FR2770601A1 - Boite de vitesse mecanique de vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention propose une boîte de vitesses du type comportant un arbre primaire (A1) qui entraîne un arbre secondaire (A2) par l'intermédiaire d'un premier train épicycloïdal (T1) et d'un second train épicycloïdal (T2) coaxial au premier (T1), caractérisée en ce que :- la première couronne (C1) est solidaire en rotation du second porte-satellites (PS2) qui est lié en rotation à l'arbre secondaire (A2);- la seconde couronne (C2) est solidaire en rotation du premier porte-satellites (PS1) qui est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire (A1) ou au carter (90) de la boîte (20) par des moyens commandés d'accouplement (CC, CD);- le second planétaire (PL2) est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire (A1) ou au carter (81) de la boîte (20) par des moyens commandés d'accouplement (CB, CA); et- le premier planétaire (PL1) est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire (A1) ou au carter (90) de la boîte par des moyens commandés d'accouplement (CE, CF).On obtient ainsi une boîte à sept rapports de marche avant et un rapport de marche arrière.
Description
La présente invention concerne une boîte de vitesses mécanique pour une transmission de véhicule automobile.
L'invention concerne plus particulièrement une boîte de vitesses à rapports multiples de marche avant et un rapport de marche arrière.
Une des fonctions principales d'une boîte de vitesses de véhicule automobile est d'adapter le couple transmis par le moteur thermique au couple résistant rencontré par le véhicule.
Cette adaptation est rendue possible en faisant appel à différents rapports de démultiplication des vitesses de rotation.
Afin d'améliorer l'exploitation du moteur thermique dans une multitude de cas d'utilisation possible, par exemple la circulation urbaine, la circulation sur route ou sur autoroute, en terrain plat ou en côte, etc., il est souhaitable de disposer de plusieurs rapports de démultiplication.
Ainsi, la majorité des boîtes de vitesses mécaniques qui équipent les véhicules automobiles particuliers comportent quatre ou cinq rapports de démultiplication en marche avant et un rapport de démultiplication en marche arrière.
Par ailleurs, l'encombrement global de la boîte de vitesses doit être compatible avec l'espace qui lui est alloué sous le capot moteur du véhicule.
La plus grande partie des véhicules particuliers contemporains sont équipés d'un groupe motopropulseur, associant le moteur thermique à une boîte de vitesses, qui est positionné transversalement dans le compartiment moteur.
De ce fait, l'encombrement axial maximal du groupe motopropulseur est déterminé par la largeur des voies du véhicules et la dimension axiale hors tout de la boite de vitesses est un paramètre critique lors de sa conception.
L'invention a pour objet de proposer une conception d'une boîte de vitesses comportant un nombre élevé de rapports de démultiplication de marche avant tout en présentant un encombrement axial réduit.
L'invention concerne ainsi une boîte de vitesses du type comportant un carter dans lequel est monté à rotation un arbre primaire d'entrée qui entraîne en rotation un arbre secondaire parallèle de sortie par l'intermédiaire d'un premier train épicycloïdal, comportant un premier planétaire, un premier porte-satellites, une première couronne et au moins un premier satellite, et d'un second train épicycloïdal coaxial au premier, comportant un second planétaire, un second porte-satellites, une seconde couronne et au moins second satellite.
II a déjà été proposé de faire appel à deux trains épicycloïdaux associés entre eux, notamment dans les boîtes de vitesses à train épicycloïdal Ravigneaux.
Toutefois, les différentes conceptions proposées à ce jour ne permettent d'obtenir que quatre rapports de démultiplication dont trois rapports de marche avant et un rapport de marche arrière.
D'autres solutions ont été proposées, qui ne sont pas satisfaisantes dans la mesure où elles ne permettent pas d'aboutir à un compromis satisfaisant quant au nombre de rapports de démultiplication de marche avant et à l'encombrement axial de la boîte de vitesses.
Afin de remédier à ces inconvénients, et de disposer d'une boîte de vitesses à sept rapports de marche avant et à un rapport de marche arrière, I'invention propose une boîte de vitesses du type mentionné précédemment, caractérisée en ce que
- la première couronne est solidaire en rotation du second porte-satellites qui est lié en rotation à l'arbre secondaire de sortie
- la seconde couronne est solidaire en rotation du premier porte-satellites qui est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire d'entrée ou au carter de la boîte de vitesses par des moyens commandés d'accouplement
- le second planétaire est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire d'entrée ou au carter de la boîte de vitesses par des moyens commandés d'accouplement ; et
- le premier planétaire est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire d'entrée ou au carter de la boîte de vitesses par des moyens commandés d'accouplement.
