Brevet FR3018326A1 — publié le 20150911

- 1 - ENSEMBLE DE TRANSMISSION INTERMEDIAIRE DE MARCHE ARRIERE POUR BOITE DE VITESSES ET BOITE DE VITESSES COMPORTANT UN TEL ENSEMBLE DE TRANSMISSSION La présente invention concerne la transmission de la marche arrière sur une boîte de vitesses à arbres parallèles. Plus précisément, elle a pour objet un ensemble de transmission intermédiaire de marche arrière pour boîte de vitesses transmettant le mouvement d'un arbre primaire de la boîte sur un arbre secondaire de celle-ci sur le rapport de marche arrière en inversant son sens de rotation, cet ensemble comportant un axe intermédiaire de marche arrière qui porte un pignon intermédiaire d'entrée de marche arrière engrenant avec une denture de l'arbre primaire et un pignon intermédiaire de sortie de marche arrière, les deux pignons intermédiaires étant liés en rotation sur le rapport de marche arrière. Cette invention a également pour objet une boîte de 20 vitesses à arbres parallèles comportant un tel ensemble de transmission de marche arrière. Dans leur grande majorité, les véhicules actuels ont le groupe motopropulseur disposé transversalement à l'avant. Pour réduire la consommation, les véhicules sont équipés de 25 moteurs turbocompressés. Ces moteurs développent un couple plus élevé à bas régime, et demandent des boîtes de vitesses « plus ouvertes » entre les rapports extrêmes. En effet, la capacité de décollage du véhicule avec de tels moteurs est dégradée. Sur le premier rapport, il faut une vitesse pour 30 mille tours du moteur (V1000) plus petite qu'avec les moteurs atmosphériques.En contrepartie, la caractéristique en couple du moteur conduit à utiliser davantage le moteur sur une plage de régime plus basse, ce qui demande une V1000 plus grande sur le rapport le plus élevé. Enfin, ces moteurs ont 35 des régimes maximum plus bas. Ces contraintes conduisent à faire appel à des boîtes de vitesses à six rapports de - 2 - marche avant en version manuelle, et plus de six rapports en version automatique. Les boîtes de vitesses avec un rapport supplémentaire sont plus encombrantes. Par ailleurs, l'embrayage est 5 également plus volumineux, pour transmettre le couple des moteurs suralimentés. L'augmentation de la longueur des boîtes de vitesses étant exclue par l'espace limité des compartiments moteur, on a recours à d'autres solutions pour ajouter un rapport sur une boîte, telles que la répartition 10 des rapports sur deux, voire trois arbres secondaires, qui est très utilisée avec les moteurs à fort couple. Pour des couples moins élevés, on peut chercher à un compacter axialement la boîte de vitesses par un arrangement particulier de la marche arrière. C'est le cas dans la 15 publication EP 1 983 227, où le pignon fou de première est utilisé en tant que pignon intermédiaire de marche arrière, alors que le pignon fou de marche arrière est installé sur un arbre secondaire très court, placé en partie supérieure de la boîte. Une zone supérieure de la boîte est affectée au 20 déploiement de la commande interne et des aménagements de lubrification. L'agencement du pignon fou de marche arrière, seul sur un arbre secondaire court, est une solution efficace pour le compactage axial de la boîte, car la denture de marche arrière et son synchroniseur sont 25 « masqués » sur la longueur de boîte. Mais cette solution est relativement couteuse, car elle implique des roulements supplémentaires, et pignon d'engrènement avec la couronne de sortie. La présente invention vise à réaliser un ensemble de 30 marche arrière particulièrement compact et simple à réaliser. Dans ce but, elle propose que le pignon intermédiaire de sortie de marche arrière engrène en permanence avec la denture extérieure d'un baladeur de rapports de marche avant 35 coulissant sur l'arbre secondaire et lié en rotation à celui-ci. - 3 - La denture extérieure peut par exemple être portée par le baladeur des rapports de troisième-quatrième, ou celui des rapports de cinquième-sixième. L'ensemble de transmission de marche arrière proposé facilite