Brevet FR2885664A1 — 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'ur 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 prerrier 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 c'e 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 vitesse à trains épicycloïdaux de structure relativement simple et économique permettant d'obtenir un nombre élevé de vitesses, par exemple six, à partir d'un nombre raisonnable de coupleurs, par exemple cinq. Le système de boîte de vitesses à trains épicycloïdaux comprend une entrée, une sortie coaxiale à l'entrée, un train d'entrée, un train de sortie, et cinq coupleurs pour obtenir une pluralité de rapports de transmission. Le système comprend en outre un train épicycloïdal multiplicateur de vitesses pour obtenir au moins deux vitesses supplémentaires, le train multiplicateur comprenant un porte-satellites relié de façon permanente à l'entrée et une couronne reliée de façon permanente au train d'entrée. Chaque couple Ir est lié d'une part à l'élément d'un desdits trains épicycloïdaux et d'autre part à la terre, l'entrée, la sortie, ou un autre élément desdits trains épicycloïdaux. Chaque train épicycloïdal comprend un engrenage solaire, des engrenages satellites supportés par un porte-satellites et une couronne. L'ajout d'un train multiplicateur de vitesses permet d'obtenir des cinquième et sixième vitesses en sus des trains d'entrée et de sortie fournissant les quatre premières vitesses. Un coupleur peut être formé par un embrayage ou par un frein. Avantageusement, le système comprend une seule entrée de 20 puissance d'où une limitation des pertes par friction. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'engrenage solaire du train multiplicateur est relié de façon débrayable à la terre, ce qui permet une amplification de la vitesse de la couronne. Dans un autre mode de réalisation, l'engrenage solaire du train 25 multiplicateur est relié de façon permanente à la terre. Avantageusement, la couronne du train d'entrée est relié de façon permanente à la sortie. Dans un mode de réalisation, le porte-satelittes du train d'entrée est relié de façon permanente au train multiplicateur. Dans un mode de réalisation, l'engrenage solaire du train d'entrée est relié de façon débrayable à l'entrée. Alternativement, l'engrenage solaire du train d'entrée peut être 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. L'engrenage solaire du train de sortie peut être relié de façon débrayable à l'entrée. La couronne du train de sortie peut être reliée de façon débrayable à la terre. La couronne du train de sortie peut être reliée de façon permanente au train multiplicateur. La couronne du train multiplicateur peut être reliée de façon débrayable à la terre. Avantageusement, les arbres des trains d'entrée, de sortie et multiplicateurs sont coaxiaux. Avantageusement, le système est équipé d't.n 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 dans 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 cinq coupleurs. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre 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 de; coupleurs; - la figure 3 est un diagramme montrant l'échelonnement des vitesses; et la figure 4 est une vue schématique d'une boite de vitesse à trains épicycloïdaux selon un deuxième mode de réalisation. 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'entr,e 2 est relié à un moteur thermique 7 par un amortisseur de couple 8. Le train d'entrée 4 comprend un engrenage solaire 9, un porte-satellites 10 pourvu de pignons-satellites 11 circonférentiellement régulièrement espacés et une couronne 12. La couronne 12 est reliée à l'arbre de sortie 3. Le train de sortie 5 comprend un engrenage solaire 13, un portesatellites 14 portant une pluralité de pignons-satellites 15 et une couronne 16. Le porte-satellites 14 est relié à 1' arbre de sortie 3. En d'autres termes, la couronne 12 du train d'entrée 4 et le portesatellites 14 du train de sortie 5 sont reliés en rotation en permanence avec l'arbre de sortie 3. La couronne 16 du train de sortie 5 est reliée en permanence avec le porte-satellites 10 du train d'entrée 4. Le train multiplicateur 6 comprend un engrenage solaire 17, un portesatellites 18 portant une pluralité de pignons-satellites 19 et une couronne 20. Le porte-satellites 18 est relié en rotation de façon permanente à l'arbre d'entrée 2. La couronne 20 est reliée en rotation de façon permanente au porte-satellites 10 du train d'entrée 4 et à la couronne 16 du train de sortie 5. La transmission comprend en outre cinq cot.pleurs 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 ce sortie ou un autre élément desdits trains épicycloïdaux. L'embrayage 21 est disposé entre l'arbre d'entrée 2 et l'engrenage solaire 9 du train d'entrée 4 et permet donc d'entraîner en rotation l'engrenage solaire 9 à la même vitesse que l'arbre d'entrée 2 et ce de façon temporaire. Le frein 24 est disposé entr la couronne 9 et la