Brevet FR2900712A1 — publié le 20071109

Boîte de vitesses à couple de renvoi de marche arrière. L'invention concerne le domaine des boîtes de vitesses à arbres parallèles pour véhicules automobiles, et en particulier le mécanisme de renvoi pour le rapport de marche arrière. La demande de brevet EP 1 273 825 (RENAULT) décrit une boîte de vitesses ayant un arbre primaire et un arbre secondaire. Un pignon inverseur engrène avec une denture de l'arbre primaire et avec un pignon fou de l'arbre secondaire. Ce type de boîte de vitesses présente l'inconvénient que l'arbre secondaire doit être suffisamment éloigné radialement de l'arbre primaire pour que le pignon fou de marche arrière n'interfère pas avec la denture en regard de l'arbre primaire. Cela impose un encombrement radial minimum ou bien limite les rapports de démultiplication possibles en marche arrière. L'arbre primaire décrit présente également une denture pour le rapport de première vitesse proche axialement de la denture de marche arrière. L'usinage de ces deux dentures impose un procédé de fabrication complexe pour l'arbre primaire ou bien limite le type de denture utilisable. La demande FR 2 757 920 (RENAULT) décrit un dispositif de marche arrière pour une boîte de vitesses manuelle. Une denture de l'arbre primaire, commune pour les rapports de première et de marche arrière, engrène avec un pignon fou de première et avec un pignon d'un arbre intermédiaire. Un deuxième pignon de l'arbre intermédiaire est solidaire en rotation avec le premier pignon intermédiaire. Dans une position axiale, le deuxième pignon intermédiaire tourne dans le vide et, dans une autre position axiale, le deuxième pignon intermédiaire engrène avec une denture extérieure d'un baladeur monté sur l'arbre secondaire. L'inconvénient de ce mécanisme de marche arrière est que l'enclenchement de la marche arrière impose un mouvement axial du deuxième pignon de l'arbre intermédiaire. Pour une boîte de vitesses automatique, il y a un risque d'interférence mécanique entre le mécanisme d'actionnement axial du deuxième pignon intermédiaire et un mécanisme de fourchette d'actionnement du baladeur. La demande de brevet FR 2 848 924 (RENAULT) décrit une boîte de vitesses où une même denture de l'arbre primaire sert pour le rapport de première et de marche arrière. Un pignon fou de première, monté sur un arbre secondaire, sert de pignon inverseur pour un pignon fou de marche arrière monté sur un autre arbre secondaire. Les deux pignons fous ont une même position axiale et sont solidarisés par deux synchroniseurs montés sur des arbres secondaires différents, chacun avec leur propre mécanisme de commande. Cela impose un encombrement radial important. L'invention propose une boîte de vitesses pour véhicule automobile à arbres parallèles, qui remédie aux inconvénients précédents. La boîte de vitesses de l'invention comprend au moins un rapport de marche avant et un rapport de marche arrière et présente un encombrement radial inférieur aux boîtes de vitesses précédemment décrites, en particulier il n'y a pas besoin de plusieurs mécanismes de commande axiale ayant la même position axiale. Selon un mode de réalisation de l'invention, la boîte de vitesses pour véhicule automobile, à arbres parallèles comprend au moins un arbre primaire relié au moteur du véhicule, un arbre secondaire relié aux roues du véhicule, et un arbre intermédiaire. L'arbre secondaire comprend un premier pignon fou solidarisé en rotation par un premier synchroniseur et engrenant avec une denture principale de l'arbre primaire. L'arbre intermédiaire comprend un ensemble rigide muni d'un premier pignon intermédiaire de marche arrière engrenant avec la denture principale et d'un deuxième pignon intermédiaire de marche arrière engrenant avec un pignon fou de marche arrière monté sur l'arbre secondaire. Dans une telle boîte de vitesses, le pignon intermédiaire, engrenant avec le pignon fou de marche arrière, est différent du pignon intermédiaire engrenant avec une denture de l'arbre primaire. Le pignon fou de marche arrière peut n'être pas en face d'une denture de l'arbre primaire. Cela permet de rapprocher l'arbre secondaire de l'arbre primaire. Selon une variante, l'ensemble rigide comprend une portion centrale de diamètre plus réduit que les diamètres des premier et deuxième pignons intermédiaires de marche arrière, ladite portion centrale séparant axialement les pignons intermédiaires. Avantageusement, le premier synchroniseur est un synchroniseur double apte à solidariser en rotation le pignon fou de marche arrière. Avantageusement, la position axiale de la portion centrale de l'ensemble rigide correspond à la position axiale du baladeur du synchroniseur double. Dans une telle boîte de vitesses, un mécanisme de fourchette commandant le baladeur du synchroniseur double peut pénétrer dans la portion centrale évidée. Cela améliore la compacité radiale de la boîte