WO2001065152A1 - Dispositif de transmission automatise a engrenages, en particulier pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2001065152A1
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pinion
pinions
free
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Christian Hoffmann
Pascal Thery
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Valeo
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Definitions

  • Automated gear transmission device in particular for a motor vehicle
  • the invention relates to an automated transmission device with gears, in particular for a motor vehicle, allowing a change of transmission ratio without interrupting the transmission of a torque between a motor shaft and a driven shaft.
  • An automated gear transmission has already been proposed equipped with a double clutch which connects the output shaft of an internal combustion engine to two input shafts of the transmission, one of which carries driving gears of the first, third and fifth transmission ratios and the other of which carries the driving pinions of the second, fourth and possibly sixth transmission ratios, while the pinions driven from these ratios are mounted to rotate freely on an output shaft of the transmission and are in constant grip with the corresponding drive gears.
  • Synchronization and interconnection means are associated with the driven pinions in order to secure them selectively with the output shaft.
  • a computer receives the output signals from these measurement means and develops control signals for fast actuators of the clutches and of the synchronization and clutch mechanisms, the duration of a gear change having to be less than 0.5-1. about a second, depending on the case, and cannot be too short (which would cause problems with energy transfer) or too long (which would cause prolonged sliding of the clutches and energy absorption).
  • the object of the invention is in particular to avoid these drawbacks in an automated gear transmission.
  • an automated transmission device with gears intended to connect a motor shaft and a driven shaft and comprising at least one input shaft, at least one clutch arranged between the drive shaft and driven shaft, driving pinions mounted on the input shaft and driven pinions mounted on the driven shaft, each driven pinion being constantly engaged with a driving pinion and defining a transmission ratio, one of the pinions of each report being integral with the shaft on which it is mounted and the other pinion of this report being free to rotate on its shaft, and means for selective securing of each free pinion and the shaft on which it is mounted for engagement of the corresponding transmission ratio, characterized in that it comprises two shafts input and two clutches each connecting an input shaft to the drive shaft, each input shaft carrying at least one driving pinion, and in that the selective securing means comprise, for at least one free pinion, two unidirectional controlled locking, mounted in opposite directions between the free pinion and its shaft and can each occupy two positions, one of rest and the other of service in which
  • the cam controls of the unidirectional locking mechanisms of the free pinions offer the advantage of positive control, guaranteeing the actuation of the mechanisms by the movement of the cams.
  • the device comprises means for controlling said clutches and said actuation means making it possible to change the transmission ratio without interrupting the transmission of a torque between the motor shaft and the shaft carried out, the change from a first to a second transmission ratio including the maintenance in service of a first mechanism and the putting to rest of a second unidirectional mechanism of the free pinion of the first gear, the putting into service of a first unidirectional mechanism of the second gear, at least one clutch control, the putting of the second mechanism of the first transmission ratio and the commissioning of the second mechanism of the second transmission ratio.
  • the change of transmission ratio is done without crossing clutches and therefore makes it possible to avoid all the aforementioned drawbacks of the prior art.
  • the sequence of control of the unidirectional locking mechanisms is the same for all changes of transmission ratio.
  • the first and second mechanisms for locking the free pinions of the different transmission ratios will always be actuated in the same way and in the same order regardless of the change of transmission ratio, which greatly facilitates automatic control. of the device according to the invention.
  • the means for actuating the unidirectional locking mechanisms of the various free pinions can be controlled by a single actuator.
  • the drive gears of the transmission ratios are mounted alternately on the input shafts, for example the drive gears of the first, third and fifth ratios on the first input shaft and the leading gears second, fourth and sixth reports on the second input tree.
  • the free pinions can be the driven pinions mounted on one output shaft of the device, or the driving pinions mounted on the input shaft or shafts of this device, or else include certain driving pinions mounted on the or the input shafts and certain driven pinions mounted on the driven shaft, depending on the torque to be transmitted, the size and other considerations relating to the mounting of the unidirectional locking mechanisms and their actuation.
  • the means for actuating the unidirectional locking mechanisms comprise at least one cam mounted inside the shaft carrying said free pinions and connected by an axial rod to an actuator.
  • the actuation means comprise two cams, one for locking and unlocking the free pinions of the transmission ratios, the driving pinions of which are mounted on the first input shaft, and the other for locking and unlocking the free gears of the transmission ratios, the driving gears of which are mounted on the second input shaft.
  • Each cam acts on the unidirectional locking mechanisms by means of pushers which are, for example, mounted in radial orifices in the tubular wall of the shaft carrying the aforementioned free pinions.
  • the unidirectional locking mechanisms are arranged between the internal teeth of said free pinions and the aforementioned shaft and include pawls associated with return springs and pushers controlled by the cams to come into abutment, for a determined direction of rotation, on the internal toothing of the free pinions or to move away from these toothing, respectively.
  • each cam is integral in rotation with the shaft in which it is mounted
  • each cam is moved in axial translation by a screw-nut system, the screw of which is connected to an actuator, such as for example an electric motor and the nut of which is integral with the cam or formed by it,
  • each cam is fixed in rotation, the unidirectional locking mechanisms of a free pinion are placed on either side of this pinion,
  • the unidirectional locking mechanisms of a free pinion are on the same side of this pinion
  • the two clutches of the device according to the invention are of the dry operating type and are located outside a casing containing the aforementioned pinions
  • one aforementioned clutch is of the dry operating type and is located outside the casing containing the aforementioned pinions
  • the other clutch is of the multi-disc in oil type and is located inside said housing.
  • the device comprises a reverse gear mounted on the input shaft carrying the pinion driving the first transmission ratio, an intermediate pinion connecting the reverse gear to a driven pinion mounted on the driven shaft, and controlled means for securing, either the reverse gear and the input shaft, or the driven gear and the driven shaft.
  • the controlled securing means may include synchronization means and dog clutch means of a conventional type.
  • the means for selectively securing the free pinions of the forward gears are all unidirectional locking mechanisms of the aforementioned type, or else some of them are of this type and the others are clutch means of a type classic.
  • the device according to the invention combines the advantages of automated transmissions with hydrokinetic couplers and planetary gear trains and those of manual gearboxes, while avoiding their respective drawbacks.
  • This device is advantageously associated with vibration filtration means provided either on the motor shaft or on the input shafts of the device.
  • - Figure 2 is a schematic view on a larger scale and in axial section of the unidirectional locking means of a pinion on a shaft;
  • - Figure 3 is a partial schematic front view of a one-way locking mechanism;
  • FIG. 4 is a graph illustrating the operating modes of the unidirectional locking mechanisms of several transmission ratios
  • FIG. 5 is a graph illustrating the four possible cases of change of transmission ratio as a function of the torque applied to the driven shaft and of the raising and lowering of the reports
  • FIGS. 6A and 6B are graphs illustrating the controls of the clutches when the transmission ratio changes
  • Figures 7 and 8 are two tables showing the states of the unidirectional locking mechanisms in two possible cases of change of transmission ratio
  • - Figures 9A, 9B and 10 schematically show alternative embodiments of the actuation means of the one-way locking mechanisms
  • FIG. 11 and 12 are partial schematic representations of two alternative embodiments of a device according to the invention.
  • FIG. 1 a first embodiment of an automated gear transmission device according to the invention, this device being intended to connect the output shaft 10 of an internal combustion engine M, in particular a motor with internal combustion for a motor vehicle, to a driven shaft 12 which is the output shaft of the transmission device and which, in the case of an application to a motor vehicle, is intended to drive the driving wheels 14 in rotation by means of a differential 16.
  • the device according to the invention comprises two input shafts 18, 20 which in this embodiment are coaxial, the shaft 20 extending inside the shaft 18, and which are connected to the output shaft 10 of the engine by clutches El, E2, respectively.
  • Each driving shaft 18, 20 carries driving pinions 22, 24 respectively, each of which is in constant engagement with a driven pinion mounted on the output shaft or driven shaft 12, the pairs of engaged pinions 22, 26 and 24, 26 defining transmission ratios which are numbered from 1 to 6 in the embodiment of FIG. 1 and which are progressively increasing, the driving gears of the various transmission ratios being mounted alternately on the first input shaft 18 and on the second input shaft 20.
  • the driving gears of the first, third and fifth reports are on the shaft 18 and the driving gears of the second, fourth and sixth reports are on the input shaft 20.
  • one of the pinions is integral in rotation with the shaft on which it is mounted and the other is free in rotation on its shaft, means being provided for selectively securing this free pinion and its shaft and effecting the engagement of a transmission ratio.
