FR2772451A1 - GEARBOX COMPRISING A HOUSING WITH THREE BEARINGS PER SHAFT - Google Patents
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Abstract
L'invention propose une boîte de vitesses (10) à au moins deux arbres parallèles primaire (18) et secondaire (24), dont chacun est guidé en rotation par deux paliers d'extrémité (28, 22, 20, 26) qui sont respectivement portés par deux parties avant (16) et arrière (12) d'un carter de boîte (10), caractérisée en ce que chaque arbre est guidé en rotation par un troisième palier central, et en ce que les deux paliers centraux (25, 27) sont portés par une troisième partie centrale du carter (14).Application à une boîte mécanique de véhicule automobile.The invention provides a gearbox (10) with at least two primary (18) and secondary (24) parallel shafts, each of which is guided in rotation by two end bearings (28, 22, 20, 26) which are respectively carried by two front (16) and rear (12) parts of a gearbox housing (10), characterized in that each shaft is guided in rotation by a third central bearing, and in that the two central bearings (25 , 27) are carried by a third central part of the casing (14) .Application to a mechanical box of a motor vehicle.
Description
"Boîte de vitesses
comportant un carter à trois paliers par arbre"
L'invention concerne l'architecture d'une boîte de vitesses, notamment d'une boîte mécanique de véhicule automobile, comportant un carter à trois paliers par arbre."Gearbox
comprising a casing with three bearings per shaft "
The invention relates to the architecture of a gearbox, in particular a mechanical gearbox of a motor vehicle, comprising a casing with three bearings per shaft.
L'invention concerne plus particulièrement une boîte de vitesses à au moins deux arbres parallèles primaire et secondaire, dont chacun est guidé en rotation par deux paliers d'extrémité qui sont respectivement portés par deux parties avant et arrière d'un carter de boîte. The invention relates more particularly to a gearbox with at least two primary and secondary parallel shafts, each of which is guided in rotation by two end bearings which are respectively carried by two front and rear parts of a gearbox housing.
On connaît de nombreuses boîtes de vitesses à au moins deux arbres, primaire et secondaire, qui comportent un carter d'embrayage et un carter de mécanisme, supportant les arbres par des roulements à billes ou à rouleaux. Many gearboxes are known with at least two shafts, primary and secondary, which include a clutch housing and a mechanism housing, supporting the shafts by ball or roller bearings.
Le document EP-B1-0.224.407 décrit et représente un exemple de conception d'une telle boîte. The document EP-B1-0.224.407 describes and represents an example of the design of such a box.
L'ensemble des pignons portés par chaque arbre correspondant aux différents rapports est groupé entre les deux paliers d'extrémité qui sont ainsi nécessairement éloignés axialement. Les conditions de fiabilité et de fonctionnement silencieux des dentures nécessitent de minimiser le fléchissement des arbres, ce qui conduit, dans de telles boîtes, à un surdimensionnement diamétral important des arbres et des paliers. The set of pinions carried by each shaft corresponding to the different ratios is grouped between the two end bearings which are thus necessarily axially distant. The conditions of reliability and silent operation of the teeth require minimizing the deflection of the shafts, which leads, in such boxes, to a significant diametric oversizing of the shafts and bearings.
Une première conséquence en est la dégradation de la traînée de frottement en rotation, avec des effets néfastes sur les prestations de passage des vitesses et sur le rendement global de la boîte. A first consequence is the degradation of the rotational friction drag, with harmful effects on the gear shifting performance and on the overall efficiency of the gearbox.
Par ailleurs, le basculement d'un pignon fou sous charge dépend du rapport entre la longueur et le diamètre de son palier. Compte tenu des contraintes résultant de la longueur réduite de la boîte, et donc de la réduction des longueurs de palier, I'augmentation du diamètre du palier augmente le basculement du pignon fou sous charge. Furthermore, the tilting of a idler gear under load depends on the ratio between the length and the diameter of its bearing. Given the constraints resulting from the reduced length of the box, and therefore from the reduction in bearing lengths, the increase in the diameter of the bearing increases the tilting of the idler gear under load.
Afin de remédier à ces inconvénients, I'invention a pour but de proposer une architecture de boîte permettant d'éviter le surdimensionnement des paliers. In order to remedy these drawbacks, the purpose of the invention is to propose a box architecture making it possible to avoid oversizing the bearings.
