BOITE DE VITESSES A DOUBLE EMBRAYAGE
La présente invention concerne une boîte de vitesses utilisée pour une transmission d'un véhicule automobile.
Un type de boîte de vitesses automatique connu à double embrayage comporte deux arbres primaires d'entrée liés chacun à l'arbre d'un moteur par un embrayage qui peut fonctionner à sec ou dans l'huile. Chaque arbre primaire transmet le mouvement reçu du moteur par différents rapports de démultiplication définissant chacun une vitesse de démultiplication, appelée par la suite vitesse, à un ou plusieurs arbres secondaires liés à la sortie de la boîte de vitesses vers les roues motrices. Chaque vitesse est engagée par le crabotage d'un pignon après synchronisation du mouvement, prisent dans l'ordre d'une multiplication de vitesse croissante elles sont disposées alternativement sur un arbre primaire et sur l'autre.
Le démarrage du véhicule s'effectue en engageant le rapport donnant la démultiplication la plus élevée lié à un premier arbre primaire, puis en serrant progressivement un premier embrayage entraînant cet arbre pour transmettre le couple. Le passage du premier au deuxième rapport est effectué en engageant le deuxième rapport disposé sur le deuxième arbre primaire, puis simultanément en fermant le second embrayage et en ouvrant le premier, le couple du moteur est transféré de manière continue du premier au second rapport. Les autres changements de vitesses sont réalisés de la même manière sans rupture dans la transmission du couple, ce qui procure un bon confort et des performances élevées.
Les commandes des embrayages et des dispositifs d'engagement des rapports comprennent des actionneurs pilotés par un calculateur disposant d'informations sur le fonctionnement du moteur et du véhicule, et sur les demandes du conducteur. Un perfectionnement à ce type de boîte de vitesses est décrit dans le document DE-A1 -10015336. Le mouvement d'un moteur est transmis par deux embrayages à deux arbres primaires disposés suivant un même axe, chacun pouvant entraîner par deux rapports un arbre secondaire pour réaliser quatre vitesses. Un arbre auxiliaire décalé latéralement supporte une liaison de transfert qui peut lier en rotation les deux arbres primaires avec une certaine démultiplication de la vitesse, elle est engagée par un manchon
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2 coulissant agissant sur un synchronisateur. L'embrayage d'un arbre primaire étant fermé, le mouvement est transmis par la liaison de transfert à l'autre arbre primaire puis vers l'arbre secondaire par un des rapports, la démultiplication de la liaison de transfert se combinant avec celle du rapport 5 utilisé pour réaliser une vitesse supplémentaire.
Cette liaison de transfert est utilisée pour augmenter la démultiplication du premier rapport ce qui donne une première vitesse pour le démarrage du véhicule, et pour augmenter la multiplication du dernier rapport ce qui donne une sixième vitesse. 0 Toutefois, ce dispositif en ajoutant seulement deux vitesses de part et d'autre de la gamme des rapports apporte peu de possibilités supplémentaires et répond mal aux exigences d'une réalisation moderne pour laquelle on souhaite augmenter le nombre de vitesses avec une succession de vitesses supérieures assez rapprochée. De plus, on souhaite garder des vitesses 5 inférieures assez espacées.
La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients et d'apporter une solution simple, efficace et économique au problème précité. Elle a pour objet une boîte de vitesses réalisant des changements de vitesses sans rupture du couple, qui propose un plus grand choix de vitesses tout en 0 conservant un nombre réduit de pignons, une bonne compacité et un coût réduit.
Elle propose à cet effet une boîte de vitesses comportant un premier et un deuxième arbre primaire disposant d'un axe commun, liés à respectivement un premier et un deuxième embrayage d'accouplement à un 5 moteur, et au moins un arbre secondaire lié à un élément de sortie de la boîte de vitesses, le deuxième arbre primaire pouvant être lié en rotation à un arbre secondaire par l'engagement d'un premier et d'un troisième rapport, le premier arbre primaire pouvant être lié en rotation à un arbre secondaire par l'engagement d'un deuxième et d'un quatrième rapport, ces rapports utilisés 0 directement constituant quatre vitesses de la boîte de vitesses, et pris dans l'ordre réalisant successivement une multiplication de plus en plus grande de la vitesse de l'élément de sortie, caractérisée en ce que les arbres primaires peuvent être liés en rotation entre eux suivant un même sens de rotation par l'engagement de deux liaisons de transfert, chacune étant mise en œuvre par 5 l'engagement d'un seul manchon de synchronisation, la première liaison de transfert réalisant à partir d'une rotation du premier arbre primaire une
réduction de la vitesse du deuxième arbre primaire, la deuxième liaison de transfert réalisant une réduction plus importante de la vitesse du deuxième arbre primaire.
Un avantage essentiel de la boîte de vitesses suivant l'invention est qu'elle permet d'ajouter des vitesses complémentaires au début ou à la fin de la gamme des quatre vitesses fournies directement par les quatre rapports, ce qui permet en utilisant plusieurs fois les liaisons de transfert en combinaison avec différents rapports de réaliser une succession de vitesses avec un étagement satisfaisant, tout en conservant une bonne compacité et un nombre de composant limité.
