FR2828258A1 - Boite de vitesse et procede pour l'execution de processus de commutation - Google Patents

Boite de vitesse et procede pour l'execution de processus de commutation Download PDF

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switching
synchronization
speeds
clutch
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FR0209928A
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Burkhard Pollak
Boris Serebrennikov
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Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
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LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
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Abstract

Dans cette boîte de vitesses, comportant au moins un embrayage (107) et des éléments (110-114 et 123) pour réaliser la commutation de vitesses de marche avant et d'au moins une vitesse de marche arrière, qui réalisent différentes démultiplications, des commutations en charge et des commutations avec interruption de la charge sont possibles.Application notamment aux voitures de tourisme.

Description

traction. L' invention concerne une boîte de vitesses comportant un
embrayage et des éléments pour commuter des vitesses de marche avant et au moins en vitesse de marche arrière. D'autre part l' invention concerne un procédé pour la mise en oeuvre de processus de commutation dans une
boîte de vitesses.
Dans la technique automobile, on connaît des boîtes de vitesses et des procédés pour exécuter des processus de commutation ou changement de vitesse. Dans les boîtes de vitesses connues, notamment dans une boîte de vitesses réalisant une commutation sans interruption, un embrayage de commutation en charge est associé à la vitesse maximale. Lorsque la vitesse maximale est une vitesse dite "overdrive", que l'on désigne également sous le terme de vitesse surmultipliée, un transfert complet du couple aux vitesses inférieures n'est pas réalisé d'une manière suffisante. Par conséquent la charge de l'embrayage est
trop élevée dans le dispositif connu.
Il s'est en outre avéré que dans des stratégies connues de commutation, exclusivement des commutations séquentielles sont possibles en tant que commutation en charge. Des commutations, avec lesquelles cependant on peut utiliser différentes douilles de commutation, peuvent être exécutées uniquement avec interruption de la force, c'est
à-dire pas avec commutation en charge.
L' invention a pour but de proposer une boîte de vitesses comportant au moins un embrayage et des éléments pour la commutation de vitesses de marche avant et d'au moins une vitesse de marche arrière, et dans laquelle les
inconvénients de l'état de la technique sont évités.
Ainsi il est proposé une boîte de vitesses dans laquelle des commutations en charge et des commutations avec interruption de la charge sont possibles. A cet effet on peut prévoir qu'un embrayage de démarrage et un embrayage de commutation en charge, l'embrayage de commutation en charge étant couplé à la vitesse maximale en second, lorsque la vitesse maximale est conçue en tant que
vitesse surmultipliée.
Dans une boîte de vitesses selon l' invention, les limitations indiquées précédemment de l'état de la
technique sont éliminces.
Dans le cadre d'une forme de réalisation de l' invention on peut prévoir qu'un transfert complet de couple s'effectue pour la vitesse maximale au moyen d'une synchronisation conçue de façon correspondante. La synchronisation peut présenter des capacités potentielles accrues de sorte qu'une commutation en charge est
avantageusement possible à la vitesse maximale.
Un avantage essentiel de la boîte de vitesses ici proposée réside dans le fait que le transfert complet du couple pour les premières vitesses est plus élevé en raison du montage de l'embrayage de commutation en charge et que la contrainte thermique l'embrayage de commutation en charge est plus faible que dans le cas o l'embrayage de
commutation en charge est associé à la dernière vitesse.
Dans la boîte de vitesses selon l' invention il est particulièrement avantageux qu'un second actionneur de la boîte de vitesse ne soit pas nécessaire étant donné que la vitesse maximale entre l'avant-dernière vitesse ou vitesse maximale en second soit engagée uniquement par l'embrayage de commutation en charge et qu'aucun actionneur de la boîte de vitesses ne soit par conséquent nécessaire
pour la cinquième vitesse.
Si les exigences concernant les utilisations des véhicule venaient à croître de façon supplémentaire, on pourrait obtenir avantageusement un potentiel très élevé pour une automatisation confortable au moyen d'une boîte de
vitesses automatisée comportant une vitesse surmultipliée.
La boîte de vitesses selon l' invention convient également pour un montage frontal-transversal dans un véhicule, car les différents éléments peuvent être adaptés aux exigences respectives, telles que l'espace de montage
ou analogue.
En ce qui concerne la boîte de vitesses proposée, il est particulièrement avantageux d'utiliser la synchronisation de la sixième vitesse pour exécuter, pendant la commutation de la sixième vitesse à la septième vitesse, un transfert complet de couple. De cette manière, on complète de façon appropriée une boîte de vitesses réalisant une commutation sans interruption (USG), dans laquelle les commutations sont exéautées avec commutation
en charge jusqu'à la cinquième vitesse.