l'étagement des rapports, en évitant notamment le recours aux « triplettes de pont » particulièrement contraignantes pour la conception des dentures. Il réduit en outre les risques de graillonnement (chocs des dentures liés à l'irrégularité cyclique du moteur). Enfin, l'ensemble proposé est compact et économique. Il ne limite pas le déploiement de la commande interne, ni l'implantation éventuelle des goulottes de lubrification. D'autre caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la lecture de la 15 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 vue en coupe longitudinale partielle de la boîte de vitesses montrant un ensemble 20 intermédiaire de marche arrière en rapport non engagé, la figure 2 est une vue en coupe transversale partielle selon A-A, de l'arbre primaire, de l'ensemble intermédiaire de marche arrière et du secondaire correspondant à la figure 1 et passant par le pignon de 25 sortie et le baladeur de sortie, - la figure 3 est une vue en coupe transversale partielle selon B-B, de l'arbre primaire, de l'ensemble intermédiaire de marche arrière et du secondaire correspondant à la figure 1 et passant par les pignons 30 d'entrée fixe et fou de marche arrière et le baladeur de première-deuxième, - la figure 4 est une vue en coupe transversale partielle selon C-C, de l'arbre primaire, de l'axe intermédiaire de marche arrière et du secondaire 35 correspondant à la figure 1 et passant par les pignons fixe et fou de deuxième et le baladeur de marche arrière, - 4 - la figure 5 est une vue en coupe transversale partielle selon D-D, de l'arbre primaire, de l'axe intermédiaire de marche arrière et du secondaire, correspondant à la figure 1 et passant par les pignons fixe 5 et fou de troisième et le baladeur de marche arrière, et la figure 6 est une vue en coupe longitudinale partielle de la boîte de vitesses, montrant un intermédiaire de marche arrière en rapport engagé et le cheminement du couple. 10 Nomenclature 1 Ensemble boîte de vitesses 10 Arbre primaire 11 Denture du rapport de première 12 Denture du rapport de marche arrière 13 Denture du rapport de deuxième 14 Denture du rapport de troisième 15 Denture du rapport de quatrième 20 Arbre secondaire 21 Pignon fou de 1ère 22 Pignon fou de 2ème 23 Pignon fou de 3ème 24 Pignon fou de erne 25 Groupe de synchronisation et crabotage 1-2 26 Baladeur de 1-2 27 Groupe de synchronisation et crabotage 3-4 28 Denture de marche arrière 30 Ensemble intermédiaire de MAR 31 Axe intermédiaire de MAR 32 Pignon d'entrée intermédiaire de marche arrière 32, a Bagues de guidages du pignon 32 33 Pignon de sortie intermédiaire de marche arrière 33, a Bagues de guidages du pignon 33 34 Baladeur de marche arrière 35 Anneau de synchronisation 36 Ressort d'armement de synchronisation 37 Clip de maintien anneau de synchronisation 38 Rondelles butée axiales des pignons 32 et 33 39 Goupille de butée axiale des pignons 32 et 33 40 Fourchette de commande du baladeur 27 Description 15 - 5 Sur la coupe partielle de la figure 1, l'arbre primaire 10, porte les dentures fixes 11 du rapport de première, 12 du rapport de marche arrière, 13 du rapport de deuxième, 14 du rapport de troisième, et enfin 15 du rapport de quatrième. L'arbre secondaire 20 supporte les pignons fous correspondants : pignon fou de première 21, pignon fou de deuxième 22, pignon fou de troisième 23, pignon fou de quatrième 24. Les pignons fous sont regroupés par paire. Entre les deux pignons de chaque paire, est intercalé un groupe de synchronisation et de crabotage : groupe 25 et son baladeur 26 entre les pignons fous de première et de deuxième 21, 22, et groupe 27, dont le baladeur supporte en périphérie extérieure une denture de marche arrière 28, entre les pignons fous de troisième et de quatrième 23, 24. L'ensemble de marche arrière porte la référence globale 30. Son axe 31 supporte un pignon intermédiaire 32 d'entrée, monté libre en rotation sur ses bagues 32,a. Il engrène de manière permanente avec la denture 12 de marche arrière, portée par l'arbre primaire 10. Le pignon 32 est