  • the driven pinions 26 of the different transmission ratios which are free to rotate on the output shaft 12, the driving pinions 22 and 24 being integral in rotation with the shafts 18 and 20, respectively.
  • the driving pinions 22, 24 which can be mounted to rotate freely on the shafts 18, 20 and associated with means for selective attachment to their shafts.
  • the driving pinions of certain transmission ratios can be mounted free in rotation on the corresponding shaft 18, 20, the driven pinions of these ratios being integral with the output shaft 12, and the driving pinions of other transmission ratios may be integral in rotation with the corresponding shaft 18, 20, the pinions driven by these ratios being free to rotate on the output shaft 12 and associated with selective securing means.
  • the means for selective securing in rotation of a driven pinion and of the shaft 12 comprise two mechanisms 28 of controlled unidirectional locking, which are mounted in opposite directions between the driven pinion and the shaft 12 and which can each occupy two positions, rest and service respectively, one of these mechanisms prohibiting in its service position a speed of rotation of the driven pinion greater than that of the shaft 12 and the other mechanism prohibiting in its service position a speed of rotation of the driven pinion less than that of the shaft 12.
  • the driven pinion is integral in rotation with the shaft 12.
  • the means for actuating the unidirectional locking mechanisms 28 are housed inside the shaft 12 and in this example comprise two cams 30 mounted on the same rod 32 which extends axially inside the shaft 12 and which is connected at one end to an actuator 34 controlled by means 36 for managing the transmission which also control the clutches El, E2 and which are connected to the engine control system for exchanging information or actions.
  • One of the cams 30 controls the unidirectional locking mechanisms 28 of the driven pinions 26 of the transmission ratios 1, 3 and 5, and the other cam 30 controls the locking mechanisms unidirectional driven sprockets 26 of transmission ratios 2, 4 and 6.
  • cams 30 can be fixed in rotation, or else rotate with the output shaft 12, as will be seen in more detail below.
  • FIGS. 2 and 3 An exemplary embodiment of the unidirectional mechanisms 28 associated with the driven pinions 26 is shown diagrammatically in FIGS. 2 and 3.
  • an internal toothing 40 is formed in a large face of each free pinion 26 to cooperate with at least two pawls 42 integral in rotation of the shaft 12 and each of which is movable by a pusher 44 and an elastic member 46 between a rest position where it is spaced from the corresponding toothing 42 of the pinion 26 and a service position where it is engaged with this toothing by preventing the rotation of the pinion 26 around the shaft 12 in the direction indicated by an arrow in FIG. 3 and by allowing the rotation of the pinion 26 in the opposite direction around the shaft 12.
  • each cam 30 is integral in rotation with the shaft 12, for example by means of a longitudinal rib 50 which is received in an internal longitudinal groove of the shaft 12.
  • the cam 32 is a substantially cylindrical tubular part with frustoconical ends which form ramps for moving the pushers 44 towards the outside of the shaft 12 for bringing the pawls 42 into engagement with the teeth 40.
  • the two mechanisms 28 for locking a pinion 26 are diametrically opposite, with respect to the axis of rotation.
  • the pushers 44 acting on the pawls 42 of these mechanisms are also diametrically opposed and can be moved radially by two longitudinal tracks 54 having different profiles, which are formed diametrically opposite one another on the external surface of the cam 30.
  • the axial displacement of the cam 30 by the actuator 34 and the rod 32, inside the shaft 12, brings one of the tracks 54, or both, on a plunger 44, or on the two plungers 44 , to bring one or both of the unidirectional mechanisms 28 into the service position.
  • the displacement of the cam 30 in one direction or the other always controls the mechanisms 28 of the pinions 26 in the same way and in the same order, and that the tracks 54 are symmetrical by relative to a median transverse plane of the cam.
  • these tracks may not be symmetrical with respect to a median plane, since they make it possible to carry out the same sequence of operations for a change of ratio N ⁇ N + l and for the change N -> Nl.
  • the pawls 42 are mounted articulated around axes parallel to the axis of the shaft 12 on spacer washers 52 which extend along the sides of the pinions 26 comprising the teeth 40 and who are united in rotation of the shaft 12. This facilitates the mounting of the one-way locking mechanisms.
  • FIGS. 4 to 8 describe the operation of the device according to the invention.
  • FIG. 4 is a graph representing the staging of the speeds of rotation of the motor shaft corresponding to the first four transmission ratios for a given constant speed of the output shaft 12.
  • the references A1, B1, A2, B2, A3 , B3 and A4, B4 respectively represent the one-way locking mechanisms 28 associated with the driven pinions 26 of the first four transmission ratios and their actions on these free pinions, as a function of the torque transmitted to the output shaft 12, which can be a positive engine torque (designated by C m> 0 ) exerting traction on the vehicle or a negative engine torque
  • references A are assigned to the unidirectional locking mechanisms which prevent the driven pinions 26 from rotating faster than the output shaft 12 and the references B are assigned to the unidirectional mechanisms which prevent them from rotating slower than the shaft 12.
  • FIG. 5 There are diagrammatically shown in FIG. 5 the four possible cases of change of transmission ratio as a function of the engine torque and the rise or fall of the transmission ratios.
  • Cases I and II are those for which the torque applied to the output shaft 12 is motor (C > 0 ), case I corresponding to the rise (change from the N ratio to the N + 1 ratio) and the case II being that of descent (passage from report N to report Nl).
  • Cases III and IV are those where the torque applied to the shaft 12 is a braking torque (C _), case III being that of the descent from the ratio N to the ratio Nl and case IV that of the ascent from the N ratio to the N + 1 ratio.
  • the graph of FIG. 6A illustrates the commands of the clutches El and E2 in the case I (C m> 0 and passage from the ratio N to the ratio N + 1), the states of the corresponding unidirectional locking mechanisms being represented in the table of the figure 7.
  • the driven pinion 26 of the transmission ratio N + 1 is driven by its driving pinion carried by the other input shaft.
  • the clutch of the associated clutch E N + 1 is controlled if it had hitherto been engaged.
  • the rotational speed of the corresponding input shaft which was equal to the rotational speed of the shaft 10 if the clutch associated with the N + 1 ratio was closed, can start to decrease.
  • the toothing 40 of the driven pinion 26 of the transmission ratio N is in abutment on the pawl 42 of the unidirectional locking mechanism A ⁇ which prevents the pinion 26 from turning more faster than the output shaft 12 and which therefore allows the transmission of a driving torque to the output shaft 12.
  • the next step is to gradually tighten the clutch associated with the N + l ratio, as shown schematically in Figure 6A. Due to this progressive tightening, the engine torque transmitted to the shaft 12 by the pinion 26 of the N + 1 ratio increases progressively from zero. First, the speed of the driven pinion of the ratio N + 1 increases and this pinion abuts on the pawl of the mechanism AN + 1. Then, the speed of the motor gradually decreases to the value corresponding to the ratio N + 1. At this moment, it is possible to act on the locking mechanism B to bring it into the service position.
  • the clutch E N associated with the transmission ratio N can remain in the engaged state, in particular when this corresponds to a rest position of its actuator, or be disengaged as shown in dotted lines.
  • the brake which is used to lower the speed of rotation of that of the input shafts 18 and 20 whose clutch E1 or E2 has just been disengaged or released may be a disc or drum brake of a type usual, coming to act on the side of a pinion 22 or 24.
  • the clutch associated with the input shaft 18 or 20 of the transmission ratio N is then gradually opened or disengaged, which has the effect of reducing the engine torque transmitted by the pinion 26 of the ratio N and increasing the speed of rotation of the motor shaft 10 to the value corresponding to the speed of synchronization of the pinion 26 of the ratio Nl with the output shaft 12.
  • This synchronization speed being reached, and the toothing 40 of the pinion 26 of the ratio Nl being in abutment on the pawls 42 of the mechanism A N _ 1 for the transmission of a motor torque to the output shaft 12, it becomes possible to bring the mechanism B, in the service position, which corresponds to the engagement of the report Nl.
  • cases III and IV of change of transmission ratio when the torque applied to the output shaft 12 is a torque braking it is advantageously reduced to cases II and I, respectively, by a temporary command of the motor control system M by modifying the braking torque transmitted to the shaft 12 to a motor torque, preferably with a fairly low value .
  • the cams 30 displaced by the actuator 34 rotate with the output shaft 12 and the movement of each cam 30 inside the shaft 12 can be ensured by rotation differential of the cam 30 on the rod 32 which is threaded.
