Brevet FR2462609A1 — publié le 19810213

La présente invention se rapporte généralement à un accouplement cannelé pour transférer un couple d'un arbre cannelé à un pignon cannelé correspondant, ou inversement, et plus particulièrement à un accouplement cannelé o un moyen est formé avec des cannelures pour empêcher un mouvement axial du pignon par rapport à l'arbre cannelé. Des accouplements cannelés ont été utilisés de façon intensive dans diverses transmissions pour véhicules automobiles et autres mécanismes à pignons pour-transmettre un couple. Afin de faire varier la vitesse de rotation, et ainsi le couple, par un mécanisme à pignons, divers pignons sont montés sur un arbre de transmission cannelé, permettant ainsi aux pignons de glisser axialement individuellement et indépendamment sur l'arbre pour engager sélectivement des pignons ayant des rapports différents des dentg afin de régler sélectivement la vitesse de rotation, et ainsi le couple, d'un arbre de sortie de transmission ou de botte de vitesse par rapport à la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée. L'accouple- mentcannelé permet au pignon de glisser axialement sur l'arbre tout en maintenant un contact entre le pignon et l'arbre pour effectivement transmettre le couple. Dans le cas o il y a un défaut d'alignement de l'axe de l'arbre etdescannelures, un défaut d'alignement des dents et des cannelures du pignon ou si les plans des diverses dents du pignon ne sont pas parfaitement parallèles à l'axe de rotation du pignon et/ou de l'arbre cannelé, quand les dents du pignon sont en prise avec celles d'un second pignon, une force est crébequi a tendance à déplacer le pignon axialement le long de l'arbre cannelé. Les problèmes posés quand cela se produit sont évidents. L'accouplement cannelé selon la présente invention comporte un bossage, ou section surélevée, qui fait corps avec une paroi latérale d'une cannelure de l'arbre, pour maintenir les dents d'un pignon cannelé dans la cannelure de l'arbre tant que le couple est appliqué à l'arbre ou au pignon. L'application du couple crée des forces qui s'opposent à l'interface paroi latérale de la cannelure / dent du pignon pour solliciter la dent contre la paroi latérale et empGcher un mouvement axial du pignon sur le bossage, maintenant ainsi le pignon en position. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe verticale longitudinale d'un arbre de transmission de couple cannelé traditionnel et d'un pignon qui y est coulissant, également montré en coupe; - la figure 2 est une coupe verticale faite suivant la ligne A-A de la figure 1; - la figure 3 est une coupe horizontale d'un accouplement cannelé traditionnel, faite suivant la ligne B-B de la figure 1; - la figure 4 est une coupe-verticale d'un mécanisme synchronisé traditionnel utilisé dans une transmission de puissance pour automobile; - la figure 5 est une vue schématique illustrant une variation des dents en prise du manchon et du pignon du mécanisme synchronisé de la figure 4 - la figure 6 est une vue en coupe horizontale semblable à la figure 3, illustrant un mode de réalisa- tion préféré de l'accouplement cannelé selon la présente invention; - la figure 7 est une coupe horizontale semblable aux figures 3 et 6, illustrant un second mode de réalisa- tion de l'accouplement cannelé selon la présenteinvention; - la figure 8 est une vue schématique semblable à la figure 5, illustrant un troisième mode de réalisa- tion de l'accouplement cannelé selon l'invention; et - la figure 9 est une coupe horizontale semblable aux figures 3, 6 et 7, illustrant un quatrième mode de réalisation de l'accouplement cannelé selon l'invention. Pour faciliter la compréhension de la présente invention, on décrira d'abord rapidement des accouple- ments cannelés traditionnels représentés sur les figures 1 à 5. En se référant à la figure 1, un arbre cannelé traditionnel ou autre organe rotatif cylindrique 1 est illustré comme ayant un axe de rotation 2. L'arbre 1 est pourvu d'un certain nombre de dents 3, définissant un certain nombre de cannelures 4 ayant des parois latérales 5. Un pignon 6 est placé autour de l'arbre cannelé 1 pour un mouvement de rotation avec lui. Le pignon 6 comporte un certain nombre de dents internes 7, définissant un certa h nombre de cannelures 8, comportant de même des parois latérales 9. Le pignon illustré sur la figure 1 comporte