur a I'arbre primaire 20 par I'embrayage 40 ferme. Puis, de la denture fixe 22 au premier pignon intermediaire de marche arriere 90 lie au second pignon intermediaire 91, puis du second pignon intermediaire de marche arriere 91 au pignon fou 82 de marche arriere qui le transmet a I'arbre secondaire 50 par I' intermediaire du crabot double 100 en position crabotee sur le pignon 82 de I' arbre secondaire principal 50 qui le transmet, par lint er medi ai r e du pignon de descent a 51 a lacouronne du differentiel (non representee). Le cheminement du couple du moteur a la couronne de differentiel selon le rapport de premiere est le suivant. Le couple est transmis du moteur a I'arbre primaire 20 par I'embrayage 40 ferme, puis de la denture f ixe 21 au pignon fou 81, puis du pignon fou 81 a I'arbre secondaire 50 par le crabot double 100 en position crabote sur le pignon 81, et enf in, de I'arbre secondaire 50 au pignon f ixe 51 qui le transmet a la couronne 70. Le cheminement du couple du moteur a la couronne de dif f Brent iel selon le rapport de deuxieme est le suivant. Le couple est transmis du moteur a I'arbre primaire 20 par I'embrayage 40 ferme, puis du pignon fou 25 couple a I'arbre primaire 20, via le dispositif de couplage 103 (par exemple un -9- coupleur conique auto assiste), couple au pignon fixe 85, puis du pignon fixe 85 a !'arbre secondaire 50, et enfin, de !'arbre secondaire 50 au pignon fixe 51 qui le transmet a la couronne. Le cheminement de couple pour les rapports de troisieme est le suivant. Le couple est transmis du moteur a I'arbre primaire 20 par I'embrayage 40 fermi. Puis de la denture fixe 24 au pignon fou 94, qui transmet le couple a I'arbre secondaire auxiliaire 60 par I'intermediaire du dispositif de couplage double 102. Du pignon fixe 62 de I'arbre renvoi 75, le mouvement passe au pignon fixe 77 de ce mime arbre, vers le pignon fixe 52 de !'arbre secondaire principal 50, qui transmet le couple par I'intermediaire du pignon de descente 51 a la couronne 70. Le cheminement de couple est similaire pour le rapport de cinquieme. Pour le rapport de quatrieme, le couple est transmis du moteur a !'arbre primaire 20 par I'embrayage 40 fermi. Puis, it passe de la denture fixe 24 au pignon fou 94, qui transmet le couple a I'arbre secondaire auxiliaire 50 par I'intermediaire du dispositif de couplage double 101, qui transmet le couple par I'intermediaire du pignon de descente 51 a la couronne 70. Le cheminement de couple est similaire pour le rapport de sixieme. En conclusion, it faut souligner que !'invention permet de realiser une boite de vitesse a quatre arbres (un arbre primaire, deux arbres secondaires) et un arbre de renvoi intermediaire particulierement compacte, permettant de disposer de six rapports de marche avant a passages sous couple, notamment grace a la disposition particuliere des pignons fous sur les arbres, a !'utilisation judicieuse de coupleurs coniques autoassistes, et au montage de la premiere sur une roue libre. REVENDICATIONS 1. Boite de vitesses a arbres paralleles a engrenages et a passages sous couple, comprenant au moins un arbre primaire (20) portant un ensemble de dentures fixes (21, 22, 23, 24), et deux arbres secondaires non concentriques (50, 60) qui portent des pignons fous engrenant avec lesdites dentures fixes et susceptibles d'etre couples selectivement avec I'arbre qui les porte par des dispositifs de couplage pour engager les differents rapports de la boite, le premier arbre secondaire portant un pignon de descente (51) attaquant directement une couronne de differentiel tandis que le second (60) entraine cette mime couronne par I'intermediaire d'un arbre de renvoi intermediaire (75) sur le premier arbre secondaire (50) par I'intermediaire du mime pignon de descente (51), caracterisee en ce que les dispositifs de couplage (101, 102, 103) des pignons fous des rapports de rang superieur a un, sont des coupleurs coniques auto assistes. 2. Boite de vitesses selon la revendication 1, caracterisee 20 en ce que le pignon fou de premiere (81) est monte sur une roue libre (810). 3. boite de vitesses selon la revendication 1 ou 2, caracterisee en ce que les pignons fous des rapports de rang superieur de mime parite (83, 84 ; 93, 94) sont groupes par deux 25 a ('exception du pignon fou de deuxieme (25) qui est isole. 4. Boite de vitesses selon la revendication 1, 2 ou 3, caracterisee en ce que le pignon fou de deuxieme (25) est porte par ('arbre primaire (20)- 11 - 5. Boite de vitesses selon rune des revendications precedentes, caracterisee en ce qu'elle ne comporte qu'un seul arbre d'entree (20) relie au moteur par un seul embrayage d'entree (40). 6. Boite de vitesses selon rune des revendications precedentes, caracterisee en ce que le coupleur conique du rapport de deuxieme (103) est porte par I'arbre primaire (20), tandis que les autres coupleurs coniques (101, 102) sont agences sur les deux arbres secondaires (50, 60). 7. Boite de vitesses selon rune des revendications precedentes, caracterisee en ce qu'un dispositif de synchronisation et de crabotage (100) est dispose entre (es pignons fous de premiere (81) et de marche arriere (82). 8. Boite de vitesses selon rune des revendications precedentes, caracterisee en ce que les pignons fous de premiere (81), de marche arriere (82), des rapports pairs de rang superieur a deux (83, 84) ainsi que le pignon fixe de deuxieme (85) sont sur un premier arbre secondaire (50), tandis que les pignons fous (93, 94) des rapports impairs de rang superieur a un sont sur I'autre arbre secondaire (60). 9. Boite de vitesses selon rune des revendications precedentes, caracterisee en ce que chaque arbre secondaire (50, 60) porte un pignon de renvoi (52, 62) sur I'arbre intermediaire (75).25