Brevet FR2973091A1 — publié le 20120928

"BOITE DE VITESSES PILOTEE POUR VEHICULE A MOTEUR" La présente invention est relative à une boîte de vitesses pilotée pour véhicule à moteur, notamment pour 5 véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne une boîte de vitesses pilotée pour véhicule à moteur, notamment pour véhicule automobile, comprenant deux arbres primaires prévus pour l'entrée de couple par 10 accouplement à un moteur du véhicule, un arbre secondaire prévu pour la sortie de couple vers au moins une roue motrice du véhicule et une pluralité de paires de pignons engrenés en étant portés par lesdits arbres et en déterminant chacune un engrenage de rapport de 15 démultiplication de marche avant. Ce genre de boîte de vitesses est connu du document FR2935770 qui concerne une boîte de vitesses nécessitant une organisation particulière des engrenages, l'un des arbres primaires étant dédié aux rapports pairs et 20 l'autre des ces arbres primaires étant dédié aux rapports impairs. Cette architecture implique une répartition spécifique des synchroniseurs et ne permet pas d'utiliser une architecture proche de celle d'une boîte de vitesses manuelle de type classique à cinq rapports et simple 25 embrayage. De manière classique, la boîte de vitesses du document FR2935770 a ses deux arbres primaires qui sont accouplés à un moteur par l'intermédiaire d'un double embrayage pourvu d'un embrayage pouvant accoupler l'un des arbres primaires au moteur et d'un autre embrayage 30 pouvant accoupler l'autre des arbres primaires au moteur. La présente invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet une boîte de vitesses pilotée pour véhicule à moteur, notamment pour 35 véhicule automobile, comprenant deux arbres primaires prévus pour l'entrée de couple par accouplement à un moteur du véhicule, un arbre secondaire prévu pour la sortie de couple vers au moins une roue motrice du véhicule et une pluralité de paires de pignons engrenés en étant portés par lesdits arbres et en déterminant chacune un engrenage de rapport de démultiplication de marche avant. Dans cette boîte de vitesses, l'un des arbres primaires et l'arbre secondaire portent les pignons de l'engrenage du rapport supérieur de marche avant de la boîte de vitesses et l'autre des arbres primaires et l'arbre secondaire portent les pignons des engrenages de tous les autres rapports inférieurs de marche avant de la boîte de vitesses. De cette manière que, pendant des changements de rapports partiellement sous couple desdits rapports inférieurs, d'une part l'engrenage du rapport supérieur puisse transmettre partiellement le couple du moteur à l'arbre secondaire et d'autre part les engrenages des rapports inférieurs ne transmettent pas de couple. Dans un mode de réalisation de la boîte de vitesses, l'engrenage du rapport supérieur de marche avant de la boîte de vitesses comporte deux pignons fixes à rotation avec les arbres qui les portent. Dans ce mode de réalisation de la boîte de vitesses, chacun des engrenages des rapports inférieurs de marche avant de la boîte de vitesses comporte un pignon associé à un dispositif d'accouplement et découplage par rapport à l'arbre qui le porte pour que chacun de ces rapports puisse être respectivement engagé ou dégagé. Un tel dispositif d'accouplement et découplage est par exemple un synchroniseur. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un ensemble de transmission pour véhicule à moteur, notamment pour véhicule automobile, comportant une boîte de vitesses comprenant deux arbres primaires et un double embrayage pourvu d'un embrayage pouvant accoupler l'un des arbres primaires au moteur et d'un autre embrayage pouvant accoupler l'autre des arbres primaires au moteur. Dans cet ensemble de transmission, la boîte de vitesses est conforme à l'invention. Dans le double embrayage de cet ensemble de transmission, l'embrayage associé à l'arbre primaire portant l'un des pignons de l'engrenage du rapport supérieur de marche avant est un embrayage secondaire et l'embrayage associé à l'autre arbre primaire portant l'un des pignons de chacun des engrenages des rapports inférieurs est un embrayage principal. Cet embrayage secondaire peut occuper, pendant des