  • the threaded rod 32 is connected to the actuator 34 by an epicyclic gear whose crown 56 is integral in rotation with the output shaft 12, whose sun gear 58 is integral with the threaded rod 32 and whose door -satellites 60 is rotated by the actuator 34, which in this case is a small electric motor.
  • the planetary gear does not transmit significant force and can be made of plastic.
  • the actuator 34 is connected to the threaded rod 32 and to the shaft 12 by a double planetary gear, the rings 56 of which are integral in rotation.
  • the sun gear 58 of the first planetary gear is secured to the output shaft of the actuator 34 and the sun gear 58 'of the second gear is fixed in rotation.
  • the planet carrier 60 of the first gear is secured to the threaded rod 32 and the planet carrier 60 'of the second gear is secured to the shaft 12.
  • the first gear forms a differential, and the second a reduction gear.
  • the gear ratios being the same in the two gears, the output shaft of the actuator 34 only rotates to move the cams 30 in one direction or the other for changes in transmission ratio and is at the stop between these changes.
  • each cam 30 rotates with the shaft 12 and is moved axially by a screw-nut system, formed by the threaded rod 32 driven in rotation by the actuator 34, and by a nut 61 which is screwed onto the threaded rod 32 and on which the cam 30 is rotatably mounted.
  • the nut 61 is immobilized in rotation by means 62 for guiding in axial sliding and immobilizing in rotation on a fixed member 64, for example mounted on a casing or the like.
  • the means for actuating the unidirectional locking mechanisms cannot be housed inside the output shaft 12, they are mounted around the outer peripheral surface of the shaft 12 and are controlled by means situated for example between two pinions 26.
  • the clutch El which connects the drive shaft 10 to the input shaft 18 carrying the driving pinions 22 of the first, third and fifth transmission ratios is a dry single-plate clutch which is outside a casing 66 containing the aforementioned pinions 22, 24, 26, and the clutch E2 which connects to the motor shaft 10 the input shaft 20 carrying the pinions driving the transmission ratios 2, 4 and 6 is a multi-plate clutch in oil and is housed inside the casing 66, which makes it possible to reduce the outside diameter of this clutch and facilitates the implantation in the casing 66 of a shaft parallel to the shafts 12 , 18 and 20 above and bearing an intermediate gear forming part of the reverse gear.
  • the pinion driving the gear ratio in reverse is mounted on the shaft 18 which carries the pinion driving the first gear ratio.
  • the clutch El associated with the shaft 18 is in fact designed and dimensioned to be able to ensure the starting of the vehicle by means of the first transmission ratio. This clutch can therefore also ensure that the vehicle starts in reverse.
  • the other clutch E2 is a switching clutch and can be designed and dimensioned accordingly.
  • the aforementioned intermediate reverse gear, mounted on the additional shaft makes it possible to reverse the direction of the torque transmitted between a driving gear mounted on the shaft 18 and a driven gear mounted on the output shaft 12.
  • This reverse gear driven can be secured so selective with the output shaft 12 by means of synchronization and dog clutch of a usual type.
  • This driven pinion can also be one of the transmission ratios whose driving pinions are on the other input shaft 20. In this case, it is used with its one-way locking mechanisms.
  • the variant embodiment shown in FIG. 12 has the advantage of having a reduced axial size, with a drive of the cams by a screw-nut system of reduced length, allowing good axial guidance of the cams and their immobilization in rotation.
  • the output shaft 12 is supported at its ends by bearings mounted in the casing 66 and comprises an output pinion 68 at one of its ends.
  • the two cams 30 are rotatably mounted on a tubular support 70, one end of which forms a nut screwed onto the end of a threaded axial rod 32, the other end of which carries a pulley 72, a pinion or the like connected by a synchronous transmission 74 to the actuator 34 which is offset.
  • the other end of the tubular element 70 is guided on an axial rod 76 mounted fixed in rotation on a wall of the casing 66 and comprising a longitudinal groove in which is engaged a lug carried by the tubular element 70, to immobilize this element in rotation.
  • the axial rods 32 and 76 are aligned, practically end to end, inside the output shaft 12.
  • This assembly makes it possible to move each cam 30 between the positions corresponding to the transmission ratios 1, 3 and 5 for one of the cams and to the transmission ratios 2, 4 and 6 for the other cam, these positions being indicated by numbers surrounded by a circle.
  • the numbers not surrounded by a circle indicate the positions taken by a cam when it is the other cam which acts on the unidirectional locking mechanisms of a free pinion 26.
  • the number 2 located between the numbers 1 and 3 inscribed in circles indicates the position of the left cam when the right cam is in a position where the two unidirectional locking mechanisms of the free pinion 26 of the second transmission ratio are in the service position, to engage this transmission ratio transmission.
  • the small intermediate lines between the positions indicated by the numbers correspond to intermediate positions occupied by the cams during a change of transmission ratio.
  • the device comprises a single clutch, connecting the motor shaft to the input shaft and used only for starting, and the control for changing the gear ratio then comprises , in addition to the controls for the one-way locking mechanisms, a motor control for temporary cancellation

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Abstract

Dispositif de transmission automatisé à engrenages, comprenant deux arbres d'entrée (18, 20) portant des pignons menants (22, 24) et reliés chacun par un embrayage (E1, E2) à un arbre moteur (10), un arbre de sortie (12) portant des pignons menés (26) dont chacun est associé à deux moyens (28) de verrouillage unidirectionnel commandé pour être solidarisé sélectivement avec l'arbre de sortie (12), ces moyens (28) étant commandés par des moyens mécaniques (30, 32, 34) communs à tous les pignons libres (26) des différents rapports de transmission. L'invention permet notamment un changement de rapport de transmission sans discontinuité du couple transmis à l'arbre de sortie (12).

Description

Dispositif de transmission automatisé à engrenages en particulier pour véhicule automobile
L'invention concerne un dispositif de transmission automatisée à engrenages, en particulier pour véhicule automobile, permettant un changement de rapport de transmission sans interruption de la transmission d'un couple de rotation entre un arbre moteur et un arbre mené . On a déjà proposé une transmission automatisée à engrenages équipée d'un embrayage double qui relie l'arbre de sortie d'un moteur à combustion interne à deux arbres d'entrée de la transmission, dont l'un porte des pignons menants des premier, troisième et cinquième rapports de transmission et dont l'autre porte les pignons menants des deuxième, quatrième et éventuellement sixième rapports de transmission, tandis que les pignons menés de ces rapports sont montés libres en rotation sur un arbre de sortie de la transmission et sont en prise constante avec les pignons menants correspondants . Des moyens de synchronisation et de crabotage sont associés aux pignons menés pour les solidariser sélectivement avec l'arbre de sortie. Dans ce dispositif connu, lorsqu'un rapport de transmission est enclenché, l'embrayage monté sur l'arbre d'entrée portant le pignon menant de ce rapport de transmission est serré, et l'embrayage monté sur l'autre arbre d'entrée est desserré. Pour passer d'un premier rapport de transmission à un deuxième rapport de transmission, il faut dans un premier temps réaliser une présélection en accouplant le pignon mené du deuxième rapport à son arbre par une synchronisation suivie d'un crabotage. Dans un deuxième temps, il faut commander les deux embrayages ensemble pour simultanément et progressivement diminuer le couple transmis par l'embrayage du premier rapport de transmission et augmenter celui transmis par l'embrayage du deuxième rapport de transmission, ce qui correspond à un "croisement" des embrayages .
Pour cela, des moyens de mesure en temps réel des vitesses ou des accélérations des arbres sont nécessaires. Un calculateur reçoit les signaux de sortie de ces moyens de mesure et élabore des signaux de commande d ' actionneurs rapides des embrayages et des moyens de synchronisation et de crabotage, la durée d'un changement de rapport devant être inférieure à 0,5-1 seconde environ, selon les cas, et ne pouvant être trop brève (ce qui poserait des problèmes de transfert d'énergie) ou trop longue (ce qui provoquerait un glissement prolongé des embrayages et une absorption d'énergie) .
L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients dans une transmission automatisée à engrenages .
