Brevet FR2472110A1 — publié le 19810626

La présente invention se rapporte à un synchroniseur de boite de vitessesde véhicule à moteur, conçu pour synchro- niser la vitesse de rotation, d'un pignon, muni de dents d'en- grènement et monté rotatif sur un arbre, avec celle d'un man- chon de changement de vitesse muni de dents d'engrènement cor- respondantes et mobile axialement sur l'arbre dont il est so- lidaire en rotation. Ce synchroniseur comprend une bague de synchronisation, montée entre le pignon et le manchon de chan- gement de vitesse, qui comporte une joue radiale munie de dents internes en prise avec les dents du pignon et un rebord orien- té axialement qui part de la joue et dont la surface limite extérieure forme une surface de friction conique conçue pour venir en appui contre une surface de friction interne corres- pondante formée sur le manchon de changement de vitesse, et qui est soumise à une charge dirigée vers le manchon de chan- gement de vitesse, par des moyens élastiques comprimés contre elle. Les synchroniseurs de ce type permettent d'utiliser des surfaces de friction de plus grand diamètre que, par exem- ple, les synchroniseurs dans lesquels le pignon comporte une surface de friction ou c8ne de synchronisation externe conçu pour coopérer avec une surface de friction ou c8ne de synchro- nisation interne formé sur une bague de synchronisation. L'a- vantage de l'emploi de surfaces de synchronisation de plus grand diamètre est que les forces nécessaires pour effectuer le changement de vitesse sont réduites. Un autre avantage que présente cette construction par rapport aux autres types de synchroniseurs, est que le nombre de pièces utilisées est fai- ble et que, par conséquent, on peut maintenir le prix A un niveau relativement bas. Cependant, l'un des inconvénients des synchroniseurs connus du type décrit ci-dessus est qu'ils ont une dimension axiale nettement supérieure à celle d'autres types connus. Par exemple, dans une construction connue décrite dans le brevet des EUA n0 3 459 286, les bagues de synchronisation respectives 2472 110 sont chargées par un ressort hélicoïdal ouvert. La bague de synchronisation est construite de telle sorte que, lorsque le pignon est en prise, le ressort comprimé est situé dans l'espace entre le cône de synchronisation et les dents d'en- grènement du pignon. En dehors du fait que cette solution exi- ge un grand espace axial, elle entraîne également l'applica- tion d'une charge asymétrique sur la bague de synchronisation. Un autre inconvénient est le frottement important qui existe entre le ressort, la bague de synchronisation et les dents d'embrayage, ce qui nécessite une charge préalable importante du ressort, qui rend le changement de vitesse plus difficile et accroit l'usure entre la fourchette et le manchon de chan- gement de vitesse. La présente invention a pour but d'éliminer les in- convénients ci-dessus mentionnés et de réaliser un synchroni- seur du type décrit qui puisse être construit avec la même dimension axiale, voire même avec une dimension axiale plus petite, que, par exemple, un synchroniseur dans lequel un cône interne est formé sur la bague et un cône externe est sur le pignon. Ce résultat est atteint, conformément à la présente invention, du fait que le rebord axial de la bague de synchro- nisation est dirigé vers le manchon de changement de vitesse et que cette bague est soumise a une charge symétrique par des moyens élastiques annulaires disposés coaxialement avec l'arbre. Selon l'invention, la bague de synchronisation du brevet des BUA n0 3 459 286 est ainsi tournée dans la direc- tion opposée et l'espace situé radialement à l'intérieur du cône de synchronisation est utilisé non pour loger un ressort mais pour loger une partie du moyeu du manchon de changement de vitesse. Ceci est possible, conformément à l'invention, grâ- ce au fait que le ressort hélicoïdal est remplacé par un res- sort annulaire, à savoir par un anneau ou une bague élastique, ondulé, qui n'occupe qu'un très faible espace axial lorsqu'il 2 4 72 1 1 0 est comprimé. Les caractéristiques et avantages de l'invention ap- paraîtront d'ailleurs au cours de la description qui