terre et permet de bloquer la couronne 9 de façon temporaire. Le frein 22 est disposé entre l'engrenage solaire 17 du train multiplicateur 6 et la terre et permet de bloquer ledit engrenage solaire 17 de façon temporaire. L'embrayage 23 est disposé entre l'engrenage solaire 13 du train de sortie 5 et l'arbre d'entrée 2 et permet d'entraîner ledit engrenage solaire 13 à la même vitesse de rotation que l'arbre d'entrée 2 de façon temporaire. Pour les raisons de construction, l'embrayage 23 est disposé autour de la couronne 20 du train multiplicateur 6 et est relié audit arbre d'entrée 2 par l'intermédiaire du porte-satellites 18 du train multiplicateur 6 entraîné en rotation en permanence par l'arbre d'entrée 2. La couronne 13 du train de sortie 5 peut donc soit être entraînée à la mime vitesse que l'arbre d'entrée 2, soit laissée libre. Le frein 25 permet de relier de façon temporaire à la terre la couronne 16 du train de sortie 5. Dans le mode de réalisation représenté, la couronne 16, le porte-satellites 10 du train d'entrée 4 et la couronne 20 du train multiplicateur 6 sont reliés en rotation en permanence et peuvent donc soit être laissés libres, soit être bloqués. La transmission fonctionne de la façon suivante. Lors de l'engagement de l'embrayage 21 et du frein 25, l'engrenage solaire 9 du train d'entrée 4 est entraîné à la même vitesse que 'arbre d'entrée 2. Le porte-satellites 10 du train d'entrée 4, et la couronne 16 du train de sortie 5 sont immobilisés par ledit frein 25. Il en résulte que les pignons-satellites 11 du train d'entrée 4 sont entraînés Jans 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'ent-ée 2, d'où un rapport de marche arrière. Pour obtenir le premier rapport de vitesse de marche avant, l'embrayage 23 et le frein 25 sont actionnés en prise. L'engrenage solaire 13 du train de sortie 5 est entraîné à la même vitesse que l'arbre d'entrée 2. La couronne du train de sortie 5 est immobilisée. L'arbre de sortie est entraîné par le porte-satellites 14 du train de sortie 5 dont les pignons satellites 15 engrènent d'une part avec la couronne 16 immobilisée et d'autre part avec l'engrenage solaire 13 animé de la même vitesse que l'arbre d'entrée 2. II en résulte une réduction forte de la vitesse. Pour obtenir le deuxième rapport de vitesse, l'embrayage 23 et le frein 24 sont actionnés en prise. Comme précédemment, l'engrenage solaire 13 du train de sortie 5 est animé de la même vitesse que l'arbre d'entrée 2. L'engrenage solaire 9 du train d'entrée 4 est immobilisé. La couronne 16 du train de sortie 5 et le porte pignan 10 du train d'entrée 4 sont en rotation en transmettant un couple interne. Cette rotation est relativement lente. La couronne 16 du train de sortie 5 et le portepignons 10 du train d'entrée 4 interagissent avec la couronne 12 du train d'entrée 4 et le porte-pignons 14 du train de sortie 5 solidaire de l'arbre de sortie 3 d'où une vitesse de sortie légèrement supérieure à la précédente à vitesse d'entrée égale. Pour obtenir la troisième vitesse, les embrayages 21 et 23 sont actionnés en prise. Les couronnes 9 et 13 des trains d'entrée 4 de sortie 5 sont entraînées à la même vitesse que l'arbre d'entrée 2. Un couple interne est également transmis par le porte-pignons 10 du train d'entrée 4 et la couronne 16 du train de sortie 5 qui sont liés ensemble en rotation et interagissent avec la couronne 12 du train d'entrée 4 et le porte-pignons 14 du train de sortie 5 pour fournir une vitesse de sortie légèrement supérieure à la précédente et égale;i la vitesse de l'arbre d'entrée 2. Pour les quatrième, cinquième et sixième vitesses, le frein 22 est actionné et immobilise l'engrenage solaire 17 du train multiplicateur 6. En quatrième vitesse, l'embrayage 23 est également actionné en prise. La couronne 13 du train de sortie:5 est entraînée par l'arbre d'entrée 2 par l'intermédiaire dudit embrayage 23. La couronne 20 du train multiplicateur 6 est entraînée à une vitesse élevée par la coopération avec les pignons satellites 19 du pori.e-satellites 18 engrenant eux- mêmes avec l'engrenage solaire 17 immobilisé. La couronne 20 du train multiplicateur 6, le porte-pignons 10 du train d'entrée 4 et la couronne 16 du train de sortie 5 étant solidaires en rotation, assurent la transmission d'un couple interne et d'entraînement en rotation du porte- pignons 14 du train de sortie 5 à une vitesse intermédiaire entre la vitesse d'entrée qui est égale à la vitesse de l'engrenage solaire 13 et la vitesse interne élevée de la couronne 16 du train de sortie 5. En cinquième vitesse, l'embrayage 21 est également actionné. Il en résulte que l'engrenage solaire 9 du train d'entrée 4, l'engrenage solaire du train de sortie 5 et le porte-satellites 18 du train multiplicateur 6 sont entraînés à la vitesse de l'arbre d'entrée 2. Le sous-ensemble interne formé par la couronne 20 du train multiplicateur 6, le porte-satellites 10 du train d'entrée 4 et la couronne 16 du train de sortie 