Brevet FR2916507A1 — publié le 20081128

BOITE DE VITESSES ROBOTISEE A ARBRES PARALLELES DISPOSANT DE SIX RAPPORTS A PASSAGES SOUS COUPLE L'invention se rapporte au domaine des transmissions pour automobiles, plus précisément des transmissions automatisées, dites robotisées. Elle a pour objet une boîte de vitesses robotisée à arbres parallèles comprenant un arbre primaire et au moins un arbre secondaire, ces arbres supportant plusieurs dentures fixes et plusieurs pignons fous, qui peuvent être liés en rotation sur leur arbre par des moyens d'accouplement, dont au moins ceux d'un rapport de marche avant, sont fixés à la périphérie d'une roue libre. Les boîtes robotisées classiques sont à la base des boîtes de vitesses manuelles à cinq ou six rapports, dont les passages s'effectuent avec rupture de couple. Par la publication EP 1 273 825, on connaît une boîte de vitesses robotisée à deux arbres, comprenant quatre descentes d'engrenages constituées d'un pignon fixe et d'un pignon fou, associées par groupe de deux à des moyens de couplage communs par des anneaux de couplage à cônes de friction, agencés de manière que les deux rapports commandés par chaque groupe de deux, ne soient pas de rangs successifs. Cette boîte de vitesses dispose de cinq rapports de marche avant à passages sous couple, et d'un rapport de marche arrière. Pour transformer une boîte de vitesses à deux arbres, disposant à l'origine de cinq rapports, en boîte six, on rapporte généralement le sixième rapport dans le prolongement des arbres. La boîte conserve - 2 -alors deux arbres, mais elle est obligatoirement plus longue que la boîte cinq vitesses d'origine, ce qui rend son implantation difficile en position transversale avant, dans un véhicule de petite taille. La présente invention vise à ajouter un rapport supplémentaire à une boîte robotisée, pour obtenir par exemple à partir d'une boîte de base à cinq rapports, une boîte à six rapports, sans remettre en cause l'architecture d'origine, et en conservant la majeure partie des composants de celle-ci. Dans ce but, elle propose d'ajouter un arbre supplémentaire dédié au rapport le plus élevé de marche avant. De préférence, ce rapport est engagé en accouplant sur son arbre un pignon fou de l'arbre supplémentaire, qui engrène en permanence avec une denture fixe dédiée, de l'arbre primaire. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le pignon monté sur roue libre, est celui du premier rapport de marche avant, et les moyens d'accouplement de rapports de marche avant de rang supérieur à un, sont constitués par des coupleurs coniques auto assistés, dont la manoeuvre robotisée permet de passer sous couple, les rapports de rang supérieur à un. Ces dispositions permettent de disposer de six rapports de marche avant, et d'un rapport de marche arrière. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale dépliée de la boîte passant par le différentiel, l'arbre secondaire, l'arbre primaire, et l'arbre supplémentaire, - la figure 2 est une coupe longitudinale dépliée de la boîte passant par le différentiel, l'arbre secondaire, l'arbre primaire, et l'arbre intermédiaire de marche arrière, et - la figure 3 est une coupe transversale de la boîte. Sur la figure 1, on a représenté, à droite de la boîte, le volant moteur 1, et l'embrayage d'entrée 2, lié à celui-ci, en indiquant l'emplacement de la commande d'embrayage 3, logée dans le carter d'embrayage 5. Sur l'arbre primaire 4, faisant suite à la commande d'embrayage 3, on trouve successivement trois dentures fixes 6, 7, 8, de marche arrière, de sixième et de première. La denture fixe 7, du rapport le plus élevé, c'est-à-dire de sixième, est disposée entre l'entrée de la boîte et la denture fixe de première 8. L'arbre primaire 4 porte ensuite quatre pignons fous 9, 11, 12, 13, de quatrième, deuxième, cinquième, et troisième, avec leurs coupleurs coniques respectifs, 9a, 11a, 12a, 13a, représentés en position ouverte. Les coupleurs 9a, 11a, 12a, 13a sont de préférence (mais non impérativement) du type à anneaux de couplage par cônes de friction sans crabots, appelés également coupleurs coniques auto assistés, tels que décrits dans la publication EP 1 273 825. Les pignons fous 9, 11, 12, 13 sont associés par groupe de deux à des moyens de couplage communs 9a, 11a et 12a, 13a, de manière