De préférence, la deuxième liaison de transfert procure une réduction de vitesse au moins deux fois supérieure à celle procurée par la première liaison de transfert.
Avantageusement, les deux liaisons de transfert sont combinées avec le quatrième rapport pour réaliser respectivement une première vitesse supplémentaire apportant une multiplication élevée de la vitesse de rotation, et une deuxième vitesse supplémentaire apportant une multiplication plus élevée que la première vitesse.
Pour un passage indirect de la première vitesse supplémentaire à la deuxième vitesse supplémentaire, on peut basculer le couple moteur d'un embrayage à l'autre pour un fonctionnement de manière transitoire sur le quatrième rapport utilisé directement, puis la première liaison de transfert est dégagée, la deuxième liaison de transfert est engagée, et enfin le couple moteur est rebasculé entre les embrayages dans l'autre sens, le moteur pouvant fournir en permanence un couple d'entraînement des roues motrices.
Pour un passage direct de la première vitesse supplémentaire à la deuxième vitesse supplémentaire, on peut aussi ouvrir l'embrayage transmettant le couple, puis la première liaison de transfert est dégagée, la deuxième liaison de transfert est engagée, et enfin le même embrayage est refermé.
Un passage du quatrième rapport utilisé directement ou de la première vitesse supplémentaire, à la deuxième vitesse supplémentaire peut se réaliser, à partir d'une certaine vitesse du véhicule, quand le conducteur a relâché la pédale de gaz. Avantageusement, les deux liaisons de transfert sont combinées avec le premier rapport pour réaliser respectivement une première vitesse
supplémentaire apportant une démultiplication élevée et une deuxième vitesse supplémentaire apportant une démultiplication plus élevée que la première.
Le véhicule roulant sur le premier rapport utilisé directement, la première vitesse supplémentaire peut être engagée quand la vitesse du véhicule diminue en dessous d'un certain seuil, la deuxième vitesse supplémentaire étant engagée quand le véhicule est pratiquement à l'arrêt.
D'autre part, le troisième rapport peut être utilisé en combinaison avec la première liaison de transfert pour fournir une vitesse supplémentaire intermédiaire entre le deuxième et le troisième rapport utilisés directement, le procédé de passage du deuxième rapport à la vitesse intermédiaire comprenant successivement les opérations suivantes, le troisième rapport est engagé, le couple moteur est basculé du premier arbre primaire vers le deuxième arbre primaire par simultanément la fermeture au moins partielle de l'embrayage du deuxième arbre primaire et l'ouverture de l'embrayage du premier arbre primaire, le rapport de démultiplication du premier arbre primaire est dégagé, la liaison de transfert est engagée et enfin le couple moteur est rebasculé du deuxième arbre primaire vers le premier par simultanément la fermeture du premier embrayage et l'ouverture du deuxième embrayage.
Suivant une caractéristique de l'invention, l'arbre primaire extérieur comportant un perçage longitudinal supporte les pignons menant du premier et du troisième rapport, le deuxième arbre primaire intérieur traversant l'arbre primaire extérieur supporte les pignons menant du deuxième et du quatrième rapport.
Les manchons de synchronisation portés par l'arbre auxiliaire et réalisant l'engagement des liaisons de transfert peuvent se trouver alignés latéralement avec l'arbre primaire extérieur.
Le pignon menant du deuxième rapport peut être utilisé pour entraîner l'arbre auxiliaire, le pignon menant du troisième rapport pouvant être utilisé pour réaliser la deuxième liaison de transfert. En variante, la boîte de vitesses peut comporter un premier arbre secondaire entraîné par le premier et le troisième rapport, et un deuxième arbre secondaire entraîné par le deuxième et le quatrième rapport.
Suivant une disposition particulière, la boîte de vitesses est fixée axialement en bout d'un moteur, cet ensemble étant disposé transversalement entre les roues avant motrices d'un véhicule.
Suivant une autre disposition particulière, l'arbre secondaire est axialement aligné avec les arbres primaires.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma d'une boîte de vitesses suivant l'invention ;
- la figure 2 est un tableau présentant un fonctionnement de la boîte de vitesses ; - la figure 3 est un schéma d'une boîte de vitesses selon une première variante;
- la figure 4 est un schéma d'une boîte de vitesses selon une deuxième variante;
- la figure 5 est un tableau présentant une première variante de fonctionnement ;
- la figure 6 est un tableau présentant des exemples de valeurs pour la première variante de fonctionnement ;
- la figure 7 est un tableau présentant une deuxième variante de fonctionnement ; - la figure 8 est un tableau présentant des exemples de valeurs pour la deuxième variante de fonctionnement ;
- la figure 9 est un schéma d'une boîte de vitesses selon une troisième variante ;
- la figure 10 est un schéma d'une boîte de vitesses selon une quatrième variante.
La figure 1 représente une boîte de vitesses 1 recevant le mouvement d'une motorisation non représentée entraînant des embrayages C1 et C2, comportant disposés suivant un axe commun un premier embrayage C1 entraînant un arbre primaire creux ou extérieur 2 comprenant un perçage longitudinal, et juxtaposé à ce premier embrayage un deuxième embrayage C2 entraînant un deuxième arbre primaire plein ou intérieur 4 passant à l'intérieur de l'arbre primaire extérieur 2. Un arbre secondaire 10 reçoit le mouvement venant des arbres primaires et le transmet aux roues motrices du véhicule par un pignon de sortie 6 généralement lié à un système de différentiel inclus dans la boîte de vitesses. Ce pignon de sortie 6 se trouve à l'extrémité de l'arbre secondaire 10 tournée vers les embrayages.
