WO2007085741A1 - Dispositif de transmission à rapports multiples et activation individuelle - Google Patents

Dispositif de transmission à rapports multiples et activation individuelle Download PDF

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WO2007085741A1
WO2007085741A1 PCT/FR2007/000151 FR2007000151W WO2007085741A1 WO 2007085741 A1 WO2007085741 A1 WO 2007085741A1 FR 2007000151 W FR2007000151 W FR 2007000151W WO 2007085741 A1 WO2007085741 A1 WO 2007085741A1
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gear
planetary gear
upstream
planetary
selective coupling
Prior art date
Application number
PCT/FR2007/000151
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English (en)
Inventor
Roumen Antonov
Cyril Mougeot
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Antonov Automotive Technologies B.V.
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Priority to JP2008551830A priority patent/JP2009524783A/ja
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
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    • F16H2200/0052—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising six forward speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2048—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with seven engaging means

Definitions

  • the present invention relates to a multi-gear transmission device permanently meshing, in particular to achieve a gearbox capable of achieving gear changes without breaking power transmission.
  • the present invention is particularly geared to automatic or sequential control gearboxes.
  • This device comprises coaxial planetary gear trains using selective coupling means to each provide a local direct grip or at least a transmission ratio.
  • multi-ratio devices are frequently used to drive a load from a mechanical power source.
  • a typical case is that of a gearbox used between a heat engine and a load to be actuated, in particular the driving wheels of a motor vehicle.
  • gearboxes made using planetary gears for example epicyclic gear trains, are known.
  • EP 0 434 525 discloses a gearbox using a planetary double gear, epicyclic type or Ravigneaux type. This gearbox uses five coupling devices (two brakes and three clutches) to achieve six gears plus one reverse. Each ratio is obtained by jointly activating two of the five couplings.
  • WO 2005/050060 discloses a five-speed transmission device plus reverse. This device uses two planetary gears mounted along two parallel intermediate axes. On the input shaft, the same transfer pinion meshes with two driven transfer gears each located on one of the intermediate axes and each driving the input member of a planetary gear.
  • Each planetary gear comprises a clutch making a direct local engagement, and two planetary gear trains each providing a transmission ratio by blocking one of their elements with a respective brake.
  • One of these planetary gear consists of two epicyclic gear trains each with two cascading satellites, and a ratio forms the reverse gear.
  • Local direct taps are therefore made in number equal to that of the intermediate axes and an epicyclic gear train is required for each of the ratios except two, ie four epicyclic gear trains for six ratios in all (five in forward gear and one in gear). back).
  • the power is transmitted by an epicyclic gear train and two gear transfers.
  • the aim of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art, in particular by improving the capacities and performances with respect to currently known transmissions.
  • the invention seeks in particular at least one of the following objectives:
  • the invention proposes a multi-ratio transmission device comprising:
  • the invention offers the possibility of making several local direct taps without having to provide. a corresponding number of intermediate shafts, and even, as will be seen below, no intermediate shaft at all, according to at least one embodiment.
  • the realization is simplified, and the number of reports operating with relatively few meshes is increased. The number of gables and the number of trees are diminished. The weight, congestion and cost are therefore also diminished.
  • the two planetary gear trains are coaxial with one of the rotational members - upstream or downstream, and the gear transfers are functionally mounted each between a respective planetary gear and the other said rotary members, downstream or upstream respectively. It is particularly in such an embodiment that the intermediate shafts are not necessary at all.
  • the device comprises, between the upstream rotary member and the downstream rotary member, at least a third power path comprising a third planetary gear, capable of direct engagement and coaxial with the two aforementioned planetary gears, and is mounted operatively in series with a third gear transfer defining between the upstream rotary member and the downstream rotary member, when the third sun gear is in direct engagement, a transmission ratio different from each of those defined by the two transfers by gearing when their respective planetary gear is in direct contact.
  • a third power path comprising a third planetary gear, capable of direct engagement and coaxial with the two aforementioned planetary gears, and is mounted operatively in series with a third gear transfer defining between the upstream rotary member and the downstream rotary member, when the third sun gear is in direct engagement, a transmission ratio different from each of those defined by the two transfers by gearing when their respective planetary gear is in direct contact.
  • the transmission device comprises a third planetary gear, capable of direct engagement and having an axis different from that of the two coaxial planetary geared above, and which is functionally mounted in series with a third gear transfer defining between the upstream rotational member and the downstream rotational member, when the third sun gear is in direct engagement, a transmission ratio different from each of those defined by the two gear transfers. mentioned above when their respective planetary gear is in direct contact.
  • the local direct catch of this third planetary gear thus provides a new global ratio different from the two others obtained by the direct catches of the two other planetary trains.
  • this embodiment makes it possible to produce a particularly compact gearbox, in particular in length according to the direction of the axes.
  • a gearbox designed for a torque of 25.0Nm can be made with a longitudinal dimension less than 360mm, or even 350mm, against at least 380 to 390mm for a conventional gearbox as described in EP 0 434 525 B1 having an equivalent number of reports.
  • the first two coaxial planetary gear can be mounted along a first intermediate axis
  • the third planetary gear is mounted along a second intermediate axis.
  • a first of the two transfers and the third transfer comprise a common gear on one of the upstream or downstream rotary members, meshing with two pinions each mounted on a respective one of the intermediate axes.
  • the two transfers associated with two coaxial planetary gear wheels may also comprise two integral toothed wheels of the same rotary member upstream or downstream.
  • At least two power paths borrowing two different intermediate axes are connected firstly to one of the upstream or downstream rotary members by the aforementioned transfers and secondly to the other of the upstream or downstream rotary members by meshing according to different or identical local transmission ratios.
  • This feature allows in particular a good flexibility in the choice of reports during the design of the gearbox.
  • FIG. 1 schematically illustrates an exemplary embodiment of the invention providing six ratios plus a reverse gear, in a transverse arrangement with two intermediate axes, on each
  • FIG. 2 is an end view diagrammatically illustrating the organization of the various axes in a transversal arrangement with two intermediate axes according to FIG. 1, and
  • FIG. 3 schematically illustrates an embodiment of the invention providing six reports plus a reverse, in a longitudinal arrangement where the planetary gear, shown in half-view, are coaxial with the input shaft.
  • the transmission device comprises an upstream rotary member 2 constituted by an input shaft, which is typically connected, in use, in such a way permanent to the power shaft of an automobile engine, in particular an internal combustion engine, without the interposition of a clutch or other variable coupling device such as a torque converter.
  • the typical connection between the shaft 2 and the motor is such that any rotation of the motor shaft is necessarily accompanied by a rotation of the shaft 2, and the shaft 2 is not the same. shutdown only if the motor shaft is stationary.
  • the transmission device further comprises a downstream rotary member 4 constituting here an output shaft intended to be connected to the drive wheels of a motor vehicle by means of a differential, or which can itself contribute to a drive shaft. input of this differential.
  • the connection between the shaft 4 and the drive wheels of the vehicle is typically such that at least one drive wheel rotates when the shaft 4 rotates.
  • the output shaft 4 is shown both at the top and bottom and two intermediate axes A1 and A2 which will be described later are shown in the same plane that is to say the Figure 1, that the axes of the bodies 2 and 4.
  • the trees 2 and 4 and the two intermediate axes A1 and A2 are at the four corners of a quadrilateral, as shown in Figure 2.
  • the device is used to reduce (ie reduce) the speed of rotation of the upstream member 2 in a lower speed of the downstream member 4, and therefore for increase the transmitted torque.
  • the transmission device connects the input shaft 2 to the output shaft 4 according to three power paths 8a, 8b and 8c symbolized by arrows which are functionally in parallel between the rotary members 2 and 4.
  • Each path 8a, 8b or 8c passes through a respective one of three planetary trains TP1, TP2 and TP3.
