WO1999031410A1 - Boite de vitesses de vehicule automobile - Google Patents

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WO1999031410A1
WO1999031410A1 PCT/FR1998/002728 FR9802728W WO9931410A1 WO 1999031410 A1 WO1999031410 A1 WO 1999031410A1 FR 9802728 W FR9802728 W FR 9802728W WO 9931410 A1 WO9931410 A1 WO 9931410A1
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gearbox
gear
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forward gear
idler
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PCT/FR1998/002728
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Inventor
Jean-Claude Doison
Robert Losq
Michel Raoul
Original Assignee
Renault
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    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
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    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/32—Gear shift yokes, e.g. shift forks

Definitions

  • the invention relates to an arrangement of reverse gear in a mechanical gearbox.
  • the invention relates more particularly to a reversing device of a mechanical gearbox with at least two primary and secondary parallel shafts of the type in which the primary shaft carries at least one idler gear of a forward gear ratio and a dog clutch comprising a dog clutch ring on which it is acted axially in a first direction, and of the type in which the secondary shaft carries a fixed pinion of the same forward ratio, a pinion of the reverse ratio, and of the type in which the secondary shaft carries dog clutch means comprising a dog clutch ring on which one acts axially in a second direction opposite to the first and of the type in which the passage of the forward gear ratio or the reverse gear ratio is controlled by a common fork .
  • gearboxes comprising the idler gear of the fifth forward gear on the primary shaft, and carrying a gear of the reverse gear on the secondary shaft.
  • the reverse devices are dependent on considerations related to performance, size, and reliability of operation. Indeed, optimizing the efficiency of a gearbox requires positioning the idler gear of the fifth forward gear on the primary shaft.
  • the invention provides a gearbox of the type described above, characterized in that the reverse gear carried by the secondary shaft is idle, in that the dog associated with the reverse gear is carried by the secondary shaft, and in that the two clutching rings are axially integral and move under the action of the common fork. According to other characteristics of the invention:
  • one of the two interconnecting rings has a flange which is received in a groove of the other ring dog clutch, one of the two rings being controlled directly by the fork;
  • the two clutching rings are mounted to rotate in a part controlled by the fork;
  • a side face of the fixed gear of the forward gear ratio has a clearance which allows the passage of the reverse gear clutch ring when it moves axially in the first direction;
  • the dog clutch rings are made of a material with a low coefficient of friction;
  • the invention therefore also aims to provide a solution to this particular problem by proposing an alternative low stiffness between the engine and the gearbox, without transfer of inertia from the engine to the gearbox.
  • the grinding noise and threshing noise are considerably reduced.
  • the invention provides a gearbox of the type described above, characterized in that the primary shaft is coupled in rotation to the motor by means of a coaxial torsion bar of the gearbox associated with a friction damping device cooperating with the primary shaft.
  • the primary shaft has a through bore which receives the torsion bar, a front end of which projects to be coupled to the motor;
  • the front end of the torsion bar has external grooves which cooperate with internal grooves of a coupling hub, and a rear end of the torsion bar has external grooves which cooperate with internal grooves of the bore of the primary shaft;
  • the damping device comprises a friction sleeve which is rotated by one end of the torsion bar and which has an axial frustoconical bearing cooperating with a frustoconical bearing complementary to the primary shaft, and elastic means which stress axially the frustoconical surfaces in mutual contact;
  • the sleeve has a convex frustoconical bearing and the primary shaft has a concave frustoconical bearing; - the friction sleeve is linked in rotation to the front end of the torsion bar;
  • the primary shaft includes stop means limiting its rotation relative to the torsion bar;
  • the stop means consist of three axial pins distributed angularly at the front end of the primary shaft which are received between three axial pins distributed on a shoulder of the friction sleeve;
  • a transverse wall of the gearbox casing carries a doui l the axially arranged which covers on the one hand the contact area between the primary shaft and the friction sleeve and, on the other hand, a seal front of the primary tree;
  • the elastic means consist of washers, the elastic compressed axially between the two shoulders;
  • the bore of the primary shaft opens at its rear end which is closed by a plug
  • the invention also provides a transmission associated with this gearbox, characterized in that the primary shaft of this gearbox is coupled to the engine of the vehicle by means of a clutch and in that one of the axial ends of the torsion bar is coupled to a clutch hub.
  • the external splines of the front end of the torsion bar cooperate with internal splines of the friction sleeve and splines of the clutch hub.
  • the set of pinions carried by each shaft corresponding to the different ratios is grouped between the two end bearings which are thus necessarily axially distant.
  • the reliability and operating conditions if the teeth are toothed require minimizing the deflection of the shafts, which leads to a significant diametrical oversizing of the shafts and bearings.
  • a first consequence is the degradation of the rotational friction drag, with harmful effects on the gear shifting performance and on the overall efficiency of the gearbox.
  • the tilting of a idler gear under load depends on the relationship between the length and the diameter of its bearing. Given the constraints resulting from the reduced length of the box, and therefore from the reduction in bearing lengths, the increase in the diameter of the bearing increases the tilting of the idler gear under load.
  • the invention proposes a box architecture making it possible to avoid oversizing the bearings.
  • each shaft is guided in rotation by a third central bearing, and the two central bearings are carried by a third central casing part.
  • the end bearings of the primary and secondary shafts are carried by transverse rear end walls of the front and rear parts of the casing, and the central bearings are carried by a transverse partition d rear end of the central part of the casing;
  • the rear partition of the central part is made integrally with the central part;
  • the rear partition of the central part can, as a variant, be an attached part fixed to the central part;
  • the box has a differential whose input ring is guided in rotation by two end bearings which are carried by the front and central parts of the housing; - the front part of the casing is that of a clutch associated with the gearbox, the central part is that of the pinions associated with the first and second forward gears, and the rear part is that of the gears associated with the higher ratios forward and reverse gear;
  • the secondary shaft carries, axially arranged from front to rear, the idler gear of second forward gear, the idler gear of first forward gear, the idler gear of reverse gear, the fixed gear of fifth gear forward gear, the idler gear of fourth forward gear and the idler gear of third forward gear, with two double synchronizers disposed respectively between the idler gears of first and second forward gear and between the idler gears of third and fourth forward gear, and the primary shaft carries the idler gear of the fifth forward gear coupled to a single synchronizer;
  • the end bearings comprise cylindrical roller bearings
  • the central bearings comprise single row bearings with radial contact
  • the idler gears of the first forward gear and the reverse gear are located in the immediate vicinity of the central ball bearing, and the idler gears of second and third forward ratios are in the immediate vicinity of a cylindrical roller bearing ;
  • FIG. 3 is a longitudinal view developed in partial axial section of this gearbox.
  • - Figure 4 is a detail view on a larger scale of Figure 3;
  • FIG. 5 is a sectional view along line 3-3 of Figure 4;
  • Figure 6 is a detail view on a larger scale of Figure 3 which shows in particular the axial stop of the torsion bar in the bore of the primary shaft.
  • FIG. 8 is a view similar to that of Figure 1 showing a second embodiment of real isation of the invention which comprises a rear wall consisting of an attached part fixed to the central part of the housing; and
  • FIG. 9 is a front view along arrow F3 of Figure 8 of the bulkhead attached to the central part of the housing.
  • the gearbox 10 illustrated in FIG. 1 has two parallel shafts, a primary shaft 12 and a secondary shaft 27.
  • the gearbox 10 also has a differential 50.
  • the primary shaft 12 carries, axially arranged from front to rear a clutch mechanism 48, the fixed gear of the second forward gear 14, the fixed gear of the first forward gear 16, the synchronizer 1 8 of the fifth gear forward gear with a dog clutch 20 and a hub 1 9, the idler gear of the fifth forward gear 22, the fixed gear of the fourth forward gear 24, and the fixed gear of the third forward gear 26.
