Brevet FR2982003A1 — publié le 20130503

"Installation de transmission de couple comportant une boîte de vitesses dans laquelle les arbres primaire et secondaire sont agencés au-dessus du liquide lubrifiant" L'invention concerne une installation de transmission de couple de véhicule automobile comportant une boîte de vitesses. L'invention concerne plus particulièrement une installation de transmission de couple de véhicule automobile qui comporte une boîte de vitesses comportant : - un carter contenant du liquide lubrifiant jusqu'à un niveau déterminé ; - au moins un arbre primaire d'entrée de couple d'axe longitudinal qui porte au moins un pignon primaire et qui est agencé à l'intérieur du carter de manière que les pignons primaires soient entièrement au-dessus du niveau de liquide lubrifiant ; - au moins un arbre secondaire de sortie de couple d'axe longitudinal qui est agencé à l'intérieur du carter et qui est susceptible d'être lié en rotation avec l'arbre primaire par l'intermédiaire de pignons secondaires ; - un différentiel comportant une couronne externe qui est agencée à l'intérieur du carter de manière à être partiellement sous le niveau de liquide lubrifiant et qui est entraînée par l'arbre secondaire. Dans ce type de boîte de vitesses, la quantité de liquide lubrifiant contenu dans le carter est telle que la couronne de différentiel et tout ou partie des pignons secondaires trempent dans le liquide lubrifiant lorsque le véhicule est à l'arrêt. Ainsi, lorsque le moteur est mis en marche, la rotation rapide des pignons secondaires et de la couronne de différentiel permet de lubrifier, par éclaboussement, les éléments mécanique situés au dessus du niveau de liquide lubrifiant. Néanmoins, le brassage de liquide lubrifiant requiert de l'énergie mécanique qui ne peut plus être employée pour déplacer le véhicule. Cela entraîne une consommation de carburant inutile du véhicule automobile. Pour résoudre notamment ce problème et permettre de réduire la consommation du véhicule, l'invention propose une boîte de vitesses du type décrit précédemment, caractérisée en ce que l'arbre secondaire est agencé de manière que les pignons secondaires soient entièrement au-dessus du niveau de liquide lubrifiant. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'installation comporte au moins une pompe qui est susceptible d'aspirer le liquide lubrifiant en fond de carter jusqu'à des moyens de répartition dudit liquide lubrifiant par gravité sur les arbres, la pompe étant commandée sélectivement entre un état actif de pompage lorsque le véhicule roule à une vitesse inférieure à un seuil déterminé, et un état inactif lorsque le véhicule roule à une vitesse supérieure audit seuil ; - l'installation comporte un dispositif d'embrayage qui est destiné à accoupler temporairement un arbre moteur avec chaque arbre primaire de la boîte de vitesses, ladite pompe est susceptible d'alimenter ledit dispositif d'embrayage en fluide lubrifiant ; - le dispositif d'embrayage est un dispositif d'embrayage humide à friction ; - la boîte de vitesses comporte deux arbres primaires, le 25 dispositif d'embrayage comportant deux embrayages dont chacun est susceptible d'accoupler temporairement un arbre primaire associé avec l'arbre moteur ; - le liquide lubrifiant est aspiré uniquement par ladite pompe commandée ; 30 - les moyens de répartition du liquide lubrifiant sont formés par une goulotte qui est agencée au-dessus des arbres primaires et secondaire, la goulotte comportant une pluralité de trous permettant de laisser couler le liquide lubrifiant sur toute la longueur des arbres ; - la pompe permet d'alimenter des paliers de roulement des arbres en liquide lubrifiant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de profil qui 10 représente une boîte de vitesses réalisée selon les enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en bout d'arbres de la boîte de vitesses de la figure 1. Dans la suite de la description, on adoptera de manière 15 non limitative des orientations : - longitudinale "L" dirigée d'arrière en avant ; - verticale "V" dirigée de bas en haut ; et - transversale "T" dirigée de gauche à droite. Dans la suite de la description, des éléments présentant 20 des fonctions similaires ou une structure identique seront désignés par des mêmes numéros de référence. On a représenté à la figure 1 une installation 10 de transmission de couple d'un arbre moteur (non représenté) jusqu'à des roues (non représentées) d'un véhicule automobile. 