Elle propose, à cet effet, un dispositif de transmission automatisée à engrenages, en particulier pour véhicule automobile, -destiné à relier un arbre moteur et un arbre mené et comprenant au moins un arbre d'entrée, au moins un embrayage agencé entre l'arbre moteur et l'arbre mené, des pignons menants montés sur l'arbre d'entrée et des pignons menés montés sur l'arbre mené, chaque pignon mené étant constamment en prise avec un pignon menant et définissant un rapport de transmission, un des pignons de chaque rapport étant solidaire de l'arbre sur lequel il est monté et l'autre pignon de ce rapport étant libre en rotation sur son arbre, et des moyens de solidarisation sélective de chaque pignon libre et de l'arbre sur lequel il est monté pour l'enclenchement du rapport de transmission correspondant, caractérisé en ce qu'il comprend deux arbres d'entrée et deux embrayages reliant chacun un arbre d'entrée à l'arbre moteur, chaque arbre d'entrée portant au moins un pignon menant, et en ce que les moyens de solidarisation sélective comprennent, pour au moins un pignon libre, deux mécanismes de verrouillage unidirectionnel commandés, montés dans des sens opposés entre le pignon libre et son arbre et pouvant chacun occuper deux positions, l'une de repos et l'autre de service dans laquelle l'un des mécanismes interdit au pignon de tourner plus vite que son arbre et l'autre interdit au pignon de tourner moins vite que son arbre, des moyens mécaniques d' actionnement des mécanismes de verrouillage, ces moyens d' actionnement comprenant des cames déplaçables en translation et/ou en rotation.
Les commandes par cames des mécanismes de verrouillage unidirectionnel des pignons libres offrent l'avantage d'une commande positive, garantissant 1 ' actionnement des mécanismes par le déplacement des cames .
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend des moyens de commande desdits embrayages et desdits moyens d' actionnement permettant de changer de rapport de transmission sans interrompre la transmission d'un couple de rotation entre l'arbre moteur et l'arbre mené, le changement d'un premier à un second rapport de transmission comprenant le maintien en service d'un premier mécanisme et la mise au repos d'un second mécanisme unidirectionnel du pignon libre du premier rapport, la mise en service d'un premier mécanisme unidirectionnel du second rapport, au moins une commande d'embrayage, la mise au repos du second mécanisme du premier rapport de transmission et la mise en service du second mécanisme du second rapport de transmission.
Dans le dispositif selon l'invention, le changement de rapport de transmission se fait sans croisement d'embrayages et permet donc d'éviter tous les inconvénients précités de la technique antérieure .
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la séquence de commande des mécanismes de verrouillage unidirectionnel est la même pour tous les changements de rapport de transmission.
En d'autres termes, les premier et second mécanismes de verrouillage des pignons libres des différents rapports de transmission seront toujours actionnés de la même façon et dans le même ordre quel que soit le changement de rapport de transmission, ce qui facilite beaucoup la commande automatique du dispositif selon l'invention. II en résulte que les moyens d' actionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel des différents pignons libres peuvent être pilotés par un actionneur unique.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les pignons menants des rapports de transmission sont montés en alternance sur les arbres d'entrée, par exemple les pignons menants des premier, troisième et cinquième rapports sur le premier arbre d'entrée et les pignons menants des deuxième, quatrième et sixième rapports sur le deuxième arbre d'entrée.
Selon les cas, les pignons libres peuvent être les pignons menés montés sur 1 ' arbre de sortie du dispositif, ou bien les pignons menants montés sur le ou les arbres d'entrée de ce dispositif, ou bien comprendre certains pignons menants montés sur le ou les arbres d'entrée et certains pignons menés montés sur l'arbre mené, en fonction du couple à transmettre, de l'encombrement et d'autres considérations relatives au montage des mécanismes de verrouillage unidirectionnel et de leur actionnement.
Dans une réalisation préférée, les moyens d' actionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel comprennent au moins une came montée à l'intérieur de l'arbre portant lesdits pignons libres et reliée par une tige axiale à un actionneur.
Lorsque le dispositif selon l'invention comprend deux arbres d'entrée comme indiqué plus haut, les moyens d' actionnement comprennent deux cames, l'une pour le verrouillage et le déverrouillage des pignons libres des rapports de transmission dont les pignons menants sont montés sur le premier arbre d'entrée, et l'autre pour le verrouillage et le déverrouillage des pignons libres des rapports de transmission dont les pignons menants sont montés sur le second arbre d' entrée.
Chaque came agit sur les mécanismes de verrouillage unidirectionnel au moyen de poussoirs qui sont par exemple montés dans des orifices radiaux de la paroi tubulaire de l'arbre portant les pignons libres précités.
Les mécanismes de verrouillage unidirectionnel sont agencés entre des dentures internes desdits pignons libres et l'arbre précité et comprennent des cliquets associés à des ressorts de rappel et aux poussoirs commandés par les cames pour venir en butée, pour un sens de rotation déterminé, sur les dentures internes des pignons libres ou pour s'écarter de ces dentures, respectivement.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention : chaque came est solidaire en rotation de l'arbre dans laquelle elle est montée,
- chaque came est déplacée en translation axiale par un système vis-écrou, dont la vis est reliée à un actionneur, tel par exemple qu'un moteur électrique et dont 1 ' écrou est solidaire de la came ou formé par celle-ci ,
- en variante, chaque came est fixe en rotation, - les mécanismes de verrouillage unidirectionnel d'un pignon libre sont placés de part et d'autre de ce pignon,
- en variante, les mécanismes de verrouillage unidirectionnel d'un pignon libre sont d'un même côté de ce pignon, les deux embrayages du dispositif selon 1 ' invention sont du type fonctionnant à sec et se trouvent à l'extérieur d'un carter contenant les pignons précités, - en variante, un embrayage précité est du type fonctionnant à sec et se trouve à 1 ' extérieur du carter contenant les pignons précités, et l'autre embrayage est du type multidisque dans l'huile et se trouve à l'intérieur dudit carter. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend un pignon de marche arrière monté sur l'arbre d'entrée portant le pignon menant du premier rapport de transmission, un pignon intermédiaire reliant le pignon de marche- arrière à un pignon mené monté sur l'arbre mené, et des moyens commandés de solidarisation, soit du pignon de marche arrière et de l'arbre d'entrée, soit du pignon mené et de l'arbre mené.
Dans ce cas, les moyens commandés de solidarisation peuvent comprendre des moyens de synchronisation et des moyens de crabotage d'un type classique .
Selon les variantes, les moyens de solidarisation sélective des pignons libres des rapports de marche avant sont tous des mécanismes de verrouillage unidirectionnel du type précité, ou bien certains d'entre eux sont de ce type et les autres des moyens de crabotage d'un type classique.
De façon générale, le dispositif selon l'invention combine les avantages des transmissions automatisées à coupleurs hydrocinétiques et à trains d'engrenages planétaires et ceux des boîtes de vitesses manuelles, tout en évitant leurs inconvénients respectifs. Ce dispositif est avantageusement associé à des moyens de filtration des vibrations prévus soit sur l'arbre moteur, soit sur les arbres d'entrée du dispositif .
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de transmission selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique à plus grande échelle et en coupe axiale des moyens de verrouillage unidirectionnel d'un pignon sur un arbre; - la figure 3 est une vue schématique partielle de face d'un mécanisme de verrouillage unidirectionnel ;
- la figure 4 est un graphe illustrant les modes de fonctionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel de plusieurs rapports de transmission; la figure 5 est un graphe illustrant les quatre cas possibles de changement de rapport de transmission en fonction du couple de rotation appliqué à l'arbre mené et de la montée et de la descente des rapports ; les figures 6A et 6B sont des graphes illustrant les commandes des embrayages lors des changements de rapport de transmission ; les figures 7 et 8 sont deux tableaux représentant les états des mécanismes de verrouillage unidirectionnel dans deux cas possibles de changement de rapport de transmission ; - les figures 9A, 9B et 10 représentent schématiquement des variantes de réalisation des moyens d ' actionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel ;
- les figures 11 et 12 sont des représentations schématiques partielles de deux variantes de réalisation d'un dispositif selon l'invention.
On a représenté schématiquement en figure 1 un premier mode de réalisation d'un dispositif de transmission automatisée à engrenages selon l'invention, ce dispositif étant destiné à relier l'arbre de sortie 10 d'un moteur thermique M, en particulier un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, à un arbre mené 12 qui est l'arbre de sortie du dispositif de transmission et qui, dans le cas d'une application à un véhicule automobile, est destiné à entraîner en rotation des roues motrices 14 par l'intermédiaire d'un différentiel 16. Le dispositif selon l'invention comprend deux arbres d'entrée 18, 20 qui dans cet exemple de réalisation sont coaxiaux, l'arbre 20 s ' étendant à l'intérieur de l'arbre 18, et qui sont reliés à l'arbre 10 de sortie du moteur par des embrayages El, E2 , respectivement.