  • the secondary shaft 27 carries, arranged axially from front to back, the idler gear of the second forward gear 28, a dual synchronizer of the first and second forward gear 30, the idler of the first forward gear 32, the idler of the reverse gear 34 , the reverse gear dog clutch 38 comprising a dog clutch ring 36 and a hub 37, the fixed gear of the fifth forward gear 40, the idler gear of the fourth forward gear 42, a double synchronizer 44 of the third and fourth forward gears, and the idler gear of the third forward gear 46.
  • the synchronizer of the fifth forward gear 1 8 glossy in Figure 2 has a ring 20 which is capable of being controlled in its axial movements by a fork (not shown), a bronze ring 21 realizing the synchronization of the pinion crazy about the fifth forward gear 22.
  • the synchronizer 1 8 and the dog clutch 38 are aligned axially and the rings 20 and 36 are solid axially from each other to allow the simultaneous movement of the rings 20 and 36 under the action of a common control fork in a first axial direction in the direction of the idler gear of the fifth forward gear 22 or, in a second opposite direction, in the direction of the idler gear of the reverse gear 34, axially immobilized by a washer 70 and a ring elastic 72.
  • the control fork (not shown) can act indifferently on the ring 20 of the synchronizer 1 8 or the ring 36 of the dog clutch 38.
  • the two rings 20 and 36 are made axially identical to one another by the 'Intermediate of a flange 39 of the ring 36 which is received radially between the opposite lateral faces of an internal radial groove 41 of the ring 20, the contacting surfaces being made of a material with a low coefficient of friction.
  • the user moves the fork (not shown) axially towards the idler gear of the fifth forward gear 22.
  • This action has the effect of compressing the bronze ring 21 which rotates the idler gear 22 at the same speed as the primary shaft 12, then the internal toothing of the ring 20 makes an axial connection between the toothing of the hub 1 9 of the synchronizer 1 8 and the teeth of the idler gear 22 which is linked in rotation with the fixed gear of the fifth forward gear 40 located on the secondary axis 27.
  • the dog clutch 38 moves towards the clearance provided for this effect.
  • the user moves the fork (not shown) axially in the direction of the idler gear of the reverse gear 34.
  • the synchronizer 1 8 moves towards the clearance provided for this purpose.
  • the internal toothing of the ring 36 makes an axial connection between the toothing of the hub 37 of the 34.
  • the fixed reverse gear 34 in fact carries two teeth, one 33 located on a small diameter shoulder of the gear 34 and which allows the dog clutch of the pinion 34, the other 35 located on the large diameter of the pinion 34 and being always linked in rotation with an intermediate pinion of the reverse gear (not shown), linked in rotation with the primary shaft 12 and which allows reverse the direction of rotation of the secondary shaft 27.
  • an intermediate control part may be provided in which the ring 20 of the synchronizer 1 8 and the ring 36 of the dog clutch 38 are rotatably mounted and on which acts the control fork (not shown).
  • the power transmission between the primary shaft 12, the synchronizer 18 and the fixed pinion 24 is ensured by splines 58, and the power transmission between the secondary shaft, the fixed pinion 40 and the dog clutch 38 is ensured by splines 54.
  • the idler pinion 22 of the primary shaft 12 is mounted on a needle bearing 60 and the idler pinions 28, 32, 34, 42, 46 of the secondary shaft 27 are mounted on needle bearings 52 , thus allowing the transmission of the radial teeth forces, the axial forces being taken up by single row ball bearings radial contact 66 of the primary shaft and 68 of the secondary shaft 27.
  • FIG. 3 shows a part of a gearbox 110 produced according to the invention. It is a mechanical gearbox of a five-speed motor vehicle associated with a diaphragm clutch 112.
  • the gearbox comprises a primary shaft 114 and a parallel secondary shaft 116.
  • the clutch 112 comprises a pressure plate 118 and a reaction plate 120.
  • an outer edge 119 of the diaphragm spring 122 acts on the pressure plate 118 which clamps a friction lining 124 on the reaction plate 120.
  • the friction lining is distributed around the periphery of a clutch disc 126, the central hub 128 of which is designed to be coupled to the primary shaft 114 with the possibility of axial movement.
  • a control lever 132 pushes a stop (not shown) against the inner edges 121 of the fingers 123 of the diaphragm 122 which releases the pressure plate 118 of the friction lining 124 and ensures disengagement.
  • the hub 128 is coupled to the primary shaft 114 by means of the torsion bar 138 which makes it possible to produce a coupling of low torsional value in a reduced space requirement.
  • the primary shaft 114 is, for this purpose, provided with an axial bore opening 136, closed at its rear end 135 by a screw cap 137, and which receives a torsion bar 138.
  • a front end 140 of the torsion bar 138 which projects axially out of the bore 136 beyond the front end 134 of the primary shaft 114 has external splines 142 which cooperate in rotation with grooves interior 1 30 of the hub 128 of the clutch disc 126.
  • the torsion bar 1 38 is connected in rotation to the primary shaft 1 14 by its rear end 139 by external grooves 144 which cooperate with internal grooves 146 of the bore 136 of the primary shaft 1 14.
  • the torsion bar 1 38 is immobilized axially with respect to the primary shaft 1 14 by a bil le 148 received in a radial bore 1 50 of the rear end 1 35 of the primary shaft 1 14, and in a radial groove 152 of torsion bar 1 38.
  • This arrangement is particularly advantageous because it allows the use of a torsion bar 138 of great length to introduce a torsion spring of low stiffness in the chain of transmission of power between the motor (not shown) and the shaft. primary 1 14 with minimal bulk.
  • the stiffness of the torsion bar in fact intervenes between its two ends 140, 142 and leading 1 39, 144 over almost the entire length of the primary shaft 1 14. Such a design makes it possible to preserve the axial compactness of the gearbox while having a damper of low torsional stiffness.
  • the diameter and the length of the torsion bar 1 38 are chosen so that the maximum level of stresses that the torsion bar can withstand without plastic deformation is slightly greater than the maximum torque that the motor can provide.
  • the front end 140 of the torsion bar 1 38 is damped in rotation relative to the primary shaft 1 14 by a friction damping device 154.
  • the device 154 comprises a friction stage sleeve 1 56 driven in rotation by grooves 1 57, formed at its tubular front end 59 of large diameter cooperating with the grooves 142 of the front end 140 of the torsion bar 1 38.
  • the rear end portion of the smallest diameter of the friction sleeve 156 has an internal bore 1 58 for the free passage of the torsion bar 1 38 and an external surface of convex axial frustoconical bearing 160 which cooperates by friction friction with a complementary concave frustoconical bearing 161 formed at the front end of the bore 136 of the primary shaft 1 14.
  • the friction sleeve 156 is in fact dimensioned and disposed at the front end 1 34 of the primary shaft 1 14 so that it can extend inside the clutch mechanism.
  • the largest diameter of the friction sleeve is substantially equal to that of the primary shaft 1 14 to extend axially between the fingers 123 of the diaphragm 122.
  • This arrangement avoids the use of a disc of damping, bulky axially and radially. According to the invention, the relative rotation of the primary shaft 1 14 relative to the torsion bar 1 38 is imitated.
  • the primary shaft 1 14 indeed has at its free end before 134 three pins 164 distributed angularly in a regular manner and received between three lugs 66 distributed angularly which extend axially towards the rear from a shoulder 173 of the sleeve 1 56.
  • the number of pins 164 and 1 66 can be reduced to two. Such an arrangement makes it possible to limit the relative angular deflections of the shaft 1 14 and of the sleeve 1 56.
  • the torsion bar does not participate more to the stiffness of the system which is then comparable to a rigid bar, the purpose of such a system being to protect the torsion bar from engine overtorque.
  • an axial bush 168 shown in FIG. 3 is fixed by screwing to a transverse partition 170 of the gearbox casing 1 1 0.
  • the axial bush 168 surrounds on the one hand the contact zone between the primary shaft 1 14 and the sleeve 1 56 and, on the other hand, the seal 1 71 of a bearing 172 of the primary shaft 1 14. This arrangement makes it possible to protect these elements from dust resulting from wear clutch friction 124. Referring to Figure 7, we see that the two shafts
  • a transverse partition 21 3 of the rear part 212 of the gearbox housing carries a bearing 220 at the rear end of the primary shaft 218 and a bearing 226 at the rear end of the secondary shaft 224.