maintenu axialement du côté gauche par la goupille 39 plantée transversalement à l'axe 31. Du côté droit, il est maintenu par une rondelle d'appui 38. Ce type de maintien axial convient pour un engrènement de dentures droites. Sans sortir du cadre de l'invention, les dentures la denture du pignon intermédiaire d'entrée 32 de marche arrière et la denture 12 sur l'arbre primaire 10 peuvent être hélicoïdales. Dans ce cas, les appuis axiaux doivent être d'une autre nature. L'axe de marche arrière 31 supporte un pignon intermédiaire de sortie 33, monté libre en rotation sur sa douille à aiguilles 33,a. Il engrène de manière permanente avec une denture de marche arrière 28, portée par le baladeur des rapports de troisième-quatrième 27. La denture 28 est agencée en position centrale sur le baladeur extérieur 27, dans la fourchette 40, qui l'enserre. La denture 28 peut être taillée dans la masse du baladeur. Le baladeur concerné peut être celui des rapports de cinquième- - 6 - sixième. Le pignon 33 est maintenu axialement du côté droit, par la goupille 39 plantée transversalement à l'axe 31. Du côté gauche, il est maintenu par une rondelle d'appui 38. Le baladeur 27 a un mouvement axial pour l'engagement des rapports de troisième et de quatrième. La denture d'engrènement avec le pignon 33 est droite. Cet ensemble intermédiaire transmet le mouvement d'un arbre primaire de la boîte sur un arbre secondaire de celle-ci sur le rapport de marche arrière en inversant son sens de rotation. Il est composé essentiellement de l'axe intermédiaire de marche arrière 31 qui porte le pignon intermédiaire d'entrée de marche arrière 32 engrenant avec une denture 12 de l'arbre primaire, et le pignon intermédiaire de sortie de marche arrière 33. Les deux pignons intermédiaires 32, 33 sont liés en rotation sur le rapport de marche arrière. Pour engager ce rapport, les deux pignons intermédiaires sont liés en rotation. Le pignon intermédiaire de sortie 33 supporte un baladeur 34. Le pignon intermédiaire d'entrée 32 supporte un dispositif de synchronisation composé d'un anneau 35, d'un ressort d'armement 36 et d'un clip 37 d'arrêt de l'anneau 35 au repos. La liaison des pignons 32 et 33, est opérée en déplaçant le baladeur 34 vers la droite. Le pignon intermédiaire de sortie de marche arrière 33 engrène en permanence avec la denture extérieure 28 du baladeur 27, qui coulisse sur l'arbre secondaire 20 en étant lié en rotation à celui-ci. La transmission du couple en marche arrière s'effectue selon le cheminement indiqué sur la figure 6 : arbre primaire 10, denture 12, pignon intermédiaire d'entrée 32, pignon intermédiaire de sortie 33, denture de marche arrière 28, baladeur 27, arbre secondaire 20. La coupe A-A de la figure 2, passe par l'arbre primaire 10 (entre les pignons fixes de troisième 14 et de 35 quatrième 15), par le pignon intermédiaire de sortie de marche arrière 33, et par le baladeur de troisième-quatrième - 7 - 27 (non représenté), et par la denture de marche arrière 28. Le pignon 33 et la denture 28 ont des diamètres sensiblement égaux. Le diamètre de l'arbre primaire est relativement étroit. La coupe B-B de la figure 3, passe par l'arbre primaire 10 au niveau la denture 12 du rapport de marche arrière, par le pignon intermédiaire d'entrée de marche arrière 32, et par le baladeur de première-deuxième 26. Cette coupe montre que la quasi-totalité de la démultiplication de marche arrière est réalisée par la denture 12 et le pignon 32. La taille et la capacité du baladeur 26, sont limitées par leur environnement. La coupe C-C de la figure 4 passe par l'arbre primaire 10 au niveau la denture de deuxième 13, par le baladeur de marche arrière 34, et par le pignon fou de deuxième 22. La taille du baladeur 34 de marche arrière n'est pas limitée par son environnement. La coupe D-D de la figure 5 passe par l'arbre primaire 10 au niveau la denture de troisième 14, par le baladeur de marche arrière 34, et par le pignon fou de troisième 23. La taille du baladeur 34 n'est pas limitée par celle de la démultiplication