Brevet FR2538482A1 — publié le 19840629

Couple de frottement pour dispositifs de synchronisa- tion de boîtes de vitesses à engrenages I Des couples de frottement sont nécessai- res dans les dispositifs de synchronisation dans lesquels, pour obtenir le processus de synchronisation, des éléments constitutifs du dispositif de synchronisation agissent l'un sur l'autre avec des surfaces de frottement coniques et assurent selon le principe d'un embrayage à frottement, la marche synchrone de pièces constitutives rotatives de la boîte de vitesses pendant le processus de passage des vitesses. Parmi les solutions techniques connues, dans les dispositifs de synchronisation dans lesquels des surfaces frottantes coniques agissent l'une sur l'au- tre, des couples de frottement avec divers matériaux de frottement par glissement sont utilisés tels que, par exemple, des laitons spéciaux, des bronzes, des surfaces recouvertes de molybdène, recouvertes d'oxyde ou recou- vertes de plusieurs matériaux tels que des matériaux plas- tiques qui frottent contre une surface d'acier durcie, - des creux en forme de rainures étant ménagés dans le métal de frottement par glissement et/ou dans la surface d'acier durci, ces creux servant à évacuer l'huile des surfaces en contact et assurant l'établissement de la valeur de frottement dans le domaine du frottement mixte. Cet état de la technique dans le cas des couples frottants, présente les inconvénients suivants: stabilité de forme réduite des surfaces munies de rai- nures lorsque sont utilisés des laitons spéciaux et des bronzes, en conséquence de quoi de l'usure et des défaillances de fonctionnement se produisent, coût élevé des matériaux et dépenses plus importantes de fabrication lors de l'utilisation d'un revêtement de molybdène, dépense plus élevée de fabrication dans le cas de sur- faces revêtues d'oxyde ou bien de plusieurs matériaux, faible résistance à la température et stabilité de forme réduite dans le cas des matériaux plastiques, importante usure du cône antagoniste en acier durci lors de l'utilisation de surfaces revêtues de molybdène, d'oxyde ou bien de matériaux durs, ce qui entraîne des défaillances de fonctionnement. Le but de l'invention est d'éviter ces inconvénients de l'état actuel de la technique. L'invention a pour but de créer un couple frottant pour lequel il ne se produit à peu près aucune usure pendant le processus de frottement, dont le matériau de frottement par glissement est facilement usinable, qui entraîne des coûts réduits en matériaux et qui ne néces- site pas un revêtement supplémentaire. Entre les pièces constitutives de synchro- nisation successives, le contact de frottement est cons- titué par des matériaux spéciaux: cane de frottement par glissement en un alliage d'alu- minium avec comme principaux constituants de cet alliage du silicium ( 11 à 23 %), du cuivre ( 1 à 3,5 %), du nickel ( 0,8 à 2,7 %), du magnésium (jusqu'à 1,5 %), du manganèse (jusqu'à 0,5 %), du titane (jusqu'à 0,2 %) et une dureté brinell d'au maximum 130 HB, grâce à quoi une résistance suffisante à la pression même pour des températures élevées est garantie Comme ce maté- riau ne présente qu'une résistance réduite à la trac- tion, il est exclusivement sollicité en pression pendant le processus de frottement ou bien les sollicitations en traction et en pression doivent se compenser La surface conique comporte les rainures connues pour l'évacuation de l'huile. cône antagoniste connu en acier durci avec une surface conique lisse, par exemple rectifiée, qui, pendant le processus de frottement, est sollicitée en traction ou bien en pression. Lors du contact par frottement de ces deux matériaux, il se déroule, dans les conditions ther- miques qui interviennent, un processus complexe physico- chimique en soi connu, dont le résultat est la formation d'un film métallique de protection qui empêche presque totalement une usure par frottement sur les surfaces de contact. L'invention est ci-après exposée en se référant à un exemple de réalisation. Dans les dessins Joints la figure 1 est une coupe longitudinale partielle du couple frottant, la figure 2 montre un cone de frotte- ment par glissement en alliage d'aluminium. La figure 1 est une coupe longitudinale partielle du couple frottant, le cône 1 de frottement par glissement étant constitué à partir de l'alliage d'aluminium conforme à l'invention et comportant sur sa surface conique 2, qui est en contact de frottement avec le cône antagoniste 3, des rainures connues 4 pour l'éva- cuation de l'huile Cette disposition tient compte de la faible possibilité de sollicitation entraction, condition- née par le matériau, de l'alliage d'aluminium en ce que, pendant le processus de frottement, il est exclusivement soumis à une sollicitation en pression Le cône antago- niste 3 est constitué d'acier durci et comporte, comme surface de contact, par rapport à la surface conique 2 en alliage d'aluminium, une surface conique 5, lisse, par exemple rectifiée Dans la disposition selon la figure 1, cette pièce constitutive, pendant le processus de frottement, est sollicitée en traction. En figure 2, le cône de glissement par frottement 1 en alliage d'aluminium qui se trouve en con- tact de frottement par rapport au c 8 ne antagoniste 3, comporte en supplément de la surface conique 2, une sur- face conique 6 se trouvant à l'intérieur qui est en con- tact de frottement avec le cône antagoniste 7 et qui com- porte les rainures connues 8 pour l'évacuation de l'huile. Dans cette disposition, les sollicitations en pression et en tractions'équilibrent Le cône antagoniste 3 est constitué d'acier durci et comporte comme surface de contact, par rapport à la surface conique 2, en alliage d'aluminium, une surface conique lisse par exemple recti- fiée Cette pièce constitutive est sollicitée en pression pendant le processus de frottement. R E V E N D I C A T I 0 N Couple de frottement pour dispositifs de synchronisation de boites de vitesses à engrenages, dans lesquels, pour obtenir le processus de synchronisa- tion, des éléments constitutifs du dispositif de synchro- nisation munis de surfaces de frottement coniques, agis- sent l'un sur l'autre et assurent selon le principe d'un embrayage par frottement, la marche synchrone de pièces constitutives tournantes de la boite de vitesses pendant le processus de changement de vitesses, couple caracté- risé en ce qu'il est constitué par le contact de frotte- ment d'un cône de frottement par glissement ( 1) en un alliage d'aluminium avec comme composants principaux de cet alliage, du silicium ( 11 à 23 %), du cuivre ( 1 à 3,5 %), du nickel ( 0,8 à 2,7 %), du magnésium (jusqu'à 1,5 %), du manganèse (jusqu'à 0,5 %), du titane (jusqu'à 0,2 %), avec une dureté brinell d'au maximum 130 HB et, en conséquence, d'une résistance suffisante à la pression, même pour des températures élevées, ce cône comportant sur sa surface conique ( 2, 6) des rainures ( 4, 8) plour l'évacuation de l'huile, et étant exclusivement chargé en pression pendant le processus de frottement ou bien les sollicitations en pression et en traction se compen- sant pendant ce processus, et d'un cône antagoniste ( 3, 7) en soi connu; en acier durci avec une surface conique ( 5, 9) lisse, par exemple rectifiée, et qui est sollici- tée en traction ou bien en pression pendant le processus de frottement, tandis que, pendant le contact de frotte- ment de ces deux matériaux sous les conditions thermiques intervenant, un processus physico-chimique complexe en soi connu se déroule, qui se traduit par la formation d'un film métallique de protection et qui empêche ainsi presque complètement l'usure par frottement sur les surfaces de contact.