  • a transverse partition 238 of the central casing part 21 4 carries a central bearing 225 of the primary shaft 21 8 and a central bearing 227 of the secondary shaft 224
  • a transverse partition 125 of the front part of the gearbox housing 216 carries a front end bearing 222 of the primary shaft 218 and a front end bearing 228 of the secondary shaft 224
  • this arrangement is particularly advantageous since it makes it possible to reduce the bending of the primary 21 8 and secondary 224 shafts by ensuring for each of them a guide in rotation by three bearings distributed axially along each shaft and each of which is of reduced diameter
  • the gearbox 21 0 has a differential 230 whose crown 232 is guided in rotation by two end bearings 234 and 236 respectively forming part of the central parts 214 and before 216 of the gearbox casing 1 0
  • the front part of the gearbox housing 216 is that of the clutch associated with the gearbox
  • the central part 214 is that of the pinions associated with the first and second forward gear ratios
  • the rear portion 212 is that of the pinions associated with the upper forward gear ratios and the reverse gear ratio
  • the secondary shaft thus carries the idler gear 242 of the second forward gear, the idler 244 of the first forward gear, the idler 246 of the reverse gear, the fixed gear 248 of the fifth forward gear, the idler gear 250 of the fourth forward gear, idler gear 252 of third forward gear II also carries two double synchronizers 254 and 56 disposed respectively between idler gears 242 of second forward gear ratio and 244 of the first forward gear ratio, and between the idler gear 250 of the fourth forward gear ratio and the idler gear 252 of the third forward gear ratio.
  • the primary shaft 21 8 carries the fixed gear 258 of the second forward gear, the fixed gear 260 of the first forward gear, the simple synchronizer 266 of the fifth forward gear, the idler 262 of the fifth forward gear , the fixed gear 264 of the fourth forward gear and the fixed gear 268 of the third forward gear.
  • this arrangement is all the more advantageous since the idler gear 242 of the second forward gear, the idler 244 of the first forward gear, the idler 246 of the reverse gear and the idler gear 252 of the third forward gear are in the immediate vicinity of a bearing, that is to say bearings 228, 227, and 226 respectively, which further reduces the influence of the bending of the he secondary shaft on the meshing increases the life of the teeth and improves the operating silence.
  • the end bearings 226 and 228 of the secondary shaft which comprise cylindrical roller bearings 270 and 272 support a significant part of the radial forces, while the central bearing 227, which comprises a single row bearing of balls radial contact 278, ensures the recovery of axial forces and part of the radial forces.
  • end bearings 220 and 222 of the primary shaft have cylindrical roller bearings 269 and 274 and the central bearing 225 has a bearing with a row of radial contact rods 76
  • the mounting can be real ized in a very simple way by for example fixing, to the central part of the casing 214 equipped with the primary shaft 218 provided with its pinions, the secondary shaft 224 provided with its pinions, and differential, the rear part 212 of the gearbox housing by screwing and the front part 216 of the gearbox housing by screwing
  • This second embodiment is characterized in that the rear transverse partition 238 of the central housing part 214, carrying the central bearing 225 of primary shaft 21 8 and the central bearing 227 of secondary shaft 224, is a fixed insert to the central part 214.
  • This other arrangement is particularly advantageous because it makes it possible to eliminate a draft angle on the central part 214 when it is made in a foundry, and also allows the use of new materials, for example magnesium for the part 1402 14 and a sheet metal plate for making the partition 238
  • a third embodiment (not shown) can be envisaged.
  • the central 214 and rear 212 parts of housing 210 previously glossed in FIG. 8 can in fact be produced in one piece, the added transverse partition 238 then being fixed by screwing through its holes 229 on internal bosses located in the area connecting the rear 21 2 and central 214 parts of the single piece.
  • This new arrangement is particularly advantageous because it allows it to eliminate the planes of joint between the central part 214 and rear part 21 2 when it is made in foundry and therefore makes it possible to reduce manufacturing costs while retaining the advantages inherent in the invention, that is to say the possibility of supporting each tree by means of three bearings.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne une boîte de vitesses (10, 110, 210) mécanique à au moins deux arbres parallèles primaire (14, 114, 218) secondaire (16, 224), du type dans lequel l'arbre primaire (14, 114, 218) entraîné en rotation par un moteur par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement élastique en rotation amorti par frottement de friction, caractérisée en ce que l'arbre primaire (14, 114, 227) est accouplé en rotation au moteur par l'intermédiaire d'une barre de torsion (38) coaxiale de la boîte de vitesses (10, 110, 210), associée à un dispositif d'amortissement à friction (154) coopérant avec l'arbre primaire (14, 114, 218). Application à une boîte mécanique de véhicule automobile.

Description

" Boîte de vitesses de véhicule automobile"
L' invention concerne un agencement de dispositif de marche arrière dans une boîte de vitesses mécanique.
L' invention concerne plus particulièrement un dispositif de marche arrière d'une boîte de vitesses mécanique à au moins deux arbres parallèles primaire et secondaire du type dans lequel l'arbre primaire porte au moins un pignon fou d'un rapport de marche avant et un crabot comportant une bague de crabotage sur laquel le on agit axialement dans un premier sens, et du type dans lequel l'arbre secondaire porte un pignon fixe du même rapport de marche avant, un pignon du rapport de marche arrière, et du type dans lequel l'arbre secondaire porte des moyens de crabotage comportant une bague de crabotage sur laquelle on agit axialement dans un second sens opposé au premier et du type dans lequel le passage du rapport de marche avant ou du rapport de marche arrière est commandé par une fourchette commune.
On connaît de nombreuses boîtes de vitesses comportant le pignon fou de cinquième rapport de marche avant sur l'arbre primaire, et portant un pignon du rapport de marche arrière sur l'arbre secondaire.
Le document EP 0.224.407 B1 décrit et représente un exemple de conception d'une telle boîte. Un problème se pose quant à l'optimisation simultanée des différentes caractéristiques de la boîte. Il est souhaitable de disposer d'une grille de changements de rapports en forme dite de double H permettant d'éviter les réglages en ayant une course d'engagement du cinquième rapport de marche avant égale et opposée à la course d'engagement du rapport de marche arrière.
Par ailleurs, les dispositifs de marche arrière sont tributaires de considérations liées au rendement, à l'encombrement, et à la fiabilité de fonctionnement. En effet, l'optimisation du rendement d'une boîte de vitesses impose le positionnement du pignon fou du cinquième rapport de marche avant sur l'arbre primaire.
Les contraintes géométriques l iées à l'obtention des rapports de démultiplication interdisent de plus le positionnement du pignon fou en vis à vis du pignon fou du cinquième rapport de marche avant, ceci afin d'éviter un surdimensionnement du carter de la boîte.
Enfin, la recherche de fiabil ité des mécanismes de commande interne de la boîte rend préférable l'emploi d'une commande commune de crabotage pour le cinquième rapport de marche avant et le rapport de marche arrière, cette condition étant particul ièrement délicate à réaliser : En effet, la réalisation du crabotage du rapport de marche arrière sur un arbre intermédiaire de marche arrière rend inévitable l'emploi d'une commande complexe. De même, la réalisation d'un dispositif permettant de désengager un rapport en arrivant au point mort et d'en engager un autre en le quittant entraîne également l'emploi d'une commande complexe, coûteuse, encombrante et présentant des risques de mauvais fonctionnement.
Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose une boîte de vitesses du type décrit précédemment, caractérisée en ce que le pignon de marche arrière porté par l'arbre secondaire est fou, en ce que le crabot associé au rapport de marche arrière est porté par l'arbre secondaire, et en ce que les deux bagues de crabotage sont solidaires axialement et se déplacent sous l'action de la fourchette commune. Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- l'une des deux bagues de crabotage comporte une collerette qui est reçue dans une gorge de l'autre bague de crabotage, l'une des deux bagues étant commandée directement par la fourchette ;
- en variante, les deux bagues de crabotage sont montées tournantes dans une pièce commandée par la fourchette ;
- une face latérale du pignon fixe du rapport de marche avant présente un dégagement qui permet le passage de la bague de crabotage de marche arrière quand il se déplace axialement dans le premier sens ; - les bagues de crabotage sont réalisées en matériau à faible coefficient de frottement ;
- le moyeu du crabot du rapport de marche avant est l ié en rotation à l'arbre primaire par des cannelures ;
- le pignon fixe du cinquième rapport de marche avant et le moyeu du crabot du rapport de marche arrière sont liés en rotation à l'arbre secondaire par des cannelures communes; chaque pignon fou est monté tournant sur son arbre par des aiguil les ;
- le pignon fou du rapport de marche arrière est immobi lisé axialement par des rondelles et des anneaux élastiques ;
- le rapport de rang le plus élevé est le cinquième rapport de marche avant.
Les contraintes acoustiques rendent néanmoins indispensable l'uti lisation d'un dispositif particulier permettant idéalement de placer les résonances de torsion hors de la plage des régimes d'uti lisation du moteur afin de faire disparaître les bruits qui les accompagnent correspondant à trois régimes particuliers du moteur appelés "grai llonnement", "creeping", et "bruit de batteuse".
L'invention a donc également pour but d'apporter une solution à ce problème particul ier en proposant une alternative faible raideur entre le moteur et la boîte de vitesses, sans transfert de l' inertie du moteur à la boîte de vitesses. Les bruits de grail lonnement et bruit de batteuse en sont notablement diminués. Dans ce but, l' invention propose une boîte de vitesses du type décrit précédemment, caractérisée en ce que l'arbre primaire est accouplé en rotation au moteur par l' intermédiaire d'une barre de torsion coaxiale de la boîte de vitesses associée à un dispositif d'amortissement à friction coopérant avec l'arbre primaire.
Selon d'autres caractéristiques de l' invention :
- l'arbre primaire comporte un alésage débouchant qui reçoit la barre de torsion dont une extrémité avant fait saillie pour être accouplée au moteur ; - l'extrémité avant de la barre de torsion comporte des cannelures extérieures qui coopèrent avec des cannelures intérieures d'un moyeu d'accouplement, et une extrémité arrière de la barre de torsion comporte des cannelures extérieures qui coopèrent avec des cannelures intérieures de l'alésage de l'arbre primaire ;
- le dispositif d'amortissement comporte un manchon de frottement qui est entraîné en rotation par une extrémité de la barre de torsion et qui présente une portée tronconique axiale coopérant avec une portée tronconique complémentaire de l'arbre primaire, et des moyens élastiques qui sollicitent axialement les portées tronconiques en contact mutuel ;
- les moyens élastiques sont comprimés axialement entre un épaulement du manchon de frottement et un épaulement de l'extrémité de la barre de torsion, et la barre de torsion est immobilisée axialement par rapport à l'arbre primaire ;
- le manchon présente une portée tronconique convexe et l'arbre primaire présente une portée tronconique concave ; - le manchon de frottement est lié en rotation à l'extrémité avant de la barre de torsion ;
- l'arbre primaire comporte des moyens de butée limitant sa rotation par rapport à la barre de torsion ; - les moyens de butée sont constitués par trois ergots axiaux répartis angulairement à l'extrémité avant de l'arbre primaire qui sont reçus entre trois ergots axiaux répartis sur un épaulement du manchon de frottement ;
- une paroi transversale du carter de la boîte de vitesses porte une doui l le disposée axialement qui recouvre d'une part la zone de contact entre l'arbre primaire et le manchon de frottement et, d'autre part, un joint d'étanchéité avant de l'arbre primaire ;
- les moyens élastiques sont constitués par des rondel les élastiques comprimées axialement entre les deux épaulements;
- l'alésage de l'arbre primaire débouche à son extrémité arrière qui est fermée par un bouchon ;
L' invention propose aussi une transmission associée à cette boîte de vitesses, caractérisée en ce que l'arbre primaire de cette boîte est accouplé au moteur du véhicule par l' intermédiaire d'un embrayage et en ce que l'une des extrémités axiales de la barre de torsion est accouplée à un moyeu de l'embrayage .
Selon une autre caractéristique, les cannelures extérieures de l'extrémité avant de la barre de torsion coopèrent avec des cannelures intérieures du manchon de frottement et des cannelures du moyeu de l'embrayage .
Dans une telle architecture, l'ensemble des pignons portés par chaque arbre correspondant aux différents rapports est groupé entre les deux paliers d'extrémité qui sont ainsi nécessairement éloignés axialement. Les conditions de fiabilité et de fonctionnement si lencieux des dentures nécessitent de minimiser le fléchissement des arbres, ce qui conduit à un surdimensioπnement diamétral important des arbres et des paliers.
Une première conséquence en est la dégradation de la traînée de frottement en rotation, avec des effets néfastes sur les prestations de passage des vitesses et sur le rendement global de la boîte.
Par ail leurs, le basculement d'un pignon fou sous charge dépend du rapport entre la longueur et le diamètre de son pal ier. Compte tenu des contraintes résultant de la longueur réduite de la boîte, et donc de la réduction des longueurs de palier, l'augmentation du diamètre du palier augmente le basculement du pignon fou sous charge.
Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose une architecture de boîte permettant d'éviter le surdimensionnement des pal iers.
Dans ce but, chaque arbre est guidé en rotation par un troisième palier central, et les deux paliers centraux sont portés par une troisième partie centrale de carter.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les paliers d'extrémité des arbres primaire et secondaire sont portés par des parois transversales d'extrémité arrière des parties avant et arrière du carter, et les paliers centraux sont portés par une cloison transversale d'extrémité arrière de la partie centrale du carter ; - la cloison arrière de la partie centrale est réalisée venue de matière avec la partie centrale ;
- la cloison arrière de la partie centrale peut, en variante, être une pièce rapportée fixée à la partie centrale ;
- les parties centrale et arrière du carter sont réalisées en une seule pièce.
- la boîte comporte un différentiel dont la couronne d'entrée est guidée en rotation par deux paliers d'extrémité qui sont portés par les parties avant et centrale du carter ; - la partie avant du carter est cel le d'un embrayage associé à la boîte de vitesses, la partie centrale est cel le des pignons associés aux premier et deuxième rapports de marche avant, et la partie arrière est celle des pignons associés aux rapports supérieurs de marche avant et au rapport de marche arrière ;
- l'arbre secondaire porte, disposés axialement d'avant en arrière, le pignon fou de deuxième rapport de marche avant, le pignon fou de premier rapport de marche avant, le pignon fou du rapport de marche arrière, le pignon fixe de cinquième rapport de marche avant, le pignon fou de quatrième rapport de marche avant et le pignon fou de troisième rapport de marche avant, avec deux synchroniseurs doubles disposés respectivement entre les pignons fous de premier et deuxième rapports de marche avant et entre les pignons fous de troisième et quatrième rapports de marche avant, et l'arbre primaire porte le pignon fou de cinquième rapport de marche avant accolé à un synchroniseur simple ;
- les paliers d'extrémité comportent des roulements à rouleaux cylindriques, les paliers centraux comportent des roulements à une rangée de billes à contact radial ;
- les pignons fous de premier rapport de marche avant et du rapport de marche arrière sont situés à proximité immédiate du roulement central à billes, et les pignons fous de deuxième et troisième rapports de marche avant sont à proximité immédiate d'un roulement à rouleaux cylindriques ;
- la partie centrale du carter comporte une patte extérieure de fixation, par exemple d'un élément de commande d'un embrayage. D'autres caractéristiques et avantages de l' invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue longitudinale développée en section axiale partiel le d'une boite de vitesses représentant un mode de réalisation de l' invention appliquée à une boîte mécanique à cinq rapports de marche avant ; - la figure 2 est une vue de détail à plus grande échelle de la figure 1 qui illustre notamment les pignons de cinquième rapport de marche avant et de marche arrière.
