Brevet FR2643457A1 — publié le 19900824

Dispositif et procédé pour contrôler des unités de synchronisation." L'invention concerne un dispositif pour contrôler des unités de synchronisation des boîtes de vitesses, notamment des boîtes de vitesses de véhicules automobiles, et les facteurs influençant celles-ci, notamment la conformation, les matériaux, les lubrifiants et la température, dispositif comportant un moteur électrique d'entraînement en liaison avec un arbre d'entraînement dont la vitesse de rotation à un moment donné est mesurable, tandis que sur cet arbre peut être fixée une roue dentée de boîte de vitesses et/ou l'anneau d'accouplement de cette roue, dispositif comportant également un arbre entraîné coaxial à l'arbre d'entraînement et sur lequel est susceptible d'être fixée une autre partie de-l'unité de synchronisation. L'invention concerne également un procédé pour contrôler des unités de synchronisation des boîtes de vitesses. L'invention part d'un dispositif pour mesurer les grandeurs importantes pour l'unité de synchronisation dans des boîtes de vitesses, tel qu'il est décrit dans le document DE 35 35 103 A1. Ce dispositif connu ne permet que des mesures avec une roue dentée de boîte de vitesses, y compris le cône de synchronisation et un anneau de synchronisation associé. Ces pièces sont montées sur des récepteurs appropriés, une de ces pièces étant entraînée en rotation et l'autre pièce étant ensuite pressée contre la première avec un effort axial prédéfini, tandis que, ce qu'on mesure, est appelé le couple du cône de synchronisation. Il n'est pas prévu de mesures complémentaires. Un inconvénient de ce dispositif connu réside en ce que, contrairement à l'indication donnée dans la description, la mesure ne s'effectue pas sur l'assemblage original de l'unité de synchronisation, car les pièces comportant le cône externe et le cône interne (roue dentée de boîte de vitesses et anneau de synchronisation) sont commandées impérativement par l'intermédiaire de leurs récepteurs, ce qui n'est pas le cas dans la boîte de vitesses. L'invention a en conséquence pour but de compléter un dispositif du type précité de façon qu'il permette d'effectuer des essais de longue durée sur des unités de synchronisation complètes, la disposition des pièces des dispositifs de synchronisation devant correspondre, dans une large mesure,.à celle prévue dans la boîte de vitesses. Les essais de commutation de longue durée doivent alors pouvoir être effectués, d'une part pour le développement des produits, par exemple des essais de durée de vie sur les pièces de synchronisation avec une conformation différente et/ou des matériaux différents, avec des lubrifiants, y compris des additifs différents et des températures différentes, et, d'autre part pour le contrôle de la qualité des pièces de synchronisation et/ou des lubrifiants, ainsi que des additifs. En outre, un procédé approprié doit être développé pour être mis en oeuvre sur ce dispositif. Pour atteindre ce but, il est proposé un dispositif caractérisé en ce que: a) l'arbre d'entraînement, monté sur un bâti, porte -une masse d'inertie à son extrémité opposée à la roue dentée de la boîte de vitesses ou bien à l'anneau d'accouplement, b) une deuxième roue dentée de la boîte de vitesses et/ou son anneau d'accouplement, sont susceptibles d'être fixés sur un récepteur solidaire du bâti, les deux roues dentées étant disposées et espacées de façon correspondante à leur montage dans la boîte de vitesses avec des cônes de synchronisation tournés l'un vers l'autre, c) un manchon de commutation de l'unité de synchroni- sation est susceptible d'être fixé à l'une des extrémités de l'arbre entraîné monté dans le bâti, ce manchon étant susceptible de coulisser axialement au moyen d'une fourchette de commutation et coopérant avec des anneaux de synchronisation placés sur les cônes de synchronisation, d) l'arbre entraîné porte une masse d'inertie à son extrémité opposée au manchon de commutation. Selon, une autre caractéristique de l'invention, l'arbre entraîné passe à travers l'arbre d'entraînement réalisé sous la forme d'un arbre creux de façon que les deux masses-d'inertie, se trouvent du