Brevet FR2897409A1 — publié le 20070817

Boîte de vitesses compartimentée. L'invention concerne le domaine des boîtes de vitesses à arbres parallèles, et notamment le domaine des boîtes de vitesses pour véhicules automobiles de grandes séries. Dans ce domaine, la demande de brevet EP 1 273 825 (RENAULT) a décrit une boîte de vitesses munie d'un arbre primaire, d'un arbre secondaire et d'une pluralité de synchroniseurs à cônes de friction permettant à certaines transitions entre rapports d'avoir lieu sous couple sans passer par une phase de débrayage. Ce type de boîtes de vitesses, à un seul arbre primaire, est bon marché, utilise des composants éprouvés et convient pour des véhicules de tourisme de grandes séries, pour lesquels la pression économique est élevée. Dans ce type de boîtes de vitesses, on utilise généralement des embrayages à sec, car ils sont également bon marché. Cependant, les embrayages à sec présentent l'inconvénient d'être limités en intensité de couple transmissible. Il existe par ailleurs des boîtes de vitesses aptes à transmettre un couple important et convenant pour des véhicules de luxe, telle celle décrite dans la demande de brevet DE 198 21 164 (VOLKSWAGEN). La boîte de vitesses décrite présente deux arbres primaires reliés au moteur du véhicule par deux embrayages multidisque à huile. La même huile sert à la lubrification des pignons de la boîte de vitesses, au refroidissement des multidisques de l'embrayage et à des vérins hydrauliques d'actionnement de l'embrayage L'huile utilisée est un compromis entre ces trois utilisations. Le refroidissement de l'embrayage multidisque requiert une huile fluide, alors que la lubrification des pignons requiert une huile visqueuse pour supporter la pression entre les dents des engrenages. De plus, l'huile pour les vérins hydrauliques n'est compatible avec des pignons, ayant subit une phosphatation pour renforcer leur dureté, que si on fait circuler l'huile dans un circuit de lubrification et qu'on filtre l'huile. Cela augmente encore le coût et le volume de la boîte de vitesses. La demande de brevet EP 1 245 863 a décrit une boîte de vitesses avec un joint d'étanchéité d'arbre empêchant l'huile de lubrification des pignons d'aller vers les embrayages, mais ceci uniquement dans le cas où ces embrayages sont secs. La demande de brevet DE 102 23 780 (PORSCHE) décrit un embrayage double, de type multidisque à huile, entraînant deux arbres primaires. Le dispositif d'embrayage est commandé par des vérins hydrauliques. La boîte de vitesses est équipée d'un joint d'étanchéité d'arbre entre un carter et un arbre primaire creux. Un autre joint d'étanchéité entre les deux arbres primaires est disposé pour interdire l'accès de l'huile d'engrenage vers les embrayages. Cela présente l'avantage d'éviter que des particules d'abrasion issues des engrenages ne viennent s'introduire entre les disques des embrayages. Cette précaution est insuffisante car il est souhaitable que l'huile d'embrayage n'aille pas vers les pignons pour éviter de fluidifier l'huile des pignons. L'invention propose une boîte de vitesses qui remédie aux inconvénients précédents, et notamment une boîte de vitesses de conception simple, convenant pour des véhicules de tourisme de grandes séries, apte cependant à transmettre un couple important. Selon un mode de réalisation de l'invention, la boîte de vitesses, notamment pour véhicule automobile, à arbres parallèles comprend un embrayage et une pluralité de pignons lubrifiés par de l'huile et présente un compartiment mécanique contenant les pignons et un compartiment d'embrayage. Les deux compartiments sont séparés par une cloison. Le compartiment d'embrayage contient un unique embrayage, du type multidisque à huile, entraînant un arbre primaire qui traverse la cloison. Un joint d'étanchéité, logé entre l'arbre primaire et la cloison, assure l'étanchéité dans les deux sens entre de l'huile de lubrification des pignons et de l'huile d'embrayage. On conçoit que dans une telle boîte de vitesses, équipée d'un embrayage multidisque à huile, le couple transmissible peut être élevé. Cependant, l'huile de l'embrayage étant empêchée de souiller l'huile de lubrification des pignons, ceux-ci peuvent être traités et transmettre le couple élevé souhaité sans nécessiter de filtrer l'huile. Avantageusement, le joint d'étanchéité comprend une lèvre retournée vers le compartiment mécanique de manière que l'étanchéité augmente sous l'effet d'une pression du coté du compartiment mécanique. La surpression à laquelle résiste le joint peut être dû à une pression d'huile de lubrification des pignons ou à une surpression de l'air du