  • the three planetary gears TP1, TP2 and TP3 are arranged along the intermediate axes A1 and A2 which are parallel to the axes of the upstream 2 and downstream 4 rotary members but which are not coaxial with them.
  • the first two planetary gears TP1 and TP2 are mounted along a first intermediate axis A1
  • the third planetary gear TP3 is arranged along a second intermediate axis A2.
  • a transfer pinion driving T22 integral with the upstream member 2 and belonging to the transfer TR2 meshes with a driven transfer pinion T32, disposed on the first intermediate axis Al and integral with the input E2.
  • the outputs S1, S2 and S3 of the three planetary gears are in driving connection with an intermediate shaft 31 or 32 itself connected to a ring CDiff integral with the downstream rotary member 4.
  • the ring CDiff is the drive ring of the differential rotating case driving the driving wheels of the vehicle.
  • the outputs S1 and S2 of the first two planetary gears TP1 and TP2 are integral with a first 31 of the intermediate shafts which is integral in rotation with a first output pinion PA1 which meshes with the ring gear.
  • the outputs S1 and S2 are thus integral in rotation with each other.
  • the output S3 of the third planetary gear TP3 is rotatably connected to the second intermediate shaft 32 which is provided with a second output pinion PA2, which also meshes with the ring CDiff of the differential 4.
  • the intermediate shafts 31 and 32. extend along the intermediate axes A1 and A2 respectively.
  • the transmission device further comprises a number of selective coupling devices BR, B1, B2, B3, C4, C5, C6 which will be described in detail below.
  • each transmission ratio is achieved by activation, that is to say setting in the coupled state, of only one of the selective coupling means, and deactivation, that is to say setting or keeping uncoupled from all other selective coupling means.
  • the neutral state in which the rotary members 2 and 4 are independent of each other is obtained by deactivating all the selective coupling means.
  • the various selective coupling means are here produced in the form of friction mechanisms by multi-disk clamping in an oil bath. These means are called “brakes” when their activation makes the coupling of a movable element with the frame 1 or any integral part thereof. These means are called “clutches” when their activation performs the mutual coupling of two rotating elements so that they rotate integrally with each other.
  • the first planetary gear TP1 comprises a first epicyclic gear train coaxial with the first intermediate axis A1.
  • This epicyclic gear train comprises a pinion forming a central sun gear 101 meshing with one or more eccentric planet gear wheels 102.
  • These satellites 102 are mounted idle on the branches of a planet carrier PSl, and mesh themselves with a ring 103 coaxial with the sun gear 101, with the carrier PSl and the axis Al.
  • the ring 103 is integral with the input El, and thus the driven transfer pinion T31.
  • the ring gear 103 is thus in permanent drive connection with one of the upstream and downstream rotary members, in this case the input shaft 2.
  • the carrier planet PSl is integral with the output Sl and thus the first intermediate shaft 31.
  • the carrier PSl is thus in permanent drive connection with the other of the upstream and downstream rotary members, that is to say downstream body 4 .
  • a clutch C5 selectively allows to couple and disconnect the ring 103 with the planet carrier PSl, and thus the input El with the output Sl.
  • the clutch C5 is in the coupling state, the first planetary gear TPl is in a local direct state between its input El and its output Sl.
  • the geometry of the first transfer TR1 and the first output gear PA1 then provides a transmission ratio, corresponding in this example to the fifth gear.
  • the rotation of the ring gear 103 drives the planet carrier PS1 according to a local gear ratio determined by the geometry of this epicyclic gear train.
  • the second planetary gear TP2 comprises a second epicyclic gear train coaxial with the first intermediate axis A1.
  • This second epicyclic gear train comprises eccentric satellites 105 mounted idly on the branches of a planet carrier PS2, and which meshes with a central sun gear 104 and with a ring 106 coaxial with the sun gear 104, with the satellite carrier PS2 and with Tax Ai.
  • the central sun gear 104 is integral in rotation with the input E2 of the planetary gear TP2, and is thus permanently connected to one of the upstream and downstream rotary members, in this case the upstream rotary member 2.
  • the door -satellites PS2 is integral with the output S2 and therefore the first intermediate shaft 31. It is thus permanently connected to one of the upstream and downstream rotary members, in this case the output member 4.
  • a brake B2 functionally mounted between the ring gear 106 and the frame 1, selectively enables the rotation of the ring gear 106 to be locked and released relative to the fixed frame 1.
  • the sun gear 104 When the ring gear 106 is immobilized, the sun gear 104, driven by the input shaft 2, drives the planet carrier PS2 according to a local reduction depending on the geometry of the epicyclic gear train, the transfer TR2 and the meshing ratio between PA1. and CDiff.
  • the B2 brake By activating the B2 brake thus creates a global transmission ratio, constituting in the present example the second report.
  • a clutch C6 mounted functionally between the input E2 and the output S2 of the second planetary gear TP2 selectively enables the train TP2 to be in direct local engagement when the clutch C6 is closed, or to leave the input E2 and the output S2. to rotate at different speeds, especially for operation in the second gear when the brake B2 is closed.
  • the local direct tap in the second train TP2 provides an overall ratio determined by the geometry of the second transfer TR2 and the first output gear PA1.
  • this global report is the sixth report.
  • the third planetary gear TP3 comprises a third and a fourth epicyclic gear, coaxial with each other and with the second intermediate axis A2.
  • the third epicyclic gear includes one or more eccentric planet gears 108 mounted idly on the branches of a planet carrier
  • the fourth planetary gear comprises one or more planetary gears 111 eccentric mounted idly on the branches of a satellite carrier
  • the planet carrier PS3 of the third epicyclic gear 107 to 109 is free with respect to the common input E3 and the common output S3, and can be selectively immobilized with respect to the frame 1 by means of one of the coupling means selective, the brake BR, to perform a reverse.
  • the sun gear 107 linked to the input E3 drives the crown 109 in the reverse direction by means of the satellites 108.
  • the ring gear 109 then drives the common output S3 and therefore the second gear. intermediate shaft 32, thereby providing a reverse gear.
  • the ring gear 112 of the fourth epicyclic gear train is free with respect to the common input E3 and the common output S3 and can be selectively locked and released in rotation relative to the frame 1 by means of one of the selective coupling means, the Brake Bl.
  • the sun gear 110 linked to the input E3, drives the planet carrier PS4 in a local reduction gear depending on the geometry of the epicyclic gear train.
  • the clutch C4 part of the selective coupling means, couples and uncouples ⁇ selectively input E3 and the output S3 relative to each other.
  • the clutch C4 is activated, the planetary gear TP3 operates in a local direct drive providing a transmission ratio, here the fourth gear, which depends on the ratio of the transfer TR3 and the gear ratio PA2-CDiff.
  • the output gears PA1 and PA2 of the intermediate shafts 31 and 32 may have different dimensions and contribute to determining different ratios.
  • the longitudinal embodiment illustrated in Figure 3 will be described only for its differences with the previous.
  • the three planetary gear trains TP1, TP2 and TP3 are coaxial with the input shaft 2, and the gear transfers TR1, TR2 and TR3, whose transfer ratios are different, are functionally mounted each between the output S1, S2 or S3 of a respective planetary gear and the output shaft 4, the output shaft 4 is integral with three driven transfer gears T41, T42, T43 which mesh respectively with driving transfer gears T21 integral with the output Sl, T22 integral with the output S2, and T23 integral with the output S3.
  • the driving gears T21, T22, T23 are coaxial with the input shaft 2. There is no longer any intermediate axis A1 and A2, nor intermediate shaft 31, 32.
  • the input shaft 2 is permanently integral in rotation with the inputs El, E2 and E3 of the three planetary gear trains TP1 7 TP2 and TP3.
  • the shaft 4 is connected to the driving wheels by its left end 4f
  • the train TP3 producing the highest torque (in Nm)
  • the TP2 train the lowest ratio of which is the second report
  • the TPl train whose smallest report is the third report.