même côté de l'unité de synchronisation à contrôler. Selon une autre caractéristique de l'invention, la fourchette de commutation est placée sur un arbre de commutation monté dans le bâti perpendiculairement à l'arbre entraîné et à une certaine distance de celui-ci, cet arbre de commutation étant susceptible de pivoter sous l'action d'un entraînement linéaire par l'intermédiaire d'un levier. Selon une autre caractéristique de l'invention, la fourchette de commutation est placée sur une tige de commutation montée dans le bâti parallèlement à l'arbre entraîné, cette tige de commutation étant susceptible d'être déplacée axialement sous l'action d'un entraînement linéaire. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, entre le vérin hydraulique et le levier ou bien la tige de commutation, Il est prévu un commutateur à valeur limite pour l'effort de commutation, ce commutateur mettant hors circuit le dispositif lors du dépassement d'un effort de commutation prédéfini. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu sur le bâti un commutateur à valeur limite pour des vibrations susceptibles de survenir, ce commutateur mettant hors circuit le dispositif lors du dépassement d'une valeur prédéfinie. Selon une autre caractéristique de l'invention, le récepteur pour la seconde roue de la boîte de vitesses, ou bien pour son anneau d'accouplement, est relié à un capteur de valeur de mesure pour l'effort axial intervenant lors du processus de commutation et de synchronisation, ce capteur étant disposé entre le récepteur et le bâti. Selon une autre caractéristique de l'invention, le récepteur pour la seconde roue dentée de boîte vitesses ou bien pour son anneau d'accouplement, est relié à un capteur de valeur de mesure pour le couple de frottement intervenant lors du processus de commutation et de synchronisation, le récepteur étant équipé d'un levier qui prend appui sur ce capteur de valeur de mesure. Enfin, selon une dernière caractéristique de l'invention, le bâti recevant l'arbre d'entraînement et l'arbre entraîné, le récepteur et l'arbre de commutation ou bien la tige de commutation, est constitué au moins partiellement par un carter entourant l'unité de synchronisation à contrôler, ce carter comportant sur au moins un côté, une ouverture permettant le chargement et l'observation, cette ouverture étant susceptible d'être fermée par un recouvrement assuré par un commutateur de fin de course. Le procédé susceptible d'être mis en oeuvre sur ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) une roue dentée de boîte de vitesses et/ou son - anneau d'accouplement ainsi que l'anneau de synchronisation correspondant, sont montés sur un arbre d'entraînement équipé d'une masse d'inertie, l'autre roue dentée de boîte de vitesses et/ou son corps d'accouplement ainsi que l'anneau de synchronisation correspondant étant reliés à un bâti fixe, tandis que le manchon de commutation est monté axialement, éventuellement conjointement avec le moyeu, entre les deux roues dentées de boîte de vitesses ou bien les anneaux d'accouplement, sur un arbre entraîné équipé d'une masse d'inertie, b) l'arbre d'entraînement avec la roue dentée de boîte de vitesses ou bien l'anneau d'accouplement, est mis en rotation, c) dans un premier processus de commutation et de synchronisation, l'arbre entraîné ainsi que sa masse d'inertie sont couplés avec l'arbre d'entraînement par déplacement axial du manchon de commutation, et amenés à la vitesse de rotation d'entraînement, d) dans un second processus de commutation et de synchronisation, l'arbre entraîné tournant à la vitesse de rotation d'entraînement, est couplé par déplacement axial du manchon de commutation avec l'autre roue dentée de boîte de vitesses solidaire du bâti et ralenti jusqu'à l'arrêt, e) les étapes c) et d) du procédé sont répétés jusqu'à ce qu'un nombre prédéfini de processus de commutation et de synchronisation ait été effectué, des mesures éventuellement nécessaires du couple de frottement, de l'effort axial et des autres grandeurs étant effectuées pour chaque processus de commutation et/ou de synchronisation. L'invention va être décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation qui est représenté sur les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 montre, en partie en coupe, le dispositif conforme à l'invention, - la figure 2 montre à échelle agrandie, le récepteur de l'unité de synchronisation dans le cas d'une variante de réalisation du dispositif, la figure 3 montre un récepteur d'un anneau de commutation au lieu d'une roue dentée complète de la boîte de vitesses analogue à la figure 2. L'unité de synchronisation 1 à contrôler est représentée à la figure 2. Elle est constituée, d'une part, d'une première (2) et d'une seconde (3) roues dentées de boîte de vitesses, ces roues comportant en dehors de leurs dentures d'engrènement, une denture d'accouplement 4, 5 et portant chacune sur un cône de synchronisation 6, 7, un anneau de synchronisation 8, 9, et, d'autre part, d'un manchon de commutation 10 qui est monté sur un moyeu 11 de façon à pouvoir coulisser axialement. - La première roue dentée de boîte de vitesses 2 est reliée par un anneau de maintien 12 à un adaptateur 13 qui est fixé sur un arbre d'entraînement 14. Le moyeu 11 portant le manchon de commutation 10 est monté au moyen d'un adaptateur 15 sur un arbre entraîné 16 sans pouvoir coulisser sur cet arbre, qui passe à travers l'arbre d'entraînement 14 réalisé sous la forme d'un arbre creux. La seconde roue de boîte de O10 vitesses 3 est maintenue au moyen de vis 17, passant à travers les intervalles entre les dents de sa denture d'engrènement, sur un récepteur 18 constituant un adaptateur et qui est fixé sur un carter 25 faisant partie d'un bâti 24 dont il sera à nouveau question ultérieurement. Les adaptateurs 13, 15, 18 sont adaptés aux pièces reliées avec eux de l'unité de synchronisation 1 et sont interchangeables avec d'autres adaptateurs qui sont adaptés aux pièces d'une autre unité de synchronisation. Ainsi, le dispositif de contrôle est susceptible d'être utilisé pour les différentes réalisations et dimensions des unités de synchronisation. Au lieu du moyeu 11 et de l'adaptateur 15, on peut également utiliser un adaptateur réunissant ces deux parties et sur lequel est directement monté le manchon de commutation 10. L'assemblage des deux roues dentées de boîte de vitesses 2, 3 avec leurs adaptateurs 13, 18 peut, également, être réalisé d'une autre façon. Dans le cas des roues dentées des boîtes de vitesses, la denture d'accouplement 4, 5 est fréquemment rapportée, pour des raisons de fabrication, sur un anneau d'accouplement 19 qui est alors rendu solidaire de la roue dentée proprement dite, par exemple en le soudant grâce à un faisceau d'électrons. Dans de tels cas, il est également possible, au lieu d'utiliser la roue dentée de boîte de vitesses complète, d'utiliser pour le contrôle de l'unité de synchronisation 1, uniquement l'anneau d'accouplement 19, comme cela est représenté sur la figure 3. Par un anneau de maintien 20, qui s'applique- sur une saillie interne de l'anneau d'accouplement 19, cet anneau d'accouplement 19 est relié à un adaptateur 21. D'une façon analogue, un autre anneau d'accouplement peut être relié au carter 25. L'arbre d'entraînement 14 est monté sur le bâti 24 ou bien sur le carter 25 (figure 1). Par l'intermédiaire d'une courroie 27, il est entraîné par un moteur électrique 26 et est muni, à cet effet, d'une poulie 28. En outre, une masse d'inertie 29 est montée sur l'arbre d'entraînement 14. L'arbre entraîné 16 est monté dans l'arbre d'entraînement 14, le palier représenté à droite à la figure 1 pouvant également être logé dans le bâti 24. Sur l'extrémité libre de l'arbre entraîné 16, est montée une masse d'inertie 30. Sur un arbre de commutation 31 s'étendant transversalement par rapport à l'arbre entraîné 16 (figure 2), est montée une fourchette de commutation 32 qui coopère avec le manchon de commutation 10. Un vérin hydraulique 33 est relié à un levier 34 solidaire de l'arbre de commutation 31 et assure le pivotement de cet arbre de commutation 31 et donc de la fourchette de commutation 32 qui déplace alors le manchon de commutation 10 vers la droite ou vers la gauche et assure ainsi un processus de commutation et de synchronisation. Au lieu de la fourchette de commutation 32 