Brevet FR2588054A1 — publié le 19870403

L'invention a pour objet un dispositif destine à permettre un passage silencieux en marche arrière d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages, en particulier pour automobiles, comportant un dispositif à roues d'inversion de marche, logé dans un carter parallèlenent à un arbre d'entrée et à un arbre de sortie, ce dispositif d'inversion étant composé d'une roue intermédiaire s'engrenant en permanence dans un pignon maintenu sur l'arbre d'entrée, ainsi que d'une roue de crabotage mobile axialement, dont la rotation par rapport à la roue intermédiaire peut être interdite et qui peut être amenée en engrènement avec une denture solidaire de 1' arbre de sortie. Un tel dispositif de passage en marche arrière est connu, par exenple, depuis le brevet allemand DE-OS 32 31 023. Dans le cas de ce dis positif, la roue intermédiaire est logée, de manière à pouvoir tourner, sur un axe internediaire fixe disposé dans le carter. Lors du passage en marche arrière, la roue de crabotage, également logée sur l'axe internédiaire de ânière à pouvoir tourner1 est déplacée axialement, de Tanière à s'engager d'abord, de façon synchronisée, dans une roue dentée reliée, sans pouvoir tourner par rapport A celui-ci, à l'arbre de sortie , et à être reliée ensuite à la roue intermédiaire, par l'intermédiaire d'un dispositif d'ac- couplenent composé de griffes internes et externes.Or, cette conception ne prévoit qu'une synchronisation limitée, étant donné que l'on ne synchro- nise, ici, que la roue de crabotage tournant sans charge, avec la denture disposée sur l'arbre de sortie qui, de toutes façons, devrait être imenbile au nouent où l'on passe en narcbe arrière.Cependant, il n'y a visiblement pas de synchronisation entre la roue de crabotage et l'arbre d'entrée ou la roue intermédiaire entraînée en permanence par celui-ci. Xais l'arbre d'entrée peut, lors du passage de la vitesse, être doté d'une certaine rotation résiduelle, malgré le débrayage de l'embrayage habituellement disposé entre le noteur et la boîte de vitesses, ce qui crée des bruits à l'engagement de la narche arrière. Aussi le but de l'invention est-il de proposer un dispositif de passage en marche arrière permettant un passage silencieux et, par conséquent, confortable, de la marche arrière d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages, en particulier des boites de vitesses d' automobiles. En mêe temps, le dispositif doit être conçu de tanière simple et peu encombrante. Cet objectif est atteint par le fait qu'un arbre de marche arrière est prévu, logé dans un carter de manière à pouvoir tourner, sur lequel est maintenue la roue intermédiaire de manière fixe dans le sens axial et dans le sens de la circonférence, et sur lequel est maintenue la roue de crabotage de manière fixe dans le sens de la circonférence, ais nobile dans le sens axial, et qu'un dispositif de synchronisation est prévu, agissant sur le carter afin de freiner la roue de crabotage avant l'engagement de celle-ci dans la denture de l'arbre de sortie. L'invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de la présente invention. La figure 1 montre une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de pas sage en marche arrière selon l'invention et la figure 2 montre une vue en coupe le long de la ligne Il-Il de la figure 1. Sur les dessins,la référence 1 désigne un carter de boite de vitesses, destiné à recevoir une transmission à plusieurs rapports d'une autornbile, le carter étant relié à un carter 2 d'esbrayage. 4 représente un arbre d'entrée de la boîte de vitesses, nini d' un pignon 6 qui s'engrène en par- nanence dans une roue dentée interitdiaire 7 fixe axialenent , cette roue étant reliée à un arbre 5 de marche arrière sans pouvoir tourner par rapport à celui-ci. L'arbre 5 de marche arrière est maintenu dans les carters 1 et 2 par des paliers 9 et 12, de telle sorte qu'il puisse tourner.Le roulenent à aiguilles 9, situé, sur le dessin, sur l'extrémité droite de l'arbre 5 de marche arrière et encastré, en ee tenps qu'une butée axiale 10, dans une douille Il de roulement,est logé dans le carter 2 d'embrayage; alors que le roulenent à aiguilles 12, situé, sur le dessin, à l'extrémité gauche de l'arbre 5 et encastré dans une douillel3 de roulenent, est logé dans une cuvette porte-palier 38 du carter 1 de boîte de vitesses. Une roue 8 de crabotage, actionnée par une fourchette non représentée ici, est maintenue sur les cannelures 29 de l'arbre 5 de marche arrière de telle sorte qu'elle ne puisse