On peut imaginer que des commutations soient effectuées depuis une vitesse inférieure à la cinquième vitesse, à la sixième vitesse sans application de la charge de traction ou bien soient exécutées séquentiellement en
contournant la cinquième vitesse.
En outre, le problème selon l' invention est résolu grâce au fait qu'il est proposé une boîte de vitesses dans laquelle des vitesses de marche avant peuvent être engagées au moyen d'unités de commutation, les vitesses impaires pouvant être actionnées au moyen d'un premier cylindre de commutation et les vitesses paires pouvant être actionnées au moyen d'un second cylindre de
commutation.
Dans le cas de la boîte de vitesses proposée, on peut prévoir d'utiliser un embrayage de démarrage, auquel cas un couple peut être transmis par l'intermédiaire d'un disque d'embrayage à un arUre d'entrée de la boîte de vitesses, sur lequel sont montés des pignons prévus pour les différentes vitesses et qui engrènent avec des roues situées sur l'arbre mené, l'entraînement pour la marche arrière s'effectuant par l'intermédiaire du pignon de
marche arrière.
Dans le cas de la boîte de vitesses selon l' invention, avantageusement au moyen d'un regroupement des vitesses en deux groupes de deux vitesses, qui sont activées par des cylindres de commutation entraînés séparément, il est possible d'obtenir un plus grand nombre de commutations en charge que dans le cas de boîtes de
vitesses connues.
D'autre part l' invention a pour but de proposer un procédé pour l'exécution de processus de commutation notamment dans le cas de la boîte de vitesses indiquée précédemment, sans laquelle le nombre de commutations possède sans interruption est plus élevé que dans le cas de procédés connus et en outre il est proposé d' augmenter la vitesse de commutation notamment dans le cas d'une boîte de
vitesses automatisée (ASG).
Par conséquent il est proposé un procédé selon l' invention, selon lequel les vitesses de marche avant sont commutées à l' aide d'unités de commutation, les vitesses paires étant associées à un premier groupe de vitesses, et les vitesses impaires étant associées à un second groupe de vitesses. Conformément à l' invention on peut prévoir que le processus de commutation d'une vitesse du premier groupe de vites se e st déclenché par une synchroni sat ion as soci ée au second groupe de vitesses, jusqu'à ce que la vitesse actuelle utilisoe soit désenclenchée, auquel cas alors dans le groupe de la vitesse désenclenchée, la synchronisation complète de la vitesse cible est exécutée, et la vitesse
cible peut être engagée.
Grâce au procédé selon l' invention, le processus de commutation à l'intérieur d'un groupe est enclenché par exemple par l'intermédiaire d'un dispositif de friction de forme conique de l'autre groupe de vitesses, jusqu'à ce que la vitesse actuelle puisse être désenclenchée. En particulier dans le cas de commutations avec une boîte de vitesses ASG3, la régulation du couple peut être exécutée
au moyen de l'embrayage de démarrage.
De cette manière, on peut également réaliser des sauts de vitesse doubles à l'aide du procédé selon l' invention. Dans le cas d'une boîte de vitesses automatisée étendue (boîte de vitesse ASG3), la commutation d'une nouvelle vitesse est nscessaire pour la
synchronisation lors que l'ancienne vitesse est engagée.
C'est pourquoi les douilles coulissantes doivent être touj ours disposées de manière à effectuer une commutation sur des vitesses qui ne se suivent pas. La stratégie selon l' invention, qui est proposée ici, augmente le nombre de
processus possibles de commutation sans interruption.
Dans le cadre d'une variante de réalisation avantageuse on peut prévoir de choisir comme vitesse pour la synchronisation pour la commutation montante de vitesse, une vitesse qui est supérieure d'un échelon à la vitesse cible. Pour une rétrogradation, on peut choisir comme vites se pour la synchroni sation une vites se qui est inférieure d'un échelon à la vitesse cible. Il est également possible de choisir d'autres vitesses ou échelons
de vitesse pour la synchronisation.
Dans le procédé selon l' invention on peut prévoir d'exécuter une commutation montante sur deux vitesses, de telle sorte qu'on réduit le couple moteur, qu'on établit la phase de synchronisation sur la synchronisation d'une vitesse supérieure à la vitesse cible, qu'on désenclenche la vitesse actuellement présente, qu'on établit la force de synchronisation pour la synchronisation de la vitesse cible, qu'on supprime la force de synchronisation pour la synchronisation de la vitesse supérieure à la vitesse cible, qu'on règle l'égalité de la vitesse de rotation avec l'embrayage de démarrage, qu'on engage la vitesse cible et qu'on ferme l'embrayage de démarrage. Le déroulement, proposé, conformément à l' invention, d'une commutation peut également être transmis de façon analogique à d'autres
circuits.
