Brevet FR2897407A1 — publié le 20070817

Boîte de vitesses à deux embrayages d'entrée et trois axes d'arbres primaires, secondaire, intermédiaire. L'invention concerne le domaine des boîtes de vitesses à arbres parallèles, notamment pour véhicules automobiles, et en particulier le domaine des boîtes de vitesses. à deux arbres primaires et deux embrayages. Dans ce domaine, la demande de brevet WO 2004/076 225 décrit une boîte de vitesses à six rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. La boîte de vitesses comprend un axe primaire comprenant un arbre primaire pour les rapports de deuxième, quatrième et sixième et un arbre primaire pour les rapports de première, troisième et cinquième. La boîte de vitesses décrite comprend un arbre de sortie selon un deuxième axe et un pignon inverseur monté sur un troisième axe. L'inconvénient de cette boîte de vitesses est qu'elle présente un encombrement longitudinal important. En effet, la longueur de la boîte de vitesses est due à la longueur de l'arbre de sortie qui comprend un système de synchronisation et un pignon pour chacun des sept rapports de la boîte de vitesses. Cette boîte de vitesses présente également l'inconvénient d'avoir un encombrement transversal, en extrémité de la boîte de vitesse important, c'est-à-dire à l'extrémité de la boîte de vitesses opposée aux embrayages. Le pignon inverseur, utilisé pour le rapport de marche arrière, est situé en extrémité de la boîte de vitesses. Le rapport de première utilise un pignon fou de grand diamètre, ce qui provoque également un encombrement transversal important selon une autre direction que l'encombrement imposé par le pignon inverseur. Or, l'encombrement transversal en extrémité de boîte est particulièrement pénalisant pour l'implantation d'un bloc moteur muni d'une boîte de vitesses entre les roues avant d'un véhicule. Les structures de raccordement du bloc moteur à la carrosserie du véhicule contribuent à la rigidité du véhicule et sont situées en particulier à l'extrémité de la boîte de vitesses du bloc moteur. II est particulièrement intéressant de réduire l'encombrement de l'extrémité d'une boîte de vitesses. L'invention propose une boîte de vitesses à deux arbres primaires et deux embrayages présentant, pour un nombre de rapports donné, un encombrement réduit en extrémité de la boîte de vitesses. L'invention propose en particulier un encombrement longitudinal réduit et/ou un encombrement transversal, en extrémité de la boîte de vitesses, réduit. Selon un mode de réalisation de l'invention, la boîte de vitesses notamment pour véhicule automobile, à arbres parallèles, comprend un arbre primaire impair muni de pignons contribuant aux rapports de vitesses d'ordre impair et un arbre primaire pair muni de pignons contribuant aux rapports de vitesses d'ordre pair. Les deux arbres primaires sont coaxiaux et reliés alternativement au moteur du véhicule par deux embrayages d'entrée. La boîte de vitesses comprend en outre un arbre secondaire muni d'un pignon d'attaque engrenant avec une couronne de différentiel et un arbre intermédiaire non solidaire en rotation avec la couronne de différentiel. L'arbre intermédiaire est muni d'un synchroniseur apte à solidariser la rotation de deux pignons intermédiaires de marche arrière, l'un engrenant avec un pignon d'un des arbres primaires, l'autre engrenant avec un pignon de l'arbre secondaire. On comprend que dans une telle boîte de vitesses, le synchroniseur de l'arbre intermédiaire de marche arrière est situé en parallèle d'autres synchroniseurs de la boîte de vitesses. Le rapport de marche arrière peut utiliser un pignon fou contribuant à un autre rapport de la boîte de vitesses. La boîte de vitesses présente un encombrement longitudinal équivalent à celui d'une boîte de vitesses ayant un rapport de moins. De plus, dans une telle boîte de vitesses, le rapport de marche arrière présente deux étages de démultiplication. Un premier étage de démultiplication est dû à l'engrènement d'un des pignons intermédiaires de marche arrière avec un pignon d'un des arbres primaires. L'autre étage de démultiplication est dû à l'engrènement de l'autre pignon intermédiaire de marche arrière avec un pignon de l'arbre secondaire. Les deux étages de démultiplication permettent de réduire le couple transmis et n'oblige pas à disposer le pignon de l'arbre secondaire, contribuant au rapport de marche arrière, à proximité immédiate d'un palier l'arbre secondaire. Cela permet notamment que le pignon de l'arbre secondaire, contribuant à la marche arrière, ne soit pas situé en extrémité de la