que les deux rapports commandés par chaque - 4 - groupe de deux descentes d'engrenages, ne soient pas de rangs successifs (trois cinq et deux quatre). Sur le secondaire 16, les moyens d'accouplement 22a, 21a des pignons fous de première 22 et de marche arrière 21, sont associés. Le pignon fou 22, dont les moyens d'accouplement 22a sont montés sur roue une libre 28, est celui du premier rapport de marche avant. La manoeuvre robotisée des coupleurs coniques auto-assistés, permet de passer sous couple (sans rupture de couple), les rapports de rang supérieur à un, en commandant de façon concomitante la fermeture d'un coupleur, et l'ouverture du deuxième. Le carter de mécanisme 14, porte aussi un arbre secondaire 16. Celui-ci supporte, de la droite vers la gauche du schéma, un pignon d'attaque 17 de la couronne 18 d'un différentiel 19, un pignon fou de marche arrière 21, un pignon fou de première 22, de quatrième 23, de deuxième 24, de cinquième 26, et de troisième 27. Les moyens d'accouplement de première 22a sont fixés à la périphérie de la roue libre 28. Ils sont associés aux moyens d'accouplement de marche arrière 21a. La partie haute du carter de mécanisme 14, porte un arbre supplémentaire 29, dit arbre de sixième, sur lequel tourne un pignon fou de sixième 31, avec ses propres moyens d'accouplement 31a sur cet arbre. L'arbre supplémentaire 29 porte aussi son propre pignon d'attaque 32, de la couronne 18. L'arbre supplémentaire 29 est implanté au travers du carter d'embrayage 14. Cet arbre est dédié au rapport le plus élevé de marche avant, le sixième. Ce sixième rapport est engagé en accouplant sur son arbre 29, un pignon fou 31, qui engrène en permanence avec une denture fixe 7 dédiée, - 5 - de l'arbre primaire 4. Le pignon fou de sixième 31 dispose de ses propres moyens d'accouplement 31a. La boîte présente donc deux pignons d'attaque 17, 32, attaquant la même couronne de différentiel 18 avec des rapports de réduction différents, portés respectivement par l'arbre secondaire 16 et par l'arbre supplémentaire 29. Sur l'arbre secondaire 16, le pignon fou de marche arrière 21 est disposé à proximité du pignon d'attaque de différentiel 17. Comme indiqué plus haut, la figure 2 est une autre coupe dépliée de la même boîte, passant par le différentiel 17, l'arbre secondaire 16, l'arbre primaire et un arbre intermédiaire de marche arrière 33, qui porte un pignon de renvoi de marche arrière 34, permettant le renvoi du mouvement entre la denture primaire de marche arrière 6, et le pignon fou de marche arrière 21, de l'arbre secondaire 16. La coupe de la figure 3 montre le positionnement réel de l'arbre primaire 4, de l'arbre secondaire 16, de l'arbre intermédiaire de marche arrière 33, de l'arbre supplémentaire de sixième 29, et du différentiel 19. Autour du primaire 4, apparaissent le pignon fixe de marche arrière 6 (qui engrène avec le pignon de renvoi de marche arrière 34, lui-même en prise avec le pignon fou de marche arrière 21), et le pignon fixe de sixième 7, qui engrène avec le pignon fou de sixième 31. On voit également les deux pignons d'attaque 17, 32, qui engrènent avec la couronne de différentiel 19. La figure 3 met en évidence le fait que l'arbre intermédiaire de marche arrière 33 est situé en partie basse, de l'autre côté de l'arbre supplémentaire 29, par rapport à l'axe joignant l'arbre primaire 4 et l'arbre secondaire 16. La figure 3 montre aussi les moyens d'actionnement permettant le passage des rapports. On voit la fourchette de première et de marche arrière 36, la fourchette de deuxième et de quatrième 37, la fourchette de troisième et de cinquième 38, et la fourchette de sixième 39, avec son axe de commande 39a. Les moyens d'actionnement sont constitués par deux actionneurs, 41, 43, le premier 41 pour la première la deuxième, la quatrième et la marche arrière, le deuxième 43 pour la troisième, la cinquième et l'embrayage. On voit aussi le vérin de commande d'embrayage 44. Par contre, on ne voit pas les moyens d'actionnement de l'axe de sixième 39a. En effet, ces moyens sont situés à l'extérieur du carter de la boîte, et n'ont pas été représentés. La boîte de vitesses décrite sur les figures et ci-dessus, est donc une boîte robotisée à arbres parallèles comprenant un arbre primaire 4 et au moins un arbre secondaire 16, supportant