Dans ce but, la présente invention propose une boîte de vitesses du type décrit précédemment, caractérisée en ce que chaque arbre est guidé en rotation par un troisième palier central, et en ce que les deux paliers centraux sont portés par une troisième partie centrale de carter. To this end, the present invention provides a gearbox of the type described above, characterized in that each shaft is guided in rotation by a third central bearing, and in that the two central bearings are carried by a third central housing part. .
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- les paliers d'extrémité des arbres primaire et secondaire sont portés par des parois transversales d'extrémité arrière des parties avant et arrière du carter, et les paliers centraux sont portés par une cloison transversale d'extrémité arrière de la partie centrale du carter
- la cloison arriére de la partie centrale est réalisée venue de matière avec la partie centrale
- la cloison arrière de la partie centrale peut, en variante, être une piéce rapportée fixée à la partie centrale
- les parties centrale et arrière du carter sont réalisées en une seule pièce.According to other features of the invention
- the end bearings of the primary and secondary shafts are carried by rear end transverse walls of the front and rear parts of the casing, and the central bearings are carried by a rear end transverse partition of the central part of the casing
- the rear partition of the central part is made integrally with the central part
- the rear partition of the central part can, as a variant, be an attached part fixed to the central part
- the central and rear parts of the housing are made in one piece.
- la boîte comporte un différentiel dont la couronne d'entrée est guidée en rotation par deux paliers d'extrémité qui sont portés par les parties avant et centrale du carter
- la partie avant du carter est celle d'un embrayage associé à la boîte de vitesses, la partie centrale est celle des pignons associés aux premier et deuxième rapports de marche avant, et la partie arrière est celle des pignons associés aux rapports supérieurs de marche avant et au rapport de marche arrière ;
- I'arbre secondaire porte, disposés axialement d'avant en arrière, le pignon fou de deuxième rapport de marche avant, le pignon fou de premier rapport de marche avant, le pignon fou du rapport de marche arrière, le pignon fixe de cinquième rapport de marche avant, le pignon fou de quatrième rapport de marche avant et le pignon fou de troisième rapport de marche avant, avec deux synchroniseurs doubles disposés respectivement entre les pignons fous de premier et deuxième rapports de marche avant et entre les pignons fous de troisième et quatrième rapports de marche avant, et l'arbre primaire porte le pignon fou de cinquième rapport de marche avant accolé à un synchroniseur simple
- les paliers d'extrémité comportent des roulements à rouleaux cylindriques, les paliers centraux comportent des roulements à une rangée de billes à contact radial
- les pignons fous de premier rapport de marche avant et du rapport de marche arrière sont situés à proximité immédiate du roulement central à billes, et les pignons fous de deuxième et troisième rapports de marche avant sont à proximité immédiate d'un roulement à rouleaux cylindriques
- la partie centrale du carter comporte une patte extérieure de fixation, par exemple d'un élément de commande d'un embrayage.- the box has a differential, the input ring of which is guided in rotation by two end bearings which are carried by the front and central parts of the casing
- the front part of the casing is that of a clutch associated with the gearbox, the central part is that of the pinions associated with the first and second forward gears, and the rear part is that of the gears associated with the upper gears forward and reverse gear;
- the secondary shaft carries, axially arranged from front to rear, the idler gear of second forward gear, the idler gear of first forward gear, the idler gear of reverse gear, the fixed gear of fifth gear forward gear, the idler gear of fourth forward gear and the idler gear of third forward gear, with two double synchronizers disposed respectively between the idler gears of first and second forward gear and between the idler gears of third and fourth forward gear, and the primary shaft carries the idler gear of fifth forward gear attached to a simple synchronizer
- the end bearings have cylindrical roller bearings, the central bearings have single row ball bearings with radial contact
- the idler gears of first forward gear and reverse gear are located in the immediate vicinity of the central ball bearing, and the idler gears of second and third forward ratios are in the immediate vicinity of a cylindrical roller bearing
- The central part of the housing has an external fixing lug, for example of a clutch control element.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est une vue longitudinale développée en section axiale partielle d'une boite de vitesses représentant un premier mode de réalisation de l'invention qui comporte une cloison arrière venue de matière avec la partie centrale du carter
- la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 représentant un second mode de réalisation de l'invention qui comporte une cloison arrière constituée d'une pièce rapportée fixée à la partie centrale du carter ; et
la figure 3 est une vue de face selon la flèche F3 de la figure 2 de la cloison rapportée de la partie centrale du carter.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following detailed description for the understanding of which reference will be made to the accompanying drawings in which
Figure 1 is a longitudinal view developed in partial axial section of a gearbox representing a first embodiment of the invention which comprises a rear bulkhead integrally formed with the central part of the housing
- Figure 2 is a view similar to that of Figure 1 showing a second embodiment of the invention which comprises a rear wall consisting of an attached part fixed to the central part of the housing; and
Figure 3 is a front view along arrow F3 of Figure 2 of the bulkhead attached to the central part of the housing.