pas tourner par rapport à celui-ci, nais qu'elle soit mobile axialenent. La denture externe 28 de cette roue, pourvue d'un chanfrein à deux pans, peut être amenée en engrênenent avec une denture 40 d'un élément, tel qu'un manchon baladeur correspondant tilla vitesse de marche avant, relié de manière fixe à l'arbre 41 de sortie. La référence 3 désigne de manière générale un dispositif de syt chronisation devenant efficace lors du passage en marche arrière, comportant une bague 16 de freinage pourvue d'un cône extérieur 17. Par l'intermédiaire d'axes 18 de guidage1 répartis uniformément sur la circonférence de la bague et disposes parallèlement à 1' arbre 5 de marche arrière, cette bague de freinage est reliée à une bague 25 de support. Les axes 18 de guidage traversent des alésages axiaux 26 de la roue 8 de crabotage1 leurs extrénités 22 et 24 étant fixées, par exemple par rivetage ou par un autre procédé, dans des trous contre-percés d'un flasque 23 de la bague 16 de freinage ou de la bague 25 de support.L'ensemble forné par la bague 16 de freinage, les axes 18 de guidage et la bague 25 de support est maintenu de manière à pouvoir tourner par rapport à l'arbre 5 de marche arrière. Chaque axe 18 de guidage comporte deux parties 19 et 21 de dianetres différents, reliées l'une à l'autre par une portion conique 20 de transition. Le dianotre de la partie 21 est sensiblement inférieur au diamètre de la partie 19, cette dernière constituant un ajustement avec Jeu avec l'alésage correspondant 26 de la roue 8 de crabotage.Du côté de la bague 16 de freinage, chaque alésage 26 est pourvu d'un chanfrein conique 27 qui, lors de l'opération de synchronisation, agit sur la portion conique 20 de transition de l'axe 18 correspondant afin de transmettre une force axiale à la bague 16 de freinage. Le cône extérieur 17 de la bague 16 de freinage agit sur une surface conique 15 de la douille 13 de roulement. Ainsi. la douille 13 de roulenent colporte, en dehors de la bague 14 de roulenent destinée à recevoir le roulement à a-lguilles 12, la surface conique conjuguée 15 fixe par rapport au carter, sur laquelle s'applique le cone extérieur 17 de la bague 16 de freina ge, afin de freiner l'arbre 5 de marche arrière. L'immobilisation de la douille 13 de roulement par rapport au carter 1 de boite de vitesses se fait au moyen d'une bruche 30 d'arrêt fixant la douille 13 de roulenent placée, avec ajustenent intermédiaire, dans un alésage cylindrique 34 de la cuvette 38 porte-palier. Cette broche 30 de fixation, unie, du côté de la douille 13 de roulement, d'une tête, plate 31 de maintien, s'étend à travers un alésage longitudinal 35 de Li cuvette 38 porte-palier, et est fixée, à l'extrémité représentée à gauche sur le dessin, au moyen d'un écrou 33 et d'une rondelle frein 36 intercalée, Pontées sur un filetage 32.Afin de permettre le contrôle du bon positionnenent de la douille 13 de roulement, comportant, dans la partie de transition entre la bague 14 de roulement et la surface conique 15, des bossages 37 servant de nez de butée interdisant la rotation en venant buter, lors d'une rotation, dans un secteur découpé 39 de la cuvette porteroulement 38 (voir figure 2X, la broche 30 d'arrêt comprend, au niveau de sa tète 31, un ergot radial 42 s'engageant dans une fente 43 correspondante de la face frontale de la douille 13 de roulenent. Une entaille 44, réalisée à l'extréiité accessible de la broche 30 d'arrêt, correspond à cet ergot 42 et permet de vérifier, par son orientation, le bon positionnenent de la douille 13 de roulement dans la cuvette 38 porte-palier du carter. Grace à la réalisation représentée sur les dessins, la marche arrière d'une boîte de vitesses peut etre engagée silencieusenent, c' est-à- dire sans perte de confort. Le faible niveau sonore de la boîte de vitesses est obtenu, entre autres, gracie au fait que la roue intermédiaire 7, s'engrenant en pernanence dans le pignon 6 de l'arbre 5 d'entrée, a une denture hélicoïdale réduisant le bruit d'engrènezent. Par contre, la roue 8 de crabotage, qui n' est pas en engrènenent permanent, porte une denture droite 28 qui n'est anenée en engrènenent avec la denture 40 du manchon baladeur, relié à l'arbre 41 de sortie, qu'après l'action du dispositif 3 de synchronisation, en étant déplacée axialenent dans les cannelures 29 de l'arbre 5 de marche arrière. Donc, lors du passage en marche arrière, la roue 8 de crabotage est déplacée axialenent sur l'arbre 5 de marche arrière, au noyen d'une fourchette non représentée ici. Au début de ce déplacenent