Chaque arbre menant 18, 20 porte des pignons menants 22, 24 respectivement, dont chacun est en prise constante avec un pignon mené monté sur l'arbre de sortie ou arbre mené 12 , les paires de pignons en prise 22, 26 et 24, 26 définissant des rapports de transmission qui sont numérotés de 1 à 6 dans l'exemple de réalisation de la figure 1 et qui sont progressivement croissants, les pignons menants des différents rapports de transmission étant montés en alternance sur le premier arbre d'entrée 18 et sur le second arbre d'entrée 20.
Dans l'exemple de la figure 1, les pignons menants des premier, troisième et cinquième rapports sont sur l'arbre 18 et les pignons menants des deuxième, quatrième et sixième rapports sont sur l'arbre d'entrée 20.
Dans ce dispositif, pour chaque rapport de transmission défini par une paire de pignons 22, 26 ou 24, 26, l'un des pignons est solidaire en rotation de l'arbre sur lequel il est monté et l'autre est libre en rotation sur son arbre, des moyens étant prévus pour solidariser sélectivement ce pignon libre et son arbre et réaliser l'enclenchement d'un rapport de transmission. Toujours dans l'exemple de réalisation représenté en figure 1, ce sont les pignons menés 26 des différents rapports de transmission qui sont libres en rotation sur l'arbre de sortie 12, les pignons menants 22 et 24 étant solidaires en rotation des arbres 18 et 20, respectivement.
En variante, ce sont les pignons menants 22, 24 qui peuvent être montés libres en rotation sur les arbres 18, 20 et associés à des moyens de solidarisation sélective avec leurs arbres.
Dans une autre variante, les pignons menants de certains rapports de transmission peuvent être montés libres en rotation sur l'arbre 18, 20 correspondant, les pignons menés de ces rapports étant solidaires de l'arbre de sortie 12, et les pignons menants d'autres rapports de transmission peuvent être solidaires en rotation de l'arbre 18, 20 correspondant, les pignons menés de ces rapports étant libres en rotation sur l'arbre de sortie 12 et associés à des moyens de solidarisation sélectifs.
Dans la suite de la description, on se limitera au cas où, comme représenté en figure 1, les pignons menants de tous les rapports de transmission sont solidaires en rotation des arbres 18, 20 et les pignons menés de tous les rapports de transmission sont libres en rotation sur l'arbre de sortie 12 et associés à des moyens de solidarisation sélective en rotation avec l'arbre de sortie 12.
Selon l'invention, les moyens de solidarisation sélective en rotation d'un pignon mené et de l'arbre 12 comprennent deux mécanismes 28 de verrouillage unidirectionnel commandé, qui sont montés dans des sens opposés entre le pignon mené et 1 ' arbre 12 et pouvant chacun occuper deux positions, de repos et de service respectivement, l'un de ces mécanismes interdisant dans sa position de service une vitesse de rotation du pignon mené supérieure à celle de l'arbre 12 et l'autre mécanisme interdisant dans sa position de service une vitesse de rotation du pignon mené inférieure à celle de l'arbre 12.
Ainsi, lorsque les deux mécanismes de verrouillage unidirectionnel du pignon mené sont au repos, ce pignon est libre en rotation sur l'arbre 12. Si l'un de ces mécanismes est au repos et l'autre en position de service, la vitesse de rotation du pignon mené peut être supérieure à celle de l'arbre 12 mais ne peut pas être inférieure à celle-ci . Quand les positions des deux mécanismes de verrouillage sont inversées, la vitesse de rotation du pignon mené peut être inférieure à celle de l'arbre 12 mais ne peut pas lui être supérieure.
Lorsque les deux mécanismes de verrouillage unidirectionnel sont en position de service, le pignon mené est solidaire en rotation de l'arbre 12.
Les moyens d' actionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel 28 sont logés à l'intérieur de l'arbre 12 et comprennent dans cet exemple deux cames 30 montées sur une même tige 32 qui s'étend axialement à l'intérieur de l'arbre 12 et qui est reliée par une extrémité à un actionneur 34 piloté par des moyens 36 de gestion de la transmission qui pilotent également les embrayages El, E2 et qui sont reliés au système de commande du moteur pour des échanges d'informations ou des actions. L'une des cames 30 commande les mécanismes de verrouillage unidirectionnel 28 des pignons menés 26 des rapports de transmission 1, 3 et 5, et l'autre came 30 commande les mécanismes de verrouillage unidirectionnel des pignons menés 26 des rapports de transmission 2, 4 et 6.
Selon les cas, les cames 30 peuvent être fixes en rotation, ou bien tourner avec l'arbre de sortie 12, comme on le verra plus en détail dans ce qui suit .
Un exemple de réalisation des mécanismes unidirectionnels 28 associés aux pignons menés 26 est représenté schématiquement aux figures 2 et 3. Dans cette réalisation, une denture interne 40 est formée dans une grande face de chaque pignon libre 26 pour coopérer avec au moins deux cliquets 42 solidaires en rotation de l'arbre 12 et dont chacun est déplaçable par un poussoir 44 et un organe élastique 46 entre une position de repos où il est écarté de la denture 42 correspondante du pignon 26 et une position de service où il est en prise avec cette denture en interdisant la rotation du pignon 26 autour de l'arbre 12 dans le sens indiqué par une flèche en figure 3 et en permettant la rotation du pignon 26 dans le sens opposé autour de l'arbre 12.
Les poussoirs 44 sont guidés dans des trous radiaux de l'arbre 12 et sont déplacés radialement vers l'extérieur de l'arbre 12 lors de la translation axiale de la came 30 à l'intérieur de l'arbre 12. Des moyens de rappel, représentés schématiquement en 48 en figure 2 servent à ramener les poussoirs 44 et les cliquets 42 en position de repos, lorsque la position axiale de la came 30 dans l'arbre 12 le permet. Dans cet exemple de réalisation, chaque came 30 est solidaire en rotation de l'arbre 12, par exemple au moyen d'une nervure longitudinale 50 qui est reçue dans une rainure longitudinale interne de l'arbre 12.
La came 32 est une pièce tubulaire sensiblement cylindrique à extrémités tronconiques qui forment des rampes de déplacement des poussoirs 44 vers l'extérieur de l'arbre 12 pour l'amenée des cliquets 42 en prise avec les dentures 40.
Les deux mécanismes 28 de verrouillage d'un pignon 26 sont diamétralement opposés, par rapport à l'axe de rotation. Les poussoirs 44 agissant sur les cliquets 42 de ces mécanismes sont aussi diamétralement opposés et sont déplaçables radialement par deux pistes longitudinales 54 ayant des profils différents, qui sont formées de façon diamétralement opposée l'une à l'autre sur la surface extérieure de la came 30. Le déplacement axial de la came 30 par l' actionneur 34 et la tige 32, à l'intérieur de l'arbre 12, amène une des pistes 54, ou les deux, sur un poussoir 44, ou sur les deux poussoirs 44, pour amener un des mécanismes unidirectionnels 28, ou les deux, en position de service .
On notera, sur la figure 2, que le déplacement de la came 30 dans un sens ou dans l'autre, commande toujours les mécanismes 28 des pignons 26 de la même façon et dans le même ordre, et que les pistes 54 sont symétriques par rapport à un plan transversal médian de la came . En variante, ces pistes peuvent ne pas être symétriques par rapport à un plan médian, dès lors qu'elles permettent de réaliser une même séquence d'opérations pour un changement de rapport N → N+l et pour le changement N —> N-l. De façon avantageuse, comme représenté schématiquement en figure 2, les cliquets 42 sont montés articulés autour d'axes parallèles à l'axe de l'arbre 12 sur des rondelles entretoises 52 qui s'étendent le long des flancs des pignons 26 comportant les dentures 40 et qui sont solidaires en rotation de l'arbre 12. Cela facilite le montage des mécanismes de verrouillage unidirectionnel.
On se réfère maintenant aux figures 4 à 8 pour décrire le fonctionnement du dispositif selon l'invention.
Dans ce qui suit, on supposera en général que la vitesse de rotation de l'arbre 12 est constante et c'est dans ce cas que l'on va décrire la façon dont sont commandés et réalisés les changements de rapport de transmission.
Pour faciliter cette description, on utilisera les conventions suivantes, indiquées aux figures 4 et 5.