susceptible de pivoter, il peut également être prévu une fourchette de commutation 36 susceptible de se déplacer par rapport à l'arbre entraîné 16, comme cela est indiqué sur la figure 1. Cette fourchette est fixée sur une tige de commutation 35 montée de façon à pouvoir coulisser parallèlement à l'arbre entraîné 16 dans le bâti 24 ou bien le carter 25, et qui est actionnée par un vérin hydraulique 37. Entre le vérin hydraulique 33 et le levier 34, il est prévu, tout comme entre le vérin hydraulique 37 et la tige de commutation, un commutateur à valeur limite 38 qui, lors du dépassement d'un effort de commutation prédéfini, met hors circuit le dispositif de contrôle pour prévenir le risque d'endommagement dû à une surcharge. On utilise dans ce même but, un commutateur à valeur limite 39 disposé sur le bâti 24 ou bien sur le carter et qui, lors du dépassement d'une valeur prédéfinie des oscillations, met hors circuit le dispositif. Le carter 25 est ouvert sur au moins un côté, pour permettre le chargement et le déchargement du dispositif de synchronisation 1 et l'observation de contrôle. L'ouverture correspondante est susceptible d'être fermée par un recouvrement 53, par exemple une porte coulissante qui est munie d'un commutateur électrique de fin de course 54 qui empêche le démarrage du dispositif de contrôle lorsque le recouvrement est ouvert. Au dispositif de contrôle, appartiennent également un équipement hydraulique 40 permettant d'alimenter les vérins hydraulique 33, 37 et un équipement de lubrification 45 pour alimenter en huile de lubrification, l'unité de synchronisation 1 à contrôler. L'équipement hydraulique 40 comprend, entre autres, un moteur 41 pour une pompe disposée dans un réservoir d'huile 42 et ce que l'on appelle un automate de commutation 43. L'équipement de lubrification 45 est constitué essentiellement par un réservoir d'huile 46 à partir duquel une pompe 48 - 10 entraînée par un moteur 47 refoule l'huile par l'intermédiaire d'une canalisation 49 dans le carter à partir duquel cette huile revient librement par une canalisation 50. Pour simuler différents états de fonctionnement, l'huile peut être chauffée, et à cet effet, il est prévu également plusieurs éléments chauffants 51 et un thermostat 52. Dans une armoire de distribution 55 sont logées toutes les installations électriques, y compris une commande programmable par mémoire 56 et divers appareils d'affichage. Le déroulement du contrôle est le suivant. Lorsque l'unité de synchronisation décrite ci-dessus, est mise en place et le recouvrement 53 fermé, le moteur électrique 26 est branché et l'arbre d'entraînement 14 est mis en rotation. Sa vitesse de rotation est mesurée par une génératrice tachymétrique 57 qui est reliée, par l'intermédiaire d'une courroie 58, à l'arbre d'entraînement 14, et cette vitesse est affichée sur un affichage analogique 59 de la vitesse de rotation. Le moteur électrique 26 est un moteur asynchrone triphasé à commutation de polarités et permet deux vitesses de rotation différentes. Lorsqu'au lieu de la courroie dentée 27 représentée d'une façon simplifiée sur la figure 1, on utilise une courroie trapézoïdale 70, et qu'au lieu de la poulie 28 on utilise une poulie étagée 60, comme cela est indiqué à la figure 2, quatre vitesses. de rotation différentes sont même possibles. La vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 14 est stabilisée par la masse d'inertie 29. Dans un premier processus de commutation et de synchronisation, par déplacement du manchon de commutation 10 vers la droite (en se rapportant aux figures 1 et 2), l'arbre entraîné 16, y compris sa masse d'inertie 30, est couplé à 26-43457 l'entraînement et accéléré à la vitesse de rotation d'entraînement. Dans un second processus de commutation et de synchronisation se raccordant au précédent, et pour lequel le manchon de commutation 10 est déplacé complètement vers la gauche, l'arbre entraîné 16 tournant à la vitesse de rotation d'entraînement, est accouplé, en même temps que sa masse d'inertie 30, à la roue dentée 3 solidaire du bâti ou bien à son anneau d'accouplement avec la denture d'accouplement 5 et est freiné jusqu'à l'arrêt. Les processus