Brevet FR2679308A1 — publié le 19930122

Ensemble de montage sur palier pour arbres de boites de vitesses, utilisé dans une boîte de vitesses à engrenages de véhicule automobile L'invention se rapporte à un ensemble de monta- ge sur palier pour arbres de boîtes de vitesses, utilisé dans une boîte de vitesses à engrenages du type à arbre intermédiaire pour véhicule automobile, dans lequel un arbre d'entraînement principal, entraîné en permanence par un moteur est relié à un arbre d'entrée coaxial par un embrayage de changement en charge utilisé pour le changement de vitesse, et un arbre de sortie coaxial est à la fois monté rotatif et immobilisé en déplacement par rapport au carter de la boite de vitesses dans les deux sens de la direction parallèle à l'axe de rotation à son extrémité qui est à l'opposé de l'arbre d'entrée dans une paroi du carter de la boîte de vitesses, par un dis- positif de roulement constituant un palier fixe, et dans lequel les deux extrémités de l'arbre d'entrée sont mon- tées rotatives, chacune par un dispositif de roulement par rapport aux extrémités adjacentes de l'arbre d'en- traînement principal et de l'arbre de sortie. Dans un ensemble de montage sur palier de ce genre (SU 11 64 088 A), à une de ses extrémités, un ar- bre d'entrée central peut être mis en liaison d'entraîne- ment avec le vilebrequin du moteur d'entraînement, qui présente un palier fixe de la façon habituelle, par un embrayage de changement en charge et il est en même temps monté rotatif par un dispositif de roulement cons- tituant un palier fixe Un arbre de sortie coaxial formant la sortie de la boîte de vitesses est monté rotatif par son extrémité côté sortie, c'est-à-dire l'extrémité située à l'opposé de l'arbre d'entrée, par un dispositif de roulement constituant un palier fixe, dans une paroi arrière du carter de la boîte de vi- tesses A leurs extrémités dirigées l'une vers l'autre, l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie sont montés rota- tifs l'un par rapport à l'autre par un dispositif de rou- lement constituant un palier libre. Dans cet ensemble déjà connu, il s'exerce de grandes forces axiales, sur les deux paliers fixes de l'arbre d'entrée et de l'arbre de sortie, en particulier lorsqu'il est prévu des dentures obliques pour les éta- ges d'engrenages qui mettent ces deux arbres en liaison d'entraînement avec l'arbre intermédiaire habituel paral- lèle. Ces forces axiales sont désavantageuses parce que les paliers fixes sont solidaires du carter, de sor- te que les forces axiales s'exercent par rapport au carter aux vitesses de rotation absolues des arbres et, en outre, produisent des bruits de résonance gênants dans le carter de la boîte de vitesses Un autre inconvé- nient de cet ensemble connu consiste dans la formation d'un jeu axial entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sor- tie qui résulte, entre autres, des tolérances de monta- ge, des forces axiales et de la différence de coeffi- cient de dilatation thermique entre les arbres et le car- ter. Le but que l'invention se propose consiste es- sentiellement à créer un ensemble de montage sur palier du genre cité au début dans lequel les inconvénients pré- cités soient évités. Le problème exposé est avantageusement résolu par le fait que l'ensemble de montage sur palier des ex- trémités de l'arbre d'entrée et de l'arbre de sortie qui sont mutuellement adjacentes est constitué par un palier fixe, de sorte que l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie sont sensiblement immobilisés dans les deux sens de la direction parallèle à l'axe de rotation. Avec l'ensemble de montage selon l'invention, tout jeu axial entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sor- tie est "en soi" supprimé puisqu'on n'utilise plus qu'un seul palier fixe solidaire du carter et que les forces axiales résultant de la denture oblique sont, d'une part, absorbées par les forces de réaction entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie au droit du palier fixe et, d'autre part, absorbées par les forces des dents des roues dentées solidaires de l'arbre intermédiaire, c'est-à-dire qu'elles ne sont pas transmises au carter de la boîte de vitesses au droit du palier fixe solidai- re du carter. L'invention est applicable de façon générale aussi bien aux boîtes de vitesses à engrenages dites "simples", dans lesquelles un seul et même arbre d'en- trée est intercalé dans la chaîne cinématique entre l'ar- bre d'entraînement principal et l'arbre de sortie à tou- tes les vitesses, que pour les boîtes de vitesses à en- grenages du type à plusieurs flux dans lesquelles il est prévu aux moins deux arbres d'entrée qui, lors du change- ment de vitesse, peuvent être intercalés dans la chaîne cinématique entre l'arbre d'entrée principal et l'arbre de sortie, dans une alternance correspondante, par le serrage d'un embrayage de changement en charge qui leur correspond respectivement. Lorsque l'invention est appliquée aux boites de vitesses à engrenages dites "simples", dans lesquels l'embrayage de boîte de vitesses est lié, par un arbre d'entrée de dimension longitudinale courte, à un pignon d'entrée d'un étage d'engrenages pour l'entraînement de l'arbre intermédiaire, on obtient en supplément l'avanta- ge consistant en ce que les défauts de faux-rond du vile- brequin ne sont pas transmis au pignon d'entrée. Selon d'autres caractéristiques de l'invention qui sont avantageuses en particulier pour obtenir une construction de faible longueur, un segment de l'arbre d'entrée qui présente l'extrémité voisine de l'arbre de sortie est constitué par