également un évidement annulaire pouvant recevoir une fcurchette (non représentée) pour placer sélectivement le pignon 6 le long de l'arbre 1. Le pignon 6 comporte également des dents externes 11 pour venir en prise avec un pignon 12 afin de transmettre le couple de l'axe de rotation 2 de l'arbre à l'axe de rotation 13 du pignon en prise. La figure 3 illustre, en plus de détail, l'engage- ment du pignon 6 autour de l'arbre cannelé 1. Avec les dents internes 7 du pignon ç1axs comme cela est illustré sur les figures 2 et 3, et lorsqu'un couple est appliqué à l'arbre 1 ou au pignon 6, des première et seconde forces normales, illustrées par des flèches respectives 16 et 17, sont produites pour provoquer la rotation du pignon et de l'arbre autour de l'axe de rotation 2. Dans des circonstances idéales, ce sont les seules forces produites entre les dents 7 et les cannelures 4 par rotation autour de l'axe 2. Cependant, des erreurs d'usinage de l'arbre, du pignon ou un défaut d'alignement des centres de pression des dents du pignon 6 en prise avec le pignon 12, ont pour résultat la production de forces tangentielles illustrées par les flèches respectives 14 et 15. Fréquemment, la grandeur de ces forces tangentielles est suffisante pour surmonter la force de cisaillement entre les pignons en prise et l'arbre cannelé ce qui a tendance à maintenir le pignon 6 en position comme cela est illustré sur la figure 1. Quand cela se produit, le pignon 6 est sollicité axialement le long de l'arbre 1 dans une direction, selon la direc- tion de rotation du pignon et de l'arbre cannelé. La figure 4 illustre un mécanisme synchronisé traditionnel pour synchroniser les pignons en prise dans une transmission d'un véhicule automobile. Un man- chon d'accouplement 21 glisse axialement le long d'un moyeu 22 de synchronisation vers un pignon d'embrayage 23. Une bague de synchronisation 24 aligne le manchon d'accouplement 21 et le pignon 23 pour permettre au manchon et au pignon de venir en prise afin d'établir le mouvement de rotation entre un pignon 25 et l'arbre en rotation 26. La figure 5 illustre une méthode d'étude des dents du pignon d'embrayage et des dents du manchon d'accouplement pour empêcher le manchon 21 de se séparer du pignon 23 lors de l'application de l'une des forces tangentielles 14 ou 15 ci-dessus mentionnées. Les dents 27 du pignon d'embrayage sont formées avec des surfaces effilées 27a étudiées pour engager des surfaces effilées correspondantes 28a des dents 28 du manchon d'accouple- ment afin de maintenir ainsi le manchon d'accouplement et le pignon d'embrayage en mouvement uniforme de rota- tion autour de l'arbre 26. Bien que le mécanisme à dents effilées de la figure 5 soit approprié pour atteindre le but de retenir le pignon d'embrayage cannelé en posi- tion par rapport au manchon d'accouplement, il sera évident à ceux qui sont compétents en la matière qu'il 24i52609 faut un processus d'usinage extrêmement compliqué pour fabriquer les dents du pignon et du manchon d'accouplement. Cela est bien entendu fastidieux et coûteux. On se référera maintenant aux figures 6 à 9 et plus particulièrement à la figure 6, qui montre un mode de réalisation préféré de l'accouplement cannelé selon l'invention en 40. Il comprend l'arbre cannelé 1, ayant une cannelure d'arbre 4 définie par les parois latérales 5. Des dents internes 7 du pignon viennent en prise avec la cannelure 4 comme dans l'accouplement de la figure 1. Cependant, dans l'accouplement 40 selon l'invention est incorporé un moyen 42 qui fait corps avec les parois latérales 5 de cannelure pour maintenir les dents du pignon en position et empêcherlir mouvement axial en réponse à des forces tangentielles étrangères 15 quand un couple est appliqué à l'arbre cannelé ou au pignon 6. Dans le mode de réalisation préféré, le moyen de retenue 42 a la forme d'un bossage ou d'une section surélevée, faisant corps avec la paroi latérale 5 de la cannelure de l'arbre. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, deux bossages sont illustrés qui sont placés face à face et formés dans des parois latérales opposées de la cannelure 4. Comme cela sera apparent à ceux qui sont compétents en la matière, un bossage peut suffire dans 2ecadre de l'invention selon la direction de rotation du pignon et de l'arbre cannelé, et la fonction particulière de la transmission ou de la boîte de vitesse utilisant l'accouplement cannelé selon l'invention. Comme on peut le voir sur les figures 6 à 8, une distance d sépare les bouts des bossages respectifs. Cette distance d doit évidemment être supérieure à l'épaisseur t des dents internes 7 du pignon pour per- mettre à ces dents de glisser librement le long de la cannelure 4 de l'arbre comme on le souhaite (c'est-à-dire pour permettre aux dents 7 de passer entre les bossages 42 quand il n'y a pas de forcesnormaless'opposant 16 et 17, agissant entre les dents du pignon et les parois latérales de la cannelure par suite d'un couple appliqué à l'arbre 1 ou au pignon 6). Le bossage 42 sert à maintenir les dents internes 7 du pignon en position comme cela est illustré sur la figure 6 tant qu'il existe les premfEre et seconde forces normales 16 et 17. Quand un couple n'est plus appliqué à l'arbre 1 ou au pignon 6, les forces 16 et 17 s'opposant disparaissent et les dents internes 7 du pignon peuvent facilement glisser axialement dans la cannelure 4 jusqu'à une position désignée en tracé fantôme sur la figure 6. Ceux qui sont compétents en la matière noteront facilement l'effet d'entonnoir du bossage 42 de la présente invention que l'on peut voir sur la figure 6. La surface effilée du bossage 42 sert à guider la dent 7 du pignon à travers le canal défini par les bouts des bossages respectifs 42 tant qu'il n'y a pas de forces normales et s'opposantsL6 et 17 suffisamment forteq agissant entre les dents internes du pignon et les parois latérales de la cannelure de l'arbre. La figure 7 montre une légère variation de la présente invention, o sont incorporées plusieurs paires de bossages opposés 42 de retenue des dents. La construc- tion et la fonction des bossages de la figure 7 sont identiques à cellesde la figure 6; cependant, la figure 7 illustre qu'un certain nombre de bossages de retenue selon l'invention peuvent être espacés dans une seule cannelure 4 de l'arbre pour maintenir sélectivement les dents internes 7 du pignon à chacune d'un certain nombre de positions fonctionnelles. En plus de retenir le pignon 6 bien en position sur l'arbre cannelé 1, les bossages effilés 42 selon la présente invention ont également un effet de centrage pour aligner le pignon directement entre deux bossages axialement espacés lors de l'application d'un couple au pignon ou à l'arbre. Le couple appliqué créera les forces normales 16 et 17, forçant un pignon mal aligné 6 à engager la surface effilée du bossage et à être sollicité dans une direction vers une position de centrage entre les deux bossages axialement espacés. La figure 8 montre un autre mode de réalisation de la présente invention incorporé dans un mécanisme synchronisé du type asservi. Les dents 50 du moyeu de synchronisation sont en prise avec les dents 51 du manchon d'accouplement comme dans le mode de réalisation de la figure 5. Les dents 51 sont également en engagement avec les dents 52 du pignon d'embrayage afin de transférer le couple du manchon d'accouplement au pignon d'embrayage, ou inversement. Comme dans le mode de réalisation des figures 6 et 7, tant qu'un couple est appliqué au manchon d'accouplement ou au pignon d'embrayage 52, avec pour résultat des forces normales analogues aux forces 16 et 17, les bossages 53 de retenue des dents du pignon servent à retenir les dents 51 du manchon d'accouplement en - position comme cela est illustré sur la figure 8. Lors de l'interruption du couple appliqué au manchon d'accou- plement ou au pignon, les forces normales s'opposant disparaissent, permettant aux dents 51 du manchon d'accou- plement d'être décalées axialement vers la gauche sur la figure 8 sur les bossages 53 de retenue et le long des dents 50 du moyeu de synchronisation. Tandis que les moyens de retenue 42 ont été illustrés et décrits comme étant des bossages en protubérance formés sur les surfaces des parois latérales des cannelures 4 de l'arbre, il sera évident à ceux qui sont compétents en la matière que les bossages peuvent être formés sur les parois latérales 9 des dents d'engre- nage, comme cela est illustré en 62 sur la figure 9. Dans ce cas, cependant, il est nécessaire de former de plus des évidements correspondants 64 dans les parois latérales des cannelures de l'arbre afin de permettre ainsi une mise en place plus précise du pignon sur l'arbre cannelé. L'accouplement cannelé selon l'invention répond à tous les buts et objectifs ci-dessus mentionnés. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D C A T I 0 N S 1. Accouplement cannelé caractérisé en ce qu'il comprend: un organe rotatif et cylindrique (1) o est formée une cannelure (4), ladite cannelure comportant une paroi latérale (5); et un organe formant roue (6) monté sur ledit organe rotatif et cylindrique en engagement axialement coulissant avec lui, ledit organe formant roue comportant une dent (7) pouvant venir en prise avec la cannelure dudit organe rot2tif et cylindrique afin de permettre audit organe rotatif et cylindriqueet audit organe formant roue de tourner ensemble autour de l'axe (2) dudit organe rotatif et cylindrique, ledit accouplement comportant un moyen de retenue (42) pour sélectivement empêcher un mouvement axial dudit organe formant roue par rapport audit organe rotatif et cylindrique. 2. Accouplement cannelé caractérisé en ce qu'il comprend: un organe rotatif et cylindrique (1) o sont formées un certain nombre de cannelures (4),chacune desdites cannelures ayant une paroi latérale (5); et un organe formant roue (6) monté sur ledit organe rotatif et cylindrique en engagement axialement coulissant avec lui, ledit organe formant roue comportant un certain nombre de dents (7), dont chacune engage respectivement une cannelure dudit organe rotatif et cylindrique pour permettre audit organe rotatif et cylindrique et audit organe formant roue de tourner ensemble autour de l'axe (2) dudit organe rotatif et cylindrique, ledit accouplement comportant un moyen de retenue (42) formé pour empêcher sélectivement un mouvement axial dudit organe formant roue par rapport audit organe rota- tif et cylindrique. 3. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend de-plus un certain nombre de moyens de retenue (42) qui sont formés pour sélectivement retenir l'organe formant roue précité dans chacun d'un certain nombre d'emplacements axiaux choisis autour de l'organe cylindrique et rotatif précité. 4. Accouplement selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque moyen de retenue précité comprend un bossage (42) formé sur- la paroi latérale (5) de la cannelure de l'organe rotatif et cylindrique précité pour sélectivement retenir l'organe formant roue précité dans chacun d'un certain nombre d'emplacements axiaux choisis autour dudit organe rotatif et cylindrique. 5. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le-moyen de retenue précité comprend un bossage (42) formé sur la paroi latérale (5) de la cannelure de l'organe rotatif et cylindrique précité pour sélectivement empocher un mouvement axial de l'organe formant roue précité par rapport audit organe rotatif et cylindrique. 6. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de retenue précité comprend un bossage (62) formé sur la dent (7) de l'organe formant roue précité et un évidement correspondant (64) formé sur la paroi latérale (5) de la cannelure de l'organe rotatif et cylindrique précité pour les mettre sélectivement en engagement l'un avec l'autre afin d'empocher sélectivement un mouve- ment axial dudit organe formant roue par rapport audit organe rotatif et cylindrique. 7. Accouplement selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que l'organe formant roue précité comporte un certain nombre dedents circonférentiellement espacées (11). 8. Accouplement cannelé caractérisé en ce qu'il comprend: un organe formant roue (6) traversé d'un alésage concentrique, ayant un certain nombre de dents circon- férentiellement espacées d'engrenage (11), et un certain nombre de cannelures (8) dans ledit alésage, chacune desdites cannelures ayant une paroi latérale (9); et un arbre cannelé (1) ayant un certain nombre de cannelures (4) ayant chacune une paroi latérale (5) pour venir en prise avec les cannelures correspondantes dudit organe formant roue afin de permettre audit arbre et audit organe formant roue de tourner ensemble autour de l'axe dudit arbre, et un certain nombre de bossages (42) de retenue formés dans des parois latérales respec- tives de chacune desdites cannelures et placés radialement dans un plan transversal à l'axe de l'arbre pour sélective- ment retenir ledit organe formant roue en un emplacement axial spécifié autour dudit arbre, tant que des couples opposés suffisants sont appliqués audit organe formant roue et audit organe rotatif etcylindrique cannelé respec- tivement.