- la figure 3 est une vue longitudinale développée en section axiale partielle de cette boîte de vitesses. - la figure 4 est une vue de détai l à plus grande échelle de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue en section selon la ligne 3-3 de la figure 4;
- la figure 6 est une vue de détai l à plus grande échelle de la figure 3 qui il lustre notamment l'arrêt axial de la barre de torsion dans l'alésage de l'arbre primaire.
- la figure 7 correspond à la figure 1
- la figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 1 représentant un second mode de réal isation de l'invention qui comporte une cloison arrière constituée d'une pièce rapportée fixée à la partie centrale du carter ; et
- la figure 9 est une vue de face selon la flèche F3 de la figure 8 de la cloison rapportée de la partie centrale du carter.
La boîte de vitesses 10 illustrée à la figure 1 comporte deux arbres parallèles, un arbre primaire 12 et un arbre secondaire 27. La boîte de vitesses 10 comporte aussi un différentiel 50.
L'arbre primaire 12 porte, disposés axialement d'avant en arrière un mécanisme d'embrayage 48, le pignon fixe du second rapport de marche avant 14, le pignon fixe du premier rapport de marche avant 16, le synchroniseur 1 8 du cinquième rapport de marche avant comportant une bague de crabotage 20 et un moyeu 1 9, le pignon fou du cinquième rapport de marche avant 22, le pignon fixe du quatrième rapport de marche avant 24, et le pignon fixe du troisième rapport de marche avant 26. L'arbre secondaire 27 porte, disposés axialement d'avant en arrière, le pignon fou du second rapport de marche avant 28, un synchroniseur double des premier et second rapports de marche avant 30, le pignon fou du premier rapport de marche avant 32, le pignon fou du rapport de marche arrière 34, le crabot du rapport de marche arrière 38 comportant une bague de crabotage 36 et un moyeu 37 , le pignon fixe du cinquième rapport de marche avant 40, le pignon fou du quatrième rapport de marche avant 42, un synchroniseur double 44 des troisième et quatrième rapports de marche avant, et le pignon fou du troisième rapport de marche avant 46.
Le synchroniseur du cinquième rapport de marche avant 1 8 i l lustré sur la figure 2 comporte une bague 20 qui est susceptible d'être commandée dans ses déplacements axiaux par une fourchette (non représentée), une bague en bronze 21 réal isant la synchronisation du pignon fou du cinquième rapport de marche avant 22.
A la partie inférieure de la figure 2, on reconnaît l'arbre secondaire 27 portant le pignon fou du rapport de marche arrière 34 et le crabot du rapport de marche arrière 38 équipé de sa bague susceptible d'être commandée dans ses déplacements axiaux par une fourchette (non représentée). On reconnaît aussi, dans la partie supérieure de la figure 2, l'arbre primaire 12 portant le pignon fou du cinquième rapport de marche avant 22 et le synchroniseur du cinquième rapport de marche avant 1 8 équipé de sa bague 20 susceptible d'être commandée dans ses déplacements axiaux par une fourchette (non représentée). Conformément aux enseignements de l' invention , le synchroniseur 1 8 et le crabot 38 sont al ignés axialement et les bagues 20 et 36 sont sol idaires axialement l'une de l'autre pour permettre le déplacement simultané des bagues 20 et 36 sous l'action d' une fourchette de commande commune dans un premier sens axial en direction du pignon fou du cinquième rapport de marche avant 22 ou, dans un second sens opposé, en direction du pignon fou du rapport de marche arrière 34, immobilisé axialement par une rondelle 70 et un anneau élastique 72. La fourchette de commande (non représentée) peut agir indifféremment sur la bague 20 du synchroniseur 1 8 ou la bague 36 du crabot 38. Les deux bagues 20 et 36 sont rendues sol idaires axialement l'une de l'autre par l' intermédiaire d'une collerette 39 de la bague 36 qui est reçue radialement entre les faces latérales opposées d'une gorge radiale interne 41 de la bague 20, les surfaces en contact étant réalisées en un matériau à faible coefficient de frottement.
U n dégagement est assuré entre d'une part le synchroniseur 1 8 et une partie 68 du carter 62 de la boîte portant un roulement de l'arbre primaire 12 et, d'autre part, le crabot 38 et la face latérale 64 du pignon fixe de cinquième rapport de marche avant 40. Cette disposition permet un gain de place considérable.
Le fonctionnement de l'engagement du cinquième rapport de marche avant et du rapport de marche arrière selon l' invention est le suivant :
Pour engager le cinquième rapport de marche avant, l'utilisateur déplace la fourchette (non représentée) axialement en direction du pignon fou du cinquième rapport de marche avant 22. Cette action a pour effet de comprimer la bague en bronze 21 qui entraîne en rotation le pignon fou 22 à la même vitesse que l'arbre primaire 12, puis la denture intérieure de la bague 20 réalise une liaison axiale entre la denture du moyeu 1 9 du synchroniseur 1 8 et la denture du pignon fou 22 qui est lié en rotation avec le pignon fixe du cinquième rapport de marche avant 40 situé sur l'axe secondaire 27. Simultanément, le crabot 38 se déplace vers le dégagement prévu à cet effet. Pour engager le rapport de marche arrière, l' uti l isateur déplace la fourchette (non représentée) axialement dans la direction du pignon fou du rapport de marche arrière 34. Simultanément, le synchroniseur 1 8 se déplace vers le dégagement prévu à cet effet. La denture intérieure de la bague 36 réalise une liaison axiale entre la denture du moyeu 37 du 34. Le pignon fixe de marche arrière 34 porte en effet deux dentures, l'une 33 située sur un épaulement de petit diamètre du pignon 34 et qui permet le crabotage du pignon 34, l'autre 35 située sur le grand diamètre du pignon 34 et étant toujours liée en rotation avec un pignon intermédiaire du rapport de marche arrière (non représenté) , lié en rotation avec l'arbre primaire 12 et qui permet d'inverser le sens de rotation de l'arbre secondaire 27.
A titre de variante (non représentée), une pièce intermédiaire de commande peut être prévue dans laquel le la bague 20 du synchroniseur 1 8 et la bague 36 du crabot 38 sont montées tournantes et sur laquelle agit la fourchette de commande (non représentée).
La transmission de puissance entre l'arbre primaire 12, le synchroniseur 1 8 et le pignon fixe 24 est assurée par des cannelures 58, et la transmission de puissance entre l'arbre secondaire, le pignon fixe 40 et le crabot 38 est assurée par des cannelures 54. Enfin, le pignon fous 22 de l'arbre primaire 12 est monté sur un roulement à aiguilles 60 et les pignons fous 28, 32, 34, 42, 46 de l'arbre secondaire 27 sont montés sur des roulements à aiguilles 52, permettant ainsi la transmission des efforts radiaux de denture, les efforts axiaux étant repris par des roulements à une rangée de billes à contact radial 66 de l'arbre primaire et 68 de l'arbre secondaire 27.
On voit sur la figure 3 une partie d'une boîte de vitesses 110 réalisée suivant l'invention. Il s'agit d'une boîte de vitesses mécanique de véhicule automobile à cinq rapports associée à un embrayage à diaphragme 112. La boîte de vitesses comporte un arbre primaire 114 et un arbre secondaire parallèle 116.
De manière connue, l'embrayage 112 comporte un plateau de pression 118 et un plateau de réaction 120. En position embrayée, un bord extérieur 119 du ressort à diaphragme 122 agit sur le plateau de pression 118 qui serre une garniture de friction 124 sur le plateau de réaction 120. La garniture de friction est répartie à la périphérie d'un disque d'embrayage 126 dont le moyeu central 128 est prévu pour être accouplé à l'arbre primaire 114 avec une possibilité de débattement axial. En position débrayée, un levier de commande 132 repousse une butée ( non représentée ) contre les bords intérieurs 121 des doigts 123 du diaphragme 122 qui relâche le plateau de pression 118 de la garniture de friction 124 et assure le débrayage.