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L'arbre primaire intérieur 4 peut entraîner l'arbre secondaire 10 par un premier rapport appelé rapport I1 comprenant un pignon menant 11 lié à l'arbre primaire intérieur 4 en prise avec un pignon mené 12 porté par l'arbre secondaire 10, et par un troisième rapport appelé rapport III, comprenant un 5 pignon menant 13 en prise avec un pignon mené 14 porté aussi par l'arbre secondaire. Chacun de ces rapports est engagé en liant le pignon mené à l'arbre secondaire 10 par le déplacement d'un manchon coulissant 16 situé axialement entre les deux et comportant à ses extrémités des dispositifs de synchronisation et de crabotage. 0 De même, l'arbre primaire extérieur 2 peut entraîner l'arbre secondaire
10 par un deuxième rapport appelé rapport II, comprenant un pignon menant 17 lié à l'arbre extérieur 2 en prise avec un pignon mené 18 porté par l'arbre secondaire 10, et par un quatrième rapport appelé rapport IV, comprenant un pignon menant 19 en prise avec un pignon mené 20 porté aussi par l'arbre 5 secondaire. Chacun de ces rapports est engagé en liant le pignon mené à l'arbre secondaire 10 par le déplacement d'un manchon coulissant 22 situé axialement entre les deux.
Les quatre rapports d'arbre secondaire notés I, II, III et IV réalisent successivement une démultiplication décroissante, qui procure à l'arbre 0 secondaire 10 une vitesse de plus en plus grande.
Un arbre auxiliaire 30 parallèle et latéralement décalé par rapport aux arbres primaires 2, 4 est lié en rotation de manière permanente à l'arbre primaire intérieur 4 par un couple de pignons constitué d'un pignon 32 lié à l'arbre auxiliaire 30 en prise avec le pignon menant 13 du rapport III. Cet arbre 5 auxiliaire 30 supporte une première liaison de transfert notée T1 comportant un couple de pignons 34, 36 comprenant un pignon 34 pouvant être rendu solidaire de l'arbre auxiliaire 30 par le déplacement d'un manchon coulissant de synchronisation 40, et un autre pignon 36 lié à l'arbre primaire extérieur 2.
Par l'engagement de la liaison de transfert T1 , on lie en rotation les deux 0 arbres primaires, les rapports des deux couples de pignons 13, 32 et 34, 36 de cette liaison T1 étant choisis de manière à ce que la vitesse de l'arbre primaire intérieur 4 soit réduite par rapport à celle de l'arbre primaire extérieur 2 suivant un rapport appelé rapport T1.
La boîte de vitesses 1 comporte de plus une deuxième liaison de 5 transfert notées T2 comportant un couple de pignons 42, 44 le pignon 44 est
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lié à l'arbre primaire extérieur 2, le pignon 42 peut être lié en rotation à l'arbre auxiliaire 30 par le manchon coulissant 40.
A partir d'une rotation de l'arbre primaire extérieur 2, les couples de pignons 34, 36 et 42, 44 des liaisons de transfert T1 et T2 sont choisis de 5 manière à ce que la liaison de transfert T2 produise une vitesse de l'arbre auxiliaire 30 plus faible que celle produite par la liaison de transfert T1 , c'est-à- dire que la liaison de transfert T2 entraînant l'arbre primaire intérieur 4 réalise une plus grande démultiplication de la vitesse que la liaison de transfert T1. Sur l'arbre auxiliaire 30, un pignon 48 est porté par le moyeu du pignon 0 42 et peut lui être lié par un manchon coulissant 46, ce pignon 48 est en prise avec un pignon 50 monté sur un arbre libre en rotation, qui est lui-même en prise avec le pignon menant 11 du rapport I. Le mouvement est transmis en venant du moteur par l'embrayage C1 , le couple de pignon 44, 42, puis par les pignons 48, 50 et 11 pour réaliser une inversion du sens de marche de l'arbre 5 secondaire 10 fournissant un rapport de marche arrière.
Les pignons sont axialement disposés en partant des embrayages C1 , C2 dans l'ordre suivant, le couple de pignon 34, 36 de la liaison de transfert T1 qui est au moins partiellement aligné transversalement avec le pignon de sortie 6, le rapport II puis le rapport IV avec le manchon 22 intercalé entre les 0 deux, le couple de pignon 42, 44 de la deuxième liaison de transfert T2, le rapport I puis le rapport III avec le manchon 16 intercalé entre les deux.
On notera que les manchons 40, 46 sont sensiblement alignés transversalement avec respectivement les manchons 22, 16, cependant les distances transversales entre les arbres primaires 2, 4 et d'une part l'arbre 5 secondaire 10, ou d'autre part l'arbre auxiliaire 30, peuvent être relativement réduite, les manchons ayant un diamètre extérieur assez élevé mais n'étant pas disposés sur deux arbres proches liés entre eux directement pas un couple de pignons.