de vitesses. Selon une autre variante, l'ensemble rigide comprend un moyeu tournant autour de l'arbre intermédiaire fixe par rapport à un carter de la boîte de vitesses. Le fait que l'arbre intermédiaire soit fixe, permet un mode de fixation de cet arbre sur le carter de la boîte de vitesses qui est dissymétrique par rapport à l'axe du moyeu tournant. L'axe de l'arbre intermédiaire peut être rapproché de l'arbre primaire sans que le moyen de fixation de l'arbre intermédiaire sur le carter n'interfère avec un pignon de l'arbre primaire. Selon encore une variante, la denture principale de l'arbre primaire s'étend axialement sur une distance supérieure à la largeur du premier pignon intermédiaire de marche arrière et supérieure à la largeur du premier pignon fou. Avantageusement, l'arbre secondaire comprend un pignon d'attaque engrenant avec une couronne de différentiel, et dans laquelle le premier pignon fou est axialement plus proche du pignon d'attaque que le pignon fou de marche arrière. Avantageusement, le premier pignon intermédiaire de marche arrière est axialernent plus éloigné du pignon d'attaque que le premier pignon fou. Cela présente l'avantage de décaler axialement le pignon intermédiaire pour laisser la place à d'autres organes de la boîte de vitesses, tels qu'un système de commande d'embrayage et une coupe partielle axiale de la partie de la boîte de vitesses comprenant un mécanisme de marche arrière. Avantageusement, le premier pignon fou et le premier synchroniseur contribuent au rapport de première vitesse. Avantageusement, la denture principale est de type hélicoïdale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, selon lequel : Comme illustré sur la figure, la boîte de vitesses comprend un arbre primaire 1, illustré au centre de la figure, un arbre secondaire 2, illustré en partie basse de la figure, et un arbre intermédiaire 3. De droite à gauche de la figure, l'arbre primaire 1 présente des cannelures 4, une denture principale 5 et un pignon rapporté 6. De droite à gauche de la figure, l'arbre secondaire 2 présente un pignon d'attaque 7, un pignon fou de première 8 équipé d'une roue libre 9, un synchroniseur 10 et un pignon fou de marche arrière 11. L'arbre intermédiaire 3 est muni d'un palier à aiguilles 12 et d'un ensemble rigide comprenant, de droite à gauche de la figure, un premier pignon intermédiaire 14, une portion centrale 15 et un deuxième pignon de marche arrière 16. L'ensemble rigide 13 est un moyeu tournant autour du palier à aiguilles 12. La cannelure 4 est destinée à être entraînée par un embrayage non représenté. La denture principale 5 présente une portion 5a engrenant avec le pignon fou de première 8 et une portion 5b engrenant avec le premier pignon intermédiaire de marche arrière 14. L'arbre intermédiaire 3 n'est pas compris dans le plan défini par l'arbre primaire 1 et l'arbre secondaire 2, de sorte que le deuxième pignon intermédiaire de marche arrière 16 engrène avec le pignon fou de marche arrière 11, ainsi qu'illustré par les pointillés de la figure. L'arbre primaire 1 présente une portion la en regard du deuxième pignon intermédiaire de marche arrière 16 et du pignon fou de marche arrière 11. La portion la présente un diamètre inférieur au pied 5c de la denture principale 5. L'arbre intermédiaire 3 présente une extrémité de fixation 17 munie d'un alésage taraudé 18, perpendiculaire à l'axe de l'arbre intermédiaire 3, et un plan d'appui 19, perpendiculaire à l'alésage 18 et situé dans une direction radiale opposée à l'arbre primaire 1. L'extrémité de fixation 17 présente un décrochement 20 situé en regard du pignon rapporté 6. La portion centrale 15 présente un diamètre inférieur aux diamètres des pignons intermédiaires 14 et 16. L'arbre secondaire 2 présente un canal central 21 et deux canaux radiaux 22 et 23 destinés à alimenter en huile de lubrification un alésage lla du pignon fou de marche arrière 11 et un alésage 8a du pignon fou de première 8, ainsi que la roue libre 9. Le pignon fou de marche arrière 11 est muni d'un ensemble de deux crabots latéraux 25 et 26, montés respectivement sur deux corps coniques 25a et 26a. La roue libre 9 présente un crabot 9a. Le synchroniseur double 10 présente un corps de synchroniseur 27 et un baladeur 28. Le corps de synchroniseur 27 est monté fixe sur l'arbre secondaire 2 grâce à des cannelures 27a. Le baladeur 28 est mobile en translation axiale et entraîné en rotation par des rainures 27b du corps de synchroniseur 27. Les formes et les fonctions de la roue libre 9 et du synchroniseur double sont décrites dans la demande de brevet EP 1 273 825 (RENAULT), à laquelle on pourra utilement se référer. Le baladeur 28 présente une rainure circulaire 29 à section droite en U apte à recevoir une fourchette, non représentée. La position axiale de la rainure torique 29 correspond à la portion centrale 15 du moyeu 13. L'arbre primaire 1 présente une portion