- la première couronne est solidaire en rotation du second porte-satellites qui est lié en rotation à l'arbre secondaire de sortie
- la seconde couronne est solidaire en rotation du premier porte-satellites qui est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire d'entrée ou au carter de la boîte de vitesses par des moyens commandés d'accouplement
- le second planétaire est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire d'entrée ou au carter de la boîte de vitesses par des moyens commandés d'accouplement ; et
- le premier planétaire est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire d'entrée ou au carter de la boîte de vitesses par des moyens commandés d'accouplement.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- L'arbre primaire d'entrée est coaxial aux deux trains épicycloïdaux;
- L'arbre primaire d'entrée comporte une extrémité avant d'entrée de mouvement qui est susceptible d'être liée en rotation au second planétaire et à partir de laquelle il traverse axialement et successivement le second porte-satellites, le second planétaire, le premier porte-satellites et le premier planétaire pour se terminer par une extrémité arrière de sortie de mouvement par laquelle l'arbre primaire d'entrée est susceptible d'être lié en rotation au premier porte-satellites
- la boîte de vitesses comporte un arbre intermédiaire, parallèle à l'arbre primaire d'entrée, dont l'extrémité avant porte et entraîne en rotation un pignon de sortie qui entraîne en rotation le premier planétaire et dont l'extrémité arrière est susceptible d'être liée en rotation à un pignon intermédiaire coaxial d'entrée qui est entraîné en rotation par l'arbre primaire d'entrée, ou d'être liée en rotation au carter de la boîte de vitesses
- le pignon intermédiaire d'entrée engrène avec un pignon de sortie porté et entraîné en rotation par l'extrémité arrière de sortie de l'arbre primaire d'entrée
- les moyens commandés d'accouplement pour lier second planétaire en rotation au carter ou à l'arbre primaire d'entrée sont deux crabots adjacents agencés au voisinage de l'extrémité avant de l'arbre primaire d'entrée
- le second porte-satellites comporte une roue dentée de sortie qui engrène avec un pignon porté par l'arbre secondaire de sortie et qui est disposée axialement entre le second porte-satellites et les deux crabots adjacents
- les moyens commandés d'accouplement pour lier le premier porte-satellites en rotation à l'arbre primaire d'entrée ou au carter sont deux crabots adjacents agencés au voisinage de l'extrémité arrière de l'arbre primaire d'entrée
- le premier planétaire comporte une roue dentée d'entrée qui engrène avec le pignon de sortie porté par l'arbre intermédiaire et qui est disposée axialement entre le premier planétaire et les deux crabots adjacents
- les moyens commandés d'accouplement pour lier en rotation l'extrémité arrière de l'arbre intermédiaire à son pignon intermédiaire d'entrée ou au carter sont deux crabots adjacents.
- L'arbre primaire d'entrée est coaxial aux deux trains épicycloïdaux;
- L'arbre primaire d'entrée comporte une extrémité avant d'entrée de mouvement qui est susceptible d'être liée en rotation au second planétaire et à partir de laquelle il traverse axialement et successivement le second porte-satellites, le second planétaire, le premier porte-satellites et le premier planétaire pour se terminer par une extrémité arrière de sortie de mouvement par laquelle l'arbre primaire d'entrée est susceptible d'être lié en rotation au premier porte-satellites
- la boîte de vitesses comporte un arbre intermédiaire, parallèle à l'arbre primaire d'entrée, dont l'extrémité avant porte et entraîne en rotation un pignon de sortie qui entraîne en rotation le premier planétaire et dont l'extrémité arrière est susceptible d'être liée en rotation à un pignon intermédiaire coaxial d'entrée qui est entraîné en rotation par l'arbre primaire d'entrée, ou d'être liée en rotation au carter de la boîte de vitesses
- le pignon intermédiaire d'entrée engrène avec un pignon de sortie porté et entraîné en rotation par l'extrémité arrière de sortie de l'arbre primaire d'entrée
- les moyens commandés d'accouplement pour lier second planétaire en rotation au carter ou à l'arbre primaire d'entrée sont deux crabots adjacents agencés au voisinage de l'extrémité avant de l'arbre primaire d'entrée
- le second porte-satellites comporte une roue dentée de sortie qui engrène avec un pignon porté par l'arbre secondaire de sortie et qui est disposée axialement entre le second porte-satellites et les deux crabots adjacents
- les moyens commandés d'accouplement pour lier le premier porte-satellites en rotation à l'arbre primaire d'entrée ou au carter sont deux crabots adjacents agencés au voisinage de l'extrémité arrière de l'arbre primaire d'entrée
- le premier planétaire comporte une roue dentée d'entrée qui engrène avec le pignon de sortie porté par l'arbre intermédiaire et qui est disposée axialement entre le premier planétaire et les deux crabots adjacents
- les moyens commandés d'accouplement pour lier en rotation l'extrémité arrière de l'arbre intermédiaire à son pignon intermédiaire d'entrée ou au carter sont deux crabots adjacents.
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 schématique en coupe, par un plan passant par les principaux arbres parallèles, d'une boîte de vitesses réalisée conformément aux enseignements de l'invention et qui illustrée en position de point mort
- la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 sur laquelle les composants de la boîte de vitesses sont illustrés dans la position correspondant à la marche arrière
- les figures 3 à 9 sont des vues similaires à celle de la figure 1 sur lesquelles les composants de la boîte de vitesses sont illustrés dans leur position correspondant respectivement aux sept rapports de marche avant
- la figure 10 est un tableau de commutation des différents crabots pour la sélection des différents rapports de boîte ; et
- la figure 11 est un diagramme de Ravigneaux permettant d'illustrer la construction graphique des différents rapports de la boîte de vitesses conforme aux enseignements de l'invention.