Conformément à l'invention, le moyeu 128 est accouplé à l'arbre primaire 114 par l'intermédiaire de la barre de torsion 138 qui permet de réaliser un accouplement de faible valeur torsionnelle dans un encombrement réduit. Comme on peut le voir sur la figure 6 l'arbre primaire 114 est, à cet effet , muni d'un alésage axial débouchant 136, obturé à son extrémité arrière 135 par un bouchon vissé 137, et qui reçoit une barre de torsion 138. Comme on peut le voir à la figure 4, une extrémité avant 140 de la barre de torsion 138 qui fait saillie axialement hors de l'alésage 136 au delà de l'extrémité avant 134 de l'arbre primaire 114 comporte des cannelures extérieures 142 qui coopèrent en rotation avec des cannelures intérieures 1 30 du moyeu 128 du disque d'embrayage 126. Comme on peut le voir à la figure 6, la barre de torsion 1 38 est l iée en rotation à l'arbre primaire 1 14 par son extrémité arrière 139 par des cannelures extérieures 144 qui coopèrent en avec des cannelures intérieures 146 de l'alésage 136 de l'arbre primaire 1 14.
La barre de torsion 1 38 est immobilisée axialement par rapport à l'arbre primaire 1 14 par une bil le 148 reçue dans un perçage radial 1 50 de l'extrémité arrière 1 35 de l'arbre primaire 1 14, et dans une gorge radiale 152 de la barre de torsion 1 38.
Cette disposition est particulièrement avantageuse car el le permet l'emploi d'une barre de torsion 138 de grande longueur pour introduire un ressort de torsion de faible raideur dans la chaîne de transmission de la puissance entre le moteur (non représenté) et l'arbre primaire 1 14 avec un encombrement minimal.
La raideur de la barre de torsion intervient en effet entre ses deux extrémités menée 140, 142 et menante 1 39, 144 sur la presque totalité de la longueur de l'arbre primaire 1 14. Une telle conception permet de préserver la compacité axiale de la boîte de vitesses tout en disposant d'un amortisseur de faible raideur torsionnelle.
Par ailleurs, le diamètre et la longueur de la barre de torsion 1 38 sont choisis de manière que le niveau maximal de contraintes que peut supporter la barre de torsion sans se déformer plastiquement soit légèrement supérieur au couple maximal que peut fournir le moteur.
Conformément à l'invention, l'extrémité avant 140 de la barre de torsion 1 38 est amortie en rotation par rapport à l'arbre primaire 1 14 par un dispositif d'amortissement à friction 154. Comme on peut le voir à la figure 4 le dispositif 154 comporte un manchon étage de frottement 1 56 entraîné en rotation par des cannelures 1 57 , formées à son extrémité avant tubulaire 59 de grand diamètre coopérant avec les cannelures 142 de l'extrémité avant 140 de la barre de torsion 1 38. La partie d'extrémité arrière du plus petit diamètre du manchon de frottement 156 comporte un alésage intérieur 1 58 pour le passage libre de la barre de torsion 1 38 et une surface extérieure de portée tronconique axiale convexe 160 qui coopère par frottement de friction avec une portée tronconique concave complémentaire 161 formée à l'extrémité avant de l'alésage 136 de l'arbre primaire 1 14.
Les deux portées tronconiques complémentaires 160 et
161 sont sollicitées en contact mutuel par des rondelles élastiques 162 du type "Bel leville". La barre de torsion 1 38 étant immobi lisée axialement par rapport à l'arbre primaire 1 14 par la bi l le 148 précédemment décrite, les rondel les élastiques
162 du type "Bel levillel 3 prennent appui axialement d'une part sur un épaulement arrière 167 de l'extrémité avant 140 de la barre de torsion 1 38 qui délimite les cannelures 142 et, d'autre part sur un épaulement radial avant 165 de l'alésage du manchon 156 qui délimite ses parties avant 159 et arrière 169 avec l' interposition d'une rondelle 163.
Cette disposition est particulièrement avantageuse car elle permet de réaliser un amortissement en rotation de la barre de torsion dans un espace réduit. Le manchon de frottement 156 est en effet dimensionné et disposé à l'extrémité avant 1 34 de l'arbre primaire 1 14 de façon qu'il puisse s'étendre à l' intérieur du mécanisme d'embrayage. Notamment, le plus grand diamètre du manchon de frottement est sensiblement égal à celui de l'arbre primaire 1 14 pour s'étendre axialement entre les doigts 123 du diaphragme 122. Cette disposition permet d'éviter l'emploi d'un disque d'amortissement, encombrant axialement et radialement. Conformément à l' invention, la rotation relative de l' arbre primaire 1 14 par rapport à la barre de torsion 1 38 est l imitée. Comme on peut le voir à la figure 5, l'arbre primaire 1 14 comporte en effet en son extrémité libre avant 134 trois ergots 164 répartis angulairement de manière régul ière et reçus entre trois ergots 66 répartis angulairement qui s'étendent axialement vers l'arrière à partir d'un épaulement 173 du manchon 1 56. A titre de variante, le nombre d'ergots 164 et 1 66 peut être réduit à deux. Une telle disposition permet de limiter les débattements angulaires relatifs de l'arbre 1 14 et du manchon 1 56. Ainsi, lorsque les ergots respectifs de l'arbre primaire 1 14 et du manchon 1 56 sont en contact, la barre de torsion ne participe plus à la raideur du système qui est alors assimilable à une barre rigide, le but d'un tel système étant de protéger la barre de torsion des surcouples du moteur.
Conformément à l' invention, une douil le axiale 168 représentée sur la figure 3, est fixée par vissage sur une cloison transversale 170 du carter de boîte 1 1 0. La douille axiale 168 entoure d'une part la zone de contact entre l'arbre primaire 1 14 et le manchon 1 56 et, d'autre part, le joint d'étanchéité 1 71 d'un palier 172 de l'arbre primaire 1 14. Cette disposition permet de protéger ces éléments des poussières résultant de l'usure de la friction d'embrayage 124. En se reportant à la figure 7 , on voit que les deux arbres
21 8, 224 de la boîte 210 sont guidés en rotation dans trois parties, avant 216, centrale 214, arrière 212 du carter de boîte 210.
Une cloison transversale 21 3 de la partie arrière 212 de carter de boîte porte un palier 220 d'extrémité arrière de l'arbre primaire 218 et un palier 226 d'extrémité arrière de l'arbre secondaire 224. Une cloison transversale 238 de la partie centrale de carter 21 4 porte un pal ier central 225 de l'arbre primaire 21 8 et un pal ier central 227 de l'arbre secondaire 224
Une cloison transversale 125 de la partie avant de carter de boîte 216 porte un pal ier d'extrémité avant 222 de l'arbre primaire 218 et un palier d'extrémité avant 228 de l'arbre secondaire 224
Conformément a l' invention , cette d isposition est particul ièrement avantageuse car elle permet de réduire la flexion des arbres primaire 21 8 et secondaire 224 en assurant pour chacun d'entre eux un guidage en rotation par trois paliers répartis axialement le long de chaque arbre et dont chacun est de diamètre réduit
Par ai lleurs la boîte de vitesses 21 0 comporte un différentiel 230 dont la couronne 232 est guidée en rotation par deux paliers d'extrémité 234 et 236 faisant respectivement partie des parties centrale 214 et avant 216 de carter de boîte 1 0 Dans l'exemple illustré sur les figures 7à 9 qui concerne une boîte mécanique à cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, la partie avant de carter de boîte 216 est celle de l'embrayage associé à la boîte de vitesses, la partie centrale 214 est cel le des pignons associés aux premier et deuxième rapports de marche avant et la partie arrière 212 est celle des pignons associés aux rapports supérieurs de marche avant et au rapport de marche arrière
L'arbre secondaire porte ainsi le pignon fou 242 du second rapport de marche avant, le pignon fou 244 du premier rapport de marche avant, le pignon fou 246 du rapport de marche arrière, le pignon fixe 248 du cinquième rapport de marche avant, le pignon fou 250 du quatrième rapport de marche avant, le pignon fou 252 du troisième rapport de marche avant II porte aussi deux synchroniseurs doubles 254 et 56 disposés respectivement entre les pignons fous242 du second rapport de marche avant et 244 du premier rapport de marche avant, et entre le pignon fou 250 du quatrième rapport de marche avant et le pignon fou 252 du troisième rapport de marche avant. L'arbre primaire 21 8 porte le pignon fixe 258 du deuxième rapport de marche avant, le pignon fixe 260 du premier rapport de marche avant, le synchroniseur simple 266 du cinquième rapport de marche avant, le pignon fou 262 du cinquième rapport de marche avant, le pignon fixe 264 du quatrième rapport de marche avant et le pignon fixe 268 du troisième rapport de marche avant.