On voit sur la figure 1 I'ensemble d'une boîte de vitesses 10 réalisée suivant l'invention. II s'agit d'une boîte de vitesses à deux arbres parallèles, un arbre primaire 18 et un arbre secondaire 24 guidés en rotation dans trois parties, avant 16, centrale 14, arrière 12 du carter de boîte 10. FIG. 1 shows the assembly of a gearbox 10 produced according to the invention. It is a gearbox with two parallel shafts, a primary shaft 18 and a secondary shaft 24 guided in rotation in three parts, front 16, central 14, rear 12 of the gearbox housing 10.
Une cloison transversale 13 de la partie arrière 12 de carter de boîte porte un palier 20 d'extrémité arrière de l'arbre primaire 18 et un palier 26 d'extrémité arrière de l'arbre secondaire 24. A transverse partition 13 of the rear part 12 of the gearbox housing carries a bearing 20 at the rear end of the primary shaft 18 and a bearing 26 at the rear end of the secondary shaft 24.
Une cloison transversale 38 de la partie centrale de carter 14 porte un palier central 25 de l'arbre primaire 18 et un palier central 27 de l'arbre secondaire 24. A transverse partition 38 of the central housing part 14 carries a central bearing 25 of the primary shaft 18 and a central bearing 27 of the secondary shaft 24.
Une cloison transversale 15 de la partie avant de carter de boîte 16 porte un palier d'extrémité avant 22 de l'arbre primaire 18 et un palier d'extrémité avant 28 de l'arbre secondaire 24. A transverse partition 15 of the front part of the gearbox housing 16 carries a front end bearing 22 of the primary shaft 18 and a front end bearing 28 of the secondary shaft 24.
Conformément à l'invention, cette disposition est particulièrement avantageuse car elle permet de réduire la flexion des arbres primaire 18 et secondaire 24 en assurant pour chacun d'entre eux un guidage en rotation par trois paliers répartis axialement le long de chaque arbre et dont chacun est de diamètre réduit. According to the invention, this arrangement is particularly advantageous because it makes it possible to reduce the bending of the primary 18 and secondary 24 shafts by ensuring for each of them a guide in rotation by three bearings distributed axially along each shaft and each of which is of reduced diameter.
Par ailleurs, la boîte de vitesses 10 comporte un différentiel 30 dont la couronne 32 est guidée en rotation par deux paliers d'extrémité 34 et 36 faisant respectivement partie des parties centrale 14 et avant 16 de carter de boîte 10. Dans
L'exemple illustré sur les figures qui concerne une boîte mécanique à cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, la partie avant de carter de boîte 16 est celle de l'embrayage associé à la boîte de vitesses, la partie centrale 14 est celle des pignons associés aux premier et deuxième rapports de marche avant et la partie arrière 12 est celle des pignons associés aux rapports supérieurs de marche avant et au rapport de marche arrière.Furthermore, the gearbox 10 comprises a differential 30, the crown 32 of which is guided in rotation by two end bearings 34 and 36 forming respectively part of the central 14 and front 16 parts of the gearbox housing 10. In
The example illustrated in the figures which relates to a mechanical gearbox with five forward gears and a reverse gear, the front part of the gearbox housing 16 is that of the clutch associated with the gearbox, the central part 14 is that of the pinions associated with the first and second forward gear ratios and the rear part 12 is that of the pinions associated with the upper forward gear ratios and the reverse gear ratio.
