Brevet FR2571803A1 — publié le 19860418

La présente invention est relative à un disposi- tif synchroniseur pour une boite de vitesses comprenant une bague de synchroniseur pourvue d'une surface conique de friction, cette bague entourant un cône de synchroni- seur présentant une surface de friction associée, ce cône étant fixé sur un pignon monté rotatif sur un arbre, et comprenant également un manchon d'engagement non rotatif mais mobile axialement, monté sur un manchon de centrage, et au moyen duquel la bague du synchroniseur peut être déplacée axialement à partir d'une position neutre pour amener les surfaces de friction en contact mutuel, ledit manchon de centrage portant des moyens élastiques agissant radialement qui chargent des galets ou des organes de glissement en contact avec le manchon d'engagement, qui comporte des cavités dans lesquelles, dans la position neutre, s'engagent lesdits organes. Un manchon d'engagement mobile axialement, uti- lisé pour verrouiller alternativement l'un de deux pignons tourillonnant adjacents l'un à l'autre sur un arbre, a habituellement une position intermédiaire neutre dans la- quelle les deux pignons sont dégagés de l'arbre. Dans cette position, le manchon d'engagement et les composants coopé- rant avec lui qui agissent sur les bagues du synchroniseur, doivent se trouver aussi proches que possible de la posi- tion centrale, de façon que les deux bagues du synchroni- seur puissent se déplacer également sur la même distance en direction de la position centrale; Si la position neutre du manchon d'engagement tombe sur un côté de la position centrale, l'une des bagues du synchroniseur ne peut pas se déplacer aussi loin vers la position centrale que l'autre bague, et ceci a pour résultat une augmentation du risque d'usure, de perte de chaleur et d'énergie. Dans des cas extrêmes, la bague du synchroniseur peut être complètement empêchée de se déplacer en s'écartant du câne du synchroni- seur sur la bague d'engagement, ce qui a pour résultat une usure considérablement accrue. Une position neutre clairement définie peut être obtenue en principe de deux façons. La position neutre peut être définie directement dans le dispositif de synchroni- sation et d'engagement, ou encore la position peut être définie par le mécanisme sélecteur de la boite de vites- ses. Dans ce dernier cas, la position neutre est souvent située dans le carter du sélecteur de la boite de vitesses, ce qui signifie qu'il n'y a qu'une seule position neutre pour toutes les vitesses delaboite. Cependant, ceci est un compromis qui assure rarement une coopération satisfai- sante entre la position centrale et la position neutre pour tous les pignons. La précision est également sacrifiée en raison du jeu entre le sélecteur de rapport et la tringle de changement de rapport, entre cette dernière et la four- chette, et entre celle-ci et le manchon d'engagement. Ce dernier jeu doit être relativement grand pour empêcher les dents de la fourchette de venir en contact avec le manchon et de se trouver usées d'une façon inutile. Lorsque la boite de vitesses se trouve en position de point mort, il doit exister un certain jeu entre les bagues du synchroni- seur et ceux des composants qui agissent sur les bagues par l'intermédiaire du manchon d'engagement. Ceci signifie que moins la position du manchon d'engagement est précise, plus grand doit être le jeu nominal. Ce jeu réduit la pré- cision et nécessite un jeu plus grand. Un procédé pour supprimer l'effet du jeu consiste à délimiter une position neutre directement dans le dispo- sitif synchroniseur. Dans un dispositif synchroniseur connu du type décrit dans le préambule ci-dessus, mune position neutre bien définie est obtenue en montant le man- t chon de centrage du manchon d'engagement, mobile axialement sur un moyeu sur l'arbre, le manchon de centrage comportant des trous radiaux, dans lesquels sont logées des billes sollicitées élastiquement radialement vers l'intérieur qui, dans la position neutre s'enclanchent brusquement dans des cavités de forme en V prévues dans le moyeu. Lors du déplacement initial du manchon d'engagement depuis la position de pointneutre, le manchon de centrage est poussé en contact