FR2976039A3

FR2976039A3 - Boite de vitesses a huit rapports a double embrayage

Info

Publication number: FR2976039A3
Application number: FR1154697A
Authority: FR
Inventors: Michel Raoul
Original assignee: Renault SA
Current assignee: Renault SA
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-07

Abstract

Boîte de vitesses à double embrayage comportant un premier arbre d'entrée (2) et un deuxième arbre d'entrée (3) concentrique au premier, et deux arbres secondaires (4, 5). Le premier arbre d'entrée (2) porte deux dentures fixes (13, 14) déterminant respectivement un premier et un cinquième rapport de transmission et un troisième et septième rapport de transmission.

Description

B11-0739FR 1

Boîte de vitesses à huit rapports à double embrayage La présente invention concerne le domaine des boîtes de vitesses pour véhicules automobiles à propulsion thermique ou hybride. Plus particulièrement, l'invention concerne les boîtes de vitesses automatisées comprenant plusieurs rapports de vitesses. La tendance au typage « véhicule utilitaire » des moteurs diesel et bientôt des moteurs à essence par la réduction de la cylindrée, dit « downsizing » et la réduction du régime, dit « downspeeding », peut conduire à un typage de la boîte de vitesses. Ce typage est caractérisé par une vitesse pour 1000 tours par minute du moteur du dernier rapport encore plus élevée et donc par des sauts de rapport moins forts qui nécessitent une faible montée en régime pour passer au rapport supérieur. L'augmentation du nombre de rapports au-delà de six s'impose. Concernant les véhicules utilitaires, on propose des boîtes à rapports multiples à doubleur, ou doubleur de gamme et à progression géométrique afin de répondre à l'inconvénient décrit ci-dessus. Ces boîtes sont partiellement automatisées. Toutefois, concernant les véhicules particuliers, ce type de boîte n'est pas commercialisé. En version robotisée, la seule application commerciale est une boîte robotisée à six rapports, dont trois rapports avant, une marche arrière et deux rapports de ponts. Ainsi le même pignon fou associé au pont court procure un premier rapport court et associé au pont long procure un deuxième rapport long. En version automatique, à double embrayage, il existe des boîtes à au moins sept rapports de transmission. Les boîtes de vitesses à double embrayage à sept rapports comprennent autant de pignons fous que de rapports et, en général, deux à trois arbres secondaires.

L'objectif de l'invention est de proposer une boîte de vitesses compacte automatisée pour véhicule automobile particulier comportant deux embrayages, huit rapports de transmission avant et un rapport de marche arrière, avec doublement des rapports réalisé par une double démultiplication de pont. Selon un mode de réalisation, l'invention a pour objet une boîte de vitesses à double embrayage comportant un premier arbre d'entrée et un deuxième arbre d'entrée concentrique au premier, et deux arbres secondaires.

Le premier arbre d'entrée porte deux dentures fixes déterminant respectivement un premier et un cinquième rapport de transmission et un troisième et septième rapport de transmission. Avantageusement, le deuxième arbre d'entrée porte deux dentures fixes déterminant respectivement un second et un sixième rapport de transmission et un quatrième et huitième rapport de transmission. Selon un mode de réalisation, la boîte de vitesses comprend quatre pignons fous, respectivement un premier pignon fou des première et cinquième rapports de transmission, un deuxième pignon fou des deuxième et sixième rapports de transmission, un troisième pignon fou des troisième et septième rapports de transmission et un quatrième pignon fou des quatrième et huitième rapports de transmission. Ainsi, l'utilisation par deux fois de chaque pignon fou permet de réduire l'encombrement axial par rapport à une boîte de vitesses du même type à six rapports de réduction. Par exemple, les première et deuxième dentures fixes du premier arbre d'entrée engrènent respectivement avec les premier et troisième pignons fous, et les troisième et quatrième dentures fixes du deuxième arbre d'entrée engrènent respectivement avec les deuxième et quatrième pignons fous. Les premier et deuxième pignons fous peuvent être portés à rotation libre par le premier arbre secondaire et les troisième et quatrième pignons fous sont portés à rotation libre par le deuxième arbre secondaire. Selon un mode de réalisation, chaque pignon fou comporte un moyen de couplage en rotation avec l'arbre secondaire correspondant, chaque moyen de couplage étant commandé indépendamment. Pour réaliser le dédoublement des rapports, les premier et deuxième arbres secondaires sont munis respectivement d'un premier et deuxième pignon d'attaque d'une couronne de pont d'un différentiel.