de.commutation sont amorcés en fonction du temps par l'automate de cormutation 43 et sont réalisés par le vérin hydraulique 33 par l'intermédiaire du levier 34 et de la fourchette de commutation 32, ou bien par l'intermédiaire du vérin hydraulique 37 et de la fourchette de commutation 36. Le nombre de commutation peut être librement choisi. Le nombre total des commutations restant à réaliser est affiché sur un compteur soustractif 61 de présélection. Un compteur totalisateur 62 indique le nombre de commutation effectué. Sur l'armoire de distribution 55 il est également prévu un affichage 63 de l'effort de commutation, cet affichage étant relié au commutateur à valeur limite 38. Pour saisir des valeurs de mesure supplémentaires, le récepteur 18 pour la roue dentée 3 de boîte de vitesses peut être encore complété par rapport à la réalisation représentée à la figure 2. A la figure 1, le récepteur 18 est prévu avec une broche axiale 64 qui agit sur un capteur de valeur de mesure pour détecter les efforts axiaux intervenant qui peuvent être lus sur un affichage analogique 66. Cette broche 64 est reliée à un levier 67 qui prend appui sur un capteur de valeur de mesure 68. Ainsi, le couple intervenant dans le dispositif de synchronisation 1 est détecté et affiché sur un affichage analogique 69. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour contrôler des unités de synchronisation des boîtes de vitesses, notamment des boîtes de vitesses de véhicules automobiles, et les facteurs influençant celles-ci, notamment la conformation, les matériaux, les lubrifiants et la température, dispositif comportant un moteur électrique d'entraînement en liaison avec un arbre d'entraînement (14) dont la vitesse de rotation à un moment donné est mesurable, tandis que sur cet arbre peut être fixée une roue dentée (2) de boîte de vitesses et/ou l'anneau-d'accouplement (19) de cette roue, dispositif comportant également un arbre entraîné (16) coaxial à l'arbre d'entraînement (14) et sur lequel est susceptible d'être fixée une autre partie de l'unité de synchronisation (1), ce dispositif étant caractérisé en ce que: a) l'arbre d'entraînement (14), monté sur un bâti (24), porte une masse d'inertie (29) à son extrémité opposée à la roue dentée (2) de la boîte de vitesses ou bien à l'anneau d'accouplement (19), b) une deuxième roue dentée (3) de la boîte de vitesses et/ou son anneau d'accouplement, sont susceptibles d'être fixés sur un récepteur (18) solidaire du bâti, les deux roues dentées- (2, 3) étant disposées et espacées de façon correspondante à leur montage dans la boîte de vitesses avec des cônes de synchronisation (6, 7) tournés l'un vers l'autre, c) un manchon de commutation (10) de l'unité de synchronisation (1) est susceptible d'être fixé à l'une des extrémités de l'arbre entraîné (16) monté dans le bâti (24), ce manchon étant susceptible de coulisser axialement au moyen d'une fourchette de commutation (32, 36) et coopérant avec des anneaux de synchronisation (8, 9) placés sur les cônes de synchronisation (6, 7), d) l'arbre entraîné (16) porte une masse d'inertie (30) à son extrémité opposée au manchon de commutation (10). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre entraîné (16) passe à travers l'arbre d'entraînement (14) réalisé sous la forme d'un arbre creux de façon que les deux masses d'inertie (29, 30) se trouvent du même côté de l'unité de synchronisation à contrôler (1). 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la fourchette de commutation (32) est placée sur un arbre de commutation (31) monté dans le bâti (24) perpendiculairement à l'arbre entraîné (16) et à une certaine distance de celui-ci, cet arbre de commutation étant susceptible de pivoter sous l'action d'un entraînement linéaire tel qu'un vérin hydraulique (33) par l'intermédiaire d'un levier (34). 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la fourchette de commutation (36) est placée sur une tige de commutation (35) montée dans le bâti (24) parallèlement à l'arbre entraîné (16), cette tige de commutation étant susceptible d'être déplacée axialement sous l'action d'un entraînement linéaire tel qu'un vérin hydraulique (37). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'entre le vérin hydraulique (33, 37) et le levier (34) ou bien la tige de commutation (35), il est prévu un commutateur à valeur limite (38) pour l'effort-de commutation, ce commutateur mettant hors circuit le dispositif lors du dépassement d'un effort de commutation prédéfini. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu sur le bâti (24), un commutateur à valeur limite (39) pour des vibrations susceptibles de survenir, ce commutateur mettant hors circuit le dispositif lors du dépassement d'une valeur prédéfinie. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le récepteur (18) pour la seconde roue (3) de la boîte de vitesses, ou bien pour son anneau d'accouplement, est relié à un capteur de valeur de mesure (65) pour l'effort axial intervenant lors du processus de commutation et de synchronisation, ce capteur étant disposé entre le récepteur (18) et le bâti (24). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le récepteur (18) pour la seconde roue dentée (3) de boîte de vitesses ou bien pour son anneau d'accouplement, est relié à un capteur de valeur de mesure (68) pour le couple de frottement intervenant lors du processus de commutation de synchronisation, le récepteur (18) étant équipé d'un levier (67) qui prend appui sur ce capteur de valeur de mesure (68). 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bâti (24) recevant l'arbre d'entraînement (14) et l'arbre entraîné (16), le récepteur (18) et l'arbre de commutation (31) ou bien la tige de commutation (35) est constitué au moins partiellement par un carter (25) entourant l'unité de synchronisation à contrôler, ce carter comportant sur au moins un côté, une ouverture permettant le chargement et l'observation, cette ouverture étant susceptible d'être fermée par un recouvrement (53) associé à un commutateur de fin de course (54). 10.- Procédé pour contrôler des unités de synchronisation pour des boîtes de vitesses, notamment des boîtes de vitesses de véhicules automobiles, et les facteurs les influençant, notamment la conformation, les matériaux, les lubrifiants et la température, cette unité de synchronisation (1) étant constituée par deux roues dentées (2, 3) de boîte de vitesses et/ou les anneaux d'accouplement (19) qui leur sont associés, par deux anneaux de synchronisation (8, 9) et par un manchon de commutation (10) ainsi qu'éventuellement, un moyeu (11), procédé caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) une roue dentée (2) de boîte de vitesses et/ou son anneau d'accouplement (19), ainsi que l'anneau de synchronisation correspondant (8) sont montés sur un arbre d'entraînement (14) équipé d'une masse d'inertie (29), l'autre roue dentée (3) de boîte de vitesses et/ou son corps d'accouplement ainsi que l'anneau de synchronisation correspondant (9) étant reliés à un bâti fixe (24), tandis que le manchon de commutation (10) est monté axialement, éventuellement avec un moyeu (11), entre les deux roues dentées (2, 3) de boîte de vitesses ou bien entre les anneaux d'accouplement (19), sur un arbre entraîné (16) équipé d'une masse d'inertie (30), b) l'arbre d'entraînement (14) avec la roue dentée (2) de boîte de vitesses ou bien l'anneau d'accouplement (19) est mis en rotation, c) dans un premier processus de commutation et de synchronisation, l'arbre entraîné (16) ainsi que sa masse d'inertie (30) sont couplés avec l'arbre d'entraînement (14) par déplacement axial du manchon de commutation (10), et sont amenés à la vitesse de rotation d'entraînement "démarrage", d) dans un second processus de commutation et de synchronisation, l'arbre entraîné (16) tournant à la vitesse de rotation d'entraînement, est couplé par déplacement axial du manchon de commutation (10) avec l'autre roue dentée (3) de boîte de vitesse solidaire du bâti et ralenti jusqu'à l'arrêt, e) les étapes c) et d) du procédé sont répétées jusqu'à ce qu'un nombre prédéfini de processus de commutation et de synchronisation ait été effectué, les mesures éventuellement nécessaires du couple de frottement, de l'effort axial et des autres grandeurs, étant effectuées pour chaque processus de commutation et/ou de synchronisation.