FR2950409A1

FR2950409A1 - Dispositif de synchronisation et de solidarisation des arbres primaires d'une boite de vitesses a double embrayage

Info

Publication number: FR2950409A1
Application number: FR0956496A
Authority: FR
Inventors: Eric Schaeffer
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2011-03-25
Anticipated expiration: 2029-09-22
Also published as: WO2011036394A1; FR2950409B1

Abstract

L'invention se rapporte à une boîte de vitesses (10) mécanique pour véhicule automobile, comprenant deux embrayages, un premier et un second arbres primaires (11, 12), un premier et un second arbres secondaires (13, 14), chaque arbre primaire (11, 12) étant associé à un embrayage respectif, chaque arbre primaire portant des roues dentées aptes à engrener avec des pignons portés par l'un ou l'autre des arbres secondaires (13, 14, de telle sorte que le premier arbre primaire (11) est apte à engrener avec les pignons correspondant au rapports de vitesses de degré impair et que le second arbre primaire (12) est apte à engrener avec les pignons correspondant au rapports de vitesses de degré pair, caractérisé en ce que la boîte de vitesses comprend un dispositif (15) d'accouplement afin d'égaliser leurs vitesses de rotation respective lors d'un changement de rapport.

Description

DISPOSITIF DE SYNCHRONISATION ET DE SOLIDARISATION DES ARBRES PRIMAIRES D'UNE BOITE DE VITESSES A DOUBLE EMBRAYAGE

La présente invention a pour objet une boîte de vitesses à double embrayage, notamment pour un véhicule automobile. Pour faire varier le rapport de démultiplication entre l'arbre de sortie du moteur et les roues d'un véhicule, on utilise habituellement une boîte de vitesses à plusieurs rapports, associée à un embrayage. Il est avantageux, en particulier dans le cas d'une boîte à commande automatique, d'utiliser deux embrayages, l'un commandant les rapports impairs, l'autre les rapports pairs, afin de permettre un passage continu d'une vitesse à l'autre. De manière connue, par exemple du document EP 1 589 257, une boîte à embrayage double comporte deux arbres primaires, le premier associé aux rapports de vitesses impairs et à la marche arrière, le second aux rapports de vitesses pairs, ces deux arbres primaires étant associés respectivement à un premier et à un deuxième embrayage à friction, un premier et un deuxième arbre secondaire. Le premier arbre primaire, plein, et le second arbre primaire, creux, sont montés coaxiaux. Une telle architecture permet de réaliser des passages de vitesse sous couple en actionnant sélectivement l'un ou l'autre des embrayages associés à l'un ou l'autre des arbres primaires. On évite ainsi un inconvénient bien connu des boîtes de vitesses à embrayage unique : le phénomène de rupture de couple lors d'un passage de rapport de vitesse.

En effet, une telle architecture dédoublée permet de disposer de deux sous-ensembles de transmission (comprenant chacun embrayage, arbre primaire et arbre secondaire) indépendants, chaque sous-ensemble assurant respectivement la transmission des rapports de vitesses de degré pair et impair. Ainsi, lorsqu'un rapport est engagé sur l'un des deux sous-ensemble, par exemple celui gérant les rapports pairs, il est possible que le deuxième sous-ensemble soit déjà engagé sur le rapport impair qui doit a priori suivre, c'est-à-dire le rapport impair pressenti comme désiré par le conducteur après changement de rapport. La stratégie de passage des rapports repose en effet sur l'interprétation de la volonté du conducteur : par exemple, en cas de forte accélération sur le second rapport, on prédisposera le sous-ensemble non embrayé sur le troisième rapport et, inversement, en cas de décélération, sur le premier rapport. La figure 1 montre un schéma d'une boite connue comportant un premier et un second arbre primaire, respectivement Api et Ap2, un premier et un second arbre primaire, respectivement As1 et As2, ainsi que les pignons de six rapports de marche avant (numérotés de 1 à 6), et un pignon de marche arrière Mar. Le premier arbre primaire Api est apte à entraîner les pignons correspondant aux rapports impairs 1, 3, 5, tandis que le second arbre primaire Ap2 est apte à entraîner les pignons correspondant aux rapports pairs 2, 4, 6 ainsi que celui de marche arrière Mar. Lorsqu'un véhicule équipé d'une telle boîte est propulsé sur le deuxième rapport, et que la prédiction du prochain changement de rapport prévoit un passage sur le troisième rapport, alors le sous-ensemble des rapports impairs doit effectuer un passage du rapport 1 vers le rapport 3 pour prépositionner ce sous-ensemble sur le rapport 3. Or, si ce passage est effectué tardivement vis-à-vis de la montée en régime du moteur, il peut se poser un problème de synchronisation : l'énergie à dissiper par le synchroniseur associé au rapport 3 peut se révéler trop grande, car l'écart de régime devant être absorbé par ce synchroniseur sera très important.