Les deux arbres secondaires sont, par exemple, sensiblement symétriques par rapport à l'axe des arbres primaires. Avantageusement, la boîte de vitesses comporte une denture intermédiaire porté par le premier arbre secondaire et déterminant un rapport de marche arrière, ladite denture intermédiaire engrenant avec un pignon fou de marche arrière porté à rotation libre par le deuxième arbre secondaire. Le premier arbre d'entrée peut être plein et le deuxième arbre d'entrée est creux. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une boîte de vitesses selon l'invention, - la figure 2 illustre l'engrènement de la couronne de pont long suivant la coupe II-II de la figure 1, - la figure 3 illustre l'engrènement de la marche arrière et du premier et cinquième rapport de transmission suivant la coupe III-III de la figure 1, - la figure 4 représente le cheminement du couple lors de l'engagement du premier rapport de transmission, - la figure 5 représente le cheminement du couple lors de l'engagement du deuxième rapport de transmission, - la figure 6 est un tableau de commutation des différents crabots et embrayages pour le passage montant des différents rapports de la boîte selon la figure 1, et - les figures 7a, 7b illustrent des exemples de commutation des différents crabots et embrayages pour le passage descendant des différents rapports de la boîte selon la figure 1. Telle qu'illustrée sur la figure 1, la boîte de vitesses, référencée 1 dans son ensemble, comprend d'une part, deux arbres d'entrée coaxiaux 2, 3, d'axe X1, un premier arbre primaire plein 2 et un deuxième arbre primaire creux 3 et, d'autre part, deux arbres de sortie 4, 5, respectivement d'axes X2, X3, dits respectivement arbre secondaire principal 4 et arbre secondaire auxiliaire 5. Les arbres primaires 2, 3 et secondaires 4, 5 sont montés à rotation dans des carters 6 par l'intermédiaire d'une pluralité de roulement 7, dont les bagues intérieures et extérieures (non référencées) sont maintenues en translation par divers éléments mécaniques, tels que par exemple, des anneaux d'arrêts, des entretoises et des rondelles. L'étanchéité de la boîte de vitesses est assurée par des joints d'étanchéité 8a au niveau des arbres primaires 2, 3 et par un capot 8b à l'extrémité opposée dans le carter 6. Les deux arbres d'entrée 2, 3 sont entraînés par un moteur (non représenté), respectivement par l'intermédiaire d'un premier embrayage E1 et d'un second embrayage E2 (non représentés), qui sont à titre d'exemple non limitatif, des embrayages multidisques humides.

Des engrenages sont agencés entre les arbres primaires 2, 3 et les arbres secondaires 4, 5 de manière à transmettre le couple du moteur à un différentiel de pont 9 entraînant les roues d'un véhicule automobile (non représenté). A cet effet, les arbres secondaires 4, 5 comportent chacun deux pignons d'attaque 10a, l0b et lla, llb, dits long et court, engrenant avec les couronnes 12a, 12b du différentiel 9. Les engrenages sont constitués de dentures fixes 13, 14, 15, 16 portées par les premier et second arbres primaires 2, 3, et qui engrènent avec des pignons fous 17, 18, 19, 20 portés à rotation libre par les arbres secondaires 4, 5. Les pignons fous 17, 18, 19, 20 peuvent être sélectivement liés en rotation aux premier et second arbres secondaires 4, 5 par des moyens de couplage ou crabotage C indépendants pour réaliser des engrenages indépendants correspondants sélectivement à huit rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. Le premier arbre primaire 2, dit des rapports impairs, possède une première denture fixe 13, telle qu'un pignon fixe, déterminant un premier et un cinquième rapport de transmission, et une deuxième denture fixe 14 déterminant un troisième et un septième rapport de transmission. Le deuxième arbre primaire 3, dit des rapports pairs, possède une troisième denture fixe 15 déterminant un deuxième et un sixième rapport de transmission, et une quatrième denture fixe 16 déterminant un quatrième et un huitième rapport de transmission.