boîte de vitesses. Cela réduit l'encombrement transversal de l'extrémité de la boîte de vitesses. Selon une variante, le pignon de l'arbre primaire impair situé axialement le plus proche de l'arbre primaire pair, est une denture de première, contribuant au rapport de première vitesse. Cette caractéristique permet à un synchroniseur de contribuer d'un coté au rapport de première vitesse, et de l'autre à un rapport d'ordre pair, et de préférence à un rapport pair d'ordre élevé. Un synchroniseur double ne permet habituellement pas une transition sous couple entre les deux rapports auxquels il contribue. Le fait que ces rapports soient le rapport de première et, de préférence, un rapport pair d'ordre élevé n'est pas pénalisant, car il n'y a pas généralement besoin de transition sous couple entre ces deux rapports. L'encombrement longitudinal est réduit car on utilise un synchroniseur double au lieu de deux synchroniseurs simples. Avantageusement, un pignon commun, monté fou sur l'arbre secondaire, engrène avec un pignon intermédiaire de marche arrière et 5 avec la denture de première. Selon une variante, l'un des arbres primaires est un arbre primaire creux traversé par un arbre primaire plein, l'arbre primaire creux étant rnonté à rotation sur un palier d'extrémité logé dans un carter de la boîte de vitesses et sur un palier primaire central logé dans 10 une cloison centrale de la boîte de vitesses. La cloison centrale peut recevoir un palier secondaire central sur lequel est monté à rotation l'arbre secondaire. Ces caractéristiques permettent de réduire les déformations subies par l'arbre secondaire ou par l'arbre primaire plein. Cela est particulièrement avantageux lorsque les pignons 15 contribuant aux rapports d'ordre faibles, comme le rapports de premières ou de marche arrière, ne sont pas situés à proximité d'un palier d'extrémité de l'arbre secondaire. Avantageusement, l'un des pignons intermédiaires de marche arrière est situé axialement en face d'un pignon de l'arbre primaire 20 plein et l'autre pignon intermédiaire de marche arrière est situé axialement en face d'un pignon de l'arbre primaire creux. Avantageusement, le palier primaire central est logé entre deux pignons de l'arbre primaire creux. Avantageusement, l'arbre primaire creux est l'arbre primaire 25 pair. Avantageusement, l'arbre secondaire comprend un arbre d'attaque et un arbre d'extrémité, coaxiaux et immobilisés en rotation l'un par rapport à l'autre grâce à des cannelures. Avantageusement, l'arbre secondaire est muni d'un synchroniseur double apte à solidariser en rotation avec l'arbre secondaire un premier pignon central engrenant avec un pignon fixe de l'arbre primaire impair et un deuxième pignon central engrenant avec un pignon fixe de l'arbre primaire pair. Avantageusement, les premier et deuxième pignons centraux de l'arbre secondaire sont montés libres en rotation sur des portées cylindriques de l'arbre d'extrémité. Avantageusement, le diamètre de la portée cylindrique sur laquelle est monté le deuxième pignon central est inférieur au diamètre de la portée cylindrique sur laquelle est monté le premier pignon central. Avantageusement, le premier pignon central est le pignon commun, et le deuxième pignon central contribue au rapport de 15 sixième vitesse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, selon lequel la figure unique est une illustration d'une coupe transversale de la boîte 20 de vitesses. Comme illustré sur la figure, la boîte de vitesses, à arbres parallèles munis d'une pluralité de pignons, comprend un carter 1 recevant les arbres de la boîte de vitesses et un carter d'embrayage 2. Un arbre primaire plein 3 traverse un arbre primaire creux 4. Chacun 25 des deux arbres primaires 3 et 4 sont entraînés par un dispositif d'embrayage 5, du type multidisques à huile. Le dispositif d'embrayage 5 comprend un embrayage extérieur 5a entraînant l'arbre primaire plein 3 et un dispositif d'embrayage intérieur entraînant l'arbre primaire creux 4. Les deux dispositifs d'embrayage 5a et 5b sont entraînés par un arbre moteur 6. La boîte de vitesses comprend également une cloison centrale 7 fixée sur le carter 1. La cloison centrale 7 et son mode de fixation ont été décrits dans la demande de brevet FR 2 772 451 (RENAULT s.a.$) pour ce qui est d'une cloison monobloc et dans la demande de brevet EP 976 952 (RENAULT s.a.