Le tableau de la figure 2 présente un fonctionnement de la boîte de 0 vitesses de la figure 1 , il possède une première colonne 60 indiquant la vitesse notée de 1 à 9, une deuxième colonne 62 indiquant les rapports engagés par l'embrayage C1 et une troisième colonne 64 indiquant les rapports engagés par l'embrayage C2.
La première vitesse est mise en oeuvre en engageant le rapport I et la 5 liaison de transfert T2, puis l'embrayage C1 est progressivement fermé pour
démarrer le véhicule, le couple est transmis successivement par deux démultiplications, la liaison de transfert T2 et le rapport I
Le passage de la deuxième vitesse s'accompli en basculant progressivement le couple moteur de l'arbre primaire extérieur 2 vers l'arbre primaire intérieur 4 en fermant l'embrayage C2 et simultanément en ouvrant l'embrayage Cl Le rapport I reste engagé mais avec une vitesse d'arbre primaire intérieur 4 plus élevée qui est celle du moteur. En fin de passage, la liaison de transfert T2 peut être dégagée. Ce passage sans rupture de couple est schématisé sur le tableau par un trait continu. Pour le passage en troisième vitesse, le rapport II est engagé puis le couple moteur est basculé progressivement de l'embrayage C2 vers l'embrayage C1. En fin de passage, le rapport I peut être dégagé.
Le passage en quatrième vitesse est préparé en engageant le rapport III, puis le couple moteur est basculé temporairement de l'embrayage C1 vers l'embrayage C2. Ensuite le rapport II est dégagé, la liaison de transfert T2 est engagée, et enfin le couple moteur est rebasculé à l'inverse de l'embrayage C2 vers l'embrayage C1. On utilise alors le rapport III avec une réduction de vitesse de l'arbre primaire intérieur 4.
Le passage transitoire par le rapport III peut être réalisé en contrôlant un glissement de l'embrayage C2 de manière à garder une vitesse du moteur supérieure ou égale à celle qui sera obtenue sur la quatrième vitesse. Lorsque le couple moteur est rebasculé de l'embrayage C2 vers l'embrayage C1 , ce dernier peut finir la synchronisation de la vitesse du moteur si elle n'a pas été terminée précédemment par l'embrayage C2. De cette manière, le changement de vitesse est progressif avec une réduction régulière et continue de la vitesse du moteur, le passage temporaire par le rapport III n'est pas perceptible par le conducteur, les performances ne sont pas dégradées par une baisse suivie d'une augmentation de la vitesse du volant moteur qui dissiperaient de l'énergie et freineraient le véhicule. Le passage de la cinquième vitesse se fait en appliquant provisoirement le couple sur le rapport III par le serrage de l'embrayage C2 tout en maintenant un glissement, puis la liaison de transfert T2 est dégagée, la liaison de transfert T1 est engagée, et le couple est rebasculé de l'embrayage C2 vers l'embrayage C1. De même, un glissement de l'embrayage C2 permet de réaliser une baisse régulière et continue de la vitesse du moteur.
Le passage de la sixième vitesse correspondant au rapport III utilisé directement se fait en basculant le couple de l'embrayage C1 vers l'embrayage C2. Le passage de la septième vitesse correspondant au rapport
IV utilisé directement s'accompli en engageant le rapport IV et en basculant le couple de l'embrayage C2 vers l'embrayage C1.
Le passage de la huitième vitesse s'accompli en engageant la liaison de transfert T1 puis en basculant le couple de l'embrayage C1 vers l'embrayage C2. Le rapport IV est utilisé avec la liaison de transfert T1 en série, qui donne dans ce cas une multiplication de la vitesse de l'arbre primaire extérieur 2 par rapport à celle du moteur.
La neuvième vitesse utilisant le rapport IV avec la liaison de transfert T2 donnant une multiplication plus forte de la vitesse de l'arbre primaire extérieur 2 par rapport à celle du moteur, peut être passée de plusieurs manières.
La première manière est directe à partir de la septième vitesse en maintenant le couple moteur appliqué aux roues, la liaison de transfert T2 est engagée puis le couple moteur est basculé de l'embrayage C1 vers l'embrayage C2. La deuxième manière est réalisée à partir de la huitième vitesse en maintenant le couple moteur appliqué aux roues, en passant de manière transitoire par la septième vitesse par une bascule de l'embrayage C2 vers l'embrayage C1 , puis la liaison de transfert T1 est dégagée, la liaison de transfert T2 est engagée et le couple moteur est rebasculé de l'embrayage C1 vers l'embrayage C2. Dans ce cas, le passage transitoire par la septième vitesse entraîne une augmentation de la vitesse du moteur qui est limitée dans la mesure où les écarts entre ces vitesses sont réduits, et où ces rapports procurant une multiplication importante de la vitesse sont généralement utilisés avec des vitesses de rotation du moteur assez faibles.
Une troisième manière pour le passage de la huitième vitesse vers la neuvième peut se faire avec une rupture du couple, l'embrayage C2 est ouvert, la liaison de transfert T1 est dégagée, la liaison T2 est engagée, puis l'embrayage C2 est refermé.
