Brevet FR2892169A1 — publié le 20070420

La présente invention concerne une boîte de vitesses et un véhicule automobile comprenant une telle boîte de vitesses. Particulièrement, l'invention concerne une boîte de vitesses d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile comportant un carter contenant au moins deux couples de pignons coopérant deux à deux, chacun étant apte à être engagé avec un arbre secondaire et des moyens de distribution d'huile de lubrification sur chaque couple de pignons. Il est connu différents types d'appareils de lubrification des éléments d'engrainement d'une boîte de vitesse de véhicule automobile. Dans les appareils de lubrification par barbotage, le carter de la boîte de vitesses contient une grande quantité d'huile de lubrification de sorte que les pignons d'engrenage barbotent dans de l'huile, c'est-à-dire que ceux-ci sont constamment entourés d'huile de lubrification. Il est également connu des appareils de lubrification sous pression comprenant une pompe spécifique propre à aspirer l'huile de lubrification au fond du carter pour la remonter dans un réservoir fixé en partie supérieure du carter. L'huile ainsi remontée dans le réservoir est ensuite distribuée vers l'ensemble des pignons d'engrenage engagés et non engagés à l'aide de conduites ou rampes. Toutefois, ces pompes sont encombrantes et coûteuses. Il est également connu des appareils de lubrification par gravité dans lesquels une couronne de différentiel, utilisée comme pompe, est adaptée pour remonter l'huile du fond du carter dans un réservoir propre à distribuer l'huile sur l'ensemble des pignons d'engrenage engagés et non engagés. Ces appareils sont utilisés pour diminuer le barbotage des pignons dans l'huile au fond du carter et pour permettre de diminuer les pertes dues à la traînée. Toutefois, l'état de lubrification des engrenages dépend de la vitesse du véhicule. En effet, à faible vitesse du véhicule, la couronne de différentiel est entraînée lentement de sorte que les pignons d'engrenage de la boîte de vitesses sont peu lubrifiés. En conséquence, les pignons d'engrenage s'abîment rapidement. Au contraire, à vitesse élevée du véhicule, la couronne de différentiel est entraînée rapidement de sorte que les pignons d'engrenage sont fortement 2 2892169 lubrifiés. En conséquence une grande quantité d'huile de lubrification est mise en mouvement et augmente les pertes dues à la traînée. L'invention a pour but de réguler la lubrification des pignons d'engrenage afin de limiter la lubrification au strict nécessaire aussi bien à faible 5 vitesse qu'à vitesse élevée du véhicule. A cet effet, l'invention a pour objet une boîte de vitesses du type précité, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de distribution adaptés pour distribuer de l'huile de lubrification seulement sur certains couples de pignons en fonction de l'état de fonctionnement de la boîte de vitesses. io Suivant des modes particuliers de réalisation, la boîte de vitesses comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens de distribution sont adaptés pour distribuer de l'huile de lubrification uniquement sur le couple de pignons engagé avec l'arbre secondaire ; 15 - elle comprend au moins une fourchette de passage des vitesses montée mobile en translation par rapport au carter pour commander l'engagement d'au moins un couple de pignons avec l'arbre secondaire 14 ; les moyens de distribution comprenant des moyens de coopération avec ladite fourchette pour distribuer de l'huile de lubrification seulement sur certains couples 20 de pignons en fonction de la position de la fourchette ; - les moyens de distribution comprennent : - un réservoir ou un tube, muni d'au moins un orifice de passage de l'huile de lubrification ; - un boîtier distributeur monté mobile en déplacement par rapport 25 au réservoir ou au tube et comprenant au moins un orifice d'écoulement