  • the shaft 4 should be of sufficient size for the maximum torque transmitted to the wheels in the region to the left of the transfer pinion T43.
  • An intermediate value section is sufficient between the driven transfer gears T42 and T43, and a lower value section is sufficient for the driven transfer pins T41 and T42.
  • the right end 4b is also connected to the driving wheels in place of the end 4f, or in addition to the end 4f.
  • the input member 2 is connected to the motor shaft (not shown) also on the left side of FIG. 3, thus on the same side as the connection of the output member 4 with the differential (not shown), and on the same side as the planetary trains TP2 and TP3 whose input members E2, E3 are integral with the central planetary wheels 104, and respectively 107 and 110.
  • the architecture is thus considerably simplified, as illustrated in FIG. 3.
  • Each global ratio obtained by direct input in a train TP1, TP2 or TP3 is equal to the corresponding transfer ratio TR1, TR2 or TR3.
  • Each overall ratio obtained by a gear reduction operation in a train TP1, TP2 or TP3 is equal to the corresponding transfer ratio multiplied by the local gear ratio in the train of which a brake B1, B2, B3 or BR is activated.
  • the upstream and downstream rotating members are connected to each other by permanent meshing.
  • Gear changes are not made by operating synchronizers or jaw clutches, but by clutches or brakes oil bath that allow smooth transitions between reports, without breaking the transmission of power.
  • the control gear changes is simplified because no clutch is required between the vehicle engine and the input member 2.
  • the output is not degraded by a torque converter.
  • each transmission ratio is achieved by closing a single selective coupling means of one of the three planetary gears TP1, TP2 and TP3 and opening or keeping in the open state the other means of transmission.
  • selective coupling of the transmission device This simplifies the control and allows a fairly simple joint regulation of the pressurization of the hydraulic chamber of the selective coupling means being closed, and the pressure decrease in the hydraulic chamber of the selective coupling means opening up.
  • Such a regulation makes it possible to avoid jolts on the one hand, and to avoid or limit the rupture of the flow of energy through the transmission on the other hand.
  • the selective coupling means B1, B2, B3, C4, C5, C6 and BR are of the progressive type and capable of ensuring the progressive adaptation between the speed of rotation of a vehicle engine and the speed of the vehicle.
  • vehicle. Bl and BR brakes are able to serve as a means progressive starting of the vehicle from the stop, first speed forward or reverse respectively.
  • the brake B1 or the brake BR is closed with the desired progressivity.
  • each of the selective coupling means comprises a multi-disk friction device oil bath.
  • Each of the two elements to be coupled carries a series of disks. The disks of one element alternate with those of the other element. During activation, the disks of these two series are clamped against each other by a thrust piece, actuated by pressurizing a hydraulic chamber.
  • the highest forward gear is obtained by activating a clutch and the ratio
  • brake Bl or B2 brake B2 or on the sun gear (brake B3).
  • the braking torque exerted by these brakes is much lower (about 1.5 to 2.5 times lower) than the torque transmitted to the output Sl, S2 or S3 of the train during operation on the corresponding transmission ratio.
  • the embodiment is simplified and more robust, because the brakes are easier to control and cool more effectively because they have a stationary part linked to the frame.
  • By limiting the braking requirements at the selective coupling means it is also possible to limit the phenomena of hydraulic drag and the losses and overheating due to this drag. It is also possible to limit the hydraulic control pressure required, and therefore the power of the pump that generates it.
  • the invention allows in particular a greater flexibility in the choice of staging ratios combined with a limited size of the device.
  • the invention makes it possible in particular to reduce the number of teeth to be produced and to improve the compactness and bulk of the transmission device.
  • adding an additional report as an additional local direct tap is of interest from the point of view of transmission efficiency. Indeed, within a power path, a local direct drive has a better performance than a gear drive.
  • the invention makes it possible to limit the losses in the transmission. Compared to a conventional transmission such As described in EP O 434 525, there is for example a gain of about 5% to 6% efficiency, which affects the performance and consumption of the engine and the vehicle.
  • each of the outputs S1 and S2 of the trains TP1 and TP2 with the output member 4 by a respective gear transfer having a transfer ratio which is not the same for these two trains.
  • the shaft 31 common to the two trains is then removed or replaced by a common intermediate shaft integral with the two inputs E1 and E2 of the two trains, and driven by a gear from the input member 2.
  • the outputs S1, S2 and S3 could be integral with the output shaft 4 while each of the inputs E1, E2 and E3 would be connected with the input member. 2 by a transfer having a different transfer ratio for each train TP1, TP2 and TP3.
  • the trains are typically coaxial with the output member 4.

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de transmission à rapports multiples à engrènement permanent, en particulier pour réaliser une boîte de vitesses capable de réaliser les changements de rapport sans rupture de la transmission de puissance, par exemple pour une boîte de vitesses à commande automatique ou à commande séquentielle. Ce dispositif comprend des trains planétaires coaxiaux utilisant des moyens d'accouplement sélectif pour fournir chacun une prise directe locale ou au moins un rapport de transmission. Selon l'invention, ce dispositif comprend deux trains planétaires (TP1, TP2) coaxiaux appartenant à deux trajets de puissance (8a et 8b) différents entre un organe rotatif amont et un organe rotatif aval. Ce dispositif comprend deux transferts par engrenage (TR1, TR2) de rapports différents, interposés entre l'un des organes rotatifs et l'un desdits trains planétaires (TP1, TP2).

Description

« Dispositif de transmission à rapports multiples et activation individuelle »
La présente invention concerne un dispositif de transmission à rapports multiples à engrènement permanent, en particulier pour réaliser une boîte de vitesses capable de réaliser les changements de rapport sans rupture de la transmission de puissance. La présente invention vise notamment les boîtes de vitesses à commande automatique ou à commande séquentielle. Ce dispositif comprend des trains planétaires coaxiaux utilisant des moyens d'accouplement sélectif pour fournir chacun une prise directe locale ou au moins un rapport de transmission.
Dans le domaine des dispositifs de transmission, les dispositifs à rapports multiples sont fréquemment utilisés pour entraîner une charge à partir d'une source d'énergie mécanique. Un cas typique est celui d'une boîte de vitesses utilisée entre un moteur thermique et une charge à actionner, en particulier les roues motrices d'un véhicule automobile.
En particulier pour réaliser des boîtes de vitesses automatiques ou à commande séquentielle, on connaît des boîtes de vitesses réalisées à l'aide de trains planétaires, par exemple des trains épicycloïdaux.
Le document EP 0 434 525 décrit une boîte de vitesses utilisant un train planétaire double, de type épicycloïdal ou de type Ravigneaux. Cette boîte de vitesses utilise cinq dispositifs d'accouplements (deux freins et trois embrayages) pour réaliser six rapports plus une marche arrière. Chaque rapport est obtenu en activant conjointement deux des cinq accouplements.
Ce type de boîte présente toutefois certains inconvénients. Ainsi, l'activation conjointe de ces deux accouplements nécessite une synchronisation de leur commande. En particulier, ce type de transmission ne peut pas commodément « sauter un rapport », c'est à dire passer d'un rapport à un autre qui ne soit pas le rapport immédiatement inférieur ou immédiatement supérieur. Ces raisons rendent difficile aussi l'utilisation de ces accouplements pour démarrer le véhicule à partir de l'arrêt, ce qui fait que ce type de dispositif est le plus souvent utilisé en série avec un embrayage ou un convertisseur de couple en amont.
Ce type de dispositif de transmission équipe actuellement un certain nombre de véhicules récents. Le document WO 2005/050060 décrit un dispositif de transmission à cinq rapports plus marche arrière. Ce dispositif utilise deux trains planétaires montés selon deux axes intermédiaires parallèles. Sur l'arbre d'entrée, un même pignon de transfert menant engrène avec deux pignons de transfert menés situés chacun sur l'un des axes intermédiaires et entraînant chacun l'organe entrant d'un train planétaire.