- la figure 1 est une vue schématique en coupe, par un plan passant par les principaux arbres parallèles, d'une boîte de vitesses réalisée conformément aux enseignements de l'invention et qui illustrée en position de point mort
- la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 sur laquelle les composants de la boîte de vitesses sont illustrés dans la position correspondant à la marche arrière
- les figures 3 à 9 sont des vues similaires à celle de la figure 1 sur lesquelles les composants de la boîte de vitesses sont illustrés dans leur position correspondant respectivement aux sept rapports de marche avant
- la figure 10 est un tableau de commutation des différents crabots pour la sélection des différents rapports de boîte ; et
- la figure 11 est un diagramme de Ravigneaux permettant d'illustrer la construction graphique des différents rapports de la boîte de vitesses conforme aux enseignements de l'invention.
Dans la description qui va suivre, des composants identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes chiffres de référence sur toutes les figures.
La boîte de vitesses mécanique 20 illustrée sur les figures comporte un carter de boîte 22 qui est ici par définition un carter fixe relié à un élément de structure 24 de la caisse du véhicule automobile équipé d'un groupe motopropulseur auquel appartient la boîte de vitesses 20.
Bien qu'il s'agisse d'une boîte normalement prévue pour appartenir à un groupe motopropulseur d'orientation transversale du véhicule, on désignera par la suite, en référence aux figures et pour simplifier la description, la partie droite de la boîte de vitesses et de ses différents arbres comme étant la partie avant tandis que sa partie gauche sera, par convention, appelée la partie arrière.
Le carter 22 reçoit à rotation, dans deux paliers avant 26 et arrière 28 un arbre primaire AI d'entrée de mouvement dont l'extrémité axiale avant 30 est reliée, par exemple par
I'intermédiaire d'un embrayage (non représenté sur les figures), à l'arbre de sortie du moteur thermique.
I'intermédiaire d'un embrayage (non représenté sur les figures), à l'arbre de sortie du moteur thermique.
La boîte de vitesses 20 comporte aussi un arbre secondaire de sortie de mouvement A2 dont les extrémités axiales opposées avant 33 et arrière 34 sont montées à rotation dans deux paliers associés avant 36 et arrière 38 du carter 22.
L'arbre secondaire A2 est parallèle à l'arbre Al et il porte et entraîne en rotation un pignon de sortie 40 qui engrène avec la couronne dentée 42 d'un différentiel 44, de conception générale connue, qui est globalement agencée au droit de la partie latérale avant du carter 22 de la boîte de vitesses.
Le différentiel 44 est relié par ses deux arbres de sortie 46 et 48 aux demi-arbres de transmission de la puissance vers les roues motrices du véhicule.
Conformément aux enseignements de l'invention, L'arbre primaire AI est relié à l'arbre secondaire A2 par deux trains épicycloïdaux adjacents et imbriqués T1 qui sont coaxiaux à l'arbre primaire Al.
Chacun des deux trains épicycloïdaux Ti, T2 comporte une couronne périphérique dentée CI, C2 à denture intérieure à l'intérieur de laquelle engrène, pour chaque train T1, T2, au moins un satellite S1, S2.
Les satellites S1, S2 de chaque train épicycloïdal Ti,
T2 sont portés à rotation par un porte-satellites PS1, PS2.
T2 sont portés à rotation par un porte-satellites PS1, PS2.
Comme on peut le voir notamment sur la figure 1, les deux trains épicycloïdaux T1, T2 sont adjacents axialement l'un à l'autre, le premier train T1 étant situé axialement vers l'arrière du carter 22 par rapport au train T2 qui est situé axialement vers l'avant.
Du fait de leur agencement coaxial à l'arbre primaire Al, les deux trains T1 et T2 sont traversés axialement par l'arbre primaire Al.
Ainsi, depuis son extrémité axiale avant 30, L'arbre primaire Al traverse successivement le second porte-satellites
PS2, le second planétaire PL2, le premier porte-satellites PS1 et le premier planétaire PLI.
PS2, le second planétaire PL2, le premier porte-satellites PS1 et le premier planétaire PLI.
Conformément aux enseignements de l'invention, les deux trains épicycloïdaux T1 et T2 sont associés entre eux structurellement selon un agencement d'une grande compacité.
A cet effet, la première couronne C1 est solidaire en rotation du second porte-satellites PS2 tandis que la seconde couronne C2 est solidaire en rotation du premier portesatellites PS1.
Structurellement, les paires de composants associés
PSI-C2 et PS2-C1 peuvent être réalisés venus de matière en une seule pièce ou être réalisés sous la forme de composants indépendants rendus solidaires par des moyens adaptés, par exemple par soudage.
PSI-C2 et PS2-C1 peuvent être réalisés venus de matière en une seule pièce ou être réalisés sous la forme de composants indépendants rendus solidaires par des moyens adaptés, par exemple par soudage.