En effet, lorsque le rapport 2 est engagé, le second arbre primaire Ap2 entraîne le second arbre secondaire As2 par l'intermédiaire du pignon de second rapport. Le pignon de rapport 1, solidaire du second arbre secondaire As2 entraîne le premier arbre primaire Api. À titre d'exemple, si le régime moteur est de 6000 tr/min sur le rapport 2, la vitesse de l'arbre primaire peut atteindre (en fonction de la démultiplication du rapport 1) près de 10 000 tr/min. On donne ci-après un exemple chiffré, en prenant comme hypothèse que les deux arbres secondaires ont la même démultiplication et coas2 = cwap2 x K2 wpr3= cwas2xK3 K1 siûiap2 = 6000tr/min K1 = 0.2857 K2 = 0.4792 et que K3 = 0.7447 alors cwas2 = 2872tr / min cwpr3 = 7586tr/min que le premier rapport reste engagé jusqu'au passage du rapport 2 au rapport 3.

Avec : cwas2 : vitesse du second arbre secondaire As2 cwap2 : vitesse du second arbre primaire Ap2 wpr3 : vitesse du pignon de rapport 3 K1 : rapport de démultiplication du premier rapport K2 : rapport de démultiplication du deuxième rapport K3 : rapport de démultiplication du troisième rapport Au moment où l'on doit procéder au passage du sous-ensemble « impair », la différence de régime entre le premier arbre primaire et le pignon de rapport 3 est donc de 7586 û 2872 = 4714 tr/min. Comme rappelé plus haut, c'est cette différence de régime qui doit être absorbée par le synchroniseur du pignon de rapport 3. Comme montré ci-dessus, l'énergie devant être dissipée par les synchroniseurs lors des passages de vitesse est très importante et il existe un grand intérêt pour réduire au minimum cette énergie. En effet, cela permet d'utiliser des synchroniseurs de dimensions plus réduites, avec tous les gains associés (notamment : coût, encombrement, chaleur dégagée et usure moindres). C'est l'objectif de la présente invention, que de proposer une solution qui permette de limiter drastiquement les écarts de régime entre les pièces devant être synchronisées, et donc l'énergie devant être dissipée. Ainsi, l'invention concerne une boîte de vitesses mécanique pour véhicule automobile, comprenant deux embrayages, un premier et un second arbres primaires un premier et un second arbres secondaires chaque arbre primaire étant associé à un embrayage respectif, chaque arbre primaire portant des roues dentées aptes à engrener avec des pignons portés par l'un ou l'autre des arbres secondaires de telle sorte que le premier arbre primaire est apte à engrener avec les pignons correspondant au rapports de vitesses de degré impair et que le second arbre primaire est apte à engrener avec les pignons correspondant au rapports de vitesses de degré pair, caractérisé en ce que la boîte de vitesses comprend un dispositif d'accouplement afin d'égaliser leurs vitesses de rotation respective lors d'un changement de rapport. Dans une réalisation, les premier et second arbres primaires sont montés coaxiaux, le premier arbre primaire étant plein et portant dans le second arbre primaire qui est creux, le dispositif d'accouplement étant disposé entre le premier et le second arbres primaires.