Une utilisation particulière de cette dernière vitesse consiste à l'engager pour réduire la vitesse de rotation du moteur et donc sa puissance de freinage quand à partir des deux vitesses précédentes, avec une vitesse du véhicule suffisamment élevée, le conducteur a relâché la pédale de gaz. Le passage de ce rapport ne sera pas ressenti par le conducteur car il a lieu en l'absence d'un couple moteur. A la première sollicitation de la pédale de gaz la boîte
repasse sur la septième vitesse pour donner une force de traction suffisante, puis si nécessaire sur la huitième vitesse sans rupture du couple de traction.
Les descentes des vitesses sont réalisées aussi sans rupture du couple, en inversant l'ordre des opérations. Le passage de la cinquième vers la quatrième (ou de la quatrième vers la troisième vitesse) utilise temporairement le rapport III, le couple moteur est basculé de l'embrayage C1 vers l'embrayage C2 en contrôlant le glissement de l'embrayage C2 pour réaliser une croissance continue de la vitesse du moteur sans dépasser la vitesse qu'il obtiendra sur la quatrième (ou la troisième) vitesse. Puis la liaison de transfert T1 (ou T2) est dégagée, la liaison de transfert T2 (ou le rapport II) est engagée et enfin on rebascule le couple de l'embrayage C2 vers l'embrayage Cl
La boîte de vitesses 1 permet de descendre rapidement plusieurs vitesses en partant de la neuvième ou de la huitième vitesse, sans engagement de rapport pour passer en septième vitesse, puis avec un seul engagement pour passer en sixième vitesse, et enfin avec un seul engagement pour passer sur la cinquième, la quatrième ou la troisième vitesse.
Un passage direct de la septième à la deuxième vitesse représenté sur le tableau par un trait interrompu nécessite aussi un seul engagement, le rapport I, puis il s'accompli par un basculement de l'embrayage C1 vers l'embrayage C2. Par ailleurs, II est possible en cours de roulage sur une vitesse de laisser engagé par anticipation un rapport qui serait utilisé pour descendre une ou plusieurs vitesses suivant la probabilité de demande du conducteur, pour réduire le temps de passage le cas échéant.
L'étagement des vitesses de cette boîte est intéressant. En choisissant une valeur assez faible pour la démultiplication de la liaison de transfert T1 , par exemple comprise entre 1,15 et 1 ,30, et une valeur du même ordre pour l'écart de vitesses entre les rapports III et IV, ont obtient une succession d'écarts entre la cinquième et la huitième vitesse assez rapprochés. Les écarts entre la troisième et la quatrième ainsi qu'entre la deuxième et la troisième vitesse sont choisis librement avec des valeurs plus élevées.
Entre la première et la deuxième vitesse, la liaison de transfert T2, avec par exemple une démultiplication comprise entre 1 ,40 et 1 ,80, réalise un écart élevé. De plus, la cinquième ou la huitième vitesse sont intercalées entre deux vitesses dont la différence des valeurs est donnée aussi par la liaison de
transfert T2, ce qui limite les écarts pour la succession des vitesses supérieures.
Cette boîte de vitesses 1 est convient particulièrement pour un montage en bout d'un moteur installé transversalement dans un véhicule entre les roues, ce qui limite la longueur disponible, le nombre réduit de manchons et de pignons lui procurant une faible longueur axiale. La boîte peut réaliser jusqu'à neuf vitesses et une marche arrière en utilisant seulement 4 manchons de synchronisation et un seul arbre de sortie, ce qui représente une réalisation simple, compacte et peu onéreuse comparé à une solution classique qui nécessite au moins un manchon pour deux vitesses, et deux arbres de sortie.
Sur la boîte de vitesses 101 présentée figure 3, les rapports II et IV sont disposés sur l'arbre primaire intérieur 102 entraîné par l'embrayage C1 , alors que les rapports I et III sont disposés sur l'arbre primaire extérieur 104 entraîné par l'embrayage C2, les positions des deux embrayages sont donc inversés par rapport à la figure 1. On a axialement successivement en partant des embrayages, le pignon de sortie 106, les rapports I et III avec le manchon de commande 116 intercalé, puis les rapports II et IV avec le manchon de commande 122 intercalé.
L'arbre auxiliaire 130 est lié en rotation à l'arbre primaire intérieur 102 par un couple de pignons 150, 152 liés respectivement à ces arbres, et situés axialement entre les rapports II et III. Son rapport de démultiplication peut être choisi indépendamment des autres rapports de la boîte de vitesses.
L'arbre auxiliaire 130 supporte un pignon 134 pouvant être rendu solidaire par un manchon coulissant de synchronisation 154, qui est en prise avec un deuxième pignon 136 lié à l'arbre primaire extérieur 104. Ces pignons sont disposés axialement entre les embrayages et le premier rapport I, au moins partiellement alignés avec le pignon de sortie 106. Par l'engagement de ce pignon 134, on réalise une liaison de transfert T1 entre les deux arbres primaires tournant dans le même sens suivant un rapport de démultiplication T1 égal au produit des rapports de démultiplication des deux couples de pignons successifs, 152, 150 et 134, 136.