changements de rapports desdits rapports inférieurs partiellement sous couple, une position partiellement fermée de frottements pour apporter du couple à l'arbre secondaire, par l'intermédiaire de l'engrenage du rapport supérieur, quand l'embrayage principal occupe une position ouverte à découplage. Dans un mode de réalisation de cet ensemble de transmission, la boite de vitesses ayant son engrenage du rapport supérieur de marche avant de la boîte de vitesses qui comporte deux pignons fixes à rotation avec les arbres qui les portent, l'embrayage secondaire occupe sa position fermée à accouplement lors de l'engagement du rapport supérieur de la boîte de vitesses pour transmettre du couple moteur par ce rapport et occupe sa position ouverte à découplage lorsque le rapport supérieur est dégagé pour que ce rapport ne transmette pas de couple moteur. Dans un mode de réalisation de l'ensemble de transmission selon l'invention, outre sa position partiellement fermée de frottements, l'embrayage secondaire peut soit occuper sa position fermée d'accouplement pour la transmission de couple par l'engrenage de rapport supérieur quand ce rapport est engagé, soit occuper une position ouverte à découplage quand les rapports inférieurs sont engagés. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un groupe motopropulseur pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, comportant un moteur, une boîte de vitesses comprenant deux arbres primaires et un double embrayage. Ce groupe motopropulseur comporte un ensemble de transmission selon l'invention, dans lequel d'une part les embrayages du double embrayage peuvent être dans leur position fermée d'accouplement dans laquelle la vitesse de rotation de leur arbre primaire associé est identique au régime du moteur, peuvent être dans leur position ouverte à découplage en rendant la vitesse de rotation de leur arbre primaire associé indépendante du régime du moteur et d'autre part l'embrayage secondaire peut être dans sa position partiellement fermée de frottements permettant par rapport au régime du moteur une variation de la vitesse de rotation de son arbre primaire dédié au rapport supérieur de la boîte de vitesses. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un 15 procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur conforme à l'invention, dans lequel : à l'engagement du rapport supérieur de marche avant de la boîte de vitesses, d'une part l'embrayage secondaire est mis à sa position fermée d'accouplement en 20 accouplant le moteur à l'arbre primaire portant l'un des pignons de l'engrenage du rapport supérieur pour la transmission de couple par l'engrenage de ce rapport, et d'autre part l'embrayage principal occupe sa position ouverte à découplage ; 25 à des changements sous couple des rapports inférieurs de marche avant de la boîte de vitesses, l'embrayage principal occupe sa position ouverte à découplage et l'embrayage secondaire est mis à une position partiellement fermée de frottements pour 30 apporter du couple du moteur à l'arbre secondaire. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en regard de la figure unique 35 jointe. Cette figure représente un schéma de principe d'un groupe motopropulseur de véhicule comportant une boîte de vitesses selon l'invention. Dans la description qui va suivre, la direction 5 désignée comme longitudinale correspond à celle des arbres de la boîte de vitesses. Un véhicule automobile comporte généralement un groupe motopropulseur 10 comportant un moteur 12 et une boîte de vitesses 14 entre lesquels un embrayage 16 est 10 interposé. Dans le moteur 12, les pistons 12A, le vilebrequin 12B et l'arbre de sortie 18 sont schématisés sur la figure. L'embrayage 16 est un double embrayage pourvu d'un premier embrayage référencé 21 sur la figure et d'un 15 second embrayage référencé 22 sur la figure. Chacun de ces embrayages comporte un disque axialement mobile par rapport à un arbre de la boîte de vitesses et pouvant être embrayé en étant fermé sur un disque correspondant qui est fixé à une pièce 24 solidaire de l'arbre de 20 sortie 18 entraîné à rotation par le vilebrequin 12B. La boîte de vitesses 14 comporte un premier arbre primaire 31 lié au disque axialement mobile du premier embrayage 21 et un second arbre primaire 32 lié au disque axialement mobile du second embrayage 22. Les disques 25 sont liés à leur arbre par des cannelures, pour pouvoir tourner avec ces derniers et coulisser axialement par rapport à ces derniers. La boîte de vitesses 14 comporte un arbre secondaire 34 relié à rotation à des roues motrices du 30 véhicule par l'intermédiaire d'un différentiel 28 à couronne d'entrée 28A. Le second arbre primaire 32 porte un pignon 36 appartenant à l'engrenage de sixième rapport de boîte, à savoir le rapport supérieur de la boîte de vitesses 14. 