va sui- vre, de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non li- mitatifs et représentés aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue partielle, en coupe verticale longitudinale, d'un synchroniseur selon l'invention dans sa position neutre; - la Fig. 2 est une vue correspondant à celle de la Fig. 1 montrant le pignon en prise; - la Fig. 3 illustre l'engrènement des dents d'accou- plement de la bague de synchronisation et du pignon; - les Fig. 4, 4a, 5, Sa et 6, 6a représentent divers modes de réalisation du ressort de la bague de synchronisation, vus chacun en plan et de c8té; Sur les Fig. 1 et 2, deux pignons 1 et 2 sont montés rotatifs, au moyen de coussinets ou de roulements à aiguilles, sur un arbre principal 3 dans une boite de vitesses (qui n'a pas été représentée ici plus en détail). Chacun des pignons 1 et 2 est solidaire en rotation d'une bague d'embrayage indi- viduelle 4. Entre les pignons est monté un moyeu 5 portant un manchon 6 de changement de vitesse. Le moyeu 5 est rendu soli- daire en rotation de l'arbre 3 par un accouplement à cannelu- res et il est muni de dents ou crans externes 7 qui sont en prise avec des dents ou crans internes correspondants 8 formés sur le manchon 6 de changement de vitesse de sorte que ce der- nier est solidaire en rotation de l'arbre 3 mais peut se dé- placer axialement par rapport à cet arbre. Le coulissement axial du manchon de changement de vitesse (6) de sorte que ses dents 8 viennent en prise avec les dents 4 de l'un ou l'au- tre des pignons 1 ou 2, rend sélectivement ce pignon solidaire de l'arbre 3. Ce déplacement est obtenu d'une manière connue à l'aide d'une fourchette (non représentée) de changement de vitesse engagée dans une rainure 9 du manchon 6 de changement de vitesse. Comme on peut le voir sur les Fig. 1 et 2, le man- chon de changement de vitesse (6) a une section transversale approximativement en forme de T et est constitué par une par- tie crantée ou dentée 10, un voile étroit 11 et deux rebords axiaux 12. La surface limite intérieure 13 de chacun des re- bords 12 forme une surface de friction, ou côone de synchroni- sation, qui coopère avec la surface de friction, ou cône de synchronisation, correspondante 14 d'une bague de synchroni- sation 15. La bague 15 a une section transversale en forme de L formée par une joue 16 et un rebord 17 dont la surface li- mite extérieure constitue le cône 14. La bague de synchronisa- tion 15 est munie de dents ou crans internes 18 qui coopèrent - avec les dents 4 du pignon correspondant 1 ou, respectivement, 2, comme représenté sur la Fig.3. Un ressort 19 applique à la bague 15 une charge en direction du manchon 6 et une rondelle d'arrêt 20 forme une butée qui limite le déplacement de la ba- gue 15 en direction du manchon 6. Les éléments sont agencés de telle sorte qu'il y a un petit jeu entre les cônes 13 et 14 lorsque le manchon de changement de vitesse (6) est dans la position neutre, représentée sur la Fig. 1, et que la bague 15 est en butée contre la rondelle d'arrêt 20. Le ressort 19 est un anneau élastique courbé vers l'extérieur en une forme ondulée, comme représenté en détail sur la Fig._4. Les particularités d'un tel ressort sont qu'il peut être réalisé de telle sorte qu'il applique à la bague de synchronisation 15 une charge symétrique et qu'il est extrê- mement mince lorsqu'il est comprimé, c'est-à-dire que son épaisseur est la même que celle de l'anneau lui-même. En ou- tre, le frottement entre le ressort, la bague de synchronisa- tion et les dents d'engrènement est très petit, ce qui permet de n'imposer au ressort qu'une faible charge préalable, et n'entraîne ainsi qu'une faible usure entre la fourchette et le manchon de changement de vitesse. Le ressort est également facile à monter et il peut être utilisé pour des vitesses de rotation élevées et avec une bague de synchronisation de grand diamètre. La Fig. 5 montre un mode de réalisation du ressort qui utilise deux anneaux élastiques 19 de forme ondulée et un anneau plat intermédiaire 21. Les anneaux élastiques 19 sont munis d'une saillie radiale 22 destinée à venir en prise entre les dents 4 des engrenages 1, 2 pour empêcher