Comme on peut le constater notamment en considérant la figure 1, I'encombrement axial des deux trains épicycloïdaux T1 et T2 associés est particulièrement réduit.
L'organe de sortie de mouvement du double train épicycloïdal T1, T2 est le second porte-satellites PS2 qui est lié en rotation à l'arbre secondaire A2.
A cet effet, le porte-satellites PS2 est lié en rotation à une roue dentée 50 de sortie de mouvement qui engrène en permanence avec un pignon 52 qui est porté par l'arbre secondaire A2 dont il est solidaire en rotation.
Ainsi, tout mouvement de rotation, dans l'un ou l'autre sens, du second porte-satellites PS2 autour de l'arbre Ai est transmis à l'arbre secondaire A2, ce dernier tournant alors en sens inverse de celui-ci du second porte-satellites PS2.
La roue dentée de sortie 50 est rendue solidaire en rotation du second porte-satellites PS2 par une partie tubulaire 54 qui s'étend axialement vers l'avant en direction de l'extrémité avant 30 de l'arbre primaire AI.
Le premier planétaire PL1 est solidaire en rotation d'une roue dentée 56 d'entrée de mouvement à laquelle elle est reliée par une partie tubulaire 58 qui est traversée axialement par l'arbre primaire Al, la roue dentée 56 étant ainsi décalée axialement vers l'arrière par rapport au premier porte-satellites
PS1.
PS1.
La roue dentée 56 engrène en permanence avec un pignon denté 60 qui est porté par l'extrémité avant 62 d'un arbre intermédiaire A3 auquel le pignon 62 est lié en rotation.
L'arbre intermédiaire A3 est un arbre court, comme l'arbre secondaire A2, qui est agencé axialement vers l'arrière du carter 22, ses deux extrémités axiales avant 62 et arrière 64 étant montées à rotation dans des paliers avant 66 et arrière 68 du carter 22, le palier avant 66 étant porté par une cloison interne intermédiaire du carter 22.
Au voisinage de son extrémité axiale arrière 64, L'arbre intermédiaire A3, qui est parallèle à l'arbre primaire Al et à l'arbre secondaire A2, porte à rotation un pignon fou intermédiaire 70.
Le pignon arrière intermédiaire 70 engrène en permanence avec un pignon denté de sortie 72 qui est porté par l'extrémité axiale arrière 32 de l'arbre primaire Al à laquelle le pignon 72 est lié en rotation.
Ainsi, L'arbre primaire Al entraîne en permanence en rotation le pignon intermédiaire fou 70 dans les deux sens inverse de rotation, le pignon intermédiaire 70 tournant dans le sens de l'arbre primaire Al.
On décrira maintenant les différents moyens commandés d'accouplement permettant de lier en rotation certains composants tournants de la boîte de vitesses 20 de manière à, lorsqu'ils sont commandés sélectivement, sélectionner les différents rapports de transmission de la boite de vitesses 20.
Dans l'exemple illustré schématiquement sur les figures, chacun des moyens commandés d'accouplement est un crabot de conception connue qui est illustré schématiquement.
Les crabots CA à CF sont au nombre de six et ils sont chaque fois associés sous la forme d'une paire de crabots doubles et adjacents CA-CB, CC-CD et CE-CF.
Chaque paire de crabots comporte une bague externe de crabotage qui peut être commandée axialement dans les deux sens, par des moyens qui ne sont pas représentés sur les figures, de manière à associer un élément tournant lié en rotation à la bague de crabotage à un autre élément adjacent qui est une partie fixe du carter ou un pignon tournant.
La première paire de crabots CA-CB est agencée axialement au voisinage de l'extrémité axiale avant 30 de l'arbre primaire Al.
Une bague de crabotage commune 74 est liée en rotation, par un prolongement tubulaire axial 76, au second planétaire PL2.
Le prolongement tubulaire 76 est traversé axialement par l'arbre primaire Al et il traverse lui-même axialement l'élément tubulaire 54 qui lie en rotation la roue dentée de sortie 50 au second planétaire PL2.
Ainsi, la bague de crabotage 74 est en permanence liée en rotation au second planétaire PL2.
Le crabot CA comporte la bague de crabotage 74 qui peut être déplacée axialement vers l'arrière pour venir engrener avec un élément d'engrenage fixe 78 solidaire en rotation du carter 22 au niveau d'un palier 80, pour le montage à rotation de l'élément tubulaire 76, qui est porté par une cloison intermédiaire 81 du carter 22.
Ainsi, la mise en oeuvre du crabot CA permet d'immobiliser en rotation le second planétaire PL2 par rapport au carter 22.
Le crabot CB comporte la bague de crabotage 74 qui peut être déplacée axialement vers l'avant pour venir engrener avec un élément d'engrenage 82 qui est porté par l'extrémité avant de l'arbre primaire Ai auquel il est lié en rotation.
La deuxième paire de crabots CC-CD est agencée axialement au voisinage de l'extrémité arrière 32 de l'arbre primaire Al.