35 Le premier arbre primaire 31 est solidaire à rotation d'un pignon fixe 41 de l'engrenage de premier rapport et d'un pignon fixe 42 de l'engrenage de deuxième rapport. Le premier arbre primaire 31 supporte à rotation un pignon fou 43 de l'engrenage de troisième rapport, un pignon fou 44 de l'engrenage de quatrième rapport et un pignon fou 45 de l'engrenage de cinquième rapport. En outre, un synchroniseur 47 de type connu est interposé entre d'une part le second arbre primaire 32 et d'autre part les pignons fous 43 et 44 respectivement des engrenages de troisième rapport et quatrième rapport. Le premier arbre primaire 31 porte aussi un synchroniseur 49 pour le cinquième rapport. Ces synchroniseurs permettent d'une part de solidariser à rotation chaque pignon fou avec son arbre quand le rapport correspondant est engagé ou de désolidariser chaque pignon fou de son arbre quand le rapport correspondant est dégagé, en constituant un dispositif d'accouplement et découplage. Sur le même principe, l'arbre secondaire 34 est solidaire à rotation d'un pignon fixe 55 de l'engrenage de cinquième rapport, d'un pignon fixe 54 de l'engrenage de quatrième rapport et d'un pignon fixe 53 de l'engrenage de troisième rapport, ces pignons fixes 55, 54 et 53 étant respectivement en prise avec les pignons fous 45, 44 et 43 dans lesdits engrenages correspondants. L'arbre secondaire 34 supporte à rotation un pignon fou 52 de l'engrenage de deuxième rapport et un pignon fou 51 de l'engrenage de premier rapport, ces pignons 51 et 52 étant respectivement en prise avec les pignons fixes 41 et 42 dans lesdits engrenages correspondants. Un synchroniseur 58 de type connu est interposé entre d'une part l'arbre secondaire 34 et d'autre part les pignons fous 51 et 52 respectivement des engrenages de premier rapport et deuxième rapport. L'arbre secondaire 34 est aussi solidaire à rotation d'un pignon fixe 56 de l'engrenage de sixième rapport, en prise avec le pignon fixe 36 solidaire du second arbre primaire 32 dans cet engrenage. La figure représente également un pignon fixe 59 pour l'engrenage de marche arrière qui ne nécessite pas d'être décrit plus en détail. Le fonctionnement de la boîte de vitesses 14 dans le groupe moto propulseur qui comporte ladite boîte 14, l'embrayage double 16 et le moteur 12 ressort déjà en partie de la description qui précède et va maintenant être détaillé. Quand un véhicule équipé d'une boîte de vitesses 14 selon l'invention est en route, le confort de conduite est d'autant meilleur que les changements de rapports sont rapides et sans secousse. Ainsi, quand le conducteur du véhicule commande un changement montant de rapports parmi les rapports un à cinq de la boîte de vitesses 14 comportant six rapports ou lorsque la boîte de vitesses robotisée commande un tel changement de rapports, le second embrayage 22 permet d'accroître la qualité de ce changement montant de rapports. Par exemple, quand le véhicule doit passer du troisième rapport vers le quatrième rapport de sa boîte de vitesses, alors que le véhicule roule et que le troisième rapport est en prise avec le moteur, une unité de commande (non représentée à la figure) de la boîte de vitesses actionne le passage du premier embrayage 21 de sa position fermée à accouplement vers sa position ouverte un découplage. Un tel actionnement est effectué par des actionneurs de type connus. Simultanément à l'ouverture du premier embrayage 21 qui ne transmet pas de couple entre le moteur 12 et l'arbre secondaire 34 via le premier arbre primaire 31, le second embrayage 22 est actionné pour passer de sa position ouverte à découplage