Il est particulièrement avantageux que l'agencement de la force synchrone pour la synchronisation de la vitesse cible et la suppression de la force synchrone pour la synchronisation de la vitesse supérieure à la vitesse cible soient exécutées en chevauchement.
Les revendications annexées à la présente demande
sont des propositions de formulation, sans préjudice de l'obtention d'une protection par brevet qui continue. La demanderesse se réserve le droit de revendiquer encore
d'autres caractéristiques ou combinaisons de caractéris-
tiques qui ne sont jusqu'ici exposces que dans la descrip-
tion et/ou les dessins.
Des références utilisoes dans les sous-revendica-
tions concernent la poursuite du développement de l'objet de la revendication principale grâce aux caractéristiques
des sous-revendications respectives; il ne faut pas les
considérer comme un renoncement à l'obtention d'une protec-
tion autonome de l'objet des caractéristiques ou combinai-
sons de caractéristiques des sous-revendications concer
nées.
Etant donné que les objets de ces revendications
peuvent constituer, au regard de l'état technique à la date de priorité attachée à la présente demande, des inventions propres et indépendantes, la demanderesse se réserve le
droit d'en faire l'objet d'autres revendications indépen
dantes ou de demandes divisionnaires. Ces objets peuvent également contenir des inventions indépendantes qui repré sentent une configuration indépendante des objets des sous
revendications précédentes.
Les exemples de réalisation ne doivent pas étre considérés comme une limitation de l' invention. Au contraire de nombreux changements et modifications sont possibles dans le cadre de l' invention telle que présente ment exposce, en particulier des variantes, éléments et combinaisons et/ou matières qui sont par exemple inventives par combinaison ou transformation des caractéristiques ou
éléments ou étapes de procédé décrits dans la description
générale et les modes de réalisation ainsi que les revendi-
cations et contenues dans les dessins et qui conduisent par des caractéristiques combinables à un nouvel objet ou à de nouvelles étapes de procédés ou de séquences d'étapes de
procédé, dans la mesure o il concerne également des procé-
dés de fabrication, de vérification et d'usinage, et o il permettrait à l'homme de métier d'apporter une solution au
problème à la base de l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention, ressortiront de la description donnée
ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre une représentation schématique d' un agencement possible d' une boîte de vitesses; - la figure 2 montre une représentation schématique d' une autre forme de réalisation d' une boîte de vitesses; la figure 3 représente un tableau qui indique des commutations en charge possible et des commutations sans interruption possible dans le cas de la boîte de vitesses de la figure 2; et - la figure 4 est un organigramme qui représente à titre d'exemple le déroulement possible d'un procédé
selon l' invention.
Sur la figure 1 on a représente à titre dexemple
une forme de réalisation de la boîte de vitesses proposée.
La boîte de vitesses représentée est constituée par un ensemble combiné d'un arbre d'entrée inférieur et d'un arbre de sortie 101 de la boîte de vitesses ainsi que d'un arbre secondaire 102. Un pignon 103 forme, avec un pignon 104, une démultiplication d'entrce pour les première, seconde, troisième et quatrième vitesses ainsi que la marche arrière et la sixième vitesse. Les pignons correspondants pour l'obtention des vitesses sont désignés par 110, 111, 112, 113 et 114 pour les vitesses de marche
avant ainsi que 123 pour la marche arrière.
Les pignons 110, 111, 112, 113, 114 et 123 engrènent avec des pignons 118, 119, 120, 121 et 122 sur les vitesses de marche avant et avec le pignon 125 pour la marche arrière. La première vitesse et la vitesse de marche arrière sont commutées au moyen de l'unité de lO synchronisation avec une douille coulissante 117. Les deuxième et troisième vitesses sont commutés sans
synchronisation avec une douille coulissante 116.