plusieurs dentures fixes 6, 7, 8, et plusieurs pignons fous 9, 11, 12, 13, 21, 22 qui peuvent être liés en rotation sur leur arbre par des moyens d'accouplement 9a, 11a, 12a, 13a, 21a, 22a. Les moyens d'accouplement 22a d'un rapport de marche avant, le premier, sont fixés à la périphérie d'une roue libre 28. Cette boîte de vitesses présente six rapports de marche avant. On peut considérer qu'elle est issue d'une boîte à cinq rapports de marche avant à parallèles, dont les moyens d'accouplement d'au moins un rapport de marche avant sont fixés à la périphérie d'une roue libre. La transformation repose sur l'ajout d'un arbre supplémentaire dédié à un rapport supplémentaire de marche avant. 7 - A l'intérieur de la boîte, cette transformation s'accompagne simplement de l'ajout d'un pignon fixe sur l'arbre primaire, et d'éléments de commande interne dédiés : fourchette de commande du coupleur conique, un axe et un doigt de passage. A l'extérieur de la boîte, il faut prévoir en plus un actionneur dédié pour la sixième (non représenté). Les avantages principaux de cette transformation sont les suivants. Elle ne modifie pas pratiquement pas la boîte à cinq rapports dont elle est issue, qui n'est rallongée que de la largeur d'un couple de pignons. Ainsi, la sixième vitesse peut être considérée comme un élément rapporté, ou une option, sur la boîte de base à cinq rapports.15 REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses robotisée à arbres parallèles comprenant un arbre primaire (4) et au moins un arbre secondaire (16) ces arbres supportant plusieurs dentures fixes (6, 7, 8) et plusieurs pignons fous ( 9, 11, 12, 13, 21, 22) qui peuvent être liés en rotation sur leur arbre par des moyens d'accouplement (9a, 11a, 12a, 13a, 21a, 22a) dont au moins ceux (22a) d'un rapport de marche avant sont fixés à la périphérie d'une roue libre (28), caractérisée en ce qu'elle présente un arbre supplémentaire (29) dédié au rapport le plus élevé de marche avant. 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport le plus élevé de marche avant est engagé en accouplant sur son arbre, un pignon fou (31) de l'arbre supplémentaire (29), qui engrène en permanence avec une denture fixe (7) dédiée, de l'arbre primaire (4). 3. Boîte de vitesses selon la revendication 1, ou 2, caractérisée en ce que l'arbre supplémentaire (29) est implanté au travers du carter d'embrayage (5). 4. Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de commande d'accouplement du pignon fou (31) de l'arbre supplémentaire (32) sont situés à l'extérieur du carter (14) de la boîte. 5 .Boîte de vitesses selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en, ce qu'elle présente un arbre intermédiaire de marche arrière (33) situé en partie basse, de l'autre côté de l'arbre supplémentaire (29) par rapport à l'axe joignant l'arbre primaire (4) et secondaire (16). 6. Boîte de vitesses selon la revendication 2, caractérisée en ce que la denture fixe (7) du rapport le plus élevé est disposée entre l'entrée de la boîte et la denture fixe de première (8). 7. Boîte de vitesses selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle présente deux pignons d'attaque (17, 32) attaquant la même couronne de différentiel (18) avec des rapports de réduction différents, portés respectivement par un arbre secondaire (16) et par l'arbre supplémentaire (29). 8. Boîte de vitesses selon la revendication 6, caractérisée en ce que le pignon fou de marche arrière (21) est disposé à proximité du pignon d'attaque (17) de l'arbre secondaire (16). 9. Boîte de vitesses selon l'une des revendications, caractérisée en ce que les moyens d'accouplement (22a, 21a) des pignons fous de première et de marche arrière (22, 21) sont associés. 10. Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pignon fou (22) dont les moyens d'accouplement (22a) sont montés sur une roue libre (28), est celui du premier rapport de marche avant. 11. Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'accouplement (9a, 11a, 12a, 13a, 31a) de tous les rapports de marche avant de rang supérieur à un, sont constitués par des coupleurs coniques auto assistés, dont la manoeuvre robotisée permet de passer sous couple les rapports de rang supérieur à un. 12. Boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente six rapports de marche avant.