vers une position partiellement fermée de frottements. À cette position partiellement fermée, le second embrayage 22 transmet une partie du couple du moteur 12 vers le second arbre primaire 32 dont la vitesse de rotation tend à se rapprocher du régime du moteur 12 qui tend à diminuer comme nécessaire pour un changement montant de rapports. Ainsi, le changement de rapports montant est effectué sous couple et les secousses ressenties dans le véhicule sont réduites. En effet, l'accélération du véhicule est régulière puisque le changement de rapports sous couple réduit la perte de transmission de couple lors du changement de rapports. Lors de ce changement montant de rapports sous couple, le régime du moteur est ralenti pour être ajusté à une valeur correspondant à celle de la démultiplication du rapport à engager compte tenu de la vitesse du véhicule pendant le changement de rapport. La durée de mise sous frottements du second embrayage 22 dure environ une moitié de seconde. Pendant ce temps, le synchroniseur 47 passe de sa position d'accouplement du premier arbre primaire 31 au pignon fou 43 de troisième rapport vers sa position d'accouplement du premier arbre primaire 31 avec le pignon fou 44 de quatrième rapport. Quand ce quatrième rapport est engagé du fait que le synchroniseur 47 est en prise avec le pignon fou 44, le premier embrayage 21 peut passer de sa position ouverte à découplage vers sa position fermée d'accouplement, le second embrayage 22 étant revenu à sa position ouverte à découplage. Le premier embrayage 21 constitue pour les cinq premiers rapports de la boîte de vitesses 14, un embrayage principal qui assure la transmission du couple du moteur 12 vers l'arbre primaire 31 correspondant de la boîte de vitesses. Le second embrayage 22 constitue pour ces cinq premiers rapports, un embrayage secondaire assurant une transmission partielle de couple lors des changements de rapports de premier à cinquième rapports. Lors du passage de cinquième rapport en sixième rapport, l'embrayage principal constitué par le premier embrayage 21 est actionné en position ouverte à découplage et simultanément, l'embrayage secondaire constitué par le second embrayage 22 est actionné de sa position ouverte à découplage vers sa position fermée d'accouplement. Comme les pignons 36 et 56 de l'engrenage de sixième rapport sont des pignons fixes par rapport à leur arbre respectivement référencés 34 et 31, il n'y a pas besoin de synchroniseur pour ce sixième rapport. Le rôle habituellement assuré par un synchroniseur est ici assuré par les brefs frottements du second embrayage 22 passant en position fermée d'accouplement. Comme il y a croisement de l'ouverture et de la fermeture respective du premier embrayage 21 et du second embrayage 22, le changement de rapports de cinquième en sixième est très rapide. Avantageusement, l'engrenage du rapport supérieur de sixième rapport de marche avant de la boîte de vitesses comporte deux pignons fixes à rotation avec les arbres qui les portent de manière que l'engagement du rapport supérieur de la boîte de vitesses se fasse par mise en position fermée à accouplement du second embrayage 22 qui est en correspondance de l'arbre primaire 32 du rapport supérieur. Quand le véhicule roule en sixième rapport, le couple du moteur 12 est transmis aux roues via le second embrayage 22, le second arbre primaire 32 et l'engrenage comportant les pignons 36 et 56. C'est donc le second embrayage 22 qui sert ici d'embrayage de puissance pour transmettre tout le couple. Le premier embrayage 21 peut être à sa position ouverte, tous les synchroniseurs étant en position découplée par rapport à leur arbre. Lors du passage de sixième rapport au cinquième rapport, quand le premier embrayage 21 est ouvert et le second embrayage 22 est fermé, le synchroniseur 49 est actionné à accouplement de manière à mettre en prise le premier arbre primaire 31 avec le pignon fou 45 de cinquième rapport qui est donc engagé à anticipation. Le second embrayage 22 est alors passé de sa position fermée à sa position ouverte. Le premier embrayage 21 peut alors passer de sa position ouverte à sa position fermée d'accouplement, pendant que le régime moteur peut être accéléré