de troisième. Ces coupes montrent la possibilité de réaliser un ensemble intermédiaire de marche arrière 30 comportant un pignon d'entrée 32 engrènant avec la denture 12 de l'arbre primaire 10 et un pignon de sortie 33 engrènant avec la denture 28 du baladeur 27 de troisième-quatrième porté par l'arbre secondaire 20, qui donne l'inversion du mouvement pour la marche arrière. La denture d'entrée 12 sur le primaire est taillée entre les dentures 11 de première et 13 de deuxième, sans accroitre l'écartement de ces dernières, ni augmenter la longueur de la boîte de vitesses. La denture de sortie 28 taillée sur le baladeur 27 est centrée sur celui-ci. Elle n'augmente ni sa largeur, ni l'encombrement axial du groupe de synchronisation. La fourchette 40 a une forme - 8 - particulière. Elle entoure la denture 28. Enfin, le renvoi de marche arrière et l'encombrement axial du groupe de synchronisation 27, n'impactent pas la longueur de la boîte de vitesses, car ils n'augmentent pas l'écartement des dentures 11 et 13 sur l'arbre primaire 10. REVENDICATIONS1. Ensemble de transmission intermédiaire de marche arrière (30) pour boîte de vitesses transmettant le mouvement d'un arbre primaire de la boîte (10) sur un arbre secondaire (20) de celle-ci sur le rapport de marche arrière en inversant son sens de rotation, cet ensemble comportant un axe intermédiaire de marche arrière qui porte un pignon intermédiaire d'entrée de marche arrière (32) engrenant avec une denture (12) de l'arbre primaire (10) et un pignon intermédiaire de sortie de marche arrière (33), les deux pignons intermédiaires (32, 33) étant liés en rotation sur le rapport de marche arrière, caractérisé en ce que le pignon intermédiaire de sortie de marche arrière (33) engrène en permanence avec la denture extérieure (28) d'un baladeur (27) de rapports de marche avant coulissant sur l'arbre secondaire (20) en étant lié en rotation à celui-ci. 2. Ensemble de transmission intermédiaire de marche arrière (30) pour boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisé en ce que la denture (28) est agencée en position centrale sur le baladeur (27), sans augmenter la largeur de celui-ci. 3. Ensemble de transmission intermédiaire de marche arrière (30) pour boîte de vitesses selon la revendication 1, ou 2, caractérisé en ce que la denture extérieure (28) est portée par le baladeur des rapports de troisième-quatrième (27). 4. Ensemble de transmission intermédiaire de marche arrière (30) pour boîte de vitesses selon la revendication 1 30 ou 2, caractérisé en ce que la denture extérieure (28) est portée par le baladeur des rapports de cinquième sixième. 5. Ensemble de transmission intermédiaire de marche arrière (30) pour boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la denture 35 extérieure (28) est taillée dans la masse du baladeur.- 10 - 6. Ensemble de transmission intermédiaire de marche arrière (30) pour boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fourchette de commande des rapports de marche avant concernés enserre la denture extérieure du baladeur (28). 7. Ensemble de transmission intermédiaire de marche arrière (30) pour boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la denture (12) engrenant avec le pignon intermédiaire d'entrée de marche arrière (32) est disposée entre les dentures de première et de deuxième (11, 13). 8. Ensemble de transmission intermédiaire de marche arrière (30) pour boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la denture du pignon intermédiaire de sortie de marche arrière (33) et la denture extérieure du baladeur (28) sont droites. 9. Ensemble de transmission intermédiaire de marche arrière (30) pour boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la denture du pignon intermédiaire d'entrée(32) de marche arrière et la denture (12) sur l'arbre primaire (10)sont hélicoïdales. 10. Boîte de vitesses à arbres parallèles, caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble de transmission intermédiaire de marche arrière conforme à 25 l'une des revendications précédentes.