25 L'installation 10 de transmission comporte une boîte de vitesses 12 comportant un premier arbre primaire plein 14 qui est monté coaxialement dans un second arbre primaire creux 16. Ces deux arbres primaires 14, 16 sont montés à rotation dans un carter 18. Les deux arbres primaires 14, 16 présentent ainsi un 30 axe principal "A" d'orientation longitudinale. Les arbres primaires 14, 16 sont entraînés par un arbre moteur (non représenté) par l'intermédiaire d'un dispositif d'embrayage 20. Il s'agit ici d'un dispositif 20 à double embrayage comportant : - un premier embrayage 22 qui est susceptible d'accoupler temporairement l'arbre moteur avec le premier arbre primaire 14 - et un second embrayage 24 qui est susceptible d'accoupler temporairement l'arbre moteur avec le deuxième arbre primaire 16. Les arbres primaires 14, 16 forment ainsi des arbres d'entrée de couple dans la boîte de vitesses 12. Les embrayages 22, 24 sont à titre d'exemple, et de façon non limitative, des embrayages multidisques humides qui sont refroidis par un liquide de refroidissement tel que de l'huile. Le liquide de refroidissement est distribué dans le dispositif d'embrayage 20 au moyen d'une pompe 26 électrique commandée. L'usage d'une telle pompe 26 permet de refroidir le dispositif d'embrayage 20 en fonction des conditions de roulage, par exemple en fonction de la température des éléments du dispositif d'embrayage 20. Ainsi, la pompe 26 est actionnée ponctuellement en cas de besoin. Ceci permet d'économiser de l'énergie en évitant d'actionner la pompe 26 lorsque cela n'est pas nécessaire. Dans le mode de réalisation représenté aux figures, le refroidissement du dispositif d'embrayage 20 est assuré uniquement par une pompe 26 commandée. Selon une variante non représentée de l'invention, le refroidissement du dispositif d'embrayage est réalisé par une première pompe commandée, comme décrit précédemment, ainsi que par une pompe mécanique qui est susceptible d'être entraînée en rotation par l'arbre moteur. La boîte de vitesses 12 comporte aussi un arbre secondaire 28 qui est monté à rotation dans le carter 18. L'arbre secondaire 28 présente un axe principal "B" d'orientation longitudinale. Cet arbre secondaire 28 n'est pas coaxial avec les arbres primaires 14, 16. Selon une variante non représentée de l'invention, la boîte de vitesses comporte au moins deux arbres secondaires. Une telle conception est par exemple décrite dans le brevet français FR-A1-2.855.229. Les arbres primaires 14, 16 portent des pignons primaires 30 qui sont liés en rotation avec l'un ou l'autre des arbres primaires 14, 16. L'arbre secondaire 28 porte des pignons secondaires 32 qui sont liés en rotation avec l'arbre secondaire 28. De manière connue, chaque pignon primaire 30 est susceptible d'être engrené avec un pignon secondaire 32 sélectionné de manière à transmettre le couple du véhicule à l'arbre secondaire 28 avec un rapport de vitesses déterminé. L'arbre secondaire 28 forme ainsi un arbre de sortie de couple de la boîte de vitesses 12. A cet effet, les pignons primaires 30 sont ici montés fixes sur les arbres primaires 14, 16, tandis que les pignons secondaires 32 sont montés coulissants sur l'arbre secondaire 28. La sélection du couple de pignons 30, 32 engrenés est effectuée par l'intermédiaire d'un dispositif de commande (non représenté) bien connu de l'homme du métier, tel qu'un dispositif à fourchettes. La boîte de vitesses 12 comporte en outre un différentiel 25 qui est notamment équipé d'une couronne 34 externe montée à rotation autour d'un axe "C" longitudinal. Comme représenté à la figure 2, en coupe transversale, l'axe "A" des arbres primaires 14, 16, l'axe "B" de l'arbre secondaire 28 et l'axe "C" de la couronne 34 ne sont pas alignés 30 de manière à former un triangle. Les axes "A", "B" des arbres primaires 14, 16 et secondaire 28 sont agencés verticalement au-dessus du niveau de l'axe "C" de la couronne 34. De manière connue, le différentiel est destiné à entraîner deux roues motrices du véhicule. A cet effet, l'arbre secondaire 28 comporte un pignon 36 dit "de descente" qui engrène avec la couronne 34 externe du différentiel. L'arbre secondaire 28 entraîne ainsi en rotation la couronne 34 externe. Les deux embrayages 22, 