Brevet FR2638804A1 — publié le 19900511

La présente invention concerne un train d'engrenages dans une boite de vitesses manuelle de véhicule, ayant un jeu d'engrènement entre des paires de pignons, et a pour objet d'éliminer le ferraillement des pignons dû au jeu d'engrènement. L'optimisation du changement des vitesses et la minimisation du ferraillement des pignons constituent des défis importants lors de la conception d'une bolte de vitesses manuelle. Comme cela est classique, une paire de pignons en prise présente un espacement entre leurs dents à cause des tolérances de fabrication et du dimensionnement qu'on appelle jeu d'engrènement. Les accélérations angulaires du moteur sont principalement à l'origine du ferraillement des pignons, accélérations qui sont de nature cyclique. L'inertie élevée du volant d'un moteur a tendance à réduire l'amplitude des accélérations angulaires, mais un volant présentant une inertie élevée a pour effet de réduire aussi l'accélération du véhicule, ce qui se traduit par un moteur aux performances "molles". Les boîtes de vitesses et les transmissions sont soumises à des valeurs élevées de l'accélération angulaire depuis qu'on a tendance à utiliser dans les moteurs des petits véhicules des volants à faible inertie. Les charges des accessoires augmentent sensiblement les accélérations angulaires, cette augmentation étant particulièrement importante lors de la marche au ralenti. Un ferraillement neutre se produit au ralenti, alors que le véhicule est au repos, la boite de vitesses étant au point mort et l'embrayage engagé. L'accélération angulaire cyclique conférée à l'arbre d'entrée d'une boite de vitesses via le moteur a pour effet que les dents des cannelures et les dents des pignons se heurtent par l'intermédiaire du jeu d'engrènement, ce qui provoque du bruit. On peut éliminer le ferraillement des pignons en utilisant des pignons et des cannelures avec un jeu d'engrènement nul. Cela est obtenu grâce à des tolérances plus serrées, mais la fabrication devient plus difficile et plus coûteuse, et les pignons à jeu d'engrènement nul sont souvent la cause d'un grognement 2 2638804 des pignons. Toutes les venues en prise des pignons dans une boîte de vitesses sont des sources possibles de ferraillement neutre, car elles sont essentiellement exemptes de charge au point mort. Cependant, les pignons en prise qui ne sont pas soumis à un couple pendant les conditions motrices du véhicule sont également des sources éventuelles de ferraillement. Lorsque des pignons en prise transmettent un couple moyen suffisant ou un couple d'entraînement, il n'y aura pas de ferraillement. Dans une boite manuelle multi- vitesses, il y a évidemment davantage de pignons en prise ne transmettant pas de couple que dans le train d'engrenages d'entraînement spécifique, et tous ces pignons en prise exempts de charge peuvent produire du bruit. La présente invention permet de réduire, voir d'éliminer, le ferraillement entre des pignons en prise à vide. La présente invention concerne un dispositif anti-ferraillement dans un train d'engrenages pour une paire de pignons en prise dans une boite de vitesses manuelle de véhicules.Le dispositif comprend une partie en prolongement en élastomère sur au moins un côté d'au moins un pignon d'une paire de pignons, la partie en prolongement présentant des dents sur sa périphérie de même profil que les dents du pignon associé, mais d'une dimension légèrement plus grande. A vide, un pignon d'engrènement sera normalement en prise avec les dents en élastomère de la partie en prolongement de manière à amortir les vibrations. Lors de la transmission d'un couple moyen ou d'un couple d'entraînement, l'élastomère se déformera progressivement pour permettre aux dents métalliques des deux pignons de venir en prise. D'autres objets de la présente invention sont une construction présentant un maximum de simplicité, d'efficacité, d'économie et de facilité de montage et de fonctionnement. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: 3 2638804 La figure 1 est une vue partielle en coupe d'une paire de pignons d'engrènement avant l'addition de la présente invention. La figure 2 est une vue partielle en perspective d'un pignon d'une paire de pignons d'engrènement avec l'application du dispositif antiferraillement de l'invention. La figure 3 est une vue partielle en coupe du pignon contenant le dispositif, prise le long de la ligne 3-3 de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe semblable à la figure 3, mais avec le couple appliqué aux pignons. La figure 5 est une vue partielle en coupe d'une variante du pignon avec une partie en prolongement anti- ferraillement. La figure 6 est une vue partielle en perspective d'un pignon avec une partie en prolongement sur les deux côtés. La figure 7 est une vue en élévation, à grande échelle, d'une variante d'une dent de pignon sur le dispositif. La figure 8 est une vue en élévation de côté d'une paire de pignons, chacun présentant une partie en prolongement sur son dessus. La figure 9 est une vue en élévation de côté d'une paire de pignons hélicoïdaux d'engrènement avec une partie en prolongement sur un pignon. En liaison maintenant plus particulièrement avec les dessins dans lesquels on a représenté des modes de réalisation de la présente invention donnés à titre d'illustration, la figure 1 représente une paire de pignons d'engrènement 10 et 12, chaque pignon comportant des dents 11 et 13 sur sa périphérie avec un jeu d'engrènement 14 entre les dents. Le jeu d'engrènement 14 est dû aux diverses tolérances de fabrication et de montage entre les pignons, ceux-ci pouvant être deux pignons d'engrènement quelconques d'une boîte de vitesses manuelle multi-vitesses (non représentée). Par suite du jeu d'engrènement et des 4 2638804 vibrations par torsion se produisant dans le train de commande provenant du moteur du véhicule, le ferraillement et le bruit des pignons sont dus au mouvement de leurs dents dans le jeu d'engrènement et aux chocs des dents. Pour surmonter le ferraillement des pignons qui ne sont pas soumis à un couple, une partie en prolongement 21 (extension) en élastomère (figure 2) est ajoutée à au moins un côté ou surface du pignon, l'extension se présentant sous la forme d'un anneau 22 avec des dents 23 sur sa périphérique ayant sensiblement le même profil que les dents 11 du pignon 10 supportant l'extension.Comme représenté en figure 3, l'extension 21 peut avoir pratiquement les mêmes dimensions radiales, un diamètre intérieur définissant une ouverture centrale 24 (figure 2) en alignement axial avec l'ouverture centrale 15 de réception d'arbre ménagée dans le pignon 10 ou le pignon 12. En variante, la surface latérale 17 d'un pignon 16 peut présenter un épaulement, par exemple en 18 (figure 5), de manière à recevoir une extension 31 en élastomère présentant une ouverture centrale 32 qui entoure l'épaulement 18 du pignon 16. L'extension 21 ou 31 en élastomère est un disque annulaire plat en matériau ayant un faible coefficient d'absorption (résistance à l'humidité) et une température élevée de déformation à la chaleur afin de résister à la chaleur produite dans une boîte de vitesses manuelle.Des élastomères appropriés seraient un caoutchouc résistant à la chaleur ou un matériau plastique tel que le matériau dit nylon, un acétal ou un polyéthersulfone. Une épaisseur souhaitable pour l'extension serait environ 3 mm, bien que la largeur de l'extension puisse être comprise entre 1,6 et 6,4 mm, en fonction des limitations en matière d'espace à l'intérieur de la boîte de vitesses et de la déformation souhaitée pour le matériau. L'extension 21 ou 31 est fixée à la surface du pignon 10 ou 16 de manière à tourner avec lui. Cette fixation peut être effectuée par un adhésif approprié qui supportera des températures élevées atteignant 150 C, par 2638804 exemple une résine époxy, une liaison cannelée entre le pignon et l'extension, ou des vis ou des goujons en saillie dans l'extension jusque dans le corps du pignon. Pour une liaison cannelée, il doit y avoir aussi une retenue axiale entre le pignon et l'extension, par exemple par martelage de l'extrémité de l'épaulement. Dans le cas o l'extension est liée par collage au pignon, seul le corps annulaire ou anneau 22 ou 23 est fixé au pignon et les dents 23 ou 24 peuvent se déformer librement, par exemple en 25 (figure 4), à la suite de l'application du couple aux pignons d'engrènement. Comme on le voit en figure 5, la surface du pignon 16 en aboutement avec l'extension 31 est évidée en 19 pour fournir de l'espace pour recevoir un adhésif 20. Comme on l'a indiqué précédemment, les dents 