Comme on peut le voir sur la figure 7, cette disposition est d'autant plus avantageuse que le pignon fou 242 du second rapport de marche avant, le pignon fou 244 du premier rapport de marche avant, le pignon fou 246 du rapport de marche arrière et le pignon fou 252 du troisième rapport de marche avant sont à proximité immédiate d'un palier, c'est à dire des paliers 228, 227, et 226 respectivement, ce qui réduit d'autant plus l' influence de la flexion de l'arbre secondaire sur l'engrènement, permet d'augmenter la durée de vie des dentures et améliore le silence de fonctionnement.
Par ai lleurs, cette réduction des risques de flexion est avantageusement assurée par le choix des roulements associés aux paliers. Ainsi , les paliers d'extrémité 226 et 228 de l'arbre secondaire qui comportent des roulements à rouleaux cylindriques 270 et 272 supportent une partie importante des efforts radiaux, tandis que le palier central 227, qui comporte un roulement à une rangée de billes à contact radial 278, assure la reprise des efforts axiaux et d'une partie des efforts radiaux.
De même, les paliers d'extrémité 220 et 222 de l'arbre primaire comportent des roulements à rouleaux cylindriques 269 et 274 et le pal ier central 225 comporte un roulement a une rangée de bi l les à contact radial 76
Le découpage du carter de la boîte de vitesses 21 0 en trois parties 212, 214, et 216 de carter permet aussi la réal isation de formes moulées complexes, tel les que par exemple une patte extérieure 280 qui permet de réal iser la fixation d'un élément de commande de l'embrayage Enfin, cette conception simplifie le montage de la boîte de vitesses
Ainsi , le montage peut être réal isé de façon très simple en venant par exemple fixer, à la partie centrale de carter 214 équipée de l'arbre primaire 218 muni de ses pignons, de l'arbre secondaire 224 muni de ses pignons, et du différentiel , la partie arrière 212 du carter de boîte de vitesses par vissage et la partie avant 216 du carter de boîte de vitesses par vissage
On voit sur la figure 8 l'ensemble d'une boîte de vitesses réal isée suivant un second mode de l'invention
Ce second mode de réalisation se caractérise en ce que la cloison transversale arrière 238 de la partie centrale de carter 214, portant le palier central 225 d'arbre primaire 21 8 et le palier central 227 d'arbre secondaire 224, est une pièce rapportée fixée à la partie centrale 214 Cette autre disposition est particulièrement avantageuse car elle permet de supprimer un angle de dépouille sur la partie centrale 214 lors de sa réalisation en fonderie, et permet par aussi l'emploi de nouveaux matériaux, par exemple du magnésium pour la partie centrale2 14 et d'une plaque de tôle pour la réalisation de la cloison 238
On voit sur la figure 9 un exemple de réalisation de la cloison rapportée 238 de la partie centrale 214 On distingue les emplacements 221 et 223 des pal iers 225 et 227 , les trous de passage 231 des axes de fourchette, l'emplacement 233 du palier de l'arbre intermédiaire de marche arrière, et les trous 29 de fixation par vissage de la cloison 238 sur des bossages situés à l'extrémité arrière de la partie centrale 214.
En variante, un troisième mode de réalisation (non représenté) peut être envisagé. Les parties centrale 214 et arrière 212 de carter 210 précédemment i l lustrées sur la figure 8 peuvent en effet être réalisées en une seule pièce, la cloison transversale rapportée 238 étant alors fixée par vissage à travers ses trous 229 sur des bossages internes situés dans la zone de raccordement des parties arrière 21 2 et centrale 214 de la pièce unique .
Cette nouvel le disposition est particulièrement avantageuse car el le permet de supprimer les plans de joint entre la partie centrale 214 et arrière 21 2 lors de sa réal isation en fonderie et permet donc ainsi de diminuer les coûts de fabrication tout en conservant les avantages inhérents à l' invention, c'est à dire la possibi lité de supporter chaque arbre au moyen de trois paliers.

Claims

REVEN D ICATIO N S
1 . Boîte de vitesses mécanique ( 1 0, 1 1 0, 21 0) à au moi ns deux arbres paral lèles primaire ( 12, 1 14, 21 8) et secondaire (27, 224) du type dans lequel l'arbre primaire ( 12, 1 14, 21 8 ) porte au moins un pignon fou (22, 262) d'un rapport de marche avant et un crabot ( 18) comportant une bague de crabotage (20) sur laquel le on agit axialement dans un premier sens, et du type dans lequel l'arbre secondaire (27 , 224) porte un pignon fixe du même rapport de marche avant (40, 248), un pignon du rapport de marche arrière (34, 246), et du type dans lequel l'arbre secondaire (27 , 224) porte des moyens de crabotage (38) comportant une bague de crabotage (36) sur laquel le on agit axialement dans un second sens opposé au premier et du type dans lequel le passage du rapport de marche avant ou du rapport de marche arrière est commandé par une fourchette commune, caractérisée en ce que le pignon de marche arrière (34, 246) porté par l'arbre secondaire est fou, en ce que le crabot (38) associé au rapport de marche arrière est porté par l'arbre secondaire (27, 224), et en ce que les deux bagues de crabotage (20) et (36) sont solidaires axialement et se déplacent sous l'action de la fourchette commune.
2. Boîte de vitesses selon la revendication 1 , caractérisée en ce l'une des deux bagues de crabotage comporte une collerette qui est reçue dans une gorge de l'autre bague de crabotage, l'une des deux bagues étant commandée directement par la fourchette.
3. Boîte de vitesses selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les deux bagues de crabotage (20) et (36) sont montées tournantes dans une pièce commandée par la fourchette.
4. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une face latérale du pignon fixe du rapport de marche (40, 248) avant présente un dégagement (64) qui permet le passage de la bague (36) de crabotage de marche arrière quand i l se déplace axialement dans le premier sens.
5. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bagues de crabotage (20) et (36 ) sont réal isées en matériau à faible coefficient de frottement.
6. Boîte de vitesses selon l' une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyeu ( 1 9) du crabot du rapport de marche avant est lié en rotation à l'arbre primaire ( 12, 1 14, 21 8 ) par des cannelures (58).
7. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pignon fixe du cinquième rapport de marche avant (40, 21 8) et le moyeu du crabot (38) du rapport de marche arrière sont liés en rotation à l'arbre secondaire (27, 224) par des cannelures communes (54).
8. Boîte de vitesses selon l' une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce chaque pignon fou est monté tournant sur son arbre par des aiguilles (52) et (60).
9. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pignon fou (34, 246) du rapport de marche arrière est immobilisé axialement par des rondelles (70) et des anneaux élastiques (72).
1 0. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce le rapport de marche avant est le rapport de rang le plus élevé de la boîte.
11. Boîte de vitesses (110, 210) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre primaire (114, 218) est accouplé en rotation au moteur par l'intermédiaire d'une barre de torsion (38) coaxiale de la boîte de vitesses (110, 210) associée à un dispositif d'amortissement à friction (154) coopérant avec l'arbre primaire (114, 218).
12. Boîte de vitesses (110, 210) selon la revendication
11, caractérisée en ce que l'arbre primaire (114, 218) comporte un alésage débouchant (136) qui reçoit la barre de torsion (138) dont une extrémité avant (140) fait saillie pour être accouplée au moteur.