L'arbre auxiliaire 130 supporte un autre pignon 142 pouvant être rendu solidaire par un manchon coulissant de synchronisation 156, qui est en prise avec le pignon menant 113 du troisième rapport III. De la même manière par l'engagement de ce pignon 156, on réalise une liaison de transfert T2 entre les deux arbres primaires tournant dans le même sens, suivant un rapport de
démultiplication T2 égal au produit des rapports de démultiplication des deux couples de pignons successifs, 152, 150 et 142, 113.
Le manchon 156 d'engagement de la liaison de transfert T2 est aussi utilisé pour engager un rapport de marche arrière R en liant en rotation un pignon 148 à l'arbre auxiliaire 130 qui le supporte. Ce pignon 148 est en prise avec un pignon 144 libre en rotation, lui-même en prise avec le pignon menant 111 du rapport I, l'interposition d'un pignon supplémentaire 144 réalisant une inversion du sens de marche.
La boîte de vitesses 161 présentée figure 4 est similaire de celle de la figure 3, mais l'entraînement de l'arbre auxiliaire 130 par l'arbre primaire intérieur 102 diffère, il est réalisé par le pignon menant 117 du rapport II qui est en prise avec le pignon 150 lié à l'arbre auxiliaire 130. Le pignon menant 117 étant commun pour le rapport II et l'entraînement de l'arbre auxiliaire 130, on a un pignon en moins et la boîte est axialement plus courte. Par contre, la démultiplication de la liaison de transfert T2 est fixée, elle est sensiblement égale à l'écart de démultiplication entre les rapports II et III. Toutefois, en modifiant la distance entre l'arbre auxiliaire 130 et les arbres primaires 102, 104, on obtient un paramètre de réglage de cette démultiplication. Les positions des liaisons de transfert T1 , T2 peuvent être échangées, le manchon de synchronisation 156 du rapport de marche arrière R servant alors à engager la liaison de transfert T1. Toutefois, le pignon 136 lié à l'arbre primaire extérieur 104 aurait dans ce cas un diamètre plus important, ce qui peut rendre plus difficile son implantation notamment par rapport au pignon de sortie 106.
On notera que le manchon de synchronisation 154 de la liaison de transfert T1 se trouve à l'extrémité de l'arbre auxiliaire 130, axialement entre les embrayages et le pignon 134 commandé, et transversalement aligné avec le pignon de sortie 106 ce qui a pour avantage de ne pas augmenter la longueur axiale de la boîte de vitesses.
De plus, l'arbre auxiliaire 130 ne s'étend pas axialement au-delà du pignon menant 17 de l'arbre primaire intérieur 102, il est donc plus court que les autres arbres laissant un volume libre à l'arrière de la boîte de vitesses qui permet de loger plus facilement des composants, notamment des éléments du châssis du véhicule. Cet arbre court est plus léger, moins cher, et a une
flexion réduite ce qui permet d'améliorer le rendement et le bruit de fonctionnement des engrenages.
Par ailleurs, l'arbre auxiliaire n'étant lié qu'aux arbres primaires, sa position peut varier en conservant la distance entre ces arbres, suivant un arc de cercle, ce qui facilite son implantation.
Un autre avantage de la boîte de vitesses 101 , 161 est que le pignon menant 111 du rapport le plus démultiplié I transmettant la force la plus élevée, se trouve sur l'arbre primaire extérieur 104 au plus près des paliers de support des arbres primaires situés à côté des embrayages, ce qui réduit les contraintes sur les arbres.
Suivant une variante non représentée, le pignon 150 lié à l'arbre auxiliaire 130 est en prise avec le pignon menant 117 du deuxième rapport II, et le pignon 142 de la deuxième liaison de transfert T2, porté par l'arbre auxiliaire, est en prise avec un pignon lié à l'arbre primaire extérieur 104. De cette manière les deux pignons des deux liaisons de transfert T1 , T2 liés à l'arbre primaire extérieur 104 peuvent avoir un diamètre réduit ce qui facilite leur implantation, notamment par rapport au pignon de sortie 106.
Les figures 5 et 7 présentent deux exemples de combinaisons réalisables avec une boîte de vitesses à deux liaisons de transfert T1 , T2, les figures 6 et 8 présentent des exemples de valeurs de démultiplication pour les vitesses, réalisables à partir respectivement des figures 5 et 7.
La figure 5 représente un mode de fonctionnement des boîtes de vitesses précédentes, la colonne 160 comprend sept vitesses notées de 1 à 7, plus une vitesse notée 2-, la deuxième colonne 162 l'état de l'embrayage C1, 0 pour ouvert et 1 pour fermé, la troisième colonne 164 l'état de l'embrayage C2, et la quatrième colonne 166 les rapports et les transferts engagés.
La première vitesse utilise le rapport I en combinaison avec la liaison de transfert T2 procurant une forte démultiplication de la vitesse de l'arbre primaire lié à ce rapport, elle est utilisée pour le démarrage du véhicule. Les vitesses de la deuxième à la cinquième utilisent directement les rapports de I à IV. La sixième vitesse utilise le rapport IV en combinaison avec la liaison de transfert T1 qui procure une multiplication de la vitesse de rotation de l'arbre primaire lié à ce rapport, la septième vitesse utilise aussi le rapport IV avec la liaison de transfert T2 qui procure une multiplication de vitesse plus élevée. Les passages de ces deux derniers rapports peuvent se réaliser comme ceux décrits pour la figure 2.