L'arbre secondaire porte ainsi le pignon fou 42 du second rapport de marche avant, le pignon fou 44 du premier rapport de marche avant, le pignon fou 46 du rapport de marche arrière, le pignon fixe 48 du cinquième rapport de marche avant, le pignon fou 50 du quatrième rapport de marche avant, le pignon fou 52 du troisième rapport de marche avant. II porte aussi deux synchroniseurs doubles 54 et 56 disposés respectivement entre les pignons fous 42 du second rapport de marche avant et 44 du premier rapport de marche avant, et entre le pignon fou 50 du quatrième rapport de marche avant et le pignon fou 52 du troisième rapport de marche avant. The secondary shaft thus carries the idler gear 42 of the second forward gear, the idler gear 44 of the first forward gear, the idler gear 46 of the reverse gear, the fixed gear 48 of the fifth forward gear, the idler gear 50 of the fourth forward gear, idler gear 52 of the third forward gear. It also carries two double synchronizers 54 and 56 disposed respectively between the idler gears 42 of the second forward gear and 44 of the first forward gear, and between the idler 50 of the fourth forward gear and the idler 52 of the third forward gear.
L'arbre primaire 18 porte le pignon fixe 58 du deuxième rapport de marche avant, le pignon fixe 60 du premier rapport de marche avant, le synchroniseur simple 66 du cinquième rapport de marche avant, le pignon fou 62 du cinquième rapport de marche avant, le pignon fixe 64 du quatrième rapport de marche avant et le pignon fixe 68 du troisième rapport de marche avant. The primary shaft 18 carries the fixed gear 58 of the second forward gear, the fixed gear 60 of the first forward gear, the simple synchronizer 66 of the fifth forward gear, the idler gear 62 of the fifth forward gear, the fixed gear 64 of the fourth forward gear and the fixed gear 68 of the third forward gear.
Comme on peut le voir sur la figure 1, cette disposition est d'autant plus avantageuse que le pignon fou 42 du second rapport de marche avant, le pignon fou 44 du premier rapport de marche avant, le pignon fou 46 du rapport de marche arrière et le pignon fou 52 du troisième rapport de marche avant sont à proximité immédiate d'un palier, c'est à dire des paliers 28, 27,et 26 respectivement, ce qui réduit d'autant plus l'influence de la flexion de l'arbre secondaire sur l'engrènement, permet d'augmenter la durée de vie des dentures et améliore le silence de fonctionnement. As can be seen in Figure 1, this arrangement is all the more advantageous as the idler gear 42 of the second forward gear, the idler 44 of the first forward gear, the idler 46 of the reverse gear and the idler gear 52 of the third forward gear are in the immediate vicinity of a bearing, that is to say bearings 28, 27, and 26 respectively, which further reduces the influence of the bending of the he secondary shaft on the meshing increases the life of the teeth and improves the operating silence.
Par ailleurs, cette réduction des risques de flexion est avantageusement assurée par le choix des roulements associés aux paliers. Furthermore, this reduction in the risks of bending is advantageously ensured by the choice of bearings associated with the bearings.
Ainsi, les paliers d'extrémité 26 et 28 de l'arbre secondaire qui comportent des roulements à rouleaux cylindriques 70 et 72 supportent une partie importante des efforts radiaux, tandis que le palier central 27, qui comporte un roulement à une rangée de billes à contact radial 78, assure la reprise des efforts axiaux et d'une partie des efforts radiaux. Thus, the end bearings 26 and 28 of the secondary shaft which comprise cylindrical roller bearings 70 and 72 support a significant part of the radial forces, while the central bearing 27, which comprises a single row bearing of balls with radial contact 78, ensures the recovery of axial forces and part of the radial forces.
De même, les paliers d'extrémité 20 et 22 de l'arbre primaire comportent des roulements à rouleaux cylindriques 69 et 74 et le palier central 25 comporte un roulement à une rangée de billes à contact radial 76. Likewise, the end bearings 20 and 22 of the primary shaft comprise cylindrical roller bearings 69 and 74 and the central bearing 25 comprises a single row bearing of radial contact balls 76.
Le découpage du carter de la boîte de vitesses 10 en trois parties 12, 14, et 16 de carter permet aussi la réalisation de formes moulées complexes, telles que par exemple une patte extérieure 80 qui permet de réaliser la fixation d'un élément de commande de l'embrayage. Enfin, cette conception simplifie le montage de la boîte de vitesses. The cutting of the gearbox casing 10 into three parts 12, 14, and 16 of the casing also allows the production of complex molded shapes, such as for example an outer tab 80 which allows the fixing of a control element. of the clutch. Finally, this design simplifies the assembly of the gearbox.