Chaque train planétaire comprend un embrayage réalisant une prise directe locale, et deux trains épicycloïdaux fournissant chacun un rapport de transmission par blocage d'un de leurs éléments à l'aide d'un frein respectif. L'un de ces trains planétaires est constitué de deux trains épicycloïdaux chacun avec deux satellites en cascade, et dont un rapport forme la marche arrière. On réalise donc des prises directes locales en nombre égal à celui des axes intermédiaires et il faut un train épicycloïdal pour chacun des rapports sauf deux, c'est à dire quatre trains épicycloïdaux pour six rapports en tout (cinq en marche avant et un en marche arrière). Pour chaque rapport autre que les prises directes locales, la puissance est transmise par un train épicycloïdal et deux transferts par engrenage.
L'invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur, en particulier en améliorant les capacités et performances par rapport aux transmissions actuellement connues.
L'invention cherche en particulier l'un au moins des objectifs suivants :
- obtenir un plus grand nombre de rapports, obtenir une meilleure souplesse de conception dans ie choix des rapports à réaliser, limiter ou diminuer l'encombrement du dispositif, ou l'adapter à son environnement, simplifier et fiabiliser la sélection et la commande des rapports,
- améliorer la fiabilité et la souplesse du fonctionnement, - améliorer le rendement de la transmission, ou
- limiter ou diminuer le nombre de pignons ou dentures à réaliser.
Pour cela, l'invention propose un dispositif de transmission à rapports multiples comprenant :
- un bâti ; - un organe rotatif amont et un organe rotatif aval ;
- deux trains planétaires coaxiaux appartenant à deux trajets de puissance différents entre l'organe rotatif amont et l'organe rotatif aval ;
- deux transferts par engrenage ayant des rapports de transfert différents, interposés entre l'un des organes rotatifs amont et aval d'une part et l'un respectif desdits trains planétaires d'autre part ; et
- des moyens d'accouplement sélectif pour faire fonctionner sélectivement chaque train planétaire en prise directe locale ou selon au moins un rapport de transmission différent. Ainsi, l'invention permet en particulier d'obtenir un plus grand nombre de rapports en limitant l'encombrement et la complexité, puisque les prises directes des deux trains planétaires fournissent des rapports de transmission différents du fait que ces trains sont montés fonctionnellement en série avec des transferts par engrenage définissant des rapports de transfert différents.
L'invention offre la possibilité de réaliser plusieurs prises directes locales sans avoir à prévoir . un nombre correspondant d'arbres intermédiaires, et même, comme on le verra plus loin, sans arbre intermédiaire du tout, selon au moins un mode de réalisation. La réalisation est simplifiée, et le nombre de rapports fonctionnant avec relativement peu d'engrènements est accru. Le nombre de pignons et le nombre d'arbres sont diminués. Le .poids, l'encombrement et Ie coût sont donc aussi diminués.
En même temps, il existe un nombre raisonnable de rapports qui sont réalisés par des trains épicycloïdaux fonctionnant avec un rapport local différent de 1: 1. Ces rapports sont de préférence les rapports inférieurs du dispositif de transmission (c'est à dire ceux pour lesquels la vitesse de l'organe aval est plus faible pour une vitesse donnée de l'organe amont). Ceci est très avantageux pour la commande, comme on le verra plus loin. Selon un mode de réalisation pouvant être qualifié de longitudinal, les deux trains planétaires sont coaxiaux avec l'un des organes rotatifs- amont ou aval, et les transferts par engrenage sont montés fonctionnellement chacun entre l'un respectif des trains planétaires et l'autre desdits organes rotatifs, aval ou amont respectivement. C'est notamment dans un tel mode de réalisation que les arbres intermédiaires ne sont plus du tout nécessaires.
De préférence, le dispositif comprend, entre l'organe rotatif amont et l'organe rotatif aval, au moins un troisième trajet de puissance comprenant un troisième train planétaire, capable d'une prise directe et coaxial avec les deux trains planétaires précités, et qui est monté fonctionnellemeπt en série avec un troisième transfert par engrenage définissant entre l'organe rotatif amont et l'organe rotatif aval, lorsque le troisième train planétaire est en prise directe, un rapport de transmission différent de chacun de ceux définis par les deux transferts par engrenage précités lorsque leur train planétaire respectif est en prise directe.
La prise directe locale de ce troisième train planétaire fournit ainsi un nouveau rapport global différent des deux autres obtenus par les prises directes des deux autres trains planétaires. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, pouvant être qualifié de « transversal », le dispositif de transmission comprend un troisième train planétaire, capable de prise directe et ayant un axe différent de celui des deux trains planétaires coaxiaux précités, et qui est monté fonctionnellement en série avec un troisième transfert par engrenage définissant entre l'organe rotatif amont et l'organe rotatif aval, lorsque le troisième train planétaire est en prise directe, un rapport de transmission différent de chacun de ceux définis par les deux transferts par engrenage précités lorsque leur train planétaire respectif est en prise directe.
Là encore, la prise directe locale de ce troisième train planétaire fournit ainsi un nouveau rapport global différent des deux autres obtenus par les prises directes des deux autres trains planétaires.
Par ailleurs, ce mode de réalisation permet de réaliser une boîte de vitesses particulièrement compacte, en particulier en longueur selon la direction des axes. A titre d'exemple, une boîte de vitesses conçue pour un couple de 25.0Nm peut être réalisée avec un encombrement longitudinal inférieur à 360mm, ou même à 350mm, contre au moins 380 à 390mm pour une boîte classique telle que décrite dans le document EP 0 434 525 Bl ayant un nombre de rapports équivalent. De plus, les deux premiers trains planétaires coaxiaux peuvent être montés selon un premier axe intermédiaire, et le troisième train planétaire est monté selon un deuxième axe intermédiaire.
Selon une autre particularité de ce mode de réalisation, un premier des deux transferts et le troisième transfert comprennent une roue dentée commune sur l'un des organes rotatifs amont ou aval, engrenant avec deux pignons montés chacun sur l'un respectif des axes intermédiaires.
Les deux transferts associés avec deux trains planétaires coaxiaux peuvent aussi comprendre deux roues dentées solidaires d'un même organe rotatif amont ou aval.
Plus particulièrement, au moins deux trajets de puissance empruntant deux axes intermédiaires différents sont reliés d'une part à l'un des organes rotatifs amont ou aval par les transferts précités et d'autre part à l'autre des organes rotatifs amont ou aval par engrènement selon des rapports de transmission locaux différents ou identiques.
Cette caractéristique permet en particulier une bonne souplesse dans Ie choix des rapports lors de la conception de la boîte de vitesses.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés où :
- la Figure 1 illustre schématiquement un exemple de réalisation de l'invention fournissant six rapports plus une marche arrière, dans une disposition transversale avec deux axes intermédiaires, sur chacun
. desquels les trains planétaires ne sont représentés qu'en demi-vue ; - la Figure 2 est une "vue en bout illustrant schématiquement l'organisation des différents axes dans une disposition transversale à deux axes intermédiaires selon la Figure 1 ; et
- la Figure 3 illustre schématiquement un exemple de réalisation de l'invention fournissant six rapports plus une marche arrière, dans une disposition longitudinale où les trains planétaires, représentés en demi-vue, sont coaxiaux avec l'arbre d'entrée.
Dans le mode de réalisation des Figures 1 et 2, le dispositif de transmission selon l'invention comprend un organe rotatif amont 2 constitué par un arbre d'entrée, qui est typiquement relié, en service, de façon permanente à l'arbre de puissance d'un moteur d'automobile, en particulier un moteur à combustion interne, sans interposition d'un embrayage ou autre dispositif d'accouplement variable tel qu'un convertisseur de couple. Autrement dit, la liaison typique entre l'arbre 2 et le moteur est telle que toute rotation de l'arbre du moteur s'accompagne nécessairement d'une rotation de l'arbre 2, et l'arbre 2 n'est à l'arrêt que si l'arbre du moteur est immobile.