afin de correspondre au régime de roulage du véhicule en cinquième rapport à la vitesse du véhicule lors du changement de rapports. Avantageusement, le double embrayage 16 est pourvu d'un embrayage 21, 22 qui peut accoupler l'un des arbres primaires 31, 32 au moteur 12 et d'un autre embrayage pouvant accoupler l'autre des arbres primaires au moteur. Ainsi, pendant des changements de rapports partiellement sous couple des rapports inférieurs de première à cinquième, l'engrenage du rapport supérieur de sixième peut transmettre partiellement le couple du moteur à l'arbre secondaire, par l'intermédiaire de l'un des embrayages dédié à l'arbre primaire du rapport supérieur qui est partiellement fermé à frottements. En outre, les engrenages des rapports inférieurs ne transmettent pas de couple quand l'embrayage dédié à l'arbre primaire des rapports inférieurs est ouvert à découplage. Avantageusement, la boîte de vitesses selon l'invention, pour ses cinq premiers rapports, présente une architecture de boîte de vitesses classique à engrenages associés à des synchroniseurs. Le sixième rapport est ajouté à une telle boîte à cinq rapports, avec un second embrayage pour disposer d'une commande de type passage de rapports sous couple. Ainsi la boîte de vitesses à six rapports et changements de rapports sous couple peut être dérivée d'une boîte de vitesses classique à cinq rapports et simple embrayage. Avantageusement, le second embrayage 22 peut être plus petit et moins lourd que le premier embrayage 21, du fait que son utilisation intervient avec moins de contraintes mécaniques, y compris lors des changements de rapports entre le cinquième rapport et le sixième rapport. En effet, le deuxième embrayage 22 sert essentiellement lors des changements de rapports sous couple qui interviennent avec des sollicitations réduites par rapport à un passage de rapport classique. Avantageusement, la boîte de vitesses 14 permet de profiter des performances de changements de rapports équivalentes à celles d'une boîte de vitesses à double embrayage, pour le sixième rapport de la boîte. Avantageusement, un unique actionneur peut être utilisé pour la commande des deux embrayages 21 et 22. Ainsi, la commande des embrayages est effectuée avec actionneur compact, léger et économique. Avantageusement, la boîte de vitesses selon l'invention peut être fabriquée sur la même ligne de fabrication que celle utilisée pour fabriquer une boîte de vitesses de type classique à cinq rapports et simple embrayage. REVENDICATIONS1. Boîte de vitesses pilotée (14) pour véhicule à moteur, notamment pour véhicule automobile, comprenant deux arbres primaires (31, 32) prévus pour l'entrée de couple par accouplement à un moteur (12) du véhicule, un arbre secondaire (34) prévu pour la sortie de couple vers au moins une roue motrice du véhicule et une pluralité de paires de pignons engrenés (41, 51 ; 42, 52 ; 43, 53 ; 44, 54 ; 45, 55 ; 36, 56) en étant portés par lesdits arbres et en déterminant chacune un engrenage de rapport de démultiplication de marche avant, caractérisé en ce que : l'un (32) des arbres primaires et l'arbre secondaire (34) portent les pignons (36, 56) de l'engrenage du rapport supérieur de marche avant de la boîte de vitesses (14) et l'autre (31) des arbres primaires et l'arbre secondaire (34) portent les pignons (41, 51 ; 42, 52 ; 43, 53 ; 44, 54 ; 45, 55) des engrenages de tous les autres rapports inférieurs de marche avant de la boîte de vitesses (14), de manière que, pendant des changements de rapports partiellement sous couple desdits rapports inférieurs, d'une part l'engrenage du rapport supérieur puisse transmettre partiellement le couple du moteur à l'arbre secondaire et d'autre part les engrenages des rapports inférieurs ne transmettent pas de couple. 2. Boîte de vitesses selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'engrenage du rapport supérieur de marche avant de la boîte de vitesses (14) comporte deux pignons (36, 56) fixes à rotation avec les arbres (31, 34) qui les portent. 3. Boîte de vitesses selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chacun des engrenages des rapports inférieurs de marche avant de la boîte de vitesses comporte un pignon (51, 52, 43, 44, 45) associé à un dispositif d'accouplement et découplage (47, 49, 58)par rapport à l'arbre (31, 34) qui le porte pour que chacun de ces rapports puisse être respectivement engagé ou dégagé. 