adapté pour être en communication fluidique avec l'orifice de passage, lorsque le boîtier distributeur est positionné dans au moins une position d'ouverture ; et une paroi d'obturation adaptée pour obturer l'orifice de passage, lorsque le boîtier distributeur est positionné dans au moins une position d'obturation ; 30 -le boîtier distributeur comprend au moins une paroi d'appui, et ladite fourchette comprend au moins un doigt d'entraînement adapté pour venir en appui contre la ou chaque paroi d'appui pour déplacer le boîtier distributeur entre la ou chaque position d'ouverture et la ou chaque position d'obturation ; 3 2892169 - le boîtier distributeur est propre à pivoter autour d'un axe de rotation, la paroi d'obturation s'étendant le long d'un secteur angulaire défini autour de l'axe de rotation ; - le boîtier distributeur comporte un unique orifice d'écoulement, le 5 boîtier distributeur étant déplaçable entre une première position d'ouverture dans laquelle ledit orifice d'écoulement est positionné de façon à lubrifier uniquement un couple de pignons, et une deuxième position d'ouverture dans laquelle l'orifice d'écoulement est positionné de façon à lubrifier uniquement un autre couple de pignons ; to - le boîtier distributeur est monté coulissant sur le tube, et le boîtier distributeur est propre à se déplacer en translation par rapport au tube entre la ou chaque position d'ouverture et la ou chaque position d'obturation ; et - le tube comporte un premier et un second orifices de passage, le boîtier distributeur comportant un premier et un second orifices d'écoulement, le 15 boîtier distributeur étant déplaçable entre une première position d'ouverture dans laquelle le premier orifice d'écoulement est positionné en vis-à-vis du premier orifice de passage du tube de façon à lubrifier uniquement un couple de pignons coopérant avec l'arbre secondaire, le second orifice d'écoulement étant positionné dans une position d'obturation, et une deuxième position d'ouverture 20 dans laquelle le second orifice d'écoulement est positionné en vis-à-vis du second orifice de passage du tube de façon à lubrifier un autre couple de pignons coopérant avec l'arbre secondaire, le premier orifice d'écoulement étant dans une position d'obturation. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant 25 une boîte de vitesses selon l'une quelconque des caractéristiques mentionnées ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels : 30 - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une boîte de vitesses selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 d'une boîte de vitesses, illustrée sur la figure 1 ; 4 2892169 - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1 d'une boîte de vitesses, illustrée sur la figue 1 ; - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une boîte de vitesses selon un second mode de réalisation de l'invention ; et 5 - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4 d'une boîte de vitesses, illustrée sur la figure 4. Une boîte de vitesses selon un premier mode de réalisation de l'invention, est illustrée schématiquement sur la figure 1. Cette boîte de vitesses comprend un carter 2, des pignons io d'engrenage primaires 5, 6 aptes à être engrénés chacun avec un pignon d'engrenage secondaire 10, 12, pour créer des couples de pignons coopérant deux à deux. Les pignons d'engrenage primaires 5, 6 sont fixés à un arbre primaire non représenté, positionné dans une partie supérieure du carter. 