avec la bague du synchroniseur qui est alors pressée contre le cône du synchroniseur de la bague d'en- gagement. Ainsi, il n'y a pas de contact établi entre le manchon de centrage et le cône du synchroniseur, ce qui lO signifie que le jeu entre eux dansla position de synchroni- sation doit 6tre supérieur à l'usure permise des surfaces de friction. Ceci affecte à son tour les dimensions de l'installation. Le but de l'invention est de réaliser un disposit tif synchroniseur du type décrit dans le préambule, qui présente un agencement de base tel qu'il peut être conçu pour assurer une position de pointneutrenettement définie avec les cônes du synchroniseur de la bague d'engagement disposés à une distance minimale du manchon de centrage. Suivant l'invention, ce résultat est obtenu en raison du fait que le manchon de centrage est fixé sur l'arbre et que les moyens élastiques sollicitent lesdits organes par l'intermédiaire de cames mobiles radialement, par rapport auxquelles les organes sont déplaçables axiale- ment, chaque organe étant guidé par un poussoir qui est déplaçable axialement avec l'-argane et qui, lorsque le man- chon d'engagement se déplace dans la direction de l'enga- gement, pousse la bague du synchroniseur afin de déplacer les surface de friction en contact mutuel. Dans un dispositif synchroniseur de ce type, la position de pointneutrebien définie est obtenue tout à fait simplement en réalisant la came avec un profil de forme en V dans la direction axiale, de sorte que le galet ou autre organe de glissement est sollicité vers la posi- tion centrale par la rampe de came sous l'action de la for- ce du ressort. Il est possible de modifier la position 7 1803 définie simplement en modifiant la forme de la rampe de came. Si le dispositif synchroniseur doit être utilisé par exemple dans une boite de vitesses du type ne comportant pas de point mort mais seulement deux positions de change- ment, la rampe de came peut être réalisée avec un profil de forme en V inversé, de sorte que la rampe de came force alors le galet ou l'organe de glissement vers l'une ou l'autre des positions de changement. L'avantage d'uti- liser un manchon de centrage fixe n'est pas seulement que la longueur de l'appareil peut être réduite par comparaison avec la forme connue précitée avec un manchon de centrage mobile; le dispositif synchroniseur est également plus simple et moins coûteux en raison de la suppression du moyeu du manchon de centrage. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaitront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels: les Fig.la, 2a et 3a respectivement sont des vues en coupe axiale d'un dispositif synchroniseur suivant l'invention dans la position depointneutre la position de synchronisation et la position d'engagement respecti- vement; les Fig.lb, 2b et 3b sont respectivement des vues à plat des dents du manchon d'engagement, de la bague de synchronisation et de la bague d'engagement dans les- dites positions respectives; la Fig.4 est une vue d'un mode de réalisation simplifié du dispositif synchroniseur. Aux dessins, la référence 1 désigne un arbre principal d'une boite de vitesses d'un véhicule, sur le- quel sont montés fous deux pignons 2 et 3. Chaque pignon est relié de façon non rotative à une bague d'engagement 4, 5 respectivement qui comporte des dents externes 6 et 7 respectivement, et un cône synchroniseur 8 et 9 respecti- vement, qui portent respectivement des bagues de synchro- 7 1 8 0 3 nisation 10 et 11. Entre les pignons 2, 3 est disposé un manchon 12 dit de centrage qui est relié de façon non ro- tative à l'arbre et présente des dents externes (non re- présentées) en prise avec des dents internes d'un manchon d'engagement 14 qui peut être déplacé axialement en prise avec les dents 6, 7 de l'une ou l'autre des bagues d'en- gagement afin de verrouiller le pignon associé 2, 3 à l'arbre principal. Le manchon de centrage 12 comporte un certain nombre d'alésages radiaux 15 également espacés,(par exem- ple trois ou six), maintenant chacun un ressort hélicoidal 16 et un organe cylindrique 17 qui est sollicité radiale- ment vers l'extérieur par le ressort 16. A l'extrémité externe de l'organe cylindrique 17 est fixée une plaque 18 qui présente une surface externe de forme en V, formant une rampe de came pour un galet 20. Une plaque 21 ayant des portions d'extrémité 22 incurvées vers le bas maintient le galet 20 dans un trou 23 de forme complémentaire de manière que le galet? 