les an- neaux 19 de tourner l'un par rapport à l'autre. La Fig. 6 représente encore un autre mode de réalisa- tion du ressort. Un anneau élastique 23 est découpé de façon à former trois languettes arquées 24. Ces languettes sont repoussées hors du plan de l'anneau,de sorte queelles forment des parties élastiques qui appliquent une charge symétrique à la bague de synchronisation. Comme mentionné ci-dessus, il existe un petit jeu entre les cônes de synchronisation 13, 14, lorsque le manchon de changement de vitesse 6 est dans la position neutre, repré- sentée sur la Fig. 1. Si un pignon doit être engagé, par exem- ple, si le pignon 1 doit être rendu solidaire de l'arbre prin- cipal, le manchon 6 de changement de vitesse est déplacé au moyen d'une fourchette (non représentée), vers la gauche, en considérant la Fig. 1. Lorsque les cônes 13, 14 entrent en contact, la bague de synchronisation 15 occupe une position dans laquelle ses dents d'accouplement 18 sont en butée contre les dents d'accouplement du pignon 1 (Fig.3), ce qui a pour effet que le manchon de changement de vitesse (6) est initia- lement empêché de venir en appui contre les dents 4 du pignon 1. Du fait du frottement entre les cônes 13, 14, le pignon 1 et le manchon de changement de vitesse 6 ont la même vitesse après un bref instant. La force de blocage disparaît alors de sorte que le manchon de changement de vitesse 6 peut faire tourner en arrière la bague de synchronisation 15 d'une dis- tance égale à la moitié de la largeur d'une dent pour supprimer sa fonction de blocage et que la bague de synchronisation 15 et le manchon de changement de vitesse peuvent être déplacés jusqu'à la position représentée sur la Fig.2, dans laquelle le 24721 10 ressort 19 est comprimé. Lorsque le manchon de changement de vitesse 6 est ramené jusqu'à la position neutre, la bague de synchronisation 15 est repoussée jusqu'à la butée formée par la rondelle 20, sous l'action du ressort 19. R E V E N D I C A T I 0 N S l - Synchroniseur de boîte de vitesses de véhicule à moteur, pour synchroniser la vitesse de rotation d'un pignon (12, 2) muni de dents d'engrènement.(4) et monté rotatif sur un arbre (3), avec cellesd'un manchon (6) de changement de vitesse muni de dents correspondantes et mobile axialement sur l'arbre dont il est solidaire en rotation, ce synchroniseur comprenant une bague de synchronisation (15), montée entre le pignon et le manchon de changement de vitesse, qui comporte une joue radiale (16) munie de dents internes (18) en prise avec les dents du pignon et un rebord (17) axial qui part de la joue et dont la surface limite extérieure (14) forme une surface de friction conique destinée à venir en appui contre une surface de friction interne correspondante (13) du manchon de changement de vitesse, et qui est soumise à une charge di- rigée vers ce manchon de changement de vitesse par des moyens élastiques (19) comprimés contre elle, caractérisé en ce que le rebord axial (17) de la bague de synchronisation (15) est tourné vers le manchon (6) de changement de vitesse et en ce que la bague est soumise à une charge symétrique par des moyens élastiques annulaires (19, 23) disposés coaxialement avec l'ar- bre. 2 - Synchroniseur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les moyens élastiques annulaires sont composés d'au moins un anneau élastique ondulé (19). 3 - Synchroniseur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens élastiques annulaires sont composés d'au moins un anneau élastique fendu (23) dans lequel des lan- guettes élastiques (24) sont découpées et repoussées hors du plan de l'anneau. 4 - Synchroniseur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les dents d'engrènement (8) du man- chon de changement de vitesse (6) sont formées sur une partie formant moyeu (10) d'o part un voile radial (11) portant un rebord axial (12) dont la surface limite intérieure forme la surface de friction (13), le voile (11) étant nettement plus étroit que la partie de moyeu de sorte que le bord de la sur- face de friction qui est le plus proche du voile se trouve dans un plan situé à l'intérieur par rapport au bord extérieur de la partie de moyeu (10).