axial, l'ensemble composé de la bague 16 de freinage, des axes 18 de guidage et de la bague 25 de support, et capable de tourner sur l'arbre 5 de marche arrière, se trouve dans une position où la partie 21 de petit diantre de l'axe 18 de guidage s'appuie unilatéralenent contre la paroi interne de l'alésage axial 26 de la roue de crabotage. Le cas échéant, l'appui de la section & petit diantre de l'axe 18 de guidage contre la paroi de l'alésage 26 de la roue 8 peut être renforcé par un ressort non représenté ici, ce ressort étant fixé, d'un côté, à l'ensonhle constitué de la bague 16 de freinage, des axes 18 de guidage et de la bague 25 de support. et, de l'autre côté, à la roue intermédiaire 7. Ce ressort, réalisé de préférence sous forme d'un ressort ajusté, provoque un vrillage de l'ensemble composé de la bague 16 de freinage, des axes 18 de guidage et de la bague 25 de support, par rapport a la roue 8 de crabotage, autour de l'axe de l'arbre 5 de marche arrière, nais dans le sens contraire au sens de rotation de celui-ci, assurant ainsi un appui défini unilatéral de la section 21 de l'axe 18 de guidage contre le contour interne de l'alésage 26. Etant donné cette position de départ de la synchronisation, les chanfeins coniques 27 des alésages 26 butent, lors d'un déplacement axial de la roue 8 de crabotage dans les cannelures 29 de l'arbre 5 de marche arrière, dans les portions coniques 20 de transition des axes 18 de guidage, ce qui engendre une poussée axiale qui est transmise à la bague 16 de freinage par les axes 18 de guidage. Du fait de cette poussée axiale, le cône extérieur 17 de la bague 16 de freinage est forcé contre la surface conique conjuguée 15 de la douille 13 de roulement, qui est fixe par rapport au carter.Ainsi, l'on obtient, par l'intermédiaire de la liaison de transmission de forces entre la roue de crabotage, les axes de guidage et la bague de freinage, un freinage de l'arbre 5 de narche arrière et, par conséquent, de l'arbre 4 d'entrée qui reste relié en permanence, par l'in ternédiaire de la denture du pignon 6 et la roue intermédiaire 7, A l'arbre 5 de marche arrière, lui imprimant sa rotation. De cette manière, l'on freine la rotation résiduelle de l'arbre 4 d'entrée, qui peut exister même après débrayage de l'embrayage disposé entre le moteur et la boite de vitesses.Après l'arrêt complet, du moins après l'arrêt presque complet de l'arbre 5 de marche arrière, la roue 8 de crabotage peut être déplacée davantage axialement, la partie 19 de grand diamètre des axes 18 de guidage s'enfilant alors dans les alésages 26 de la roue 8 de crabotage. les chanfreins à deux pans de la denture 28 de la roue de crabotage s'engagent dans des chanfreins correspondants de la denture 40 du nanchon baladeur relié à l'arbre 41 de sortie, de façon qu'en définitive, l'arbre 4 d'entrée et l'arbre 41 de sortie soient reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire des pignons de l'arbre 5 de marche arrière provoquant l'inversion du sens de rotation. Le couple de freinage exercé sur la douille 13 de roulement, lors du freinage de l'arbre de marche arrière, est absorbé en grande partie par la fixation de cette douille dans la cuvette 38 du carter 1, assurée par la broche 30 d'arrêt. Le cas échéant, les bossages 37 placés sur la douille 13 dans la zone de transition entre la bague 14 de roulement et la surface conique conjuguée 15, interdisent la rotation de la douille 13 de roulement par rapport à la cuvette 38, en venant buter, comme des nez de butée, contre les bords du secteur découpé 39 de la cuvette 38 du carter. Le principal avantage du dispositif de passage de vitesses selon l'invention réside en la réalisation d'un dispositif efficace de synchronisation de la marche arrière d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages, dont l'encombrement est relativement réduit et qui permet un en gagnent presque entièrement silencieux de la marche arrière. Gracie à 1' u- tilisation d'une roue intermédiaire s'engrenant en permanence dans un pignon d'une autre vitesse,relié à l'arbre d'entrée, la roue intermédiaire étant fixe axialement et ne pouvant pas tourner par rapport å l'arbre de marche arrière, et gracie å l'utilisation d'une roue de crabotage ne pouvant pas tourner par rapport à l'arbre de marche arrière, pais pouvant être déplacée axialement sur celui-ci, il est possible d'employer une roue inter médiaire avec une denture hélicoïdale plus silencieuse, et de réaliser la roue de crabotage, qui ne s'engage dans une denture de l'arbre de sortie que lors du passage de la vitesse, avec une denture droite facilitant l'en gagnent de la vitesse. Grâce au dispositif de synchronisation, l'engagement complet de la marche arrière ne se fait qu'après freinage presque total de l'arbre de marche arrière et, de ce fait, de l'arbre d'entrée. La surface conique conjuguée, fixe par rapport au carter, sur laquelle agit un cône extérieur du dispositif de synchronisation, est disposée sur une douille de roulement dont la rotation est interdite au Doyen d'une broche d'arrêt et, le cas échéant, de dispositifs supplémentaires de blocage de la rotation. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné a permettre un passage silencieux en marche arrière d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages, en particulier pour automobiles, comportant un dispositif à roues d'inversion de marche logé dans un carter parallèlement à un arbre d'entrée et à un arbre de sortie, ce dispositif d'inversion étant coaposé d'une roue intermédiaire s'engrenant en permanence dans un pignon maintenu sur l'arbre d'entrée, ainsi que d'une roue de crabotage mobile axialenent, dont la rotation par rapport à la roue intermédiaire peut être interdite et qui peut être amende en engrènement avec une denture solidaire de l'arbre de sortie, caractérisé par le fait qu'il est prévu un arbre (5 > de marche arrière, logé dans un carter (1) de manière à pouvoir tourner, sur lequel est maintenue la roue intermédiaire (7) de manière fixe dans le sens axial et dans le sens de la circonférence, et sur lequel est maintenue la roue (8) de crabotage de ânière fixe dans le sens de la circonférence, mais nubile dans le sens axial, et par le fait qu'un dispositif (3) de synchronisation est prévu, agissant sur le carter afin de freiner la roue de crabotage avant l'engagement de celleci dans la denture (40) de l'arbre de sortie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la roue intermédiaire (7) est munie d'une denture hélicoïdale, et que la roue (8) de crabotage est unie d'une denture droite. 3. Dispositif selon la revendication 9 ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif (3) de synchronisation comporte une bague (16 > de freinage maintenue de façon A pouvoir tourner par rapport à l'arbre (5) de marche arrière, munie d'une surface conique (17) pouvant être poussée con tre une surface conique conjuguée (15) fixe par rapport au carter, créant ainsi un freinage, cette bague de freinage pouvant être actionnée axiale ment par la roue (8) de crabotage. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la bague (16) de freinage est reliée à des axes (18 > de guidage traver sant des alésages axiaux (26) de la roue (8) de crabotage, chacun des axes comportant deux parties (l9, 21 > de diamètres différents reliées l'une à l'autre par une portion conique (20) de transition, et par le fait que les alésages 26) de la roue de crabotage sont pourvus, du côté de la bague (16) de freinage, de chanfreins coniques (27) destinés à agir sur les portions coniques (20) des axes (18) de guidage afin de transmettre les forces axiales. 5. Dispositif selon une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que des dispositifs sont prévus, destinés à assurer un vrillage, par rapport à la roue (8 > de crabotage et dans le sens contraire au sens de rotation de l'arbre (5) de marche arrière, de l'ensenble composé des axes (18) de guidage et de la bague (16) de freinage. 6. Dispositif selon la revendication 5. caractérisé par le fait que les dispositifs sont constitués d'un ressort ajusté faisant tourner les axes (18) de guidage par rapport à la roue (8) de crabotage. 7. Dispositif selon la revendication 3, caractérise par le fait que la surface conique conjuguée (15), sur laquelle agit la surface conique (17 > de la bague (16) de freinage, est disposée dans une douille (13 > de roulement recevant un roulement (12) de l'arbre (5) de marche arrière et maintenue dans une cuvette (38) porte-palier du carter , 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la- douille 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que des nez (37 > de butée, disposés sur l'enveloppe extérieure de la douille (13) de roulement, servent de dispositif de sécurité contre la rotation, et s'appuient dans un secteur découpé (39 > de la cuvette (38 > porte-palier. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les nez de butée sont constitués de bossages (37 > disposés dans une section de transition entre une bague (14) de roulement et la surface conique conjuguée (15) de la douille (13) de roulement.