15 Les pignons d'engrenage secondaires 10, 12, sont montés fous, les uns à côté des autres, autour d'un arbre secondaire 14, positionné en vis-à-vis et en dessous de l'arbre primaire. L'arbre secondaire 14 est propre à entraîner l'arbre d'entraînement des roues du véhicule. Le carter 2 comprend en outre une fourchette de passage des vitesses 20 16 montée sur un arbre de guidage 18 fixé aux parois du carter 2 au-dessus et parallèlement à l'arbre secondaire. La fourchette 16 est adaptée pour être déplacée en translation suivant l'arbre de guidage 18 entre deux pignons 10, 12 d'engrenage secondaires adjacents. La fourchette est entraînée par des moyens d'entraînement, non 25 représentés, pour solidariser l'un ou l'autre de ces pignons 10, 12 avec l'arbre secondaire 14, en fonction de la vitesse choisie par le conducteur du véhicule. La fourchette 16 de passage des vitesses comprend un manchon 17 monté mobile en translation autour de l'arbre de guidage 18. Le manchon 17 est muni de deux bras 19A, 19B s'étendant 30 radialement et adaptés pour commander l'engagement d'un pignon d'engrenage secondaire 10 ou 12, avec l'arbre secondaire et d'un doigt d'entraînement 21 s'étendant radialement dans une direction opposée à la direction des deux bras 19A, 19B. Suivant une autre architecture, le doigt 21 pourra être supporté sur un des bras 19A ou 19B 5 2892169 Le carter 2 comprend en outre des moyens de distribution d'huile de lubrification adaptés pour distribuer de l'huile de lubrification sur le couple de pignons engagé 6, 12 ou 5, 10 avec l'arbre secondaire. Ces moyens de distribution comprennent un réservoir 20 d'huile de 5 lubrification fixé à une paroi du carter dans une partie supérieure de celui-ci et un boîtier distributeur 22 articulé au réservoir 20. Le réservoir 20 est adapté pour recevoir de l'huile de lubrification recueillie au fond du carter 2, et remontée dans le réservoir 20 à l'aide d'une couronne de différentiel ou d'une pompe, non représentée. Il est muni d'un orifice 10 de passage 24 de l'huile du réservoir 20 vers le boîtier distributeur 22. Le boîtier distributeur 22 est par exemple, moulé d'une seule pièce dans une matière plastique. Il présente une forme de cuvette et comprend une paroi de fond 30 en forme de couronne, les bords extérieur et intérieur de la paroi de fond 30 sont is équipés d'un rebord extérieur 34 et respectivement d'un rebord intérieur 36 pour former, d'une part un passage 37 central traversant le boîtier, et d'autre part une chambre d'alimentation 38 annulaire ouverte sur une de ses faces. Le boîtier 22 est articulé au réservoir 20 autour d'un axe de rotation A-A' de façon à ce que la face ouverte de chambre d'alimentation 38 soit en 20 communication fluidique avec l'orifice de passage 24 pour permettre l'écoulement de l'huile du réservoir 20 vers la chambre d'alimentation 38. A cet effet, des moyens de fixation 39 de type par sertissage ou boulonnage, traversent le passage 37 et sont fixés d'une part, contre la paroi de fond du réservoir 20 et d'autre part, contre la paroi de fond 30 du boîtier. 25 La face extérieure de la paroi de fond 30 est munie d'un bec de distribution 40 s'étendant en saillie et dirigé vers le couple de pignons d'engrenage 5, 10 ou 6, 12. Le bec de distribution 40 est en communication fluidique avec la chambre d'alimentation 38 et forme un orifice d'écoulement de l'huile de 30 lubrification situé dans la chambre 38 vers les pignons d'engrenage. La paroi de fond 30 est équipée d'une glissière 42 formée de deux parois d'appui 44, 46 s'étendant parallèlement vers le passage central 37. La glissière 42 est adaptée pour recevoir le doigt d'entraînement 21 de la fourchette de passage des vitesses. Lorsque la fourchette 16 est déplacée le 6 2892169 long de l'arbre de guidage 18, le doigt d'entraînement 21 solidaire de celle-ci est propre à entraîner le boîtier 22 en rotation autour de l'axe A-A' entre une position d'obturation du boîtier et deux positions d'ouverture de celui-ci. Un bourrelet 48 est formé sur la paroi de fond 30. Il est disposé contre 5 la face interne du rebord extérieur 34 en vis-à-vis du bec de distribution 40 et s'étend sur un secteur angulaire défini. Selon une autre architecture, le bourrelet 48 pourrait être disposé sur un autre endroit du rebord extérieur 34. Ce bourrelet 48 est