Elle comporte une bague commune de crabotage 84 qui est en permanence liée en rotation au premier porte-satellites
PS1 par un élément tubulaire 86 qui est traversé axialement par l'arbre primaire Al et qui traverse lui-même axialement l'élément tubulaire 58 qui rend le premier planétaire PL1 solidaire en rotation de la roue dentée d'entrée 56, cette dernière étant ainsi disposée axialement entre le premier train épicycloïdal T1 et la deuxième paire de crabots CC-CD.
PS1 par un élément tubulaire 86 qui est traversé axialement par l'arbre primaire Al et qui traverse lui-même axialement l'élément tubulaire 58 qui rend le premier planétaire PL1 solidaire en rotation de la roue dentée d'entrée 56, cette dernière étant ainsi disposée axialement entre le premier train épicycloïdal T1 et la deuxième paire de crabots CC-CD.
Le crabot CC comporte la bague de crabotage 84 qui est susceptible d'être commandée axialement, par des moyens non représentés sur les figures, vers l'arrière pour venir engrener avec un élément d'engrenage 86 qui est porté par le pignon de sortie 72 de manière à pouvoir lier ce dernier en rotation au premier porte-satellites PS1.
Le crabot CD comporte la bague de crabotage 84 qui peut être déplacée axialement vers l'avant pour venir engrener avec un élément d'engrenage 88 qui est porté par la cloison intermédiaire 90 du carter au niveau du palier 92 permettant le montage à rotation de l'élément tubulaire 86.
La troisième paire de crabots CE-CF comporte une bague commune de crabotage 94 qui est susceptible d'être déplacée axialement dans les deux sens, par des moyens de commande non représentés, et qui est en permanence liée en rotation à l'arbre intermédiaire A3.
La troisième paire de crabots CE-CF est agencée axialement au droit de la deuxième paire de crabots CC-CD, c'est-à-dire axialement entre la paroi transversale arrière 23 du carter 22 et la paroi intermédiaire 90 qui porte les paliers 66 et 92.
Le crabot CE comporte la bague de crabotage 94 qui peut être déplacée axialement vers l'arrière pour engrener avec un élément d'engrenage 96 porté par le pignon intermédiaire arrière 70 de manière à lier ce dernier en rotation à l'arbre intermédiaire A3 et donc au premier planétaire PLI à travers le pignon de sortie 60, la roue d'entrée 56 et l'élément tubulaire 58.
Le crabot CF comporte la bague de crabotage 94 qui peut être déplacée axialement vers l'avant pour engrener avec un élément d'engrenage fixe 98 porté par la cloison intermédiaire 90 du carter 22 au niveau du palier avant 66 de l'arbre intermédiaire A3.
On décrira maintenant le fonctionnement de la boîte de vitesses 20 en référence aux figures 1 à 9.
Par convention, sur les figures 1 à 9, le carter et les pièces liées au carter sont en trait plein fin, et les parties tournantes transmettant de la puissance sont en trait plein épais sauf l'ensemble de sortie PS2, A2, 50, 52, 40, 42, 44, 46, 48 qui est toujours en trait pointillé plus épais.
Dans la position de point mort illustrée à la figure 1, aucun des crabots CA à CF n'est actionné.
L'arbre d'entraînement Al, s'il est lié en rotation au vilebrequin de moteur thermique, n'entraîne en rotation que le seul pignon intermédiaire 70 qui est fou en rotation sur l'arbre intermédiaire A3.
Ainsi, aucun mouvement de rotation n'est transmis à l'arbre secondaire de sortie A2.
La sélection de l'un quelconque des huit rapports de démultiplication, c'est-à-dire du rapport de marche arrière ou de l'un quelconque des sept rapports de marche avant, ne nécessite que la commande de deux crabots appartenant bien entendu à des paires distinctes de crabots.
On a représenté sur la figure 2 le fonctionnement de la boîte de vitesses 20 en marche arrière.
Comme on peut le voir sur la table de commutation de la figure 10, la sélection de la marche arrière est obtenue par l'actionnement simultané des crabots CD et CE.
L'actionnement du crabot CD rend le premier portesatellites PS1 fixe, c'est-à-dire solidaire en rotation du carter 22.
Dans la mesure où le premier porte-satellites PS1 est solidaire en rotation de la seconde couronne C2, cette dernière est bien entendu immobile en rotation par rapport au carter 22.
La commande du crabot CE rend le pignon 70 solidaire en rotation de l'arbre intermédiaire A3, c'est-à-dire que le premier planétaire PL1 est lié en rotation à l'arbre primaire Al par les pignons 72 et 70, L'arbre intermédiaire A3, le pignon de sortie 62, la couronne dentée d'entrée 56 et l'élément tubulaire 58.
Le premier planétaire PL1 tourne dans le même sens que l'arbre primaire Al et, par l'intermédiaire des satellites S1, il entraîne en rotation la première couronne Ci qui est ellemême solidaire en rotation du second porte-satellites PS2 qui transmet son mouvement de rotation à l'arbre secondaire A2 par la roue dentée 50 et par le pignon 52.
Cette transmission de mouvement se fait selon un rapport de démultiplication de marche arrière dont la détermination sera expliquée par la suite.