Une vitesse additionnelle notée 2- est intercalée entre la première et la deuxième vitesse, elle utilise le rapport I en combinaison avec la liaison de transfert T1 ce qui procure une démultiplication moins élevée que pour la première vitesse. Le passage vers cette vitesse indiqué par un trait interrompu est réalisé à partir de la deuxième vitesse, en engageant la liaison de transfert T1, puis en basculant le couple de l'embrayage C2 vers l'embrayage C1.
Une utilisation possible de cette vitesse supplémentaire 2- est la suivante. Le véhicule roulant sur la deuxième vitesse, lors d'un ralentissement important sans toutefois arriver à l'arrêt, par exemple lorsque le véhicule tourne dans un carrefour en ville à moins de 10 km/h, le concepteur d'une boîte de vitesse classique a le choix entre soit prévoir de repasser la première vitesse, ce qui, nécessitant un temps de synchronisation important et une relance du moteur à une vitesse de rotation beaucoup plus élevée, est lent et inconfortable compte tenue de l'écart de démultiplication entre la première et la deuxième vitesse, de plus il faudra peu de temps après passer à nouveau la deuxième vitesse, ou soit prévoir de rester sur la seconde vitesse.
Dans ce dernier cas, si la vitesse de rotation du moteur descend trop bas le moteur tourne de manière de plus en plus irrégulière ce qui est inconfortable et peu endommager le moteur et ses équipements, on est obligé de prévoir un glissement de l'embrayage C2 pour maintenir une vitesse de rotation suffisante. L'énergie dissipée par l'embrayage, réchauffement et l'usure sont alors d'autant plus élevés que la différence de vitesse est importante. De plus, le couple n'est pas multiplié.
La vitesse 2- est intéressante, le passage rapide et confortable permis par un écart peu élevé procure une vitesse plus démultipliée que la deuxième vitesse permettant des manœuvres qui peuvent se faire aussi avec un glissement réduit de l'embrayage C2. Si le véhicule ralenti encore arrivant quasiment à l'arrêt, la première vitesse est engagée pour préparer le démarrage suivant. Par contre si le conducteur accélère, le passage vers la deuxième vitesse se fait en douceur grâce à l'écart de démultiplication assez faible, la vitesse 2- permet des accélérations du véhicule plus importantes qu'avec la deuxième vitesse, sans les pertes de temps occasionnées par le passage de la première vitesse.
Lors d'un roulage assez lent en deuxième vitesse, il est possible d'engager par anticipation la liaison de transfert T1 pour fournir rapidement une forte accélération en cas de demande, en basculant instantanément le
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15 couple de l'embrayage C2 vers l'embrayage C1. Cette réponse rapide est un élément de sécurité quand il faut par exemple se dégager promptement d'un carrefour pour éviter un autre véhicule.
Par ailleurs, cette vitesse 2- peut aussi être une vitesse de démarrage du 5 véhicule dans des conditions particulières comme sur une route glissante, le couple réduit fourni aux roues diminuant le risque de patinage.
La figure 6 montre un exemple de réalisation du mode de fonctionnement présenté figure 5, la colonne 170 présente des valeurs de démultiplication des vitesses, la colonne 172 l'écart entre chaque vitesse avec en bas l'écart total 0 entre la première et la dernière vitesse. De préférence, on a une réduction progressive des écarts de la première à la sixième vitesse. Pour cela, la liaison de transfert T2 a un rapport de démultiplication (1 ,60) plus élevé que l'écart entre la première et la deuxième vitesse (1 ,50).
De plus, la démultiplication de la liaison de transfert T2 (1 ,60) est plus de 5 deux fois supérieure à celle de la liaison de transfert T1 (1 ,22), ce qui entraîne un écart plus élevé entre la sixième et la septième vitesse qu'entre la cinquième et la sixième, la dernière vitesse étant une vitesse très démultipliée permettant de rouler vite avec une rotation du moteur assez lente pour réduire sa consommation. 0 La figure 7 représente en variante un mode de fonctionnement à 8 vitesses, comportant une vitesse supplémentaire, la quatrième, utilisant le rapport III en série avec la liaison de transfert T1. Le passage de la troisième vitesse à la quatrième vitesse comprend une utilisation temporaire du rapport III utilisé directement comme présenté figure 2, il se réalise après avoir 5 engagé le rapport III, en appliquant provisoirement le couple sur ce rapport par le serrage de l'embrayage C2, puis le rapport II est dégagé, la liaison de transfert T1 est engagée et le couple est rebasculé de l'embrayage C2 vers l'embrayage Cl Un glissement peu être maintenu sur l'embrayage C2 pour obtenir une baisse régulière et continue de la vitesse du moteur pendant le 0 changement de vitesse sans descendre en dessous de la vitesse de rotation qui sera obtenue en utilisant la quatrième vitesse.
Toutefois, le rapport III utilisé uniquement en combinaison avec la liaison de transfert T1 permet de limiter l'énergie de frottement de l'embrayage C2. La figure 8 montre un exemple de réalisation du mode de fonctionnement 5 présenté figure 7. On notera que l'écart entre la cinquième et la sixième vitesse (1 ,23) est sensiblement égal à la démultiplication de la liaison de
transfert T1 , ce qui permet de réaliser une succession d'écarts de la quatrième à la septième vitesse sensiblement constants.