propre à venir au droit de l'orifice de passage 24 et à obturer celui-ci lorsque le boîtier 22 est dans une position angulaire prédéfinie io appelée position d'obturation. En fonctionnement, lorsque le boîtier 22 est dans une position dans laquelle une droite passant par le bec de distribution 40 et par le bourrelet 48 est perpendiculaire à l'arbre de guidage 18, la face supérieure du bourrelet 48 est en regard de l'orifice de passage 24 du réservoir et obture l'orifice de passage 40 de 15 sorte que l'huile de lubrification ne peut pas passer du réservoir 20 à la chambre d'alimentation 38. Dans cette position d'obturation du boîtier de distribution, l'huile de lubrification ne s'écoule pas du réservoir 20 vers la chambre d'alimentation 38. Comme illustrée sur la figure 2, lorsque la fourchette 16 est entraînée en translation dans une direction x pour engager le couple de pignons 5 et 10 20 situé à droite de la fourchette avec l'arbre secondaire, le doigt d'entraînement 21 fait pivoter le boîtier 22 autour de l'axe A-A' dans un sens anti-horaire. La face ouverte de la chambre d'alimentation 38 est en vis-à-vis de l'orifice de passage 24 du réservoir de sorte que l'huile de lubrification s'écoule dans la chambre. Parallèlement, le bec de distribution 40 est orienté vers la droite dans 25 une position dans laquelle seuls le couple de pignons 5 et 10 situés à droite de la fourchette 16 et engagés avec l'arbre d'entraînement, sont lubrifiés. Lorsque la fourchette 16 est entraînée en translation dans une direction inverse à la direction x pour engager le couple de pignons 6 et 12 situé à gauche de la fourchette 16 avec l'arbre secondaire, le doigt d'entraînement 21 30 fait pivoter le boîtier 22 autour de l'axe A-A' dans un sens horaire. L'orifice de passage 24 du réservoir est en vis-à-vis de la face ouverte de la chambre d'alimentation 38 de sorte que l'huile de lubrification s'écoule dans celle-ci. 7 2892169 Parallèlement, le bec de distribution 40 est dirigé vers la gauche dans une position dans laquelle seuls le couple de pignons 6 et 12 situés à gauche de la fourchette 16 et engagés avec l'arbre secondaire 14, sont lubrifiés. Un carter 2 de boîte de vitesse selon un second mode de réalisation 5 de l'invention est illustré schématiquement sur les figures 4 et 5. Les éléments illustrés sur les figures 4 et 5, identiques ou similaires aux éléments illustrés sur les figures 1 à 3 ont été désignés par les mêmes numéros de référence. Selon ce second mode de réalisation, les moyens de distribution io comprennent un réservoir 49 prolongé par un tube 50 d'axe principal parallèle à l'axe de l'arbre de guidage 18, et un boîtier distributeur 52 monté autour du tube 50 et déplaçable transversalement le long de celui-ci. Le tube 50 comprend un premier 54 et un second 56 orifices de passage positionnés chacun en vis-à-vis d'un pignon d'engrenage secondaire 10, 15 12. Le boîtier distributeur 52 est formé par un boîtier creux cylindrique de diamètre interne correspondant au diamètre externe du tube 50. Il comprend un premier 60 et un second 62 orifices d'écoulement de l'huile de lubrification traversant la paroi cylindrique du boîtier et positionnés de 20 telle sorte que la distance entre les orifices d'écoulement 60, 62 soit inférieure à la distance entre les orifices de passage 54, 56 et soit fonction du déplacement axial du manchon 17. Deux parois d'appui 64, 66 sont fixées sur la surface extérieure du boîtier 52 de sorte qu'elles s'étendent chacune radialement par rapport à l'axe 25 principal du boîtier 52. Ces parois d'appui 64, 66 sont disposées l'une en vis-à-vis de l'autre à une position sensiblement diamétralement opposée à la position des orifices d'écoulement 60, 62. Elles sont adaptées pour accueillir un doigt d'entraînement 68 solidaire de la fourchette 16 de passage des vitesses. La fourchette 16 de passage des vitesses est similaire à la fourchette 30 décrite en relation avec le premier mode réalisation de l'invention. Le doigt d'entraînement 68 de la fourchette s'étend radialement par rapport au manchon 17 et est adapté pour venir en appui sur les parois d'appui 64, 66 pour déplacer le boîtier 52 par rapport au réservoir afin d'amener un orifice d'écoulement 60, 62 en vis-à-vis d'un orifice de passage 54, 56 du tube 50. 