Le dispositif de transmission comprend en outre un organe rotatif aval 4 constituer ici par un arbre de sortie destiné à être relié aux roues motrices d'un véhicule automobile par l'intermédiaire d'un différentiel, ou pouvant contribuer iui-même un arbre d'entrée de ce différentiel. La liaison entre l'arbre 4 et les roues motrices du véhicule est typiquement telle qu'au moins une roue motrice tourne lorsque l'arbre 4 tourne. Pour la clarté de la Figure 1, l'arbre de sortie 4 est représenté à la fois en haut et en bas et deux axes intermédiaires Al et A2 qui seront décrits plus loin sont représentés dans le même plan c'est-à-dire le plan de la Figure 1, que les axes des organes 2 et 4. En réalité, les arbres 2 et 4 et les deux axes intermédiaires Al et A2 sont aux quatre sommets d'un quadrilatère, comme le montre la Figure 2. Au moins lorsqu'il fonctionne selon ses rapports « inférieurs », le dispositif est utilisé pour démultiplier (c'est à dire réduire) la vitesse de rotation de l'organe amont 2 en une vitesse plus faible de l'organe aval 4, et par conséquent pour augmenter le couple transmis.
Le dispositif de transmission relie l'arbre d'entrée 2 à l'arbre de sortie 4 selon trois trajets de puissance 8a, 8b et 8c symbolisés par des flèches qui sont fonctionnellement en parallèle entre les organes rotatifs 2 et 4. Chaque trajet 8a, 8b ou 8c passe par l'un respectif de trois trains planétaires TPl, TP2 et TP3.
Dans le mode de réalisation transversal des Figures 1 et 2, les trois trains planétaires TPl, TP2 et TP3 sont disposés suivant les axes intermédiaires Al et A2 qui sont parallèles aux axes des organes rotatifs amont 2 et aval 4 mais qui ne sont pas coaxiaux avec ceux-ci. Ainsi, les deux premiers trains planétaires TPl et TP2 sont montés selon un premier axe intermédiaire Al, et le troisième train planétaire TP3 est disposé selon un deuxième axe intermédiaire A2.
Entre l'arbre d'entrée 2 et un organe d'entrée El, E2 ou E3 de chaque train planétaire TPl, TP2 ou TP3 respectivement, il y a un transfert par engrenage TRl, TR2 ou TR3 respectif. Les couples T21-T31, T22-T32 et T21-T33, ont des rapports de transfert différents.
Un pignon de transfert menant T21 solidaire de l'organe amont 2, appartenant aux transferts TRl et TR3, engrène avec deux pignons de transfert menés T31 et T33, respectivement disposés selon les deux axes intermédiaires Al et A2 et solidaires des entrées El et E3 respectivement. Pour que les roues dentées T31 et T33 aient des diamètres différents, les axes intermédiaires Al et A2 sont à des distances différentes de l'arbre d'entrée 2. D'autre part, un pignon de transfert menant T22 solidaire de l'organe amont 2 et appartenant au transfert TR2 engrène avec un pignon de transfert mené T32, disposé sur le premier axe intermédiaire Al et solidaire de l'entrée E2.
Les sorties Sl, S2 et S3 des trois trains planétaires sont en liaison d'entraînement avec un arbre intermédiaire 31 ou 32 iui-même relié à une couronne CDiff solidaire de l'organe rotatif aval 4. Dans cet exemple, la couronne CDiff est la couronne d'entraînement du boîtier rotatif du différentiel entraînant les roues motrices du véhicule.
Les sorties Sl et S2 des deux premiers trains planétaires TPl et TP2 sont solidaires d'un premier 31 des arbres intermédiaires lequel est solidaire en rotation d'un premier pignon de sortie PAl qui engrène avec la couronne
CDiff du différentiel. Dans cet exemple, les sorties Sl et S2 sont donc solidaires en rotation l'une de l'autre. La sortie S3 du troisième train planétaire TP3 est solidaire en rotation du deuxième 32 des arbres intermédiaires lequel est muni d'un deuxième pignon de sortie PA2, qui engrène lui aussi avec la couronne CDiff du différentiel 4. Les arbres intermédiaires 31 et 32. s'étendent suivant les axes intermédiaires Al et A2 respectivement. Le dispositif de transmission comprend encore un certain nombre de dispositifs d'accouplement sélectif BR, Bl, B2, B3, C4, C5, C6 qui seront décrits en détail plus loin. La conception est telle que chaque rapport de transmission est réalisé par activation, c'est-à-dire mise en l'état accouplé, d'un seul des moyens d'accouplement sélectif, et désactivation, c'est-à-dire mise ou maintien à l'état désaccouplé de tous les autres moyens d'accouplement sélectif. L'état de point mort (« neutral ») dans lequel les organes rotatifs 2 et 4 sont indépendants l'un de l'autre, est obtenu par désactivation de tous les moyens d'accouplement sélectif. Les différents moyens d'accouplement sélectifs sont ici réalisés sous la forme de mécanismes de friction par serrage multi-disques en bain d'huile. Ces moyens sont appelés « freins » lorsque leur activation réalise l'accouplement d'un élément mobile avec le bâti 1 ou toute pièce solidaire de celui-ci. Ces moyens sont appelés « embrayages » lorsque leur activation réalise l'accouplement mutuel de deux éléments rotatifs pour que ceux-ci tournent solidairement l'un avec l'autre.
Le premier train planétaire TPl comprend un premier train épicycloïdal coaxial avec le premier axe intermédiaire Al. Ce train épicycloïdal comprend un pignon formant un planétaire 101 central, engrenant avec un ou plusieurs pignons satellites 102 excentrés. Ces satellites 102 sont montés fous sur les branches d'un porte-satellites PSl, et engrènent eux-mêmes avec une couronne 103 coaxiale avec le planétaire 101, avec le porte-satellite PSl et avec l'axe Al.
Au sein de ce premier train épicycloïdal, la couronne 103 est solidaire de l'entrée El, et donc du pignon de transfert mené T31. La couronne 103 est ainsi en liaison d'entraînement permanente avec l'un des organes rotatifs amont et aval, en l'occurrence l'arbre d'entrée 2.
Le porte-satellites PSl est solidaire de la sortie Sl et donc du premier arbre intermédiaire 31. Le porte-satellite PSl est ainsi en liaison d'entraînement permanente avec l'autre des organes rotatifs amont et aval, c'est à direTorgane aval 4.
Un embrayage C5 permet sélectivement d'accoupler et de désaccoupler la couronne 103 avec le porte-satellites PSl, et donc l'entrée El avec la sortie Sl. Lorsque l'embrayage C5 est en état d'accouplement, le premier train planétaire TPl est en état de prise directe locale entre son entrée El et sa sortie Sl.
La géométrie du premier transfert TRl et du premier pignon de sortie PAl fournit alors un rapport global de transmission, correspondant dans cet exemple au cinquième rapport.
Un frein B3, monté fonctionnellement entre le planétaire 101 et le bâti 1, permet sélectivement de bloquer et de libérer la rotation du planétaire 101 relativement au bâti 1 fixe. Lorsque le planétaire 101 est bloqué, la rotation de la couronne 103 entraîne le porte-satellites PSl selon un rapport de démultiplication local déterminé par la géométrie de ce train épicycloïdal.
Lorsque le frein B3 est bloqué la géométrie du train épicycloïdal se combine avec celles du premier transfert TRl et du premier pignon de sortie PAl pour donner un rapport global de transmission, correspondant dans cet exemple au troisième rapport.