Ainsi, le montage peut être réalisé de façon très simple en venant par exemple fixer, à la partie centrale de carter 14 équipée de l'arbre primaire 18 muni de ses pignons, de l'arbre secondaire 24 muni de ses pignons, et du différentiel, la partie arrière 12 du carter de boîte de vitesses par vissage et la partie avant 16 du carter de boîte de vitesses par vissage. Thus, the mounting can be carried out in a very simple way by, for example, fixing, to the central part of the casing 14 equipped with the primary shaft 18 provided with its pinions, the secondary shaft 24 provided with its pinions, and the differential , the rear part 12 of the gearbox casing by screwing and the front part 16 of the gearbox casing by screwing.
On voit sur la figure 2 I'ensemble d'une boîte de vitesses réalisée suivant un second mode de l'invention. FIG. 2 shows the assembly of a gearbox produced according to a second embodiment of the invention.
Sur cette figure, des éléments identiques, similaires ou analogues à ceux du premier mode de réalisation décrit en référence à la figure 1 sont désignés par les mêmes chiffres de référence. In this figure, elements identical, similar or analogous to those of the first embodiment described with reference to FIG. 1 are designated by the same reference numbers.
Ce second mode de réalisation se caractérise en ce que la cloison transversale arrière 38 de la partie centrale de carter 14, portant le palier central 25 d'arbre primaire 18 et le palier central 27 d'arbre secondaire 24, est une pièce rapportée fixée à la partie centrale 14. Cette autre disposition est particulièrement avantageuse car elle permet de supprimer un angle de dépouille sur la partie centrale 14 lors de sa réalisation en fonderie, et permet par aussi l'emploi de nouveaux matériaux, par exemple du magnésium pour la partie centrale 14 et d'une plaque de tôle pour la réalisation de la cloison 38. This second embodiment is characterized in that the rear transverse partition 38 of the central casing part 14, carrying the central bearing 25 of primary shaft 18 and the central bearing 27 of secondary shaft 24, is an attached part fixed to the central part 14. This other arrangement is particularly advantageous because it makes it possible to eliminate a clearance angle on the central part 14 when it is made in a foundry, and also allows the use of new materials, for example magnesium for the part central 14 and a sheet metal plate for the production of the partition 38.
On voit sur la figure 3 un exemple de réalisation de la cloison rapportée 38 de la partie centrale 14. On distingue les emplacements 21 et 23 des paliers 25 et 27, les trous de passage 31 des axes de fourchette, I'emplacement 33 du palier de l'arbre intermédiaire de marche arrière, et les trous 29 de fixation par vissage de la cloison 38 sur des bossages situés à l'extrémité arrière de la partie centrale 14. We see in Figure 3 an embodiment of the bulkhead 38 of the central part 14. We distinguish the locations 21 and 23 of the bearings 25 and 27, the through holes 31 of the fork pins, the location 33 of the bearing of the intermediate reverse gear shaft, and the fixing holes 29 by screwing the partition 38 onto bosses located at the rear end of the central part 14.
En variante, un troisième mode de réalisation (non représenté) peut être envisagé. Alternatively, a third embodiment (not shown) can be envisaged.
Les parties centrale 14 et arrière 12 de carter 10 précédemment illustrées sur la figure 2 peuvent en effet être réalisées en une seule pièce, la cloison transversale rapportée 38 étant alors fixée par vissage à travers ses trous 29 sur des bossages internes situés dans la zone de raccordement des parties arrière 12 et centrale 14 de la pièce unique
Cette nouvelle disposition est particulièrement avantageuse car elle permet de supprimer les plans de joint entre la partie centrale 14 et arrière 12 lors de sa réalisation en fonderie et permet donc ainsi de diminuer les coûts de fabrication tout en conservant les avantages inhérents à l'invention, c'est à dire la possibilité de supporter chaque arbre au moyen de trois paliers. The central 14 and rear 12 parts of casing 10 previously illustrated in FIG. 2 can in fact be produced in a single piece, the added transverse partition 38 then being fixed by screwing through its holes 29 on internal bosses located in the area of connection of the rear 12 and central 14 parts of the single part
This new arrangement is particularly advantageous because it makes it possible to eliminate the planes of joint between the central part 14 and rear part 12 when it is made in a foundry and therefore makes it possible to reduce the manufacturing costs while retaining the advantages inherent in the invention, that is to say the possibility of supporting each tree by means of three bearings.
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| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20120831 |