8 2892169 Lorsque la fourchette 16 de passage des vitesses est entraînée en translation sur l'arbre de guidage 18 dans la direction x vers le pignon d'engrenage secondaire 10 situé à droite de la fourchette, le doigt d'entraînement 68 est propre à venir en appui contre une face de la paroi d'appui 64, de sorte 5 que la fourchette 16 entraîne en déplacement le boîtier 52 jusqu'à ce que le premier orifice d'écoulement 60 soit en regard du premier orifice de passage 54. Dans cette première position d'ouverture du boîtier, l'huile de lubrification du réservoir se déverse sur le couple de pignons 5 et 10 situé d'un côté de la fourchette et coopérant avec l'arbre secondaire. Le second orifice de io passage 56 est obturé par une portion 68 de la face interne de la paroi du boîtier 52. Lorsque la fourchette 16 de passage des vitesses est entraînée sur l'arbre de guidage 18 dans une direction opposée à la direction x vers le pignon d'engrenage secondaire 12 situé à gauche de la fourchette, le doigt 15 d'entraînement 68 vient en appui contre une face de la paroi d'appui 66 de sorte que la fourchette 16 entraîne en translation le boîtier 52 par rapport au réservoir 50 jusqu'à ce que le second orifice d'écoulement 62 soit en regard du second orifice de passage 56. Dans cette deuxième position d'ouverture du boîtier, l'huile de 20 lubrification est déversée sur le couple de pignons 6 et 12 situé du côté gauche de la fourchette 16 et coopérant avec l'arbre d'entraînement. Une portion 70 de la face interne du boîtier 52 obture le premier orifice de passage 54 du tube 50. Avantageusement, les moyens de distribution d'huile de lubrification selon l'invention permettent de limiter la lubrification au strict nécessaire à faible 25 vitesse du véhicule lorsque le niveau d'huile remontée dans le réservoir au moyen de la couronne différentielle est réduit. Avantageusement, les moyens de distribution permettent également de limiter le retour d'huile dans le fond du carter de la boîte de vitesses dans les autres situations de roulage du véhicule automobile de sorte qu'il permet de 30 réduire les pertes entraînées. Avantageusement, les moyens de distribution d'huile permettent de réduire le volume d'huile global nécessaire à la lubrification et donc le dimensionnement de la pompe lorsque ces moyens de distribution sont utilisés dans un appareil de lubrification sous pression. 9 REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile comportant un carter (2) contenant au moins deux couples de pignons (5, 10 ou 6, 12) coopérant deux à deux, chacun étant apte à être engagé avec un arbre secondaire (14) et des moyens de distribution (20, 21, 22, 44, 46 ; 50, 52, 64, 66, 68) d'huile de lubrification sur chaque couple de pignons (5, 10 ou 6, 12), caractérisée en ce que les moyens de distribution (20, 21, 22, 44, 46 ; 50, 52, 64, 66, 68) sont adaptés pour distribuer de l'huile de lubrification seulement sur certains couples de pignons (5, 10 ou 6, 12) en fonction de l'état de fonctionnement de la boîte de vitesses. 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de distribution (20, 21, 22, 44, 46 ; 50, 52, 64, 66, 68) sont adaptés pour distribuer de l'huile de lubrification uniquement sur le couple de pignons (5, 10 ou 6, 12) engagé avec l'arbre secondaire (14). 3. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une fourchette (16) de passage des vitesses montée mobile en translation par rapport au carter (2) pour commander l'engagement d'au moins un couple de pignons (5, 10, ou 6, 12) avec l'arbre secondaire 14 ; les moyens de distribution (20, 21, 22, 44, 46 ; 50, 52, 64, 66, 68) comprenant des moyens de coopération (21 ; 44, 46) avec ladite fourchette (16) pour distribuer de l'huile de lubrification seulement sur certains couples de pignons (5, 10 ou 6, 12) en fonction de la position de la fourchette (16). 4. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 25 caractérisée en ce que les moyens de distribution (20, 21, 22, 44, 46 ; 50, 52, 64, 66, 68) comprennent : - un réservoir (20) ou un tube (50), muni d'au moins un orifice de passage (24 ; 54, 56) de l'huile de lubrification ; - un boîtier distributeur (22 ; 52) monté mobile en déplacement par 30 rapport au réservoir (20) ou au tube (50) et comprenant au moins un orifice d'écoulement (40 ; 60, 62) adapté pour être en communication fluidique avec l'orifice de passage (24 ; 54, 56), lorsque le boîtier distributeur (22 ; 52) est positionné dans au moins une position d'ouverture ; et une paroi d'obturation (48 10 2892169 ; 68, 70) adaptée pour obturer l'orifice de passage (24 ; 54, 56), lorsque le boîtier distributeur (22 ; 52) est positionné dans au moins une position d'obturation. 5. Boîte de vitesses selon les revendications 3 et 4 prises en combinaison, caractérisée en ce que le boîtier distributeur (22 ; 52) comprend au 5 moins une paroi d'appui (44, 46 ; 64, 66), et en ce que ladite fourchette (16) comprend au moins un doigt d'entraînement (21 ; 68) adapté pour venir en appui contre la ou chaque paroi d'appui (44, 46 ; 64, 66) pour déplacer le boîtier distributeur (22 ; 52) entre la ou chaque position d'ouverture et la ou chaque position d'obturation. io 6. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le boîtier distributeur (22) est propre à pivoter autour d'un axe de rotation (A-A'), la paroi d'obturation (48) s'étendant le long d'un secteur angulaire défini autour de l'axe de rotation (A-A'). 7. Boîte de vitesse selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, 15 caractérisée en ce que le boîtier distributeur (22) comporte un unique orifice d'écoulement (40), le boîtier distributeur (22) étant déplaçable entre une première position d'ouverture dans laquelle ledit orifice d'écoulement (40) est positionné de façon à lubrifier uniquement un couple de pignons (5, 10 ou 6, 12), et une deuxième position d'ouverture dans laquelle l'orifice d'écoulement (40) est 20 positionné de façon à lubrifier uniquement un autre couple de pignons (5, 10 ou 6, 12). 8. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le boîtier distributeur (52) est monté coulissant sur le tube (50), et en ce que le boîtier distributeur (52) est propre à se déplacer en translation par rapport au tube (50) entre la ou chaque position d'ouverture et la ou chaque position d'obturation. 9. Boite de vitesses selon l'une quelconque des revendications 4 et 8, caractérisée en ce que le tube (50) comporte un premier (54) et un second (56) orifices de passage, le boîtier distributeur (52) comportant un premier (60) et un second (62) orifices d'écoulement, le boîtier distributeur (52) étant déplaçable entre une première position d'ouverture dans laquelle le premier orifice d'écoulement (60) est positionné en vis-à-vis du premier orifice de passage (54) du tube (50) de façon à lubrifier uniquement un couple de pignons (5, 10) coopérant avec l'arbre secondaire (14), le second orifice d'écoulement (62) étant 11 2892169 positionné dans une position d'obturation, et une deuxième position d'ouverture dans laquelle le second orifice d'écoulement (62) est positionné en vis-à-vis du second orifice de passage (56) du tube (50) de façon à lubrifier un autre couple de pignons (6, 12) coopérant avec l'arbre secondaire (14), le premier orifice 5 d'écoulement (60) étant dans une position d'obturation. 10. Véhicule automobile comprenant une boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.