L'arbre secondaire principal 4 porte à rotation deux pignons fous 17, 19 destinés à engrener respectivement avec la première denture fixe 13 et la troisième denture fixe 15 de chacun des arbres primaires 2, 3. Les premier et deuxième pignons fous 17, 19 sont, en l'absence de couplage en rotation avec l'arbre secondaire principal 4 qui les porte, libres à rotation avec cet arbre et sont maintenus axialement par exemple par une rondelle ou un anneau d'arrêt (non référencé). Entre les premier et deuxième pignons fous 17, 19, un moyeu 21 solidaire en rotation de l'arbre secondaire principal 4 est intercalé, et, de part et d'autre de ce moyeu, il est prévu des premiers et deuxièmes moyens de couplage en rotation C1, C2, ou moyens de crabotage, réalisant le couplage soit du premier pignon fou 17 avec le moyeu 21 de l'arbre secondaire principal 4, soit du deuxième pignon fou 19 avec le moyeu 21 de l'arbre secondaire principal 4. Les premiers et deuxièmes moyens de couplage en rotation C1, C2 comportent chacun un manchon de crabotage, ou baladeur, (non référencés) dont les crabots sont destinés à coopérer avec des cannelures extérieures du moyeu 21 sur lesquelles coulissent les manchons de crabotage. Les formes complémentaires des éléments assurent une transmission de puissance par obstacle. L'arbre secondaire auxiliaire 5 porte à rotation deux pignons fous 18, 20 destinés à engrener respectivement avec la deuxième denture fixe 14 et la quatrième denture fixe 16 de chacun des arbres primaires 2, 3. Les troisième et quatrième pignons fous 18, 20 sont, en l'absence de couplage en rotation avec l'arbre secondaire auxiliaire 5 qui les porte, libres à rotation avec cet arbre et sont maintenus axialement par exemple par une rondelle ou un anneau d'arrêt (non référencé). Entre les troisième et quatrième pignons fous 18, 20, un moyeu 22 solidaire en rotation de l'arbre secondaire auxiliaire 5 est intercalé, et, de part et d'autre de ce moyeu 22, il est prévu des troisième et quatrième moyens de couplage en rotation C3, C4, ou moyens de crabotage, réalisant le couplage soit du troisième pignon fou 18 avec le moyeu 22 de l'arbre secondaire auxiliaire 5, soit du quatrième pignon fou 20 avec le moyeu 22 de l'arbre secondaire auxiliaire 5. Les troisième et quatrième moyens de couplage en rotation C3, C4 comportent chacun un manchon de crabotage, ou baladeur, (non référencés) dont les crabots sont destinés à coopérer avec des cannelures extérieures du moyeu 22 sur lesquelles coulissent les manchons de crabotage. La mise en service, ou activation, de chacun des moyens de couplage en rotation C1, C2, C3, C4 est réalisée par le déplacement axial des manchons de crabotage et la mise en contact des crabots des manchons de crabotage avec ceux du moyeu 21, 22. Le déplacement axial des manchons de crabotage est réalisé au moyen de fourchettes (non représentées) enserrant chacun des manchons et pilotées par des moyens de commande (non représentés) de type actionneurs électro hydrauliques ou électromécaniques. Les arbres secondaires principal et auxiliaire 4, 5 portent chacun à rotation libre deux pignons d'attaque 10a, l i a , 10b, 1 lb, dits long et court, engrenant chacun avec une denture de couronne de pont, respectivement couronne de pont long 12a et couronne de pont court 12b, ou chaîne du différentiel reliée à un différentiel 9, d'axe X4. L'engagement d'un rapport de transmission est réalisé par couplage du pignon fou de la vitesse correspondante avec l'arbre qui le porte. Quel que soit le rapport de transmission enclenché, le mouvement d'une des arbres secondaires est transmis au différentiel au moyen des pignons d'attaques à la chaîne de différentiel, puis aux roues du véhicule automobile (non représenté). On obtient ainsi un dédoublement des rapports réalisé par une double démultiplication du pont. Entre les pignons d'attaques 10a, 10b, lla, llb des arbres secondaires 4, 5, un moyeu 23, 24 solidaire en rotation respectivement de l'arbre secondaire principal 4 et de l'arbre secondaire auxiliaire 5 est intercalé, et, de part et d'autre de ce moyeu 23, 24, il est prévu des moyens de couplage en rotation Cl), ou moyens de crabotage, réalisant le couplage soit du pignon d'attaque long 10a, lla soit du pignon d'attaque court 10b, llb avec le moyeu 23 de l'arbre secondaire principal 4 ou le moyeu 24 de l'arbre secondaire auxiliaire 5. Les moyens de couplage de pont Cp comportent chacun un manchon de crabotage, ou baladeur, (non référencés) dont les crabots sont destinés à coopérer avec des cannelures extérieures du moyeu 23, 24 sur lesquelles coulissent les manchons de crabotage. Les moyens de couplage des pignons d'attaque 10a, l0b avec l'arbre secondaire principal 4 sont référencés CPB et les moyens de couplage des pignons d'attaque lla, 1 lb avec l'arbre secondaire auxiliaire 5 sont référencés CPH. Une denture intermédiaire 25, portée par l'arbre secondaire principal 4 et déterminant un rapport de marche arrière engrène avec un pignon fou de marche arrière 26 porté à rotation libre par l'arbre secondaire auxiliaire 5. Un moyeu 27 de crabotage de marche arrière est porté par l'arbre auxiliaire 5 et coopère avec des cinquième moyens de couplage en rotation C5, permettant le crabotage d'un manchon de crabotage de marche arrière avec le pignon fou de marche arrière 26.