4. Ensemble de transmission pour véhicule à moteur, notamment pour véhicule automobile, comportant une boîte de vitesses (14) comprenant deux arbres primaires (31, 32) et un double embrayage (16) pourvu d'un embrayage (21, 22) pouvant accoupler l'un des arbres primaires (31, 32) au moteur (12) et d'un autre embrayage (21, 22) pouvant accoupler l'autre des arbres primaires (31, 32) au moteur (12), caractérisé en ce que la boîte de vitesses (14) est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes et en ce que dans le double embrayage (16), l'embrayage (22) associé à l'arbre primaire (32) portant l'un (36) des pignons de l'engrenage du rapport supérieur de marche avant est un embrayage secondaire et l'embrayage (21) associé à l'autre arbre primaire (31) portant l'un (41, 42, 43, 44, 45) des pignons de chacun des engrenages des rapports inférieurs est un embrayage principal, l'embrayage secondaire (22) pouvant occuper, pendant des changements de rapports desdits rapports inférieurs partiellement sous couple, une position partiellement fermée de frottements pour apporter du couple à l'arbre secondaire (34), par l'intermédiaire de l'engrenage du rapport supérieur, quand l'embrayage principal (21) occupe une position ouverte à découplage. 5. Ensemble de transmission selon la revendication précédente, caractérisé en ce que sa boîte de vitesses (14) est conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 3 et caractérisé en ce que l'embrayage secondaire (22) occupe sa position fermée à accouplement lors de l'engagement du rapport supérieur de la boîte de vitesses pour transmettre du couple moteur par ce rapport et occupe sa position ouverte à découplage lorsque le rapport supérieur est dégagé pour que ce rapport ne transmette pas de couple moteur. 6. Ensemble de transmission selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que, outre sa position partiellement fermée de frottements, l'embrayage secondaire (22) peut soit occuper sa position fermée d'accouplement pour la transmission de couple par l'engrenage de rapport supérieur quand ce rapport est engagé, soit occuper une position ouverte à découplage quand les rapports inférieurs sont engagés. 7. Groupe motopropulseur pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, comportant un moteur (12), une boîte de vitesses (14) comprenant deux arbres primaires (31, 32) et un double embrayage (16), caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de transmission selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 dans lequel d'une part les embrayages (21, 22) du double embrayage (16) peuvent être dans leur position fermée d'accouplement dans laquelle la vitesse de rotation de leur arbre primaire associé est identique au régime du moteur (12), peuvent être dans leur position ouverte à découplage en rendant la vitesse de rotation de leur arbre primaire associé indépendante du régime du moteur (12) et d'autre part l'embrayage secondaire (22) peut être dans sa position partiellement fermée de frottements permettant par rapport au régime du moteur (12) une variation de la vitesse de rotation de son arbre primaire (22) dédié au rapport supérieur de la boîte de vitesses. 8. Procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur conforme à la revendication 7, dans lequel : à l'engagement du rapport supérieur de marche avant de la boîte de vitesses (14), d'une part l'embrayage secondaire (22) est mis à sa position fermée d'accouplement en accouplant le moteur à l'arbre primaire (32) portant l'un des pignons de l'engrenage du rapport supérieur pour la transmission de couple par l'engrenage de ce rapport, et d'autre part l'embrayage principal (21) occupe sa position ouverte à découplage ;à des changements sous couple des rapports inférieurs de marche avant de la boîte de vitesses (14), l'embrayage principal (21) occupe sa position ouverte à découplage et l'embrayage secondaire (22) est mis à une position partiellement fermée de frottements pour apporter du couple du moteur à l'arbre secondaire (34).