Le deuxième train planétaire TP2 comprend un deuxième train épicycloïdal coaxial avec le premier axe intermédiaire Al. Ce deuxième train épicycloïdal comprend des satellites excentrés 105 montés fous sur les branches d'un porte-satellites PS2, et qui engrènent avec un planétaire 104 central et avec une couronne 106 coaxiale avec le planétaire 104 , avec le porté-satellites PS2 et avec Taxe Ai. Le planétaire 104 central est solidaire en rotation de l'entrée E2 du train planétaire TP2, et se trouve ainsi relié de façon permanente à l'un des organes rotatifs amont et aval, en l'occurrence l'organe rotatif amont 2. Le porte-satellites PS2 est solidaire de la sortie S2 et donc du premier arbre intermédiaire 31. Il est donc ainsi relié de façon permanente à l'un des organes rotatifs amont et aval, en l'occurrence l'organe de sortie 4.
Un frein B2 monté fonctionnellement entre la couronne 106 et le bâti 1, permet sélectivement de bloquer et de libérer la rotation de la couronne 106 relativement au bâti fixe 1.
Lorsque la couronne 106 est immobilisée, le planétaire 104, entraîné par l'arbre d'entrée 2, entraîne le porte-satellites PS2 selon une démultiplication locale dépendant de la géométrie du train épicycloïdal, du transfert TR2 et du rapport d'engrènement entre PAl et CDiff. En activant le frein B2 on crée ainsi un rapport de transmission global, constituant dans le présent exemple le deuxième rapport.
Un embrayage C6 monté fonctionnellement entre l'entrée E2 et la sortie S2 du deuxième train planétaire TP2 permet sélectivement de faire fonctionner le train TP2 en prise directe locale lorsque l'embrayage C6 est fermé, ou de laisser l'entrée E2 et la sortie S2 tourner à des vitesses différentes, notamment pour le fonctionnement selon le deuxième rapport lorsque le frein B2 est fermé.
La prise directe locale dans le deuxième train TP2 fournit un rapport global déterminé par la géométrie du deuxième transfert TR2 et du premier pignon de sortie PAl. Dans cet exemple, ce rapport global est le sixième rapport.
Le troisième train planétaire TP3 comprend un troisième et un quatrième train épicycloïdal, coaxiaux entre eux et avec le deuxième axe intermédiaire A2.
Ces deux trains épicycloïdaux ont une entrée commune E3 et une sortie commune S3. L'entrée commune E3 est solidaire de la roue de transfert menée T33. La sortie commune S3 est solidaire du deuxième arbre intermédiaire 32 et donc du pignon de sortie PA2. Le troisième train épicycloïdal comprend un ou plusieurs pignons satellites excentrés 108 montés fous sur les branches d'un porte-satellites
PS3 et engrenant d'une part avec un planétaire central 107 et d'autre part avec une' couronne 109 coaxiale avec le planétaire 107 et avec l'arbre intermédiaire 32. Le quatrième train épicycloïdal comprend un ou plusieurs pignons satellites excentrés 111 montés fous sur les branches d'un porte-satellites
PS4 et engrenant d'une part avec un planétaire central 110 et d'autre part avec une couronne 112 coaxiale avec le planétaire 110 et avec l'arbre intermédiaire 32. Les planétaires centraux 107 et 110 de ces troisième et quatrième trains épicycloïdaux sont tous deux solidaires de l'entrée commune E3, et donc de la roue de transfert menée T33. La couronne 109 du troisième train épicycloïdal et le porte-satellites PS4 du quatrième train épicycloïdal sont solidaires de la sortie commune S3 et donc du deuxième arbre intermédiaire 32.
Le porte-satellites PS3 du troisième train épicycloïdal 107 à 109 est libre par rapport à l'entrée commune E3 et à la sortie commune S3, et peut être sélectivement immobilisé par rapport au bâti 1 au moyen de l'un des moyens d'accouplement sélectif, le frein BR, pour réaliser une marche arrière.
Lorsque le porte-satellites PS3 est immobilisé, le planétaire 107 lié à l'entrée E3 entraîne de façon démultipliée en sens inverse la couronne 109, par l'intermédiaire des satellites 108. La couronne 109 entraîne alors la sortie commune S3 et donc le deuxième arbre intermédiaire 32, réalisant ainsi un rapport de marche arrière. -
La couronne 112 du quatrième train épicycloïdal est libre par rapport à l'entrée commune E3 et à la sortie commune S3 et peut être sélectivement bloquée et libérée en rotation relativement au bâti 1 au moyen de l'un des moyens d'accouplement sélectif, le frein Bl. Lorsque la couronne 112 est immobilisée, le planétaire 110, lié à l'entrée E3 entraîne le porte-satellites PS4 selon une démultiplication locale dépendant de la géométrie du train épicycloïdal.
En activant le frein Bl et en libérant les autres moyens d'accouplement sélectif, on crée ainsi un rapport de transmission global dépendant de la géométrie du train épicycloïdal, du troisième transfert TR3 et du deuxième pignon de sortie PA2. Ce rapport global constitue dans le présent exemple le premier rapport.
En outre, l'embrayage C4, faisant partie des moyens d'accouplement sélectif, accouple et désaccouple^sélectivement l'entrée E3 et la sortie S3 l'une par rapport à l'autre. Lorsque l'embrayage C4 est activé, le train planétaire TP3 fonctionne en prise directe locale procurant un rapport de transmission, ici le quatrième rapport, qui dépend du rapport du transfert TR3 et du rapport d'engrènement PA2-CDiff.
Selon une variante non représentée ici, les pignons de sortie PAl et PA2 des arbres intermédiaires 31 et 32 peuvent présenter des dimensions différentes et contribuer à déterminer des rapports différents. Le mode de réalisation longitudinal illustré en Figure 3 ne sera décrit que pour ses différences avec le précédent.
Les trois trains planétaires TPl, TP2 et TP3 sont coaxiaux avec l'arbre d'entrée 2, et les transferts par engrenage TRl, TR2 et TR3, dont les rapports de transfert sont différents, sont montés fonctionnellement chacun entre Ia sortie Sl, S2 ou S3 de l'un respectif des trains planétaires et l'arbre de sortie 4, L'arbre de sortie 4 est solidaire de trois pignons de transfert menés T41, T42, T43 qui engrènent respectivement avec des pignons de transfert menants T21 solidaire de la sortie Sl, T22 solidaire de la sortie S2, et T23 solidaire de la sortie S3. Les pignons menants T21, T22, T23 sont coaxiaux avec l'arbre d'entrée 2. Il n'y a plus d'axe intermédiaire Al et A2, ni d'arbre intermédiaire 31, 32.
L'arbre d'entrée 2 est en permanence solidaire en rotation des entrées El, E2 et E3 des trois trains planétaires TPl7 TP2 et TP3. Dans l'exemple représenté à la Figure 3, où l'arbre 4 est relié aux roues motrices par son extrémité gauche 4f, on trouve d'abord, de gauche à droite, le train TP3 produisant le couple (en Nm) le plus élevé, puis le train TP2, dont le plus petit rapport est le deuxième rapport, puis le train TPl dont le plus petit rapport est le troisième rapport. Ainsi', l'arbre 4 ne doit avoir une section suffisante pour le couple maximum transmissible aux roues que dans la région située à gauche du pignon de transfert mené T43. Une section de valeur intermédiaire suffit entre les pignons de transfert menés T42 et T43, et une section de valeur plus faible suffit ente les .pignons de transfert menés T41 et T42. Mais on peut également envisager, comme illustré à la Figure 3, que l'extrémité droite 4b soit elle aussi reliée aux roues motrices, à la place de l'extrémité 4f, ou en plus de l'extrémité 4f.