20 puisse rouler dans le trou. La plaque 21 forme un poussoir qui, lorsque le manchon d'engagement 14 est déplacé, pous- se l'une ou l'autre des bagues de synchronisation 10, 11 vers une position d'engagement par l'intermédiaire du con- tact entre les parties d'extrémité respectives 22 recour- bées vers le bas et d'une surface de butée 24 sur la bague de synchronisation appropriée. Dans la positiondepointneutre (Fig.la;et lb) le galet ou l'organe20 repose au milieu de la rampe de came 19 qui, en raison de sa forme en V et de l'action du ressort tend à maintenir cette position du galet, dans laquelle celui-ci s'étend dans une gorge 25 de section en V formée dans la denture du manchon d'enga- ment 14 dirigée vers l'intérieur. La coopération entre ces composants fournit une positionde pointneutre bien définie pour le manchon d'engagement de sorte que celui-ci se trou- ve à mi-distance entre les bagues d'engagement 4, 5, per- mettant ainsi aux bagues de synchronisation de se déplacer également de la même distance vers la position médiane. Lorsque le manchon d'engagement 14 est déplacé vers l'une ou l'autre des positions d'engagement, il fran- chit tout d'abord la position de synchronisation CFig.2a et 2b) dans laquelle il presse la bague de synchronisation ll par l'intermédiaire du galet 20 et du poussoir 21, contre le cône 9 de synchronisation tandis que le galet ou organe 20 et l'organe cylindrique sont enfoncés un peu à l'encontre de la force du ressort 16, qui détermine ainsi la force de contact. De l'huile est chassée par pression et le frottement augmente entre la bague ll et le cône 9, à la suite de quoi la bague ll est tournée dans la position de blocage représentée à la Fig.2b dans laquelle les dents 26 et 27 respectivement du manchon d'engagement 14 et de la bague 11, qui coopèrent - ensemble, empêchent une continuation du déplacement du man- chon d'engagement 14 jusqu'à ce que la synchronisation soit complète. Lorsque la bague de synchronisation ll et la bague d'engagement 5 ont la même vitesse de rotation, le manchon d'engagement 14 peut poursuivre son déplacement vers la position d'engagement représentée aux Fig.3a et 3b. Sous l'action de la rampe de came de forme en V, le galet 20 est alors ramené dans la position médiane avec le poussoir 21. Lorsque le manchon d'engage- ment est ensuite ramené dans la position depoint neutreçune position bien définie est assurée pour le manchon lorsque le galet ou organe 20 s'enclenche brusquement dans la gorge 25 de forme en V du manchon d'engagement. Le dispositif de synchronisation décrit ci-des- sus peut être modifié simplement pour fournir d'autres positions définies qu'une position de point neutre pour le poussoir 21. Deux positions bien définies peuvent être ob- tenues par exemple en modifiant la rampe de came pour lui donner la forme d'un V inversé. Un tel mode de réalisation est représenté à la Fig.4, et est utilisé dans une transmission du type compor- tant deux positions de passage définies mais sans aucune position de point mort. Les organes correspondant à ceux des Fig.l à 3 sont désignés par les mêmes références à la FIg.4. La seule différence entre le dispositif de synchro- nisation de la FIg.4 et celui représenté aux Fig.l à 3 est que la rampe de came 19 de, forme en V a été remplacée à la Figo4 par une rampe de came 30 de forme en V inverse. La partie inférieure de la Fig.4 montre également l"enga- gement entre les bagues de synchronisation 10 et 11 et le manchon de centrage 12 au moyen de gorges 31 et de cannelu- res 32 alternées. Ceci s'applique également au mode de réa- lisation des Fig.1 à 3. Les principes de fonctionnement et de conception de l'invention peuvent également être utilisés dans un dispositif de synchronisation qui ne nécessite aucune posi- tion définie pour le poussoir 21. Dans ce cas, la rampe de came peut être entièrement plate. Le terme "élément de came" dans les revendications annexées comprend ainsi même