$) pour ce qui est d'une cloison centrale composée de deux demi-cloisons. On pourra utilement se référer à ces brevets. L'arbre primaire creux 4 est monté à rotation sur un palier d'extrémité 12, du type palier à billes, logé dans le carter d'embrayage 2 de la boîte de vitesses et sur un palier primaire central 13, du type palier à billes, logé dans la cloison centrale 7. L'arbre primaire plein 3 est monté à rotation sur un palier à billes 14 logé dans le carter 1 et sur deux paliers à aiguilles 15 et 15a situés le long de la portion de l'arbre primaire plein 3 recouverte par l'arbre primaire creux 4. Un joint à doubles lèvres 16 assure l'étanchéité entre de l'huile d'embrayage et de l'huile de lubrification des pignons de la boîte de vitesses. Un autre joint, non représenté, assure l'étanchéité entre les deux arbres primaires 3 et 4. La boîte de vitesses comprend également un arbre intermédiaire 8 et un arbre secondaire 9. L'arbre intermédiaire 8 est monté à rotation sur un palier à aiguilles 17 logé dans le carter 1 et sur un palier à billes 18 logé dans le carter 2. L'arbre secondaire 9 est muni d'un pignon d'attaque 10 engrenant avec une couronne de différentiel 11 reliée aux roues du véhicule. L'arbre secondaire 9 est constitué d'un arbre d'attaque 19 et d'un arbre d'extrémité 20 pénétrant dans l'arbre d'attaque 19 par des cannelures 21. L'arbre d'attaque 19 et l'arbre d'extrémité 20 sont montés serrés l'un dans l'autre et forment ensemble l'arbre secondaire 9. L'arbre d'attaque est monté à rotation sur un palier d'extrémité 22 et sur un palier secondaire central 23, tous les deux du type paliers à rouleaux. L'extrémité de l'arbre d'extrémité 20, non emmanchée dans l'arbre d'attaque 19, est montée à rotation sur un palier à billes 24 logé dans le carter 1. On va maintenant décrire les pignons de la boîte de vitesses. De gauche à droite sur la figure, l'arbre primaire plein 3 est muni successivement du palier à billes 14, d'un pignon de cinquième 25, d'un pignon de troisième 26 et d'un pignon de première 27. Puis, l'arbre primaire creux 4 est muni, successivement, d'un pignon de sixième 28, du palier primaire central 13, d'un pignon de quatrième 29, d'un pignon de seconde 30, du palier à billes 12, du joint à lèvres 16 et du dispositif d'embrayage 5. Les pignons de première 27, de quatrième 29 et de seconde 30 sont des dentures taillées directement dans le corps de l'arbre primaire correspondant. Les pignons de cinquième 25, de troisième 26 et de sixième 28 sont des pignons rapportés montés fixes sur l'arbre primaire correspondant grâce à des cannelures, non représentées. L'arbre secondaire 9 est muni successivement, de gauche à droite sur la figure, du palier 24, d'un pignon fou de cinquième 31, d'un synchroniseur double 32, d'un pignon fou de troisième 33, d'un premier pignon central 34, appelé également pignon fou commun 34, d'un synchroniseur double 35, d'un deuxième pignon central 36, appelé également pignon fou de sixième vitesse 36, d'un pignon fou de quatrième 37, d'un synchroniseur double 38, d'un pignon fou de seconde 39, du pignon d'attaque 10 et du palier 22. L'arbre intermédiaire 8 est muni successivement, de gauche à droite sur la figure, du palier 17, d'un premier pignon intermédiaire de marche arrière 40, d'un synchroniseur simple 41, d'un deuxième pignon intermédiaire de marche arrière 42 et du palier 18. Le premier pignon central 34, ou pignon commun 34, engrène simultanément avec la denture de première 27 et avec le premier pignon interrnédiaire de marche arrière 40, et contribue à la fois au rapport de première et de marche arrière. Le premier pignon central 34 est synchronisé avec l'arbre d'extrémité 20 par le synchroniseur double 35. Le synchroniseur double 35 est apte à synchroniser également avec l'arbre d'extrémité 20 le deuxième pignon central 36. Le synchroniseur double 32 est apte à solidariser, de manière sélective, soit le pignon fou de cinquième 31, soit le pignon fou de troisième 33, avec l'arbre d'extrémité 20. Le synchroniseur double 38 est apte à solidariser, de manière sélective, soit le pignon fou de quatrième 37, soit le pignon fou de seconde 39, avec l'arbre d'attaque 19. Le synchroniseur simple 41 est apte à solidariser de manière sélective le deuxième pignon intermédiaire de marche arrière 42 avec l'arbre intermédiaire 8 et avec le premier pignon intermédiaire de marche arrière 40. Les quatre synchroniseurs 32, 35, 38 et 41 sont du type à crabots. On va maintenant décrire la transmission du couple moteur selon les différents rapports de la boîte de vitesses. Le rapport de première est établi lorsque le couple moteur est transmis de l'arbre moteur 6 à l'embrayage extérieur 5a, puis à l'arbre primaire plein 3, à la denture de première 27, au pignon commun 34, aux cannelures 21 et au