5 sont entraînés à la même vitesse élevée que dans le cas de la quatrième vitesse. II en résulte par réaction des pignons-satellites 11 du train d'entrée 4 sur l'engrenage solaire 9 un entraînement de la couronne 12 du même train d'entrée 4 à une vitesse supérieure à la vitesse précédente, l'arbre de sortie 3 étant solidaire en rotation de la couronne 12 du train d'entrée 4. Pour obtenir la sixième vitesse, le frein 24 est actionné en prise. II en résulte que l'engrenage solaire 9 du train d'entrée 4 est immobilisé, d'où un effet multiplicateur dudit train d'entrée 4 qui entraîne la couronne 12 à une vitesse très élevée, égale à la vitesse de l'arbre de sortie 3, et à la vitesse du sous-ensemble intérieur formé par la couronne 20 du train multiplicateur 6, le porte-pignons 10 du train d'entrée 4 et la couronne 16 du train de sortie 5 conservée et identique à celle que l'on observe dans le cas des quatrième et cinquième vitesse. On obtient ainsi six 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. Le mode de réalisation illustré sur la figure 4 diffère de celui illustré sur la figure 1 en ce que la couronne 17 du train multiplicateur 6 est fixe, en d'autres termes reliée à la terre. Le frein 22 est remplacé par un embrayage 22 permettant de coupler ou de laisser libre la couronne 20 du train multiplicateur 6 et le sous-ensemble formé par le portesatellites 10 du train d'entrée 4 et la couronne 16 du train de sortie 5 liée en rotation. Contrairement au mode de réalisation précédent, la couronne 20 du train multiplicateur 6 n'est plus liée en rotation en permanence au porte-satellites 10 du train d entrée 4 et à la couronne 16 du train de sortie 5 mais seulement de façon temporaire. Les autres éléments de la transmission sont semblables à ceux illustrés sur la figure 1 et la grille de sélection illustrée sur la figure 2 est également valable. Dans un mode de réalisation, un convertisseur iydraulique est disposé entre le moteur et la transmission. Dans le mode de réalisation représenté, un amonisseur rotatif 8 est disposé directement entre le moteur 7 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 à l'embrayage 21 four la marche arrière et à l'embrayage 23 pour la marche avant. Les embrayages 21 et 23 sont alors dimensionnés plus fortement que les a'itres 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 peu: être effectuée par l'utilisation du frein 25 qui est actionné en prise aussi bien en marche arrière qu'en première vitesse de marche avant. Ainsi, on obtient une boîte de vitesse à trains épicycloïdaux compacte et économique tout en permettant d'obtenir au moins six vitesses par la mise en oeuvre de cinq coupleurs actionnés en prise deux par deux. Pour des raisons économiques, l'on peut choisir des couronnes, des engrenages solaires et des pignons-satellites ayant le même nombre de dents entre les trois trains. Au contraire, si l'on souhaite privilégier un étagement choisi et régulier Jes différentes vitesses, on prévoira d'utiliser des nombres de dents différents. REVENDICATIONS 1-Système de boîte de vitesses à trains épicycloïdaux, comprenant un élément d'entrée (2), un élément de sortie (3) 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 deux vitesses supplémentaires, chaque embrayage agissant entre d'une part un élément d'un desdits trains épicycloïdaux et d'autre part l'élément terre, l'él émeut d'entrée, l'élément de sortie ou un autre élément desdits trains épicycloïdaux, chaque train épicycloïdal comprenant un engrenage solaire, des engrenages satellites supportés par un porte-satellites, et une couronne, le train multiplicateur (6) comprenant un porte-satellites (18) relié de façon permanente à l'entrée, et une couronne (20) reliée de façon permanente au train d'entrée (4). 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 l'engrenage solaire du train multiplicateur (6) est relié de façon débrayable à la terr,:. 4-Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé par le fait que l'engrenage solaire du train multiplicateur (6) est relié de façon permanente à la terre. 5-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couronne du train d'entrée (4) est reliée de façon permanente à la sortie. 6-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le porte-satellites du train d'entrée (4) est relié de façon permanente au train multiplicateur (6). 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 1 à 6, 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 débrayable à l'entrée. 11-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couronne du t:Éain de sortie (5) est relié de façon débrayable à la terre. 12-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couronne du train de sortie (5) est reliée de façon permanente au train multiplicateur (6). 13-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couronne du train multiplicateur (6) est reliée de façon débrayable à la terre. 14-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.