On notera, enfin, que le second planétaire PL2 est libre en rotation autour de l'arbre primaire Al.
Comme on peut le voir aux figures 3 et 10, la sélection du premier rapport de démultiplication de marche avant nécessite le crabotage simultané des crabots CA et CE.
L'actionnement du crabot CA rend le second planétaire PL2 fixe en rotation car il est rendu solidaire de la paroi intermédiaire 81 du carter 22.
Comme dans le cas de la marche arrière décrite précédemment à la figure 2, la commande du crabot CE permet à l'arbre primaire Al d'entraîner le premier planétaire PLI en rotation qui entraîne, par les premiers satellites S1, le premier porte-satellites PS1, et donc la seconde couronne C2 qui coopère avec les seconds satellites S2 portés par le second porte-satellites PS2 en roulant à l'extérieur du second planétaire fixe PL2.
On obtient ainsi un premier rapport de démultiplication de marche avant.
Le second rapport de marche avant est obtenu, comme cela est illustré aux figures 4 et 10, par la commande simultanée des crabots CB et CD.
L'actionnement du crabot CB permet de lier le second planétaire PL2 en rotation à l'arbre primaire Al tandis que, comme dans le cas de la marche arrière décrite précédemment, I'actionnement du crabot CD permet d'immobiliser en rotation le premier porte-satellites PS1 et donc la seconde couronne C2.
Du point de vue des deux trains épicycloïdaux T1 et T2, seul le second train épicycloïdal T2 intervient dans la transmission de mouvement entre l'arbre primaire Al et l'arbre secondaire A2 déterminant ainsi le rapport de démultiplication du second rapport de marche avant.
Comme on peut le voir aux figures 5 et 10, la sélection du troisième rapport de marche avant est obtenue en actionnant simultanément les crabots CA et CC.
Comme dans le cas du premier rapport de marche avant, I'actionnement du crabot CA immobilise le second planétaire PL2 en rotation par rapport au carter 22, 81 tandis que l'actionnement du crabot CC lie le premier porte-satellites
PS1 en rotation à l'arbre primaire Al.
PS1 en rotation à l'arbre primaire Al.
L'arbre primaire Al entraîne donc aussi la seconde couronne C2 qui entraîne le second porte-satellites PS2 en rotation par l'intermédiaire des seconds satellites S2 qui roulent à l'extérieur du second planétaire PL2, qui est fixe en rotation, déterminant ainsi le rapport de démultiplication du troisième rapport de marche avant.
Comme on peut le voir aux figures 6 et 10, le quatrième rapport de marche avant est sélectionné en actionnant simultanément les crabots CD et CE.
Comme dans le cas du deuxième rapport de marche avant, I'actionnement du crabot CD permet à l'arbre primaire Al d'entraîner le second planétaire PL2 en rotation tandis que l'actionnement du crabot CE permet, comme dans le cas du premier rapport de marche avant, à l'arbre primaire Al d'entraîner le premier planétaire PL1 en rotation.
Le rapport de démultiplication du quatrième rapport de marche avant est ainsi déterminé par l'association des deux trains épicycloïdaux de la boîte de vitesses 20.
Comme on peut le voir aux figures 7 et 10, la sélection du cinquième rapport de marche avant est obtenu en actionnant simultanément les crabots CB et CC.
Du fait de l'actionnement de ces deux crabots CB et CC,
L'arbre primaire Al entraîne en rotation le second planétaire
PL2 et le premier porte-satellites PSI et donc la seconde couronne C2.
L'arbre primaire Al entraîne en rotation le second planétaire
PL2 et le premier porte-satellites PSI et donc la seconde couronne C2.
Comme on peut le voir aux figures 8 et 10, la sélection du sixième rapport de marche avant est obtenu en actionnant simultanément les crabots CC et CE.
Grâce à cette commande, L'arbre primaire Al entraîne en rotation le premier porte-satellites PSI, à travers le crabot
CC, et le premier planétaire PLI, à travers le crabot CE, déterminant ainsi le régime de rotation du second portesatellites PS2.
CC, et le premier planétaire PLI, à travers le crabot CE, déterminant ainsi le régime de rotation du second portesatellites PS2.
Enfin, comme on peut le voir aux figures 9 et 10, la sélection du septième rapport de marche avant est obtenue en commandant les crabots CC et CF.
L'actionnement du crabot CC permet à l'arbre primaire
Ai d'entraîner en rotation le premier porte-satellites PS1 et donc la seconde couronne C2, tandis que l'actionnement du crabot CF permet d'immobiliser l'arbre intermédiaire A3 en le liant en rotation à la cloison intermédiaire 90 du carter 22, le premier planétaire PL1 étant ainsi aussi immobilisé en rotation.
Ai d'entraîner en rotation le premier porte-satellites PS1 et donc la seconde couronne C2, tandis que l'actionnement du crabot CF permet d'immobiliser l'arbre intermédiaire A3 en le liant en rotation à la cloison intermédiaire 90 du carter 22, le premier planétaire PL1 étant ainsi aussi immobilisé en rotation.
Le rapport de démultiplication est ainsi déterminé uniquement par le premier train épicycloïdal T1.