Comme pour la figure 6, la démultiplication de la liaison de transfert T2
(1 ,59) peut être plus de deux fois supérieure a celle de la liaison de transfert TI1 ce qui entraîne un écart plus élevé entre la septième et la huitième vitesse que pour les trois écarts précédents, réalisant une dernière vitesse très démultipliée.
Un nombre de vitesses plus important permet d'augmenter l'écart total de la première à la dernière, qui peut être supérieur à 8, de réaliser une première vitesse très démultipliée ou des vitesses supérieures très multipliées. On peut par ailleurs aussi réaliser des vitesses plus rapprochés.
La boîte de vitesses 201 présentée figure 9 comporte les variantes suivantes, deux arbres secondaires 210, 211 sont liés chacun à un pignon de sortie 206, 207 transversalement alignés, et l'arbre primaire intérieur 102 a ses deux pignons menant 117, 119 axialement accolés.
Le premier arbre de sortie 210 porte uniquement deux pignons menés
112, 114 avec le manchon de synchronisation 116 interposé, pour réaliser les rapports I et III. De même, le deuxième arbre de sortie 211 porte uniquement deux pignons menés 218, 220 axialement accolés, le manchon de synchronisation 222 est décalé à l'extérieur des deux pignons accolés du côté du pignon de sortie 207. Le pignon mené 220 le plus éloigné du manchon
222 comporte un moyeu qui traverse de part en part le pignon mené 218, puis le manchon 222, pour rejoindre ses éléments de synchronisation qui se trouvent face à l'extrémité axiale du manchon opposée aux pignons. Les éléments de synchronisation sont contournés par une partie du manchon 222 passant radialement à l'extérieur, pour permettre de relier ce manchon à des cannelures 223 de liaison en rotation avec l'arbre secondaire 211.
Cette variante comportant seulement un manchon et deux pignons menés pour chaque arbre secondaire, est axialement très courte avec des arbres plus rigides, on peut la loger plus facilement dans un véhicule comprenant une disposition transversale du moteur.
La figure 10 présente une boîte de vitesses avec un arbre secondaire de sortie 358 aligné suivant l'arbre du moteur, qui peut fonctionner suivant les modes décrits précédemment. On trouve axialement en partant des embrayages, un couple de pignon
360, 362 liant en rotation un arbre primaire extérieur 350 entraîné par
l'embrayage C1 et un arbre auxiliaire plein 354, deux couples de pignons 390, 392 et 394, 396 pouvant lier un arbre primaire intérieur 352 entraîné par l'embrayage C2 à l'arbre auxiliaire plein 354 par la commande d'un manchon 398 placé axialement entre ces couples, pour réaliser deux liaisons de transfert respectivement T1 , T2. Le pignon 396 est lié à un arbre auxiliaire creux 356 entourant l'arbre auxiliaire plein 354.
Un manchon 374 peut lier en rotation l'extrémité de l'arbre primaire intérieur 352 avec celle de l'arbre secondaire de sortie 358 pour réaliser un rapport III, un couple de pignon 370, 372 peut lier en rotation l'arbre auxiliaire creux 356 à l'arbre secondaire 358 par la commande du manchon 374 pour réaliser un rapport noté I.
Un manchon 368 peut lier en rotation un pignon 386 avec l'arbre auxiliaire plein 354, ce pignon 386 étant en prise par l'intermédiaire d'un pignon 390 monté sur un arbre libre en rotation avec un pignon 388 lié à l'arbre secondaire 358 pour réaliser un rapport de marche arrière noté R. Et enfin deux couples de pignons 376, 378 et 380, 382 peuvent lier en rotation l'arbre auxiliaire plein 354 à l'arbre secondaire 358 par la commande d'un manchon 384 placé axialement entre ces couples.
Les liaisons de transfert T1 , T2 permettent de lier en rotation l'arbre primaire intérieur 325 à l'arbre primaire extérieur 350, la liaison de transfert T2 donnant une vitesse de l'arbre primaire intérieur 352 plus petite que celle donnée par la liaison de transfert T1. De cette manière on dispose de deux réductions de vitesse possible des rapports I et III en utilisant l'embrayage C1, et de deux augmentations de vitesse possible des rapports II et IV en utilisant l'embrayage C2.
On notera que pour les différentes variantes présentées, les liaisons de transfert T1 et T2 sont engagées par un mouvement d'un unique manchon ce qui simplifie la commande et réduit les coûts.
D'une manière générale, d'autres variantes peuvent être obtenues en modifiant les combinaisons entre les rapports et les transferts, au total 12 vitesses sont réalisables en utilisant trois fois chaque rapport, les passages des vitesses pouvant se réaliser avec ou sans rupture de couple. Les embrayages peuvent utiliser différentes technologies, travaillant à sec ou dans de l'huile. Ils peuvent comporter chacun leur propre dispositif amortisseur des vibrations en torsion, ou un unique dispositif amortisseur peut être monté en amont entre les embrayages et le moteur.
Des applications intéressantes de l'invention sont possibles pour différents véhicules, comme des véhicules de tourisme, utilitaires, tous- terrains ou des engins agricoles.