compartiment mécanique lors d'un échauffement plus important du compartiment mécanique que du compartiment d'embrayage comme lors d'une utilisation du véhicule sur route. Avantageusement, le joint d'étanchéité comprend une lèvre retournée vers l'embrayage de manière que l'étanchéité augmente sous l'effet d'une pression du coté de l'embrayage. La surpression à laquelle résiste le joint peut être dû à une pression d'huile de l'embrayage ou à une surpression de l'air du compartiment d'embrayage lors d'un échauffement plus important du compartiment d'embrayage que du compartiment mécanique comme lors d'une utilisation du véhicule dans un embouteillage urbain. Avantageusement, le joint d'étanchéité est du type à double lèvres, l'une disposée du côté du compartiment mécanique et retournée vers le compartiment mécanique, l'autre disposée du coté de l'embrayage et retournée vers l'embrayage. Avantageusement, au moins l'un des compartiments est muni d'un orifice de remplissage et/ou de vidange. Avantageusement, au moins l'un des compartiments est muni d'un reniflard. Cela permet de mettre le compartiment correspondant en relation avec l'air atmosphérique, et de limiter les variations de pression dans ledit compartiment Avantageusement, au moins l'un des compartiments est muni d'un aimant de retenue des limailles, et notamment le compartiment mécanique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation de boîte de vitesses pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure unique est une coupe partielle d'une boîte de vitesses. La boîte de vitesses illustrée sur la figure présente un arbre primaire 1, un arbre secondaire 2, une pluralité de synchroniseurs 3 et une pluralité de pignons 4. La boîte de vitesses illustrée permet d'établir cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. Les pignons, les synchroniseurs et le procédé de commande de changement de rapport de la boîte de vitesses illustrée on été décrits dans la demande EP 1 273 825 (RENAULT). La boîte de vitesses illustrée est avantageusement commandée par des actionneurs entraînant un système de fourchette décrit dans la demande EP 1 318 335 (RENAULT). On pourra avantageusement se référer à ces deux demandes. L'arbre primaire 1 est relié à un vilebrequin 5 d'un moteur thermique non représenté, par l'intermédiaire d'un volant d'inertie 6 illustré en silhouette sur la figure et d'un embrayage 7 de type multidisque à huile. Le couple moteur est transmis de la boîte de vitesses aux roues du véhicule par un différentiel 8 dont une couronne 9 engrène avec un pignon d'attaque 10 de l'arbre secondaire 2. La boîte de vitesses comprend deux compartiments fermés. Un compartiment mécanique 11 contient l'ensemble des éléments 5 d'engrènement tels que les pignons 4, les synchroniseurs 3 et le différentiel 8. Un compartiment d'embrayage 12 comprend l'embrayage 7. La boîte de vitesses comprend un carter d'embrayage 13 dont une portion sert de cloison 14 séparant le compartiment mécanique 11 du compartiment d'embrayage 12. Le carter d'embrayage 13 présente de chaque côté de la cloison 14 deux logements de forme globalement concave, un logement d'embrayage 15 et un logement de différentiel 16. La boîte de vitesses comprend également un carter principal 17 en forme de cuve 17a présentant un fond 18 et une ouverture 19 et recevant perpendiculairement au fond 18 l'arbre primaire 1 et l'arbre secondaire 2. Le carter principal 17 comprend une excroissance 20 située latéralement par rapport à la cuve 17a et élargissant l'ouverture 19 pour recevoir la couronne 9 de différentiel 8. Le carter d'embrayage 13 est raccordé au carter principal 17 par une surface de raccordement 21 coopérant avec l'ouverture 19, de manière que le carter d'embrayage 13 et notamment la cloison 14 servent de couvercle au carter principal 17. La cuve 17a et le logement de différentiel 16 forment ensemble le compartiment mécanique 11 qui est un espace fermé et étanche. L'arbre primaire 1 et l'arbre secondaire 2 sont chacun montés à rotation sur un palier à billes, respectivement 22 et 22a, logés dans le fond 18 du carter principal 1 et sur un palier à rouleau, respectivement 23 et 23a, logés dans la cloison 14 du carter d'embrayage 13. Le logement d'embrayage 15 recevant l'embrayage 7 est fermé par un couvercle d'embrayage 24 permettant d'isoler l'embrayage 7 du volant d'inertie 6. L'arbre primaire 1 traverse la cloison 14 de manière étanche. Un joint d'étanchéité 25 à lèvres doubles est logé dans la cloison 14 à côté du palier à rouleau 23. Le joint à lèvres 25 comprend une semelle extérieure 26 montée serrée dans la cloison 14 et un ensemble souple de deux