Les quatrième et sixième vitesses sont commutées au moyen d'une douille coulissante 115, qui comporte d'un côté pour la sixième vitesse, une unité de synchronisation performante 126. La force de traction est appliquée complètement pendant une commutation de la 5-ème à la 6-ème vitesse par l'intermédiaire de l'unité de synchronisation 126. La cinquième vitesse est réalisée au moyen de la fermeture de l'embrayage de commutation en charge 105. Le vilebrequin 108 du moteur est relié directement par l'intermédiaire de l'embrayage combiné 107, avec le disque de l'embrayage à commutation en charge 105 à l'arbre de sortie 101 de la boîte de vitesses. Un second flux de transfert de couple s'effectue au moyen du disque d'embrayage de démarrage 106, qui est également fermé, par l'intermédiaire du second arbre d'entrée 109 et du bloc à constante de démultiplication (pignon 103, pignon 104) à l'arbre secondaire 102. A partir de là, pendant la commutation, le couple est transmis par lintermédiaire de la douille coulissante 115 et de l'unité de synchronisation 106, au moyen du pignon 110, au pignon 118 et par conséquent également à l'arbre de sortie 120 de la boîte de vitesses. D'autres synchronisations dans la forme de réalisation normale sont associces à la douille coulissante 117, qui réalise la commutation de la première vitesse (au moyen du pignon 114 et du pignon 122) et de la vitesse de marche arrière (par l'intermédiaire du pignon 123, du pignon de marche arrière 124 et du pignon 125) lorsque l'embrayage de démarrage 106 est ouvert pour l'appliquer à
l'arUre de sortie 101 de la boîte de vitesses.
Sur la figure 2, on a représenté un autre agencement de la boite de vitesses comportant six vitesses
de marche avant et une vitesse de marche arrière.
Dans la boite de vitesses représentée, l'arbre
201 du moteur est relié au moyen de l'embrayage 202.
L'actionnement de l'embrayage s'effectue au moyen d'un actionneur d'embrayage 227 de sorte qu'un couple est transmis à un arUre d'entrée 204 de la boite de vitesses par l'intermédiaire du disque d'embrayage 203. Des pignons 206, 207, 208, 209, 210, 211, 212 pour les vitesses sont disposés sur l'arUre d'entrée 204 de la boite de vitesses, les pignons 206, 207, 208, 209, 210, 211, 212 engrenant à leur tour avec des pignons 214, 215, 216, 217, 218, 219,
220 sur un arbre mené 205.
La transmission pour la vitesse de marche arrière s'effectue par l'intermédiaire du pignon de marche arrière 213, les vitesses sur l'arbre mené 205 sont engagées au
moyen des unités de commotation 221, 222, 223, 224.
L'actionnement s'effectue par l'intermédiaire de cylindres de commotation 225, 226, un cylindre de commutation 225 étant associé aux vitesses impaires et un cylindre de
commutation 226 étant associé aux vitesses paires.
Sur la figure 3, on a représenté des circuits possibles avec assistance dynamique dans un tableau, les vitesses étant marquées verticalement et horizontalement, de telle sorte que les zones des tableaux indiquent le type individuel de commutation. Une commutation en charge est désignce par LS, et une commutation avec interruption de charge est désignée par US. Des hachures sous-jacentes et "+" en position d'exposant indiquent les commutations possibles en supplément à l 'aide du procédé selon
l' invention.
Par conséquent au moins toutes les combinaisons de commutation, qui n'ont pas pour cible la vitesse maximale ou la vitesse minimale, peuvent être exécutées sous la forme d'une commutation sans interruption. Le transfert complète pour les commutations dépend essentiellement des échelonnements des vitesses concernées et du dimensionnement des dispositifs de friction de forme conlque. Un déroulement de commutation possible pour une commutation faisant passer de la 2-ème vitesse à la 4-ème vitesse conformément au procédé selon l' invention est représenté à titre d'exemple sous la forme d'un organigramme sur la figure 4. On obtient les étapes opératoires suivantes: 1. réduction du couple moteur; 2. application d'une force synchrone au dispositif de friction de forme conique de la 5-ème vitesse; 3. désengagement de la seconde vitesse; 4. application d'une force synchrone au dispositif de friction conique de la 4-ème vitesse; 5. suppression de la force synchrone appliquée au dispositif de friction de forme conique de la 5-ème vitesse; 6. réglage de l'égalité des vitesses de rotation à l' aide de l'embrayage de démarrage; 7. engagement de la quatrième vitesse;
8. fermeture de l'embrayage de démarrage.
Les étapes de déroulement peuvent être appliquées de facon analogue à d'autres circuits. On peut exécuter les
étapes 4 et 5 de préférence en chevauchement.
ÉGENES DS FICuRS Figures 1 3: Pas de lgendes Fiqure 4: MoLormomenL absenLen = rducLion du couple moLeur; SynchronkatL an der kegelige reibairichLug des 5. gangs aufLauen = applicaLion d'une force sychroe au disposiLif de fricLion de forme conique de la S-me viLesse; 2. gang heraunahmen = d6sengagemenL de la seconde viLesse; synchrocErafL an der kegeligen reibeirichLung des 4. gangs aufLauen = applicaLion d'une force synchrone au disposiLif de fricLion conique de la 4-@me viLesGe; synchrocErafL an der keeligen reibeinrichLung des 5. gangs abLauen = suppressio de la force synchrone appliqude au disposiLif de fricLion de forme conioe de la S-Ame viLesse; miL der atahkupplung drehablgleichheiL eiregeln = rglage de l'AgaliLd des viLesses de roLaLion l' aide de l'embrayage de dmarrage; 2Q 4. gang durchGchalLen = engagemenL de la quaLriAme viLeGGe; antahrEupplung Gchliepen = termeLure de 1'embrayage de dmarrage.