La figure 4 est un graphe représentant 1 ' étagement des vitesses de rotation de l'arbre moteur correspondant aux quatre premiers rapports de transmission pour une vitesse contante donnée de l'arbre de sortie 12. Les références Al, Bl, A2 , B2 , A3, B3 et A4, B4 représentent respectivement les mécanismes de verrouillage unidirectionnel 28 associés aux pignons menés 26 des quatre premiers rapports de transmission et leurs actions sur ces pignons libres, en fonction du couple de rotation transmis à l'arbre de sortie 12, qui peut être un couple moteur positif (désigné par Cm>0) exerçant une traction sur le véhicule ou un couple moteur négatif
(désigné par C .) exerçant un freinage sur le véhicule, et du sens dans lequel varie la vitesse de rotation de l'arbre moteur 10, cette vitesse de rotation étant indiquée par valeurs croissantes sur l'axe vertical de la figure 4.
Sur cette figure, les références A sont affectées aux mécanismes de verrouillage unidirectionnel qui empêchent les pignons menés 26 de tourner plus vite que l'arbre de sortie 12 et les références B sont attribuées aux mécanismes unidirectionnel qui les empêchent de tourner moins vite que l'arbre 12.
On a représenté schématiquement en figure 5 les quatre cas possibles de changement de rapport de transmission en fonction du couple moteur et de la montée ou de la descente des rapports de transmission.
Les cas I et II sont ceux pour lesquels le couple de rotation appliqué à l'arbre de sortie 12 est moteur (C >0) , le cas I correspondant à la montée (passage du rapport N au rapport N+l) et le cas II étant celui de la descente (passage du rapport N au rapport N-l) . Les cas III et IV sont ceux où le couple de rotation appliqué à l'arbre 12 est un couple de freinage (C _) , le cas III étant celui de la descente du rapport N au rapport N-l et le cas IV celui de la montée du rapport N au rapport N+l. Le graphe de la figure 6A illustre les commandes des embrayages El et E2 dans le cas I (Cm>0 et passage du rapport N au rapport N+l), les états des mécanismes de verrouillage unidirectionnel correspondants étant représentés dans le tableau de la figure 7.
Initialement, le rapport de transmission N est enclenché, les mécanismes unidirectionnels associés au pignon mené 26 de ce rapport de transmission sont en position de service (A^ = B = 1) et l'embrayage reliant l'arbre d'entrée portant le pignon menant de ce rapport de transmission est serré ou embrayé (E à l'état embrayé dans le graphe de la figure 4), l'état au repos d'un embrayage étant son état embrayé ou serré, son état activé étant l'état débrayé. Le pignon mené 26 du rapport de transmission N+l est entraîné par son pignon menant porté par l'autre arbre d'entrée. On commande le débrayage de l'embrayage associé EN+1 s'il était jusque-là embrayé. La vitesse de rotation de l'arbre d'entrée correspondant, qui était égale à la vitesse de rotation de l'arbre 10 si l'embrayage associé au rapport N+l était fermé, peut commencer à diminuer. On impose cette diminution en freinant ledit arbre d'entrée jusqu'à ce que la vitesse de rotation du pignon mené 26 du rapport N+l devienne inférieure à la valeur de synchronisation avec la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 12 à partir de quoi il est possible d'activer le mécanisme de verrouillage unidirectionnel A^+1 <3ui interdit une vitesse de rotation du pignon 26 supérieure à celle de l'arbre 12.
Comme le couple de rotation transmis à l'arbre 12 est un couple moteur, la denture 40 du pignon mené 26 du rapport de transmission N est en butée sur le cliquet 42 du mécanisme de verrouillage unidirectionnel A^ qui interdit au pignon 26 de tourner plus vite que l'arbre de sortie 12 et qui permet donc la transmission d'un couple moteur à l'arbre de sortie 12. Comme la denture 40 du pignon 26 est en appui sur le cliquet 42 du mécanisme A^, elle n'est pas en appui ou en butée sur le cliquet 42 de l'autre mécanisme de verrouillage B , qui peut donc être amené au repos (B = 0) en même temps que le mécanisme AN+1 est mis en service.
On obtient alors, comme représenté dans la deuxième colonne du tableau de la figure 7 , les valeurs ^ = 1 , BN = 0 , AN+1 = 1 et BN+1 = 0.
L'étape suivante consiste à serrer progressivement l'embrayage associé au rapport N+l, comme représenté schématiquement en figure 6A. En raison de ce serrage progressif, le couple moteur transmis à l'arbre 12 par le pignon 26 du rapport N+l augmente progressivement à partir de zéro. D'abord, la vitesse du pignon mené du rapport N+l augmente et ce pignon vient en butée sur le cliquet du mécanisme AN+1. Ensuite, la vitesse du moteur décroît progressivement jusqu'à la valeur correspondant au rapport N+l. On peut à ce moment agir sur le mécanisme de verrouillage B pour l'amener en position de service. Simultanément, comme la vitesse de rotation de l'arbre moteur 10 a diminué, la vitesse de rotation du pignon 26 du rapport N est inférieure à la valeur correspondant à la synchronisation avec la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 12 et le mécanisme de verrouillage unidirectionnel A peut être amené au repos . On arrive alors à 1 ' état représenté dans la troisième colonne du tableau de la figure 7 où AN = BN = 0 et AN+1 = BN+1 = 1, ce qui correspond à l'enclenchement du rapport de transmission N+l, le rapport N étant désengagé.
L'embrayage EN associé au rapport de transmission N peut rester à l'état embrayé, notamment lorsque cela correspond à une position de repos de son actionneur, ou être débrayé comme représenté en pointillés.
Le frein qui est utilisé pour faire baisser la vitesse de rotation de celui des arbres d'entrée 18 et 20 dont l'embrayage El ou E2 vient d'être débrayé ou desserré, peut être un frein à disque ou à tambour d'un type usuel, venant agir sur le flanc d'un pignon 22 ou 24. Avantageusement, on peut disposer des moyens de freinage F entre le pignon menant 22 du cinquième rapport et le pignon menant 24 du deuxième rapport et commander les moyens de freinage de l'arbre 18 et ceux de l'arbre 20 par un seul actionneur A_r, les actions de freinage exercées simultanément sur les deux arbres 18 et 20 n'ayant d'effet que sur l'arbre dont l'embrayage vient d'être débrayé (l'action de freinage sur l'arbre relié par son embrayage El ou E2 à l'arbre moteur 10 étant très inférieure au couple moteur et n'ayant pas d'effet sensible sur la vitesse de rotation de cet arbre 18 ou 20) .
Lorsque le changement de rapport de transmission a lieu dans les conditions correspondant au cas II
(couple moteur appliqué à l'arbre sortie 12 et passage du rapport N au rapport N-l), on procède de la façon suivante, représentée en figure 6B et résumée dans le tableau de la figure 8, pour avoir une succession d'opérations de commande des mécanismes de verrouillage unidirectionnel qui est identique à celle qui vient d'être décrite pour le cas I, mais réalisée dans le sens inverse.
On part de 1 ' état représenté dans la première colonne du tableau de la figure 8 avec A_ = BN = 1 (rapport de transmission N enclenché) et A^, = ^N_λ ~ 0. Si l'embrayage associé à l'arbre d'entrée 18 ou 20 du rapport N-l est à l'état serré ou embrayé, cet arbre d'entrée est entraîné par l'arbre moteur 10 et la vitesse de rotation du pignon mené 26 du rapport N-l est inférieure à la vitesse de synchronisation avec l'arbre de sortie 12.
Comme un couple moteur est transmis à l'arbre de sortie 12 par le pignon 26 du rapport de transmission N, la denture 40 de ce pignon est en butée sur le cliquet 42 du mécanisme du mécanisme A^ de sorte que le mécanisme BN peut être amené en position de repos (B = 0) . Simultanément, le mécanisme de verrouillage A^_ qui permet une vitesse de rotation de son pignon mené 26 inférieure à celle de l'arbre mené, peut être amené en position de service (A^, = 1) . On est alors dans la situation correspondant à la deuxième colonne du tableau de la figure 8.
On ouvre ou on débraye ensuite progressivement l'embrayage associé à l'arbre d'entrée 18 ou 20 du rapport de transmission N, ce qui a pour effet de diminuer le couple moteur transmis par le pignon 26 du rapport N et d'augmenter la vitesse de rotation de l'arbre moteur 10 jusqu'à la valeur correspondant à la vitesse de synchronisation du pignon 26 du rapport N-l avec l'arbre de sortie 12. Cette vitesse de synchronisation étant atteinte, et la denture 40 du pignon 26 du rapport N-l étant en butée sur les cliquets 42 du mécanisme AN_1 pour la transmission d'un couple moteur à l'arbre de sortie 12, il devient possible d'amener le mécanisme B , en position de service, ce qui correspond à l'enclenchement du rapport N-l.