Dans une réalisation, le dispositif d'accouplement est un dispositif de synchronisation et de crabotage ; Dans une réalisation, dispositif d'accouplement est un embrayage, notamment un embrayage de type humide.

Dans une réalisation, le dispositif d'accouplement est activé au moyen d'un actionneur, notamment par l'intermédiaire d'un manchon baladeur. Dans une réalisation, la boîte de vitesses selon l'invention comporte cinq ou six ou rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. L'invention concerne également un véhicule automobile pourvu d'une boîte de vitesses selon l'une des revendications précédentes. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, description faite en référence aux figures annexées, figures parmi lesquelles : - la figure 1, déjà décrite, représente l'architecture d'une boîte de vitesses connue ; - la figure 2 représente un schéma simplifié d'une boîte de vitesses conforme à l'invention - la figure 3 représente une réalisation possible du système de synchronisation des arbres primaires selon l'invention.

La figure 2 montre un schéma simplifié d'une boîte de vitesses pour véhicule automobile conforme à l'invention. La boîte de vitesses 10 comprend un premier et un second arbre primaires, respectivement 11 et 12. De manière connue, les deux arbres primaires sont liés chacun à l'arbre moteur du véhicule par l'intermédiaire d'un embrayage respectif (non représentés). Les deux arbres primaires 11, 12 sont coaxiaux, le premier arbre primaire 11 étant plein et disposé à l'intérieur du second arbre primaire 12, ce dernier étant creux. La boîte de vitesses 10 comprend également un premier et un second arbre secondaires, respectivement 13 et 14, disposés de part et d'autre de l'ensemble de l'axe de rotation des arbres primaires. Des pignons de transmission sont répartis sur ces deux arbres secondaires 13, 14, et sont disposés de manière que les pignons correspondant aux rapports impairs de la boîte (premier, troisième et cinquième rapports) soient aptes à être entraînés par le premier arbre primaire (via des roues dentées solidaires en rotation de ce dernier), et que les pignons correspondant aux rapport pairs de la boîte ainsi qu'au rapport de marche arrière soit aptes à être entraînés par le second arbre primaire (via des roues dentées solidaires de celui-ci). L'architecture décrite ci-dessus est connue en soit et d'ailleurs analogue à celle décrite à la figure 1 qui représente l'état de la technique de la présente invention. L'invention se différencie de l'état de la technique essentiellement par la présence d'un dispositif 15 de synchronisation et d'accouplement permettant l'accouplement progressif des deux arbres primaires 11, 12, après égalisation de leur vitesse de rotation respective. Dans l'exemple de la figure 3, ce dispositif 15 est disposé entre les deux arbres primaires. Il peut s'agir par exemple d'un ensemble de synchronisation et de crabotage, d'un embrayage humide, ou de tout dispositif permettant la synchronisation et l'accouplement de deux pièces en rotation. Si l'on reprend l'exemple chiffré donné précédemment pour un passage du deuxième rapport vers le troisième rapport, nous avons, pour une boîte de vitesses conforme à l'invention, une différence majeure : contrairement à la boîte de la figure 1, l'arbre primaire est ici sans rapport engagé, donc au « neutre ». Les équations permettant de déterminer l'écart de régime devant être absorbé par le synchroniseur de troisième rapport s'écrivent alors comme suit : coapl = ciap2 _ on _ appelera _ donc cap cias2 = cap x K2 cipr3 = cap x K3 simap = 6000tr/min K2 = 0.4792 et que K3 = 0.7447 alors coas2 = 2872tr / min c0pr3 = 4468tr/min On voit donc qu'avec une boîte de vitesses selon l'invention la différence de régime entre le premier arbre primaire et le pignon de rapport 3 est donc de 4468 û 2872 = 1596 tr/min. L'exemple donné montre le gain important que permet l'invention : dans le cas d'un passage du deuxième rapport vers le troisième rapport, le synchroniseur du troisième rapport devra compenser un écart de régime de 1596 tr/min au lieu de 4714 tr/min pour une boîte de vitesses à deux embrayages de type connu (soit près de trois fois moins), ce qui constitue donc une énergie bien moindre à dissiper par ce même synchroniseur. L'ordre de grandeur de cette énergie correspond approximativement à l'énergie que doit dissiper un synchroniseur d'une boite de vitesses pilotée classique, c'est-à-dire à simple embrayage.