Claims (14)

REVENDICATIONS
1. Boîte de vitesses comportant au moins un embrayage et des éléments pour réaliser la commutation de vitesses de marche avant et d'au moins une vitesse de marche arrière, qui réalisent différentes démultiplications, des commutations en charge et des commutations avec interruption de la charge étant possibles.
2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu un embrayage de démarrage (106) et un embrayage de commutation en charge (105), l'embrayage de commotation en charge étant couplé à la vitesse maximale en second, lorsque la vitesse maximale
est concue en tant que vitesse surmultipliée.
3. Boîte de vitesses selon la revendication 2, caractérisée en ce que lors d'une commutation à la vitesse la plus élevoe, il est prévu un transfert complet de couple au moyen d'une synchronisation avec des capacités potentielles accrues, de telle sorte qu'une commutation en
charge peut être réalisée.
4. Boîte de vitesses selon la revendication 3, caractérisée en ce que le transfert complet de couple est plus élevé pour des vitesses plus faibles, de sorte que la charge thermique de l'embrayage de commutation en charge
(105) est plus faible.
5. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un montage
frontal-transvereal peut être réalisé dans un véhicule.
6. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que les vitesses de marche avant peuvent être commutées au moyen d'unités de commutation, les vitesses impaires pouvant être activées par l'intermédiaire d'un premier cylindre de commutation (225) et les vitesses paires pouvant être activées par l'intermédiaire d'un
second cylindre de commutation (226).
7. Boîte de vitesses selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'il est prévu un embrayage, qu'un couple peut être transmis par l'intermédiaire d'un disque d'embrayage à un arbre d'entrée (204) de la boîte de vitesses, sur lequel sont disposés des pignons pour les différentes vitesses, qui sont en prise avec des pignons situés sur l'arbre mené (205), l'entraînement pour la marche arrière s'effectuant par l'intermédiaire du pignon
de marche arrière.
8. Procédé pour la mise en oeuvre d'opérations de commutation, notamment dans le cas de la boîte de vitesses
selon l'une des revendications 1, 6 et 7, caractérisé en ce
que les vitesses de marche avant sont commutées au moyen d'unités de commutation (221, 222, 223, 224), les vitesses paires étant associées à un premier groupe de vitesses et les vitesses impaires étant associées à un second groupe de vitesses.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le processus de commutation d'une vitesse appartenant au premier groupe de vitesse est déclenché par une synchronisation associée au deuxième groupe de vitesses, jusqu'à ce que la vitesse actuelle utilisée soit désengagée, la synchronisation complète de la vitesse cible étant alors exécutée dans le groupe de vitesses incluant la
vitesse extraite, et la vitesse cible étant engagée.
10. Procédé selon l'une ou l'autre des
revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'on choisit
comme vitesse pour la synchroni sat ion du passage à une vitesse plus élevée, une vitesse qui est supérieure d'un
échelon à la vitesse cible.
11. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'on choisit
comme vitesse pour la synchronisation pour une rétrogradation une vitesse qui est inférieure d'un échelon
à la vitesse cible.
12. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il est prévu
lors de la synchronisation, une réqulation du couple, qui
est exéautée au moyen de l'embrayage de démarrage.
13. Procédé selon l'une queleonque de
revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'on exécute une
commutation montante de deux vitesses par le fait qu'on réduit le couple moteur, qu'on supprime la phase de synchronisation pour la synchronisation d'une vitesse située au-dessus de la vitesse cible, qu'on désenclenche la vitesse actuellement présente, qu'on établit la phase de synchronisation pour la synchronisation de la vitesse cible, qu'on supprime la force de synchronisation pour la synchronisation de la vitesse située au-dessus de la vitesse cible, qu'on règle l'égalité des vitesses de rotation à l 'aide de l'embrayage de démarrage, qu'on engage
la vitesse cible et qu'on ferme l'embrayage de démarrage.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'on exécute l'établissement de la force de synchronisation pour la synchronisation de la vitesse cible et la suppression de la force de synchronisation pour la synchronisation de la vitesse situce au-dessus de la
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