lb en regard de la portion centrale 15, ayant un diamètre inférieur au pied 5a de la denture principale 5. Grâce à cette disposition, la fourchette, non représentée, entraînant le baladeur 28, n'est pas gênée dans son mouvement axial, ni par le moyeu 13, ni par la denture principale 5. Une vis 30 permet de plaquer le plan d'appui 19 contre une semelle 31 d'un carter 32 de la boîte de vitesses. Grâce à cette disposition, le décrochement 20 libère une place nécessaire pour des systèmes de fourchette commandant un synchroniseur, non représenté, destiné à entraîner le pignon rapporté 6. Les portions 5a et 5b sont décalées axialement, ce qui permet de libérer de la place sur l'arbre intermédiaire 3 pour d'autres organes de la boîte de vitesses. Dans une variante, les parties 5a et 5c de la denture principale 5 peuvent également se recouvrir l'une l'autre, cela permet de réduire la longueur de la denture principale 5 et d'augmenter la place libérée par la portion centrale 15. Cela peut aussi permettre de compacter axialement la boîte de vitesses, par exemple dans une variante ne comprenant pas la roue libre 9. La denture principale 5 peut être droite, comme représenté sur la figure. Elle peut également être de type hélicoïdal, pour transmettre un couple plus important pour une même largeur de la denture principale. Le fait que la portion lb présente un diamètre inférieur au pied 5c de la denture principale 5, facilite l'usinage de la denture principale 5, qu'il s'agisse d'une denture droite ou hélicoïdale. Selon que le baladeur 28 engrène avec les crabots 25 et 26 ou avec le crabot 9a, le couple moteur transite de la denture principale 5 vers le pignon fou de marche arrière 11 via les deux pignons intermédiaires de marche arrière 14 et 16 ou vers le pignon fou de première 8. Le sens de rotation de l'arbre secondaire 2 est inversé lorsque le couple moteur transite par les pignons intermédiaires de marche arrière 14 et 16.20 REVENDICATIONS 1 - Boîte de vitesses pour véhicule automobile, à arbres parallèles comprenant au moins un arbre primaire (1) relié au moteur du véhicule, un arbre secondaire (2) relié aux roues du véhicule, et un arbre intermédiaire (3) ; l'arbre secondaire (2) comprenant un premier pignon fou (8) solidarisé en rotation par un premier synchroniseur (10) et engrenant avec une denture principale (5) de l'arbre primaire (1), caractérisé par le fait que l'arbre intermédiaire (3) comprend un ensemble rigide (13) muni d'un premier pignon intermédiaire de marche arrière (14) engrenant avec la denture principale (5) et d'un deuxième pignon intermédiaire de marche arrière (16) engrenant avec un pignon fou de marche arrière (11) monté sur l'arbre secondaire (2). 2 - Boîte de vitesses selon la revendication 1, dans laquelle l'ensemble rigide (13) présente une portion centrale (15) de diamètre plus réduit que les diamètres des premier (14) et deuxième (16) pignons intermédiaires de marche arrière, ladite portion centrale (15) séparant axialement les pignons intermédiaires (14, 16). 3 - Boîte de vitesses selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans laquelle le premier synchroniseur (10) est un synchroniseur double (10) apte à solidariser en rotation le pignon fou de marche arrière (11). 4 - Boîte de vitesses selon les revendications 2 et 3 prises dans leur ensemble, dans laquelle la portion centrale (15) de l'ensemble rigide (13) présente une position axiale correspondant à la position axiale du baladeur (28) du synchroniseur double (10). 5 - Boîte de vitesses selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans laquelle l'ensemble rigide (13) comprend un moyeu tournant (13) autour de l'arbre intermédiaire (3) fixe par rapport à un carter (32) de la boîte de vitesses. 6 - Boîte de vitesses selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans laquelle la denture principale (5) de l'arbre primaire (1) s'étend axialement sur une distance supérieure à la largeur du premier pignon intermédiaire (14) de marche arrière et supérieure à la largeur du premier pignon fou (8). 7 - Boîte de vitesses selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans laquelle l'arbre secondaire (2) comprend un pignon d'attaque (7) engrenant avec une couronne de différentiel, et dans laquelle le premier pignon fou (8) est axialement plus proche du pignon d'attaque que le pignon fou de marche arrière (11). 8 - Boîte de vitesses selon la revendication 7, dans laquelle le premier pignon intermédiaire de marche arrière (14) est axialement plus éloigné du pi gnon d'attaque (7) que le premier pignon fou (8). 9 - Boîte de vitesses selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans laquelle le premier pignon fou (8) et le premier synchroniseur (10) contribuent au rapport de première vitesse. 10- Boîte de vitesses selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans laquelle la denture principale (5) est de type hélicoïdale.20