L'organe d'entrée 2 est relié à l'arbre du moteur (non représenté) également du côté gauche de la Figure 3, donc du même côté que la liaison de l'organe de sortie 4 avec le différentiel (non représenté), et du même côté que les trains planétaires TP2 et TP3 dont les organes d'entrée E2, E3 sont solidaires des roues planétaires centrales 104, et respectivement 107 et 110. L'architecture est ainsi considérablement simplifiée, comme l'illustre la Figure 3. Chaque rapport global obtenu par prise directe dans un train TPl, TP2 ou TP3 est égal au rapport de transfert TRl, TR2 ou TR3 correspondant. Chaque rapport global obtenu par un fonctionnement en démultiplication dans un train TPl, TP2 ou TP3 est égal au rapport de transfert correspondant multiplié par le rapport de démultiplication local dans le train dont un frein Bl, B2, B3 ou BR est activé.
Dans les deux modes de réalisation décrits ici, les organes rotatifs amont et aval sont reliés l'un à l'autre par des engrènements permanents. Les changements de rapport ne se font pas en manoeuvrant des synchroniseurs ou des crabots, mais par des embrayages ou freins à bain d'huile qui permettent des transitions douces entre les rapports, sans rupture de la transmission de puissance. La commande des changements de rapport est simplifiée car aucun embrayage n'est nécessaire entre le moteur du véhicule et l'organe d'entrée 2. Le rendement n'est pas dégradé par un convertisseur de couple.
Ainsi que détaillé ci-dessus, chaque rapport de transmission est réalisé par fermeture d'un seul moyen d'accouplement sélectif de l'un des trois trains planétaires TPl, TP2 et TP3 et ouverture ou maintien à l'état ouvert des autres moyens d'accouplement sélectif du dispositif de transmission. Ceci simplifie la commande et permet de manière assez simple une régulation conjointe de la mise en pression de la chambre hydraulique du moyen d'accouplement sélectif en train de se fermer, et de la décroissance de pression dans la chambre hydraulique du moyen d'accouplement sélectif en train de s'ouvrir. Une telle régulation permet d'éviter les à-coups d'une part, et d'éviter ou limiter la rupture du flux d'énergie à travers la transmission d'autre part.
Il est possible de sauter un ou plusieurs rapports, simplement en libérant l'accouplement en cours et en commandant directement l'activation de l'accouplement correspondant au rapport choisi qui n'est pas contigu au rapport antérieur.
Plus particulièrement, les moyens d'accouplement sélectif Bl, B2, B3, C4, C5, C6 et BR sont du type progressif et capables d'assurer l'adaptation progressive entre la vitesse de rotation d'un moteur de véhicule et la vitesse du véhicule. Les freins Bl et BR sont capables de servir de moyen de mise en mouvement progressif du véhicule à partir de l'arrêt, en première vitesse de marche avant ou respectivement en marche arrière.
Pour cela, on part d'une situation initiale où l'organe d'entrée 2 tourne avec le moteur du véhicule et l'organe de sortie 4 est à l'arrêt avec les roues du véhicule, tous les moyens d'accouplement étant désactivés.
Pour démarrer le véhicule, on ferme le frein Bl ou le frein BR avec la progressivité voulue.
Typiquement, chacun des moyens d'accouplement sélectif comprend un dispositif de friction multi-disques à bain d'huile. Chacun des deux éléments à accoupler porte une série de disques. Les disques de l'un des éléments alternent avec ceux de l'autre élément. Lors de l'activation, les disques de ces deux séries sont serrés les uns contre les autres par une pièce de poussée, actionnée par mise en pression d'une chambre hydraulique. Dans chaque train planétaire TPl, TP2 ouTP3, le rapport de marche avant le plus élevé est obtenu par activation d'un embrayage et le rapport
* le plus faible est obtenu par activation d'un frein agissant sur la couronne
(frein Bl ou B2) ou sur le planétaire (frein B3). Le couple de freinage exercé par ces freins est bien plus faible (environ 1,5 à 2,5 fois plus faible) que le couple transmis à la sortie Sl, S2 ou S3 du train lors du fonctionnement sur le rapport de transmission correspondant.
De préférence, les rapports obtenus par des prises directes locales
C4, C5, C6 présentent en majorité des démultiplications moins grandes
(correspondent à des rapports plus élevés) que les rapports obtenus par accouplement sélectif BR, Bl, B2, B3 entre le bâti et un élément d'un train planétaire.
Dans les modes de réalisation décrits ici, seuls les rapports supérieurs
(4°, 5° et 6°) utilisent un accouplement de type embrayage, c'est à dire les rapports qui produisent le plus faible couple sur l'organe de sortie 4. Les rapports inférieurs (MA, 1°, 2° et 3°) utilisent tous des accouplements de type frein.
La réalisation en est simplifiée et plus robuste, car les freins sont plus faciles à commander et se refroidissent plus efficacement du fait qu'ils comportent une partie immobile liée au bâti. En limitant les besoins en freinage au niveau des moyens d'accouplement sélectif, il est aussi possible de limiter les phénomènes de traînée hydraulique et les pertes et échauffements dus à cette traînée. Il est aussi possible de limiter la pression hydraulique de commande nécessaire, et donc la puissance de la pompe qui la génère.
Pour activer un rapport du dispositif de transmission, il suffit de commander l'activation d'un seul des moyens d'accouplement sélectif, tout en libérant les autres. Le point mort est simplement obtenu en les laissant tous libres.
Dans les modes de réalisation décrits ici, l'activation des différents freins et embrayages donne les rapports suivants, dont les valeurs sont données à titre d'exemple dans le tableau suivant où, pour chaque rapport, la valeur du rapport est indiquée dans la colonne du moyen d'accouplement sélectif activé :
Par rapport à de nombreux dispositifs connus, l'invention permet en particulier une meilleure souplesse dans le choix de l'étagement des rapports combinée à un encombrement limité du dispositif.
Par rapport à l'enseignement du document WO 2005/050060 l'invention permet en particulier de réduire le nombre de dentures à réaliser et d'améliorer la compacité et l'encombrement du dispositif de transmission.
Dans ces différents modes de réalisation, le fait d'ajouter un rapport supplémentaire sous la forme d'un prise directe locale supplémentaire est intéressant du point de vue du rendement de la transmission. En effet, au sein d'un trajet de puissance, une prise directe locale présente un meilleur rendement qu'un entraînement par engrenage.
De plus, en limitant le nombre d'engrènements intervenant en série dans les différents trajets de puissance, l'invention permet de limiter les pertes dans la transmission. Par rapport à une transmission classique telle que décrite dans le document EP O 434 525, on constate par exemple un gain d'environ 5% à 6% de rendement, ce qui se répercute sur les performances et la consommation du moteur et du véhicule.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.
Il serait possible de faire fonctionner l'un au moins des trains épicycloïdaux soit dans un rapport de prise directe locale soit dans un rapport de surmultiplication, par exemple en reliant l'entrée du train à son porte-satellite, tandis que le planétaire et la couronne sont associés l'un à la sortie et l'autre à un frein.
Dans un mode de réalisation transversal différent de celui des Figures 1 et 2, il serait possible de relier chacune des sorties Sl et S2 des trains TPl et TP2 avec l'organe de sortie 4 par un transfert par engrenage respectif ayant un rapport de transfert qui n'est pas le même pour ces deux trains. L'arbre 31 commun aux deux trains est alors supprimé ou remplacé par un arbre intermédiaire commun solidaire des deux entrées El et E2 des deux trains, et entraîné par un engrenage à partir de l'organe d'entrée 2.