D'une manière générale, c'est la loi de Willis qui détermine la relation entre les vitesses de rotation d'un train épicycloïdal selon la formule
coC-coPS -nP
oPL -oPS - nC dans laquelle oC, coPS et (oPL sont les vitesses de rotation de la couronne, du porte-satellites et du planétaire et dans laquelle nP et nC sont les nombres de dents respectifs du planétaire et de la couronne.
coC-coPS -nP
oPL -oPS - nC dans laquelle oC, coPS et (oPL sont les vitesses de rotation de la couronne, du porte-satellites et du planétaire et dans laquelle nP et nC sont les nombres de dents respectifs du planétaire et de la couronne.
Le diagramme de la figure 11 résulte de l'association des deux diagrammes de Ravigneaux dont chacun est représentatif de la conception de l'un des trains épicycloïdaux.
D'une manière générale, la construction des diagrammes est rendue possible du fait qu'il existe une relation linéaire entre les différents composants d'un train épicycloïdal.
Chacun des traits verticaux en pointillés est associé à un composant du train épicycloïdal correspondant.
Les distances, mesurées horizontalement, entre deux traits verticaux consécutifs sont proportionnelles au nombre de dents des composants du train épicycloïdal.
Ainsi, pour le premier train épicycloïdal, c'est-à-dire en considérant la partie gauche de la figure 11, la distance Di est proportionnelle au nombre de dents de la première couronne
CI tandis que la distance Dii est proportionnelle au nombre de dents du planétaire PL1.
CI tandis que la distance Dii est proportionnelle au nombre de dents du planétaire PL1.
Symétriquement, pour le second train épicycloïdal et en considérant la partie droite de la figure 11, la distance Diii est proportionnelle au nombre de dents de la seconde couronne
C2 tandis que la distance Dii est proportionnelle au nombre de dents du second planétaire PL2.
C2 tandis que la distance Dii est proportionnelle au nombre de dents du second planétaire PL2.
Le premier axe horizontal en traits forts, sur lequel sont situés les points CF, CD, PM, CA correspond à un régime de rotation de référence qui est ici par définition un régime nul correspondant aux possibilités de crabotage avec une partie fixe du carter.
Le trait fort horizontal supérieur, sur lequel sont situés les points CC et CB, correspond au régime de rotation de l'arbre primaire Al tandis que le trait horizontal intermédiaire en pointillés sur lequel est situé le point CE correspond au régime de rotation de l'arbre intermédiaire A3 lorsque celui-ci est entraîné en rotation.
On retrouve aussi sur ce diagramme le fait que, conformément aux enseignements de l'invention, le premier porte-satellites P.S1 et la seconde couronne C2 constituent un seul élément tandis que le second porte-satellites PS2 et la première couronne C1 constituent aussi un seul élément.
Du fait de la relation linéaire entre les différents composants de chaque train épicycloïdal, il est possible de tracer des droites passant à chaque fois par les deux points Cx et Cy correspondant aux deux crabots sélectionnés.
L'intersection de chacune de ces droites avec l'axe vertical correspondant au second porte-satellites PS2, qui est le composant de sortie des deux trains épicycloïdaux associés
Ti et T2, détermine graphiquement le rapport de démultiplication obtenu.
Ti et T2, détermine graphiquement le rapport de démultiplication obtenu.
Ainsi, par exemple, le rapport de démultiplication du sixième graphiquement les différents rapports de démultiplication des sept rapports de marche avant et du rapport de marche arrière.
Les moyens de commande des différents crabots CA à
CF n'ont pas été représentés sur les figures.
CF n'ont pas été représentés sur les figures.
Dans le cas d'une boîte mécanique à commande manuelle par levier de changement de vitesses, il peut s'agir de moyens de commande classiques par tringlerie qui agissent sur les fourchettes associées aux trois paires de crabots.
Dans le cas d'une boîte de vitesses à commande assistée et/ou automatisée, chaque paire de crabots peut être commandée par un actionneur électrique ou hydraulique, luimême commandé par une unité centrale de gestion de la sélection des différents rapports.
Claims (10)
1. Boîte de vitesses mécanique (20) pour une transmission de véhicule automobile du type comportant un carter (22, 81, 90) dans lequel est monté à rotation un arbre primaire d'entrée (Ai) qui entraîne en rotation un arbre secondaire parallèle de sortie (A2) par l'intermédiaire d'un premier train épicycloïdal (T1), comportant un premier planétaire (PLi), un premier porte-satellites (PS1), une première couronne (cri) et au moins un premier satellite (SI), et d'un second train épicycloïdal (T2) coaxial au premier (T1), comportant un second planétaire (PL2), un second portesatellites (PS2), une seconde couronne (C2) et au moins second satellite (S2), caractérisée en ce que
- la première couronne (C1) est solidaire en rotation du second porte-satellites (PS2) qui est lié en rotation à l'arbre secondaire de sortie (A2)
- la seconde couronne (C2) est solidaire en rotation du premier porte-satellites (PS1) qui est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire d'entrée (Ai) ou au carter (90) de la boîte de vitesses (20) par des moyens commandés d'accouplement (CC, CD);
- le second planétaire (PL2) est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire d'entrée (Ai) ou au carter (81) de la boîte de vitesses (20) par des moyens commandés d'accouplement (CB, CA) ; et
- le premier planétaire (PLi) est susceptible d'être lié en rotation à l'arbre primaire d'entrée (Ai) ou au carter (90) de la boîte de vitesses par des moyens commandés d'accouplement (CE, CF).