23 ou 34 de l'extension 21 ou 31 ont le même profil que celles 11 ou 16a du pignon droit métallique 10 ou 16; cependant, les dents de l'extension sont légèrement surdimensionnées par rapport à celles du pignon.Comme on le voit en figure 3, l'extension recouvre les dents suivant une épaisseur t qui est comprise dans la plage allant de 0,05 à 0,18 mm en fonction du jeu d'engrènement 14. Comme le jeu d'engrènement est en moyenne de 0,15 mm, la valeur du chevauchement est réglée nominalement à 0,05 mm.Ainsi, si l'extension est appliquée au pignon 10, les dents 13 du pignon 12 seront alors espacées des dents 11 du pignon 10 par le jeu d'engrènement 14, mais sera en contact avec les dents surdimensionnées 23 de l'extension 21 (figure 3). Lorsqu'elles sont soumises au couple principalement oscillatoire, les dents surdimensionnées de l'extension amortiront tout choc dans le jeu d'engrènement entre les pignons pour éviter le ferraillement et le bruit. On choisit le matériau constituant l'extension de façon que ses dents se déforment par l'application d'un couple et que les dents métalliques des deux pignons soient en prise lorsqu'il y a dépassement d'une valeur prédéterminée ou seuil du couple moyen. Les dents de l'extension sont en matériau approprié, soumis à déformation dans le cas o elles sont en 6 2638804 matériau élastomère solide qui se déformera de la façon appropriée par rapport aux dents du pignon. Cependant, si le matériau en élastomère a une dureté élevée pour éviter une usure anormale de la surface des dents de l'extension, celles-ci peuvent ne pas se trouver suffisamment élastiques pour absorber de la manière optimale les vibrations par torsion. La figure 7 décrit une partie d'une extension 36 avec des dents 37 de pignon, une perforations ou ouverture 38 étant ménagée dans celle- ci de manière à augmenter sa possibilité de déformation. Bien que représenté comme une extension sur un côté d'un pignon pour une paire de pignons d'engrènement (figure 1), la figure 6 décrit un pignon 41 présentant des extensions en élastomère 42, 43 sur les deux côtés. Cela permettra de réduire la largeur du pignon métallique, ou la largeur du pignon d'engrènement (non représenté) doit être augmentée de façon que le pignon d'engrènement soit en prise avec les deux extensions. Une autre possibilité représentée en figure 8 est l'addition d'une extension 47 en élastomère à un côté du pignon d'engrènement 46 et d'une seconde extension 49 au côté opposé du second pignon d'engrènement 48 de façon que chaque pignon métallique 46 ou 48 soit en prise avec une extension du pignon d'engrènement opposé. Enfin, bien que représenté. pour des paires d'engrènement des pignons droits 10, 12 en figure i,/ une extension similaire en élastomère pourrait être utilisée pour des paires d'engrènement de pignons hélicoïdaux 51 et 52, comme on le voit en figure 9.Une extension en élastomère est fixée à un côté de l'un des deux pignons 51 ou 52. Chaque pignon 51 ou 52 comporte des dents hélicoïdales 53 ou 54, alors que l'extension 55 présente aussi des dents hélicoïdales 56 qui sont en alignement approprié avec celles du pignon associé mais sont légèrement surdimensionnées comme on l'a décrit précédemment. De plus, bien que représenté pour une paire de pignons d'engrènement, une extension en élastomère pourrait être appliquée à une surface d'un pignon intermédiaire dans un train de trois pignons, par exemple pour la marche arrière d'une boîte de 7 2638804 vitesses manuelle. Toutes ces variantes provoqueront l'amortissement des pignons en présence d'un couple oscillant et se déformeront lorsqu'il y a dépassement d'une valeur prédéterminée pour le couple moyen. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elles au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 8 2638804 REVENDICATIONS 1 - Dispositif anti-ferraillement de train d'engrenages pour une paire de pignons d'engrènement (10, 12) présentant un jeu d'engrènement (14) entre eux, caractérisé en ce qu'il comprend une extension (21) en élastomère prévue sur au moins un côté d'un pignon (10) ayant des dents de pignon (11) destinées à venir en prise avec le second pignon, l'extension se présentant sous la forme d'un disque annulaire plat (22) fixé au pignon et ayant des dents d'engrenage (23) du même profil que les dents du pignon en étant en alignement axial avec ces dernières, les dents de l'extension étant légèrement surdimensionnées dans toutes les cotes par rapport aux dents du pignon de manière à occuper le jeu d'engrènement, l'extension étant fixée au pignon à l'exception du fait que ses dents ne sont pas assujetties aux dents du pignon de sorte qu'elles se déformeront lors de l'application d'une charge prédéterminée. 