des éléments ayant une surface plane pour le galet ou l'organe de glissement. Au lieu du galet 20 qui a été décrit ci- dessus, on peut également utiliser d'autres organes, par exemple des billes. L'avantage de l'utilisation d'un galet est cependant qu' une ligne de contact est obtenue avec les organes adjacents tandis qu'une bille n'assure qu'un point de contact seulement. Il est également possible d'utiliser des organes de glissement de forme appropriée qui coulis- sent contre les composants se faisant face, mais le ris- que de blocage dans le trou du poussoir peut être impor- tant en raison de l'effet dit de collage et de glissement. REVENDICATIONS 1- Dispositif synchroniseur pour boite de vites- ses comprenant une bague de synchronisation présentant une surface de frottement conique, ladite bague entourant un cône de synchronisation ayant une surface de friction associée, ledit cône étant fixé fermement à un pignon monté rotatif sur un arbre, et comprenant également un manchon d'engagement monté non rotatif mais mobile axiale- ment sur un manchon de centrage, la bague de synchronisa- tion pouvant être déplacée axialement au moyen du manchon d'engagement depuis une position de pointneutre pour amener les surfaces de frottement en contact mutuel, ledit man- chon de centrage portant des moyens élastiques agissant radialement qui sollicitent des galets ou autres organes de glissement en contact avec le manchon d'engagment, qui comporte des cavités dans lesquelles s'engagent lesdits organe de roulement en position de point neutre, caractérisé en ce que le manchon de centrage (12) est fixé sur l'arbre (1) et en ce que les moyens élastiques (16) sollicitent lesdits organes de glissement (20) par l'intermédiaire d'éléments de came (17, 18) mobiles radialement par rap- port auxquels les organes de glissement peuvent être dépla- cés axialement, chaque organe de glissement étant guidé par un poussoir (21) qui est mobile axialement avec ledit or- gane et qui, lorsque le manchon d'engagement se déplace dans la position d'engagement, pousse la bague de synchro- nisation (10, 11) pour déplacer les surfaces de frottement en contact mutuel. 2- Dispositif suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que chaque élément de came (18) présente une rampe (19) conformée de manière que le galet ou autre or- gane de glissement associé (20) soit sollicité par une force dirigée axialement sous l'action des moyens élastiques (16). 3- Dispositif suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que chaque élément de came (18) présente une rampe (19) ayant un profil axial en V, forçant ainsi le galet ou autre organe de glissement associé (20) vers la position de point neutre. 4- Dispositif suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que chaque élément de came comporte une rampe ayant un profil axial en V inversé grâce à quoi le galet ou autre organe de glissement associé est forcé vers l'une ou l'au- tre de deux positions d'engagement. - Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque élément de came est constitué par un organe cylindrique (17) monté coulissant dans un alésage radial (15) du manchon de cen- trage (12) et sollicité par un ressort hélicoidal (16), et une plaque (18) fixée sur l'extrémité dudit organe dirigée vers l'extérieur, ladite plaque (18) portant le galet ou autre organe de glissement (20). 6- Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque poussoir (21) est formé d'une plaque ayant un trou (23) qui la traverse et ayant la forme de la section longitudinale du galet ou autre organe de glissement (20). le galet ou le- dit autre organe (120) étant maintenu dans ce trou. 7- Dispositif suivant la revendication 6, carac- térisé en ce que la plaque (21) comporte au moins une par- tie d'extrémité (22) incurvée radialement vers l'intérieur, la surface d'extrémité de ladite plaque formant une surface de butée coopérant avec une surface sur la bague de synchro- nisation (10, 11). 8- Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que les galets ou autres organes de glissement (20) sont des cylindres. 9- Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que les galets ou au- tres organes de glissement sont des billes.