L'engrènement de la couronne de pont long 12a avec le pignon d'attaque long 10a, lla de l'arbre secondaire principal 4 ou auxiliaire 5 est illustré à la figure 2. On distingue le deuxième arbre d'entrée 3, le pignon d'attaque long l0a de l'arbre secondaire principal 4, et le manchon de crabotage CPB du pignon d'attaque long l0a de l'arbre secondaire principal 4, le pignon d'attaque long l la de l'arbre secondaire auxiliaire 5, et le manchon de crabotage CPH du pignon d'attaque long 1 la de l'arbre secondaire auxiliaire 5, ainsi que la couronne de pont long 12a. La couronne de pont long 12a engrène à la fois sur le pignon d'attaque long l0a de l'arbre secondaire principal 4 et le pignon d'attaque long 1la de l'arbre secondaire auxiliaire 5. L'engrènement du rapport de marche arrière AR et du premier et cinquième rapport de transmission sont illustrés à la figure 3. Dans l'exemple illustré, le premier arbre d'entrée 3 engrène avec le premier pignon fou 17 de l'arbre secondaire principal 4, déterminant un rapport de première et cinquième, et le pignon intermédiaire 25 de l'arbre secondaire principal 4 engrène avec le pignon fou de marche arrière 26 de l'arbre secondaire auxiliaire 5. Dans l'exemple illustré à la figure 4, le premier embrayage E 1 est couplé au premier arbre d'entrée 2 et le deuxième embrayage E2 est ouvert, de sorte que le deuxième arbre d'entrée 3 n'est pas couplé au moteur. Le premier moyen de couplage C1 est actionné de sorte que le premier pignon fou 17 est craboté à l'arbre secondaire principal 4 et donc que le rapport de première est engagé. Le manchon de crabotage du rapport court CPB de l'arbre secondaire principal 4 est également engagé afin de transmettre le couple sur le rapport de première aux roues du véhicule par l'intermédiaire de la denture de la couronne de pont court 12b. Afin de permettre le passage d'un rapport à un autre sans rupture de couple, lorsqu'un rapport pair est engagé, le rapport impair suivant est pré-sélectionné, c'est-à-dire que les pignons sont pré-engrenés. Ainsi, lors du passage suivant, le rapport est déjà engagé, si bien que le laps de temps entre le passage d'un rapport à un autre n'est pratiquement dû qu'à l'ouverture de l'un des embrayages et à la fermeture de l'autre embrayage. Ainsi, lors de la sélection du rapport de première, le rapport de seconde est pré-engagé. A cet effet, le deuxième pignon fou 19 est craboté par le deuxième moyen de couplage C2 à l'arbre secondaire principal 4. Dans l'exemple illustré à la figure 5, on passe d'un rapport de première à un rapport de seconde. On effectue une bascule des embrayages E1 vers E2. Le premier embrayage E1 est découplé du premier arbre d'entrée 2 et le deuxième embrayage E2 est couplé au deuxième arbre d'entrée 3. Le premier moyen de couplage C1 est commandé afin de décraboter le premier pignon fou 17 de l'arbre secondaire principal 4 et donc de désengager le rapport de première. Le rapport de troisième est pré-engagé et pour ce faire, le troisième moyen de couplage C3 est actionné afin de craboter le troisième pignon fou 18 à l'arbre secondaire auxiliaire 5, et le rapport haut CPH déjà engagé reste dans sa position. Le manchon de crabotage du rapport court CPB de l'arbre secondaire principal 4 reste engagé afin de transmettre le couple sur le rapport de seconde aux roues du véhicule par l'intermédiaire de la denture de la couronne de pont court 12b.