La figure 3 montre une réalisation possible du dispositif 15 selon l'invention. La figure 3 est un détail de la figure 2, sur laquelle sont montrés une partie des premier et second arbres primaires 11, 12, chacun portant une roue dentée, respectivement 110 et 120 (les autres roues dentées portées par les arbres primaires ne sont pas visibles sur la figure 3). Le dispositif 15 est dans l'exemple de la figure 3 un synchroniseur conventionnel. Il comporte deux bagues de synchronisation 151, 152, respectivement associées aux roues dentées 110 ; 120, et un moyeu de synchronisation 153. De manière connue, le synchroniseur est mis en oeuvre au moyen d'un manchon de synchronisation 154 qui est apte à être déplacé par un actionneur, de manière connue. L'invention permet donc de garantir une sollicitation des synchroniseurs bien moins importante que dans une boîte de vitesses à double embrayage connue, typiquement du même niveau qu'une boîte de vitesses pilotée classique (à embrayage unique). L'invention permet également de maîtriser plus finement le pilotage des synchroniseurs, en ayant une parfaite maîtrise de la vitesse de l'arbre primaire, celui-ci étant débrayé avant un changement de rapport. Enfin, l'invention présente également l'avantage non négligeable d'égaliser les vitesses des deux arbres primaires, éliminant ainsi les frottements entre ces deux arbres et contribuant à une réduction de la consommation du véhicule grâce à cette diminution des frottements internes dans le système de transmission.

Claims

REVENDICATIONS1. Boîte de vitesses (10) mécanique pour véhicule automobile, comprenant deux embrayages, un premier et un second arbres primaires (11, 12), un premier et un second arbres secondaires (13, 14), chaque arbre primaire (11, 12) étant associé à un embrayage respectif, chaque arbre primaire portant des roues dentées aptes à engrener avec des pignons portés par l'un ou l'autre des arbres secondaires (13, 14, de telle sorte que le premier arbre primaire (11) est apte à engrener avec les pignons correspondant au rapports de vitesses de degré impair et que le second arbre primaire (12) est apte à engrener avec les pignons correspondant au rapports de vitesses de degré pair, caractérisé en ce que la boîte de vitesses comprend un dispositif (15) d'accouplement afin d'égaliser leurs vitesses de rotation respective lors d'un changement de rapport.
2. Boîte de vitesses (10) mécanique selon la revendication 1, dans laquelle les premier et second arbres primaires (11, 12) sont montés coaxiaux, le premier arbre primaire (11) étant plein et portant le second arbre primaire (12) qui est creux, le dispositif d'accouplement (15) étant disposé entre le premier et le second arbres primaires.
3. Boîte de vitesses (10) mécanique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le dispositif d'accouplement (15) est un dispositif de synchronisation et 20 de crabotage ;
4. Boîte de vitesses (10) mécanique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le dispositif d'accouplement (15) est un embrayage, notamment un embrayage de type humide.
5. Boîte de vitesses (10) mécanique selon l'une des revendications 1 à 25 4, dans lequel le dispositif d'accouplement (15) est activé au moyen d'un actionneur, notamment par l'intermédiaire d'un manchon baladeur (154).
6. Boîtes de vitesses (10) mécanique selon l'une des revendications précédentes, comportant 5 ou 6 rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. 30
7. Véhicule automobile pourvu d'une boîte de vitesses (10) selon l'une des revendications précédentes.