pignon d'attaque 10. De même, les rapports de troisième et de cinquième passent par le même arbre primaire plein 3, le pignon correspondant de troisième 26 ou de cinquième 25, le pignon fou correspondant 31 ou 33, et par le synchroniseur double 32. Le rapport de seconde est établi lorsque le couple moteur passe de l'arbre moteur 6 à l'embrayage intérieur 5b, à l'arbre primaire creux 4, à la denture de seconde 30, au pignon fou de seconde 39 et au pignon d'attaque 10. Il en est de même pour les rapports de quatrième et de sixième, où les pignons de quatrième 29 ou de sixième 28 engrènent respectivement avec les pignons fous de quatrième 37 ou avec le deuxième pignon central 36. L'arbre primaire plein 3 contribuant aux rapports de première, troisième et cinquième, est également appelé arbre primaire impair 3 . L'arbre primaire creux 4, contribuant aux rapports de seconde, quatrième et sixième, est appelé arbre primaire pair 4 . Le rapport de marche arrière est établi lorsque, simultanément, le synchroniseur simple 41 est enclenché, que le synchroniseur central 35 synchronise le pignon commun 34 et que l'embrayage extérieur 5a est enclenché. Cette boîte de vitesses présente simultanément de nombreux avantages : elle permet d'établir six rapports de marche avant et un rapport de marche arrière ; elle ne présente uniquement que trois axes d'arbre ; l'arbre intermédiaire est court ; la transition de chacun des rapports à un rapport adjacent a lieu sous couple en faisant basculer le couple moteur d'un des embrayages 5a ou 5b à l'autre ; la transition entre les rapports de première et de marche arrière a lieu également sous couple, ce qui est particulièrement utile pour les manoeuvres du véhicule en parking. Le fait de supporter l'arbre secondaire 9 en sa partie centrale par le palier secondaire central 23, permet de ramener le pignon fou de première 34 vers une zone centrale de l'arbre secondaire 9. Il est ainsi possible de mettre côte à côte la denture de l'arbre primaire impair 3 correspondant au rapport d'ordre le plus faible (la denture de première) à côté du pignon fixe de l'arbre primaire pair correspondant à une vitesse d'ordre le plus élevé (le pignon de sixième). Ces deux pignons, étant côte à côte, peuvent être synchronisés par un même synchroniseur double, car il n'est pas nécessaire entre ces rapports d'établir une transition sous couple. Cela permet de raccourcir la boîte de vitesses. La cloison centrale 7, en étant située entre le pignon de sixième 28 et la denture de quatrième 29, ne fait pas obstacle à la proximité axiale des pignons de première 27 et de sixième 28. Le deuxième pignon central 36 est monté libre à rotation sur une portée cylindrique 43 de l'arbre d'extrémité 20. Le synchroniseur double 35 présente un corps de synchroniseur 44 monté fixe sur l'arbre d'extrémité 20, grâce à des cannelures non représentées. Le premier pignon central 34 est monté à rotation sur une portée cylindrique 45 de l'arbre d'extrémité 20. Le diamètre de la portée cylindrique 45 est supérieur au diamètre intérieur du corps de synchroniseur 44, qui est lui-même supérieur au diamètre de la portée cylindrique 43. Les portées cylindriques des pignons fous de la boîte de vitesses peuvent être équipées de paliers à aiguilles. Grâce à cet étagement des diamètres des portées cylindriques, l'arbre d'extrémité 20 peut à la fois recevoir un pignon de sixième 36 de petit diamètre tout en présentant une résistance à la flexion suffisante pour supporter les efforts radiaux que subissent les pignons correspondant aux rapports d'ordre faible, tels que la première vitesse ou la marche arrière. Le fait que l'arbre secondaire 9 soit composé de deux arbres 19 et 20 soutenus dans leur partie centrale par le palier secondaire central 23, permet d'avoir une portée cylindrique 43 de petit diamètre en milieu d'arbre. Cela permet de rapprocher le pignon fou de marche arrière 34 de la partie centrale de la boîte de vitesses. Cela a comme conséquence d'avoir un arbre intermédiaire 8 qui n'encombre pas la zone d'extrémité 46 de la boîte de vitesses. Le fait d'avoir un arbre secondaire 9 en deux parties, contribue directement à réduire la longueur de l'arbre intermédiaire 8 et donc à réduire l'encombrement de la boîte de vitesses dans la zone d'extrémité 46, et ceci même si le synchroniseur simple de marche arrière 41 est situé ailleurs que sur l'arbre intermédiaire 8. En effet, le synchroniseur simple 41 pourrait se situer également sur l'un des arbres primaires ou sur l'arbre secondaire 9. D'autres constructions sont également possibles dans le