Le tableau de commutation des différents manchons de crabotage C' et embrayages En, n étant le nombre de moyens de couplage ou d'embrayages, pour le passage montant des différents rapports de la boîte de vitesses 1 est illustré à la figure 6. Les chiffres 1 à 8 représentent l'actionnement du rapport correspondant. L'état « 0 » signifie que le manchon de crabotage C' correspondant n'est pas couplé à l'arbre secondaire correspondant 4, 5, et l'état « X » représente un état couplé. Dans les colonnes des moyens de crabotage des couronnes de pont, bas et haut, CPB, CPH, on distingue le couplage des manchons de pont long « L » et court « C ». L'état couplé des embrayages E1 et E2 est défini par l'état « X ». Le pré-engagement des crabots est représenté par une flèche illustrant le passage d'un état couplé ou découplé à un état découplé ou couplé. Les étapes de pré- engagement des rapports sont définies par P,,, n étant le rapport de transmission compris entre 1 et 8, et la marche arrière AR. Les exemples illustrés aux figures 4 et 5 se retrouvent dans le tableau de la figure 6.

Les changements de couronne de pont 12a, 12b sont masqués par le pré-engagement des rapports de cinquième et de sixième. Les figures 7a, 7b illustrent le passage d'un rapport de huitième à un rapport de sixième respectivement sans et avec rupture de couple.

Le passage du rapport de huitième au rapport de sixième sans rupture de couple consiste à faire une bascule du deuxième embrayage E2 vers le premier embrayage E1 et à désélectionner le rapport de huitième et à sélectionner le rapport de sixième. Le rapport de septième est présélectionné avant l'étape de changement de rapport.

Puis une bascule inverse des embrayages est réalisée. Le passage du rapport de huitième au rapport de sixième avec rupture de couple consiste à ouvrir le deuxième embrayage E2, à désélectionner le rapport de huitième, à sélectionner le rapport de sixième, puis à refermer le deuxième embrayage E2. Ce passage consiste à passer du huitième rapport au sixième rapport de manière interrompue en ouvrant le deuxième embrayage E2. Grâce à l'invention qui vient d'être décrite, on obtient une boîte de vitesses à huit rapports de marche avant et un rapport de marche arrière présentant une compacité axiale accrue, et un faible encombrement grâce dédoublement des rapports de transmission. Une telle boîte de vitesses peut ainsi aisément être intégrée dans un véhicule automobile de tourisme.

Claims

REVENDICATIONS1. Boîte de vitesses à double embrayage comportant un premier arbre d'entrée (2) et un deuxième arbre d'entrée (3) concentrique au premier arbre d'entrée (2), et deux arbres secondaires (4, 5), caractérisée en ce que le premier arbre d'entrée (2) porte deux dentures fixes (13, 14) déterminant respectivement un premier et un cinquième rapport de transmission et un troisième et septième rapport de transmission.
2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, dans laquelle le deuxième arbre d'entrée (3) porte deux dentures fixes (15, 16) déterminant respectivement un second et un sixième rapport de transmission et un quatrième et huitième rapport de transmission.
3. Boîte de vitesses selon la revendication 1 ou 2, comprenant quatre pignons fous (17, 18, 19, 20), respectivement un premier pignon fou (17) des premier et cinquième rapports de transmission, un deuxième pignon fou (19) des deuxième et sixième rapports de transmission, un troisième pignon fou (18) des troisième et septième rapports de transmission et un quatrième pignon fou (20) des quatrième et huitième rapports de transmission.
4. Boîte de vitesses selon la revendication 3, dans laquelle les première et deuxième dentures fixes (13, 14) du premier arbre d'entrée (2) engrènent respectivement avec les premier et troisième pignons fous (17, 18).
5. Boîte de vitesses selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle les troisième et quatrième dentures fixes (15, 16) du deuxième arbre d'entrée (3) engrènent respectivement avec les deuxième et quatrième pignons fous (19, 20).
6. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 3 à 5, dans laquelle les premier et deuxième pignons fous (17, 19) sont portés à rotation libre par le premier arbre secondaire (4) et les troisième et quatrième pignons fous (18, 20) sont portés à rotation libre par le deuxième arbre secondaire (5).
7. Boîte de vitesses selon la revendication 6, dans laquelle chaque pignon fou (17, 18, 19, 20) comporte un moyen de couplage (C1, C3, C2, C4) en rotation avec l'arbre secondaire correspondant (4, 5), chaque moyen de couplage (C1, C2, C3, C4) étant commandé indépendamment.