2 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extension a une épaisseur comprise entre 1,6 mm et 6,4 mm. 3 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extension est constituée d'un matériau en élastomère ayant uni faible coefficient d'absorption et une température élevée de déformation à la chaleur. 4 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau en élastomère est un polyéthersulfone. 5 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dents de l'extension sont surdimensionnées dans une plage comprise entre 0,05 et 0,18 mm. 6 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dent de l'extension (36) présente une perforation transversale (38) afin d'augmenter la déformabilité des dents de l'extension. 9 2638804 7 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extension est fixée au pignon par un adhésif pouvant supporter des températures atteignant 150 C. 8 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une extension en élastomère (42; 43) est fixée à chaque côté du pignon (41). 9 - Dispositif anti-ferraillement pour une paire de pignons métalliques d'engrènement (10, 12) ayant des dents (11, 13) avec un jeu d'engrènement (14) entre eux, caractérisé en ce qu'il comprend une extension (21) en élastomère fixée à au moins un côté d'au moins l'un des deux pignons, l'extension présentant un corps annulaire plat avec des dents d'engrenage (21) sur sa périphérie extérieure ayant le même profil, mais en étant surdimensionnées dans toutes les cotes par rapport aux dents du pignon associé,les dents de l'extension étant en alignement axial avec les dents du pignon pour occuper le jeu d'engrènement, le corps plat étant fixé à la surface d'aboutement du pignon à l'exception du fait que les dents en élastomère ne sont pas fixées aux dents du pignon métallique, les dents des pignons d'engrènement n'étant initialement en contact qu'avec les dents de l'extension pour assurer l'amortissement du couple vibratoire. 10 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 9, caractérisé en ce que les dents de l'extension sont déformables de façon que les dents métalliques des pignons d'engrènement viennent en prise lorsqu'il y a dépassement d'un couple moyen formant un seuil. 11 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 10, caractérisé en ce que des extensions en élastomère (42; 43) sont fixées aux côtés opposés de l'un (41) des pignons de la paire de pignons. 12 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 10, caractérisé en ce que chacun des pignons a des côtés opposés, une première extension (49) en élastomère. étant fixée à un côté de l'un (48) des pignons 2638804 d'engrènement, et une seconde extension (47) en élastomère étant assujettie au côté opposé du second pignon d'engrènement (46). 13 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 12, caractérisé en ce que la partie métallique de chaque pignon d'engrènement est en contact avec l'extension en élastomère du pignon opposé. 14 - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 10, caractérisé en ce que les pignons d'engrènement sont des pignons droits. - Dispositif anti-ferraillement selon la revendication 10, caractérisé en ce que les pignons d'engrènement (51, 52) sont des pignons hélicoïdaux et l'extension (55) présente des dents hélicoïdales d'accouplement. 16 - Procédé pour éviter le ferraillement des pignons entre une paire de pignons d'engrènement (10, 12) ayant un jeu d'engrènement (17) entre leurs dents, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à ajouter une extension (21) en élastomère au côté d'au moins un pignon pour occuper le jeu d'engrènement de façon qu'en l'absence de charge les dents métalliques d'un pignon ne soient en prise qu'avec les dents (23) de l'extension et lorsqu'un seuil correspondant à un couple moyen est dépassé, les dents de l'extension se déforment pour que les dents métalliques des deux pignons soient en prise.