24 du dispositif d'embrayage 20 sont par ailleurs susceptibles d'être actionnés alternativement, en passant par un état où ils transmettent tous les deux le couple par glissement de l'un d'eux, pour permettre au moins un changement de rapport sans discontinuité de couple transmis aux roues. Pour permettre une lubrification efficace des éléments mobiles de la boîte de vitesses 12, le carter 18 contenant du liquide lubrifiant "F" jusqu'à un niveau "H" déterminé lorsque le véhicule est à l'arrêt. Le fond du carter 18 comporte ainsi une nappe de liquide lubrifiant "F" qui doit être maintenue au niveau "H" prescrit pour que la lubrification soit assurée. Le liquide "F" lubrifiant est ici identique au liquide de refroidissement des embrayages 22, 24. Le liquide "F" lubrifiant et le liquide de refroidissement sont ainsi formés par la même huile. Les arbres primaires 14, 16 sont agencés à l'intérieur du carter 18 de manière que les pignons primaires 30 soient entièrement au-dessus du niveau "H" de liquide "F" lubrifiant. Ainsi, les pignons primaires 30 ne trempent pas dans la nappe de liquide "F" lubrifiant. L'arbre secondaire 28 est agencé à l'intérieur du carter 18 de manière que les pignons secondaires 32 sont entièrement au-dessus du niveau "H" de liquide "F" lubrifiant. Ainsi, les pignons secondaires 32 ne trempent pas dans la nappe de liquide "F" lubrifiant. La couronne 34 externe du différentiel est agencée à l'intérieur du carter 18 de manière qu'une portion inférieure de la couronne 34 soit sous le niveau "H" de liquide "F" lubrifiant. Ainsi, la couronne 34 de différentiel trempe partiellement dans la nappe de liquide "F" lubrifiant. La couronne 34 externe est l'unique élément rotatif de la boîte de vitesses qui est partiellement plongé sous le niveau "H" de liquide lubrifiant "F". Ainsi, lorsque le moteur est en fonctionnement, la couronne 34 éclabousse les éléments mobiles de la boîte de vitesses 12 avec des projections de liquide "F" lubrifiant. La couronne 34 de différentiel participe ainsi à la lubrification des éléments mobiles qui ne sont pas directement trempés dans la nappe de liquide "F" lubrifiant. Néanmoins, la lubrification par la couronne 34 externe de différentiel est efficace lorsque le véhicule roule à une vitesse supérieure à un seuil "S" qui est par exemple de l'ordre de 30 km/h. Au-dessous de ce seuil "S", la couronne 34 ne tourne pas suffisamment vite pour projeter du liquide "F" lubrifiant jusqu'aux éléments mécaniques situés en partie supérieure du carter 18. Pour permettre de lubrifier tous les éléments mobiles de la boîte de vitesses 12 comporte au moins une pompe 26 qui est susceptible d'aspirer le liquide "F" lubrifiant en fond de carter 18 jusqu'à des moyens 38 de répartition dudit liquide "F" par gravité sur les arbres. La boîte de vitesses 12 comporte ici une unique pompe 26. La pompe 26 est commandée sélectivement entre un état actif de pompage lorsque le véhicule roule à une vitesse inférieure au seuil "S", et un état inactif lorsque le véhicule roule à une vitesse supérieure audit seuil "S". Il s'agit ici d'une pompe 26 à moteur électrique qui est commandée par une unité électronique de commande 40. La pompe 26 est notamment commandée en fonction de la vitesse du 30 véhicule. En variante, la boîte de vitesses comporte une pluralité de pompes qui sont exclusivement commandées sélectivement par l'unité électronique de commande. Les moyens de répartition du liquide "F" lubrifiant sont formés par une goulotte 38 qui est agencée dans une partie supérieure du carter 18, au-dessus des arbres primaires 14, 16 et secondaire 28. La goulotte 38 comporte une pluralité de trous 42 permettant de laisser couler des filets de liquide "F" lubrifiant sur toute la longueur des arbres 14, 16, 28. En variante non représentée de l'invention, la goulotte est formée dans la face extérieure de la paroi supérieure du carter. La goulotte est alors recouverte par un couvercle pour éviter que le liquide lubrifiant ne fuit à l'extérieur du carter. Avantageusement, la pompe 26 alimente aussi des paliers de roulement des arbres primaires 14, 16 et secondaire 28. Ainsi, les paliers de roulement (non représentés), tels que des paliers à aiguilles, sont lubrifié régulièrement avec le liquide "F" lubrifiant. L'alimentation des paliers est par exemple réalisée directement par l'intermédiaire de conduits (non représentés) qui s'étendent depuis une sortie de la pompe. En variante non représentée de l'invention, l'alimentation des paliers est réalisée par l'intermédiaire de conduits qui raccordent la goulotte avec les paliers. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, la pompe 26 est commune à la boîte de vitesses 12 et au dispositif d'embrayage 20. La pompe 26 alimente ainsi : - une conduite 46 d'alimentation du dispositif d'embrayage 20 pour permettre le refroidissement le dispositif d'embrayage 20, et ; - une conduite 44 d'alimentation de la goulotte 38 pour permettre la lubrification des éléments mobiles de la boîte de vitesses 12. En variante non représentée de l'invention, la boîte de vitesses comporte une pompe commandée qui lui est exclusivement associée. Grâce au dispositif de transmission réalisé selon les enseignements de l'invention, il est possible d'améliorer le rendement du véhicule automobile en évitant un brassage inutile du liquide lubrifiant. Ceci est permis, d'une part, grâce à l'agencement d'une pompe commandée, et, d'autre part, grâce à l'agencement de l'arbre secondaire au-dessus du niveau de liquide lubrifiant. REVENDICATIONS1. Installation (10) de transmission de couple de véhicule automobile qui comporte une boîte de vitesses (12) comportant : - un carter (18) contenant du liquide lubrifiant (F) jusqu'à un niveau (H) déterminé ; - au moins un arbre primaire (14, 16) d'entrée de couple d'axe (A) longitudinal qui porte au moins un pignon primaire (30) et qui est agencé à l'intérieur du carter (18) de manière que les pignons primaires (30) soient entièrement au-dessus du niveau (H) de liquide lubrifiant (F) ; - au moins un arbre secondaire (28) de sortie de couple d'axe (B) longitudinal qui est agencé à l'intérieur du carter (18) et qui est susceptible d'être lié en rotation avec l'arbre primaire (14, 16) par l'intermédiaire de pignons secondaires (32) ; - un différentiel comportant une couronne externe (34) qui est agencée à l'intérieur du carter (18) de manière à être partiellement sous le niveau (H) de liquide lubrifiant (F) et qui est entraînée par l'arbre secondaire (28) ; caractérisée en ce que l'arbre secondaire (28) est agencé de manière que les pignons secondaires (32) soient entièrement au-dessus du niveau (H) de liquide lubrifiant (F). 2. Installation (10) de transmission selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une pompe (26) qui est susceptible d'aspirer le liquide lubrifiant (F) en fond de carter (18) jusqu'à des moyens (38) de répartition dudit liquide lubrifiant (F) par gravité sur les arbres (14, 16, 28), la pompe (26) étant commandée sélectivement entre un état actif de pompage le véhicule roule à une vitesse inférieure à un seuil (S) déterminé, et un état inactif lorsque le véhicule roule à une vitesse supérieure audit seuil (S). 3. Installation (10) de transmission selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'embrayage (20) qui est destiné à accouplé temporairement unarbre moteur avec chaque arbre primaire (14, 16) de la boîte de vitesses (12), ladite pompe (26) est susceptible d'alimenter ledit dispositif d'embrayage (20) en fluide lubrifiant (F). 4. Installation (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le dispositif d'embrayage (20) est un dispositif d'embrayage (20) humide à friction. 5. Installation (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la boîte de vitesses (12) comporte deux arbres primaires (14, 16), et en ce que le dispositif d'embrayage (20) comporte deux embrayages (22, 24) dont chacun est susceptible d'accoupler temporairement un arbre primaire (14, 16) associé avec l'arbre moteur. 6. Installation (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le liquide lubrifiant (F) est aspiré uniquement par ladite pompe (26) commandée. 7. Installation (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que les moyens de répartition du liquide lubrifiant (F) sont formés par une goulotte (38) qui est agencée au-dessus des arbres primaires (14, 16) et secondaire (28), la goulotte (38) comportant une pluralité de trous (42) permettant de laisser couler le liquide lubrifiant (F) sur toute la longueur des arbres (14, 16, 28). 8. Installation (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que la pompe (26) permet d'alimenter des paliers de roulement des arbres (14, 16, 28) en liquide lubrifiant (F).