Dans un mode de réalisation longitudinal différent de celui de la Figure 3, les sorties Sl, S2 et S3 pourraient être solidaires de l'arbre de sortie 4 tandis que chacune des entrées El, E2 et E3 serait reliée avec l'organe d'entrée 2 par un transfert ayant un rapport de transfert différent pour chaque train TPl, TP2 et TP3. Dans ce cas, les trains sont typiquement coaxiaux avec l'organe de sortie 4. II est bien clair que ce dispositif peut aussi être utilisé dans l'autre sens, en surmultiplication, et que les dénominations « amont » et « aval » peuvent être échangées dans d'autres configurations.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de transmission à rapports multiples, comprenant :
- un bâti (1) ;
- un organe rotatif amont (2) et un organe rotatif aval (4) ;
- deux trains planétaires (TPl, TP2) appartenant à deux trajets de puissance (8a et 8b) différents entre l'organe rotatif amont et l'organe rotatif aval ;
- deux transferts par engrenage (TRl, TR2) ayant des rapports de transfert différents, interposés entre l'un (2 ; 4) des organes rotatifs amont et aval et l'un respectif desdits trains planétaires (TPl, TP2) ; et
- des moyens d'accouplement sélectif (Bl à B3, C4 à C6, BR) pour faire fonctionner sélectivement chaque train planétaire en prise directe locale
(C5 respectivement C6) ou selon au moins un rapport de transmission (B3, respectivement B2) différent ; caractérisé en ce que les deux trains planétaires (TPl, TP2) sont coaxiaux.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux transferts (TRl, TR2) associés aux deux trains planétaires (TPl, TP2) coaxiaux comprennent deux roues dentées (T21, T22 ; T41, T42) solidaires d'un même (2 ;4) organe rotatif, amont ou aval.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux trains planétaires (TPl, TP2) sont coaxiaux avec l'un (2) des organes rotatifs amont ou aval, et les transferts par engrenage (TRl, TR2) sont montés fonctionnellement chacun entre l'un respectif des trains planétaires et l'autre (4) desdits organes rotatifs. .
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce' qu'il comprend, entre l'organe rotatif amont (2) et l'organe rotatif aval (4), au moins un troisième trajet de puissance (8c) comprenant un troisième train planétaire (TP3), capable d'une prise directe locale et coaxial avec les deux trains planétaires (TPl, TP2) coaxiaux, le troisième train planétaire (TP3) étant monté fonctionnellement en série avec un troisième transfert par engrenage (TR3) définissant entre l'organe rotatif amont (2) et l'organe rotatif aval (4), lorsque le troisième train planétaire est dans un état de prise directe locale, un rapport de transmission différent de chacun de ceux définis par les deux transferts par engrenage (TRl, TR2) précités lorsque leur train planétaire respectif est dans un état de prise directe locale.
5. Dispositif de transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième train planétaire (TP3), capable de prise directe et ayant un axe (A2) différent de celui (Al) des deux trains planétaires (TPl, TP2) coaxiaux précités, le troisième train planétaire (TP3) étant monté fonctionnellement en série avec un troisième transfert par engrenage (TR3) définissant entre l'organe rotatif amont (2) et l'organe rotatif aval (4), lorsque le troisième train planétaire est dans un état de prise directe locale, un rapport de transmission différent de chacun de ceux définis par les deux transferts par engrenage (TRl, TR2) précités lorsque leur train planétaire respectif est en état de prise directe locale.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux premiers trains planétaires (TPl, TP2) coaxiaux sont montés selon un premier axe intermédiaire (Al), et le troisième train planétaire (TP3) est monté selon un deuxième axe intermédiaire (A2).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un premier [TRl) des deux transferts coaxiaux et le troisième transfert (TR3) comprennent une roue dentée commune (T21) sur l'un (2) des organes rotatifs amont ou aval, engrenant avec deux pignons (T31, T33) montés chacun suivant l'un respectif des axes intermédiaires (Al, A2).
8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'au moins deux des trajets de puissance (8a, 8c) passant chacun par l'un respectif des deux axes intermédiaires (Al, A2) sont reliés d'une part à l'un (2) des organes rotatifs amont ou aval par les transferts précités et d'autre part à l'autre (4) des organes rotatifs amont ou aval par engrènement selon des rapports de transmission différents (PAl, PA2).
9. dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'un (TP3) des trains planétaires comprend au moins deux trains épicycloïdaux ayant une entrée commune (E3) et une sortie commune (S3), l'un (107 à 109) de ces trains épicycloïdaux ayant un porte-satellites
(PS3) libre par rapport à l'entrée commune (E3) et la sortie commune (S3) et pouvant être immobilisé par rapport au bâti au moyen de l'un des moyens d'accouplement sélectif (BR) pour réaliser une marche arrière, l'autre (110 à 112) de ces trains épicycloïdaux ayant un porte- satellites (PS4) relié de façon permanente à l'une (S3) desdites entrée et sortie commune, et pouvant réaliser deux rapport de marche avant, chacun par activation de l'un respectif (Bl, C4) des moyens d'accouplement sélectif.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'un au moins des trains planétaires (TPl ; TP2 ; TP3) comprend un train épicycloïdal comprenant : un porte-satellites (PSl ; PS2 ; PS4) relié de façon permanente, au moins indirecte, à un premier (4) des organes rotatifs amont et aval, et pouvant être sélectivement relié, de façon au moins indirecte, au second (2) desdits organes rotatifs amont et aval par un (C5 ; C6 ; C4) des moyens d'accouplement sélectif, créant ainsi une prise directe locale ;
- un planétaire (101 ; 104 ; 110) et une couronne (103 ; 106 ; 112) dont l'un (103 ; 104 ; 110) est relié de façon permanente audit second (2) organe rotatif ; et dont l'autre (101 ; 106 ; 112) peut être relié sélectivement au bâti (1) par l'un (B3 ; B2 ; Bl) des moyens d'accouplement sélectif.
11. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, dans lequel les trois trains planétaires comprennent : - un premier train (TPl) dont l'entrée (El) est reliée à une couronne (103) et la sortie (Sl) est reliée à un porte-satellites (PSl), ce premier train étant capable d'une prise directe locale pour réaliser un cinquième rapport, et d'une démultiplication par blocage d'un planétaire (101) pour réaliser un troisième rapport ;
- un deuxième train (TP2) dont l'entrée (E2) est reliée à un planétaire (104) et la sortie (S2) est reliée à un porte-satellites (PS2), ce deuxième train étant capable d'une prise directe locale pour réaliser un sixième rapport, et d'une démultiplication par blocage d'une couronne (106) pour réaliser un deuxième rapport; et
- un troisième train (TP3) dont l'entrée (E3) est reliée à un planétaire (110) et la sortie (S3) est reliée à un porte-satellites (PS4), ce troisième train étant capable d'une prise directe locale pour réaliser un quatrième rapport, et d'une démultiplication par blocage d'une couronne (112) pour réaliser un premier rapport.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'un des trains planétaires, de préférence le troisième train planétaire (TP3), comprend en outre un train épicycloïdal dont le planétaire (107) est relié à l'entrée (E3), la couronne (109) est reliée à la sortie et le porte-satellites (PS3) peut être sélectivement bloqué pour réaliser un rapport de marche arrière.
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que chaque rapport de transmission est réalisé par fermeture d'un seul moyen d'accouplement sélectif de l'un des trains planétaires (TPl, TP2, TP3) et mise ou maintien à l'état ouvert des autres moyens d'accouplement sélectif du dispositif de transmission.
14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement sélectif (Bl à B3, C4 à C6, BR) sont du type progressif et capables d'assurer l'adaptation progressive entre la vitesse de rotation d'un moteur de véhicule et la vitesse du véhicule, en particulier pour la mise en mouvement du véhicule à partir de l'arrêt par l'un au moins des moyens d'accouplement sélectif.
15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les trains planétaires (TPl à TP3) et les transferts (TRl à TR3) sont en engrènement permanent.
16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'au moins un premier rapport, obtenu par activation d'un premier moyen d'accouplement sélectif (B2) entre le bâti (1) et un élément (106) d'un train planétaire (TP2), transmet un couple plus important qu'au moins un deuxième rapport obtenu par activation d'un deuxième moyen d'accouplement sélectif (C6) réalisant une prise directe locale au sein dudit train planétaire.
17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le plus court de ses rapports obtenus par des prises directes locales (C4, C5, C6) est plus long que le pius long des rapports obtenus par accouplement sélectif (BR, Bl, B2, B3) entre le bâti (1) et un élément d'un train planétaire.
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