cadre de cette invention. Le pignon intermédiaire de marche arrière, situé en regard de l'arbre primaire plein, pourrait engréner avec une denture de l'arbre primaire plein pendant que l'autre arbre intermédiaire de marche arrière engrènerait avec un pignon fou engrenant avec une denture de l'arbre primaire creux, par exemple avec un pignon fou de seconde. Dans une variante, la boîte de vitesses est équipée de deux embrayages séparés 5a et 5b, ou d'embrayages pouvant être du type monodisque à sec. REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses, notamment pour véhicule automobile, à arbres parallèles, comprenant un arbre primaire impair (3) muni de pignons contribuant aux rapports de vitesses d'ordre impair et un arbre primaire pair (4) muni de pignons contribuant aux rapports de vitesses d'ordre pair, les deux arbres primaires (3, 4) étant coaxiaux et reliés alternativement au moteur du véhicule par deux embrayages d'entrée (5a, 5b), comprenant en outre un arbre secondaire (9) muni d'un pignon d'attaque (10) engrenant avec une couronne de différentiel (11) et un arbre intermédiaire (8) non solidaire en rotation avec la couronne de différentiel (11), caractérisée par le fait que l'arbre intermédiaire (8) est muni d'un synchroniseur (41) apte à solidariser la rotation de deux pignons intermédiaires de marche arrière (40, 42), l'un (42) engrenant avec un pignon (30) d'un (4) des arbres primaires (3, 4), l'autre (40) engrenant avec un pignon (34) de l'arbre secondaire (9). 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, dans laquelle le pignon (27) de l'arbre primaire impair (3) situé axialement le plus proche de l'arbre primaire pair (4), est une denture de première (27), contribuant au rapport de première vitesse. 3. Boîte de vitesses selon la revendication 2, dans laquelle un pignon commun (34), monté fou sur l'arbre secondaire (9), engrène avec un pignon intermédiaire de marche arrière (40) et avec la denture de première (27). 4. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l'un (4) des arbres primaires (3, 4) est un arbre primaire creux (4) traversé par un arbre primaire plein (3), l'arbre primaire creux (4) étant monté à rotation sur un palier d'extrémité (12) logé dans un carter (2) de la boîte de vitesses et sur un palier primaire central (13) logé dans une cloison centrale (7) de la boîte de vitesses. 5. Boîte de vitesses selon la revendication 4, dans laquelle la cloison centrale (7) reçoit un palier secondaire central (23) sur lequel est monté à rotation l'arbre secondaire (9). 6. Boîte de vitesses selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle l'un (40) des pignons intermédiaires de marche arrière (40, 42) est situé axialement en face d'un pignon (27) de l'arbre primaire plein (3) et l'autre pignon intermédiaire de marche arrière (42) est situé axialement en face d'un pignon (30) de l'arbre primaire creux (4). 7. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans laquelle le palier primaire central (13) est logé entre deux pignons (28, 29) de l'arbre primaire creux (4). 8. Boite de vitesses selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans laquelle l'arbre primaire creux (4) est l'arbre primaire pair (4). 9. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'arbre secondaire (9) comprend un arbre d'attaque (19) et un arbre d'extrémité (20), coaxiaux et immobilisés en rotation l'un par rapport à l'autre grâce à des cannelures (21). 10. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'arbre secondaire (9) est muni d'un synchroniseur double (35) apte à solidariser en rotation avec l'arbre secondaire (9) un premier pignon central (34) engrenant avec un pignon fixe (27) de l'arbre primaire impair (3) et un deuxième pignon central (36) engrenant avec un pignon fixe (28) de l'arbre primaire pair (4). 11. Boîte de vitesses selon les revendications 9 et 10 prises dans leur ensemble, dans laquelle le premier (34) et le deuxième pignon central (36) de l'arbre secondaire (9) sont montés libres en rotation sur des portées cylindriques (43, 45) de l'arbre d'extrémité (20). 12. Boîte de vitesses selon la revendication 11, dans laquelle le diamètre de la portée cylindrique (43) sur laquelle est monté le deuxième pignon central (36) est inférieur au diamètre de la portée cylindrique (45) sur laquelle est monté le premier pignon central (34). 13. Boîte de vitesses selon les revendications 3 et 10 prises dans leur ensemble, dans laquelle le premier pignon central (34) est le pignon commun (34), et le deuxième pignon central (36) contribue au rapport de sixième vitesse.