L'embrayage associé à l'arbre d'entrée du rapport N étant desserré ou débrayé, le pignon 26 correspondant ne transmet plus de couple, ce qui permet d'amener le mécanisme de verrouillage A^ en position de repos. Cette diminution de la vitesse de rotation est avantageusement obtenue de façon certaine par serrage des moyens de freinage précédemment décrits. On est alors dans l'état représenté dans la troisième colonne du tableau de la figure 8 où A^ =
Figure imgf000021_0001
En ce qui concerne les cas III et IV de changement de rapport de transmission lorsque le couple appliqué à l'arbre de sortie 12 est un couple de freinage, on se ramène avantageusement au cas II et I, respectivement, par une commande temporaire du système de commande du moteur M en modifiant le couple de freinage transmis à l'arbre 12 en un couple moteur, de préférence avec une valeur assez faible.
Il en est de même si le moteur délivre un couple avec une valeur trop proche de zéro.
Cette modification de très courte durée (inférieure à 1 seconde par exemple) n'est pas perceptible par le conducteur du véhicule et permet d'utiliser une seule loi de commande dans tous les cas de changement de rapport de transmission.
En conséquence, le même actionneur piloté par le même circuit de commande permet d'effectuer tous les cas possibles de changement de rapport de transmission.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 9A, les cames 30 déplacées par l' actionneur 34 tournent avec 1 ' arbre de sortie 12 et le déplacement de chaque came 30 à l'intérieur de l'arbre 12 peut être assuré par une rotation différentielle de la came 30 sur la tige 32 qui est filetée. Pour cela, la tige filetée 32 est reliée à l' actionneur 34 par un engrenage épicycloïdal dont la couronne 56 est solidaire en rotation de l'arbre de sortie 12, dont le pignon solaire 58 est solidaire de la tige filetée 32 et dont le porte-satellites 60 est entraîné en rotation par l' actionneur 34, qui est dans ce cas un petit moteur électrique. L'engrenage épicycloïdal ne transmet pas d'effort important et est réalisable en matière plastique.
L'augmentation et la diminution de la vitesse de rotation de l' actionneur 34 par rapport à la vitesse de rotation de l'arbre 12 permettent de déplacer la came 30 en translation dans un sens et dans l'autre à 1 ' intérieur de 1 ' arbre 12.
Dans la variante de réalisation de la figure 9B, l' actionneur 34 est relié à la tige filetée 32 et à l'arbre 12 par un double engrenage épicycloïdal dont les couronnes 56 sont solidaires en rotation. Le pignon solaire 58 du premier engrenage épicycloïdal est solidaire de l'arbre de sortie de 1 ' actionneur 34 et le pignon solaire 58' du second engrenage est fixe en rotation. Le porte-satellites 60 du premier engrenage est solidaire de la tige filetée 32 et le porte-satellites 60' du second engrenage est solidaire de l'arbre 12. Le premier engrenage forme un différentiel, et le second un réducteur. Les rapports de pignons étant les mêmes dans les deux engrenages, l'arbre de sortie de l' actionneur 34 ne tourne que pour déplacer les cames 30 dans un sens ou dans l'autre pour les changements de rapport de transmission et est à l'arrêt entre ces changements. Dans la variante de la figure 10, chaque came 30 tourne avec l'arbre 12 et est déplacée axialement par un système vis-écrou, formé de la tige filetée 32 entraînée en rotation par l' actionneur 34, et d'un écrou 61 qui est vissé sur la tige filetée 32 et sur lequel la came 30 est montée rotative. L ' écrou 61 est immobilisé en rotation par des moyens 62 de guidage en coulissement axial et d'immobilisation en rotation sur un organe fixe 64, par exemple monté sur un carter ou analogue. Dans une autre variante de réalisation, lorsque les moyens d ' actionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel ne peuvent être logés à l'intérieur de l'arbre de sortie 12, on les monte autour de la surface périphérique extérieure de l'arbre 12 et on les commande par des moyens situés par exemple entre deux pignons 26.
Dans la variante de réalisation représentée en figure 11, l'embrayage El qui relie l'arbre moteur 10 à l'arbre d'entrée 18 portant les pignons menants 22 des premier, troisième et cinquième rapports de transmission est un embrayage monodisque à sec qui est à l'extérieur d'un carter 66 contenant les pignons précités 22, 24, 26, et l'embrayage E2 qui relie à l'arbre moteur 10 l'arbre d'entrée 20 portant les pignons menants des rapports de transmission 2, 4 et 6 est un embrayage multidisque dans l'huile et est logé à l'intérieur du carter 66, ce qui permet de réduire le diamètre extérieur de cet embrayage et facilite l'implantation dans le carter 66 d'un arbre parallèle aux arbres 12, 18 et 20 précités et portant un pignon intermédiaire faisant partie du rapport de marche arrière.
De préférence, le pignon menant du rapport de transmission en marche arrière est monté sur l'arbre 18 qui porte le pignon menant du premier rapport de transmission. L'embrayage El associé à l'arbre 18 est en effet conçu et dimensionné pour pouvoir assurer le démarrage du véhicule au moyen du premier rapport de transmission. Cet embrayage peut donc assurer également le démarrage du véhicule en marche arrière. Dans ce cas, l'autre embrayage E2 est un embrayage de commutation et peut être conçu et dimensionné de façon correspondante. Le pignon intermédiaire précité de marche arrière, monté sur l'arbre supplémentaire, permet d'inverser le sens du couple de rotation transmis entre un pignon menant monté sur l'arbre 18 et un pignon mené monté sur l'arbre de sortie 12. Ce pignon mené de marche arrière peut être solidarisé de façon sélective avec l'arbre de sortie 12 par des moyens de synchronisation et de crabotage d'un type usuel. Ce pignon mené peut aussi être l'un de ceux des rapports de transmission dont les pignons menants sont sur l'autre arbre d'entrée 20. Dans ce cas, il est utilisé avec ses mécanismes de verrouillage unidirectionnel .
La variante de réalisation représentée en figure 12 présente l'avantage d'avoir un encombrement axial réduit, avec un entraînement des cames par un système vis-écrou de longueur réduite, permettant un bon guidage axial des cames et leur immobilisation en rotation.
Dans cette variante de réalisation, l'arbre de sortie 12 est supporté à ses extrémités par des paliers montés dans le carter 66 et comporte un pignon de sortie 68 à l'une de ses extrémités.
Les deux cames 30 sont montées rotatives sur un support tubulaire 70 dont une extrémité forme un écrou vissé sur l'extrémité d'une tige axiale filetée 32 dont l'autre extrémité porte une poulie 72, un pignon ou analogue relié par une transmission synchrone 74 à 1 ' actionneur 34 qui est déporté.
L'autre extrémité de l'élément tubulaire 70 est guidée sur une tige axiale 76 montée fixe en rotation sur une paroi du carter 66 et comportant une rainure longitudinale dans laquelle est engagé un ergot porté par l'élément tubulaire 70, pour immobiliser cet élément en rotation. Les tiges axiales 32 et 76 sont alignées, pratiquement bout à bout, à l'intérieur de l'arbre de sortie 12.
Ce montage permet de déplacer chaque came 30 entre les positions correspondant aux rapports de transmission 1, 3 et 5 pour l'une des cames et aux rapports de transmission 2, 4 et 6 pour l'autre came, ces positions étant indiquées par des chiffres entourés d'un cercle. Les chiffres non entourés de cercle indiquent les positions prises par une came quand c'est l'autre came qui agit sur des mécanismes de verrouillage unidirectionnel d'un pignon libre 26. Par exemple, le chiffre 2 situé entre les chiffres 1 et 3 inscrits dans des cercles indique la position de la came de gauche quand la came de droite est dans une position où les deux mécanismes de verrouillage unidirectionnel du pignon libre 26 du deuxième rapport de transmission sont en position de service, pour l'enclenchement de ce rapport de transmission.
Les petits traits intermédiaires entre les positions repérées par les chiffres correspondent à des positions intermédiaires occupées par les cames pendant un changement de rapport de transmission.