13. Boîte de vitesses (110, 210) selon la revendication
12, caractérisée en ce que l'extrémité avant de la barre de torsion (140) comporte des cannelures extérieures (142) qui coopèrent avec des cannelures intérieures (130) d'un moyeu d'accouplement (128), et en ce que une extrémité arrière (139) de la barre de torsion (138) comporte des cannelures extérieures (144) qui coopèrent avec des cannelures intérieures (146) de l'alésage (136) de l'arbre primaire (114, 218).
14. Boîte de vitesses (10, 210) selon la revendication 11, 12 ou 13, caractérisée en ce que le dispositif d'amortissement (154) comporte un manchon de frottement (156) qui est entraîné en rotation par une extrémité (140) de la barre de torsion (138) et qui présente une portée tronconique axiale (160) coopérant avec une portée tronconique complémentaire (161) de l'arbre primaire (114, 218), et des moyens élastiques qui sollicitent axialement les portées tronconiques (160,161) en contact mutuel.
15. Boîte de vitesses (110, 210) selon la revendication 14, caractérisée en ce que les moyens élastiques sont comprimés axialement entre un épaulement (165) du manchon de frottement (156) et un épaulement (167) de l'extrémité (140) de la barre de torsion (138), et en ce que la barre de torsion (138) est immobilisée axialement par rapport à l'arbre primaire (114, 218).
16. Boîte de vitesses (110) selon l'une des revendication 14 ou 15, caractérisée en ce que le manchon (156) présente une portée tronconique convexe (160) et en ce que l'arbre primaire présente une portée tronconique concave (161).
17. Boîte de vitesses (110, 210) selon l'une des revendications 14 à 16 prise en combinaison avec l'une des revendications 12 ou 13, caractérisée en ce que le manchon de frottement (156) est lié en rotation à l'extrémité avant (140)de la barre de torsion(138).
18. Boîte de vitesses (110, 210) selon l'une quelconque des revendications 11 à 17, caractérisée en ce que l'arbre primaire (114) comporte des moyens de butée limitant sa rotation par rapport à la barre de torsion (138).
19. Boîte de vitesses (110, 210) selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 17, caractérisée en ce que les moyens de butée sont constitués par trois ergots axiaux (164) répartis angulairement à l'extrémité avant (134) de l'arbre primaire (114) qui sont reçus entre trois ergots axiaux (166) répartis sur un épaulement (173) du manchon de frottement.
20. Boîte de vitesses (110, 210) selon la revendication 17, caractérisée en ce que une paroi transversale (170) du carter de la boîte de vitesses (110, 210) porte une douille (168) disposée axialement qui recouvre d'une part la zone de contact entre l'arbre primaire (114, 218) et le manchon de frottement (156) et, d'autre part, un joint d'étanchéité (171) du palier avant (172) de l'arbre primaire (114, 218)
21 Boîte de vitesses (110, 210) selon la revendication 15, caractérisée en ce que les moyens élastiques sont constitués par des rondelles élastiques (162) comprimées axialement entre les deux épaulements (165, 167)
22. Boîte de vitesses (110, 210) selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'alésage (136) de l'arbre primaire débouche à son extrémité arrière qui est fermée par un bouchon (137)
23 Transmission de véhicule automobile du type qui comporte une boîte de vitesses (110, 210) selon l'une quelconque des revendications 11 à 22, caractérisée en ce que l'arbre primaire (114, 218) de la boîte de vitesses (110) est accouplé au moteur du véhicule par l'intermédiaire d'un embrayage et en ce que l'une des extrémités axiales (140) de la barre de torsion (138) est accouplée à un moyeu (128) de l'embrayage.
24 Transmission de véhicule automobile selon la revendication 23 prise en combinaison avec les revendications
13, 14, et 17, caractérisée en ce que les cannelures extérieures (142) de l'extrémité avant (140) de la barre de torsion (138) coopèrent avec des cannelures intérieures (157) du manchon de frottement (156) et des cannelures (130) du moyeu (128) de l'embrayage.
25. Boîte de vitesses (210) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les arbres parallèles primaire (218) et secondaire (224), sont guidés en rotation par deux paliers d'extrémité (228, 222, 220, 226) qui sont respectivement portés par deux parties avant (216) et arrière (212) d'un carter de boîte (210) et par un troisième palier central, les deux paliers centraux (225,227) étant portés par une troisième partie centrale du carter (214).
26. Boîte de vitesses (21 0) selon la revendication 25, caractérisée en ce que les paliers d'extrémité (220, 222, 226, 228) des arbres primaire ( 1 8) et secondaire (24) sont portés par des parois transversales d'extrémité arrière (21 3, 21 5) des parties avant et arrière du carter (212, 216) et en ce que les pal iers centraux (225, 227) sont portés par une cloison transversale (238) d'extrémité arrière de la partie centrale du carter (214).
27. Boîte de vitesses (21 0) selon la revendication 26, caractérisée en ce que la cloison arrière (238) de la partie centrale (214) est réalisée venue de matière avec la partie centrale (214).
28. Boîte de vitesses (21 0) selon la revendication 26, caractérisée en ce que la cloison arrière de la partie centrale (214) est une pièce rapportée (238) fixée à la partie centrale (214).
29. Boîte de vitesses selon revendication 1 5 caractérisée en ce que les parties centrale (214) et arrière (212) de carter (21 0) sont réal isées en une seule pièce.
30. Boîte de vitesses (21 0) selon les revendications 25 à
29, caractérisée en ce que la boîte (21 0) comporte un différentiel (230) dont la couronne d'entrée (232) est guidée en rotation par deux paliers d'extrémité (234) et (236) qui sont portés par les parties avant (216) et centrale (214) du carter.
31 . Boîte de vitesses (21 0) selon l'une des revendications 25 à 30, caractérisée en ce que la partie avant (216) du carter est celle d'un embrayage (282) associé à la boîte de vitesses (210), la partie centrale (214) est cel le des pignons associés aux premier et deuxième rapports de marche avant et la partie arrière (212) est celle des pignons associés aux rapports supérieurs de marche avant et au rapport de marche arrière.
32. Boîte de vitesses (21 0) selon la revendication 31 , caractérisée en ce que l'arbre secondaire (224) porte, disposés axialement d'avant en arrière, le pignon fou de deuxième rapport de marche avant (242), le pignon fou de premier rapport de marche avant (244) , le pignon fou du rapport de marche arrière (246), le pignon fixe de cinquième rapport de marche avant (248), le pignon fou de quatrième rapport de marche avant (250) et le pignon fou de troisième rapport de marche avant (252), avec deux synchroniseurs doubles disposés respectivement entre les pignons fous de premier et deuxième rapports de marche avant (254) et entre les pignons fous de troisième et quatrième rapports de marche avant (256), et en ce que l'arbre primaire porte le pignon fou de cinquième rapport de marche avant (262) accolé à un synchroniseur simple (266) et les pignons fixes des autres rapports de marche avant (258, 260, 264, 268).
33. Boîte de vitesses (210) selon l'une des revendications 25 à 32, caractérisée en ce que les paliers d'extrémité (220, 222,226,228) comportent des roulements à rouleaux cylindriques (269, 274, 270, 272), et en ce que les paliers centraux (25,27) comportent des roulements à une rangée de billes à contact radial (276, 278).
34. Boîte de vitesses (210) selon la revendication 33 prise en combinaison avec la revendication 31 , caractérisée en ce que les pignons fous de premier rapport de marche avant (244) et du rapport de marche arrière (246) sont à proximité immédiate du roulement central à bil les (278), et en ce que les pignons fous de deuxième (242) et troisième (252) rapports de marche avant sont à proximité immédiate d'un roulement à rouleaux cylindriques (272, 270).
35. Boîte de vitesses (210) selon l'une quemconque des revendications 25 à 34, caractérisée en ce que la partie centrale (214) du carter comporte une patte extérieure de fixation (280), notamment d'un élément de commande d'un embrayage.
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