2. Boîte de vitesses selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'arbre primaire d'entrée (Ai) est coaxial aux deux trains épicycloïdaux (T1, T2).
3. Boite de vitesses selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'arbre primaire d'entrée (Al) comporte une extrémité avant d'entrée de mouvement (30) qui est susceptible d'être liée en rotation (CB) au second planétaire (PL2) et à partir de laquelle il traverse axialement et successivement le second porte-satellites (PS2), le second planétaire (PL2), le premier porte-satellites (PS1) et le premier planétaire (PL1) pour se terminer par une extrémité arrière de sortie de mouvement (32) par laquelle l'arbre primaire d'entrée (Ai) est susceptible d'être lié en rotation au premier portesatellites (PS1) .
4. Boîte de vitesses selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'elle comporte un arbre intermédiaire (A3), parallèle à l'arbre primaire d'entrée (Ai), dont l'extrémité avant (62) porte et entraîne en rotation un pignon de sortie (60) qui entraîne en rotation le premier planétaire (PLI) et dont l'extrémité arrière (64) est susceptible d'être liée en rotation (CE) à un pignon intermédiaire coaxial d'entrée (70) qui est entraîné en rotation par l'arbre primaire d'entrée (Ai), ou d'être liée en rotation (CF) au carter (90) de la boîte de vitesses.
5. Boîte de vitesses selon la revendication précédente caractérisé en ce que le pignon intermédiaire d'entrée (70) engrène avec un pignon de sortie (72) porté et entraîné en rotation par l'extrémité arrière de sortie (32) de l'arbre primaire d'entrée (Ai).
6. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens commandés d'accouplement pour lier second planétaire (PL2) en rotation au carter (81) ou à l'arbre primaire d'entrée (Ai) sont deux crabots adjacents (CA, CB) agencés au voisinage de l'extrémité avant (30) de l'arbre primaire d'entrée (Ai).
7. Boîte de vitesses selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le second porte-satellites (PS2) comporte une roue dentée de sortie (50) qui engrène avec un pignon (52) porté par l'arbre secondaire de sortie (A2) et qui est disposée axialement entre le second porte-satellites (PS2) et les deux crabots adjacents (CA, CB).
8. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens commandés d'accouplement pour lier le premier portesatellites (PS1) en rotation à l'arbre primaire d'entrée (Al) ou au carter (90) sont deux crabots adjacents (CC, CD) agencés au voisinage de l'extrémité arrière (32) de l'arbre primaire d'entrée (AI).
9. Boîte de vitesses selon la revendication précédente prise en combinaison avec l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le premier planétaire (PLi) comporte une roue dentée (56) d'entrée qui engrène avec le pignon de sortie (60) porté par l'arbre intermédiaire (A3) et qui est disposée axialement entre le premier planétaire (PLI) et les deux crabots adjacents (CC, CD).
10. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens commandés d'accouplement pour lier en rotation l'extrémité arrière (64) de l'arbre intermédiaire (A3) à son pignon intermédiaire d'entrée (70) ou au carter (90) sont deux crabots adjacents (CE, CF).
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9713968A FR2770601B1 (fr) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | Boite de vitesse mecanique de vehicule automobile |
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| FR2770601A1 true FR2770601A1 (fr) | 1999-05-07 |
| FR2770601B1 FR2770601B1 (fr) | 1999-12-03 |
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| FR9713968A Expired - Fee Related FR2770601B1 (fr) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | Boite de vitesse mecanique de vehicule automobile |
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| FR (1) | FR2770601B1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015220753A1 (de) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | Zf Friedrichshafen Ag | Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere für einen verbrennungsmotorischen und/oder elektromotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE449006C (de) * | 1924-10-21 | 1927-09-02 | Zimmermann Werke A G | Planetenraederwechsel- und -wendegetriebe |
| EP0305045A1 (fr) * | 1987-07-22 | 1989-03-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Transmission à changement de vitesses de type planétaire procurant 6 vitesses par deux simples mécanismes engrenage planétaire simple et pignon unique |
| WO1992017716A1 (fr) * | 1991-03-28 | 1992-10-15 | Zf Friedrichshafen Ag | Boite de vitesses automatique pour vehicules a moteur sous forme d'engrenage planetaire |
| DE29509232U1 (de) * | 1995-06-03 | 1995-08-17 | Siebenhaar Antriebstechnik GmbH, 34369 Hofgeismar | Schnellaufendes, mehrstufiges Planetenradschaltgetriebe |
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-
1997
- 1997-11-06 FR FR9713968A patent/FR2770601B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2770601B1 (fr) | 1999-12-03 |
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