Dans une variante de réalisation plus simple de l'invention, le dispositif comprend un seul embrayage, reliant l'arbre moteur à l'arbre d'entrée et servant uniquement pour le démarrage, et la commande pour le changement de rapport de transmission comprend alors, outre les commandes des mécanismes de verrouillage unidirectionnel, une commande du moteur pour l'annulation temporaire
(moins d'une seconde) du couple moteur transmis sur l'arbre mené. Cette annulation permet de passer en couple moteur négatif puis de contrôler la vitesse de rotation du moteur pour provoquer un appui sur un mécanisme de verrouillage du nouveau support.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif de transmission automatisée à engrenages, en particulier pour véhicule automobile, destiné à relier un arbre moteur (10) et un arbre mené (12) et comprenant au moins un arbre d'entrée (18, 20), au moins un embrayage (El, E2 ) agencé entre l'arbre moteur (10) et l'arbre de sortie (12), des pignons menants (22, 24) montés sur ledit arbre d'entrée et des pignons menés (26) montés sur l'arbre de sortie (12), chaque pignon mené (26) étant constamment en prise avec un pignon menant (22, 24) et définissant un rapport de transmission, un des pignons (22, 24, 26) de chaque rapport étant solidaire de l'arbre (18, 20) sur lequel il est monté et l'autre pignon (26) de ce rapport étant libre en rotation sur son arbre (12), et des moyens de solidarisation sélective de chaque pignon libre (26) et de son arbre (12) pour l'enclenchement du rapport de transmission correspondant, caractérisé en ce que qu'il comprend deux arbres d'entrée (18, 20) et deux embrayages (El, E2 ) reliant chacun un arbre d'entrée à l'arbre moteur (10), chaque arbre d'entrée portant au moins un pignon menant (22, 24) et en ce que les moyens de solidarisation sélective comprennent, pour au moins un pignon libre (26), deux mécanismes (28) de verrouillage unidirectionnel commandés, montés dans des sens opposés entre le pignon libre (26) et son arbre (12) et pouvant chacun occuper deux positions, l'une de repos et l'autre de service dans laquelle il interdit une vitesse de rotation du pignon libre (26) inférieure ou supérieure respectivement, à la vitesse de rotation de son arbre, et des moyens mécaniques (30, 32) d' actionnement des mécanismes de verrouillage (28), ces moyens d' actionnement comprenant des cames déplaçables en translation et/ou en rotation.
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (36) de commande desdits embrayages et des moyens d' actionnement (30, 32, 34) permettant de changer de rapport de transmission sans interrompre la transmission d'un couple de rotation entre l'arbre moteur (10) et l'arbre mené (12), le passage d'un premier à un second rapport de transmission comprenant le maintien en service d'un premier mécanisme et la mise au repos du second mécanisme de verrouillage unidirectionnel du pignon libre dudit premier rapport, la mise en service d'un premier mécanisme de verrouillage unidirectionnel dudit second rapport, la mise au repos du second mécanisme de verrouillage unidirectionnel dudit premier rapport et la mise en service du second mécanisme de verrouillage unidirectionnel dudit second rapport.
3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le passage d'un rapport de transmission à un autre comprend au moins une commande d'embrayage.
4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les pignons menants (22, 24) des rapports de transmission sont montés en alternance sur les deux arbres d'entrée, par exemple les pignons (22) des premier, troisième et cinquième rapports sur le premier arbre d'entrée (18), et les pignons (24) des deuxième, quatrième et sixième rapports sur le second arbre d'entrée (20) . 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la séquence de commande des mécanismes (28) de verrouillage unidirectionnels est la même pour tous les changements de rapport de transmission.
6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la séquence de commande des mécanismes (28) pour le passage à un rapport inférieur est dans le sens inverse de la séquence pour un passage à un rapport supérieur.
7 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (30, 32) d' actionnement des mécanismes (28) de verrouillage unidirectionnel des pignons libres sont pilotés par un actionneur unique (36) .
8 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit premier mécanisme
(28) est celui qui interdit une vitesse de rotation du pignon libre (26) supérieure à la vitesse de rotation de l'arbre (12) sur lequel il est monté.
9 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage à un rapport supérieur comprend le freinage de l'arbre d'entrée associé à ce rapport supérieur.
10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le passage à un rapport supérieur comprend le serrage progressif de l'embrayage associé à ce rapport supérieur. 11 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage à un rapport inférieur comprend le desserrage progressif de l'embrayage associé au rapport supérieur.
12 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, quand le couple moteur est négatif au moment d'un changement de rapport, la commande comprend une commande du moteur pour augmenter sa vitesse de rotation et passer en couple moteur positif pendant au moins une partie du changement de rapport .
13 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande du passage d'un rapport de transmission à l'autre comprend une commande du moteur pour 1 ' annulation temporaire du couple moteur appliqué à l'arbre de sortie.
14 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d' actionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel (28) comprennent au moins une came
(30) montée sur ou à l'intérieur de l'arbre (12) portant lesdits pignons libres (26) et reliée par une tige axiale (32) à un actionneur (34) .
15 - Dispositif selon l'ensemble des revendications 3 et 14, caractérisé en ce que les moyens d ' actionnement comprennent deux cames (30), l'une pour la commande des mécanismes de verrouillage unidirectionnel des pignons libres (26) des rapports dont les pignons menants sont sur le premier arbre d'entrée (18), et l'autre pour la commande des mécanismes de verrouillage unidirectionnel des pignons libres (26) des rapports dont les pignons menants sont sur le second arbre d'entrée (20) .
16 - Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que la ou chaque came (30) agit sur les mécanismes de verrouillage unidirectionnel (28) au moyen de poussoirs (44) montés radialement sur l'arbre (12) précité.
17 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mécanismes (28) de verrouillage unidirectionnel sont agencés sur les côtés des pignons libres (26) et comprennent des organes de verrouillage, tels que des cliquets (42) associés à des ressorts de rappel (48) et à des poussoirs (44) pour venir en butée sur des dentures (40) des flancs des pignons libres ou pour s'écarter de ces dentures (40), respectivement.
18 - Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les mécanismes de verrouillage (28) sont portés par des rondelles (52) solidaires en rotation de l'arbre (12) des pignons libres et intercalées entre les pignons libres .
19 - Dispositif selon l'une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que la ou chaque came (30) est solidaire en rotation de l'arbre (12) sur lequel ou dans lequel elle est montée.
20 - Dispositif selon l'une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que la ou chaque came (30) est fixe en rotation. 21 - Dispositif selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que la ou chaque came (30) est déplacée en translation axiale par un système vis-écrou, dont la vis est une tige axiale filetée (32) reliée à un actionneur (34), tel par exemple qu'un moteur électrique, la came (30) étant portée par 1 ' écrou (61) et étant mobile en rotation sur celui-ci, 1 ' écrou étant immobilisé en rotation.
22 - Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que 1 ' écrou (61) est guidé en translation et immobilisé en rotation sur une tige axiale fixe (76) qui s'étend dans le prolongement de la tige filetée (32) .
23 - Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que l' actionneur (34) est relié à la ou à chaque came (30) et à l'arbre (12) par un engrenage épicycloïdal.
24 - Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que l' actionneur (34) est relié à la ou à chaque came (30) et à l'arbre (12) par un double engrenage épicycloïdal .
25 - Dispositif selon l'une des revendications 14 à 24, caractérisé en ce que l' actionneur (34) est déporté et est relié par une transmission synchrone (74) à la ou à chaque came (30) .
26 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mécanismes
(28) de verrouillage unidirectionnel d'un pignon libre sont montés axialement de part et d'autre de ce pignon libre (26) . 27 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 25, caractérisé en ce que les deux mécanismes (28) de verrouillage unidirectionnel d'un pignon libre (26) sont montés axialement sur un même côté de ce pignon.
28 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un pignon de marche arrière monté sur l'arbre d'entrée
(18) portant le pignon menant (22) du premier rapport de transmission, un pignon intermédiaire en prise avec le pignon de marche arrière et avec un pignon mené monté sur l'arbre de sortie (12), et des moyens commandés de solidarisation du pignon de marche arrière avec l'arbre d'entrée (18) ou du pignon mené avec l'arbre de sortie (12) .
29 - Dispositif selon la revendication 28, caractérisé en ce que le pignon mené de marche arrière est l'un de ceux des rapports de transmission dont les pignons menants sont montés sur le second arbre d'entrée (20).
30 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque embrayage (El, E2 ) est un embrayage fonctionnant à sec.
31 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 29, caractérisé en ce qu'un embrayage précité (El) est un embrayage fonctionnant à sec à 1 ' extérieur d'un carter (62) contenant les pignons (22, 24, 26) précités, et l'autre embrayage (E2) précité est un embrayage multidisque dans l'huile logé à l'intérieur dudit carter (62) .
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