lèvres 27 et 28. La lèvre 27 est retournée vers l'embrayage 7 et est en contact avec l'huile de lubrification de l'embrayage à huile 7. La lèvre 28 est retournée vers le compartiment mécanique 11 et est en contact avec l'huile de lubrification des pignons 4. Des joints à lèvres 29 assurent l'étanchéité entre le compartiment mécanique 11 et chacun des deux arbres 8a issus du différentiel 8. Un pignon inverseur 30 tourne fou autour d'un arbre 31 qui traverse la cloison 14 de manière étanche. D'autres axes, non représentés sur la figure, traversent également la cloison 14 pour actionner par exemple une des fourchettes des synchroniseurs 3 d'un côté et une fourchette d'embrayage 32 de l'autre. Un tel axe traverse la cloison 14 de manière étanche afin que l'huile de lubrification des pignons 4 ne puisse venir souiller l'huile de l'embrayage multidisque 7 et inversement. Le couvercle d'embrayage 24 est traversé par un moyeu d'entrée 33, relié d'un côté à l'embrayage 7 et de l'autre au volant d'inertie 6. Un joint d'étanchéité 34 présente une lèvre 35a retournée vers l'embrayage 7 et est en contact avec l'huile de l'embrayage multidisque 7. Le couvercle d'embrayage 24 s'étend radialement, ferme le logement d'embrayage 15 et est relié de manière étanche au carter d'embrayage 13. Grâce au joint d'étanchéité 34 et aux lèvres 27 du joint 25, l'huile d'embrayage ne peut se propager à l'extérieur de la boîte de vitesses, ni rejoindre le compartiment mécanique 11. Grâce au joint à doubles lèvres 25, l'étanchéité entre l'huile de l'embrayage multidisque et de l'ensemble mécanique est assurée dans les deux sens quelle que soit la différence de pression s'exerçant de part et d'autre du joint. Par ailleurs, la boîte de vitesses comprend un orifice de remplissage et/ou un orifice de vidange dans chacun des deux compartiments. Chacun des deux compartiments est doté d'un reniflard permettant à l'huile du compartiment correspondant d'être mise en relation avec l'air extérieur et d'équilibrer la pression dans chaque compartiment. Un tel reniflard est une valve tarée et filtrée, disposée dans un point haut du compartiment correspondant. Il est également possible d'équiper l'un et l'autre des compartiments 11 ou 12 d'un aimant permettant la retenue des limailles. Un tel aimant est généralement logé dans un bouchon de vidange, de manière que la limaille soit facilement retirée lors des éventuelles vidanges de la boîte de vitesses. L'étanchéité entre la surface de raccordement 21 et l'ouverture 19 du carter principal 17 peut être réalisée par une pâte d'étanchéité ou par un joint en forme de feuille. REVENDICATIONS 1 - Boîte de vitesses, notamment pour véhicule automobile, à arbres parallèles comprenant un embrayage (7) et une pluralité de pignons (4) lubrifiés par de l'huile, présentant un compartiment mécanique (11) contenant les pignons (4) et un compartiment d'embrayage (12), les deux compartiments (11, 12) étant séparés par une cloison (14), caractérisé par le fait que le compartiment d'embrayage (12) contient un unique embrayage (7), du type multidisque à huile, entraînant un arbre primaire (1) qui traverse la cloison (14) et qu'un joint d'étanchéité (25) entre l'arbre primaire (1) et la cloison (14) assure l'étanchéité dans les deux sens entre de l'huile de lubrification des pignons (4) et de l'huile d'embrayage. 2 - Boîte de vitesses selon la revendication 1, dans laquelle le joint d'étanchéité (25) comprend une lèvre (28) retournée vers le compartiment mécanique (11) de manière que l'étanchéité augmente sous l'effet d'une pression du coté du compartiment mécanique (11). 3 - Boîte de vitesses selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le joint d'étanchéité (25) comprend une lèvre (27) retournée vers l'embrayage (7) de manière que l'étanchéité augmente sous l'effet d'une pression du coté de l'embrayage (7). 4 - Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le joint d'étanchéité (25) est du type à double lèvres (27, 28), l'une (28) disposée du côté du compartiment mécanique (11) et retournée vers le compartiment mécanique (11), l'autre (27) disposée du coté de l'embrayage (7) et retournée vers l'embrayage (7). 5 - Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins l'un des compartiments (11, 12) est muni d'un orifice de remplissage et/ou de vidange. 9 6 - Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes. dans laquelle au moins l'un des compartiments (11, 12) est muni d'un reniflard. 7 - Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins l'un des compartiments (11, 12) est muni d'un aimant de retenue des limailles, et notamment le compartiment mécanique (11).