un arbre creux, lequel est mon- té rotatif par rapport à l'extrémité de l'arbre de sor- tie qui est disposée dans l'arbre creux, à la fois par un dispositif de roulement formant un palier fixe et par un dispositif de roulement additionnel; le dispositif de roulement formant palier fixe est agencé à l'extrémi- té de l'arbre de sortie et le dispositif de roulement ad- ditionnel est agencé à l'extrémité de l'arbre d'entrée; au moins une couronne dentée est montée solidairement en rotation sur le segment de l'arbre d'entrée central cons- tituant un arbre creux; la couronne dentée et l'arbre creux sont en une seule pièce; on utilise un roulement à billes radial oblique à deux rangées de billes pour le dispositif de roulement formant un palier fixe inter- posé entre l'arbre d'entrée central et l'arbre de sor- tie; on utilise un roulement à billes radial oblique à deux rangées de billes pour le dispositif de roulement formant un palier fixe interposé entre l'arbre de sortie et la paroi correspondante du carter; un dispositif de roulement, qui est disposé entre un deuxième arbre d'en- trée, constitué par un arbre creux et traversé par l'ar- bre d'entrée central, qui est relié à l'arbre d'entraîne- ment principal par un deuxième embrayage de changement en charge utilisé pour le changement de rapport, et une paroi du carter de la boite de vitesses, constitue un palier fixe, de sorte que le deuxième arbre d'entrée est immobilisé dans les deux sens de la direction parallèle à l'axe de rotation; et on il utilise un roulement à billes radial à gorge, à une rangée de billes, pour le dispositif de roulement du deuxième arbre d'entrée, qui constitue un palier fixe. L'invention a pour objet une application avanta- geuse dans les bottes de vitesses à engrenages dites à deux flux, comprenant un premier arbre d'entrée, cen- tral, et un deuxième arbre d'entrée, constitué par un ar- bre creux et disposé concentriquement au premier Selon ces caractéristiques, un dispositif de roulement est in- terposé entre les deux arbres d'entrée, dans la région axiale du dispositif de roulement utilisé comme palier fixe pour le deuxième arbre d'entrée constitué par un ar- bre creux et l'ensemble utilise un roulement à rouleaux cylindriques pour le dispositif de roulement interposé entre les deux arbres d'entrée. Selon une deuxième forme avantageuse de réalisa- tion de l'invention, pour une boite de vitesses à engre- nages à deux flux, on évite le jeu axial entre les deux arbres d'entrée, en même temps que les forces axiales sont aussi maintenues hors d'action sur le dispositif de roulement solidaire du carter qui supporte le deuxième arbre d'entrée constitué par un arbre creux. Dans ce cas, dans le cas o l'on utilise un ar- bre creux disposé concentriquement à l'arbre d'entrée et qui, pour former un deuxième arbre d'entrée, est relié à l'arbre d'entraînement principal par un deuxième embraya- ge de changement en charge utilisé pour le changement de vitesse, ainsi que monté rotatif aussi bien par rapport à une deuxième paroi du carter de la boîte de vitesses que par rapport à l'arbre d'entrée central par des dispo- sitifs de roulement respectifs, le dispositif de roule- ment commun des deux arbres d'entrée est constitué par un palier fixe, de sorte que les deux arbres d'entrée sont immobilisés, sensiblement l'un par rapport à l'au- tre dans les deux sens de la direction parallèle à l'axe de rotation. Selon d'autres configurations avantageuses de cette deuxième forme de réalisation de l'invention, le dispositif de roulement servant à monter le deuxième arbre d'entrée, constitué par un arbre creux, dans la deuxième paroi du carter qui lui correspond, est consti- tué par un roulement à rouleaux cylindriques; on utili- se un roulement à billes radial à gorge à deux rangées de billes, pour le dispositif de montage sur palier, constituant un palier fixe, qui est interposé entre l'ar- bre d'entrée central et l'arbre de sortie; on utilise un roulement à billes radial à gorge à deux rangées de billes pour le dispositif de roulement constituant un palier fixe qui est interposé entre l'arbre de sortie et le carter de la boite de vitesses; on utilise un roule- ment à billes radial à gorge à une rangée de billes pour le dispositif de roulement constituant un palier fixe qui est interposé entre les deux arbres d'entrée. Des caractéristiques de l'invention ressortent de la description donnée ci-après de deux formes de réalisation représentées schématiquement sur le dessin. Sur ce dessin, la figure 1 est une coupe longitudinale d'une boîte de vitesses à engrenages à deux flux du type à ar- bre intermédiaire, équipée de l'ensemble de montage sur palier selon l'invention, dans la première forme de réa- lisation; et la figure 2 représente une variante de l'ensem- ble de montage sur palier de la figure 1, et qui consti- tue une deuxième forme de réalisation de l'invention. On se reportera à la figure 1 sur laquelle on a représenté, dans un carter 9 de boite de vitesses divisé en deux parties, un arbre d'entraînement principal 3, un arbre d'entrée central 5 et un arbre de sortie 6, qui sont disposés l'un à la suite de l'autre, en alignement sur un axe de rotation 11-11 L'extrémité 16 de l'arbre d'entraînement principal 3 qui est adjacente à l'arbre d'entrée 5 arbre d'entraînement principal qui peut être entraîné d'une façon qui n'est pas représentée plus en détail par le vilebrequin d'un moteur d'entraînement par l'intermédiaire d'un convertisseur de couple hydrody- namique monté mobile en rotation par un roulement à ai- guilles radial 31 par rapport à une paroi frontale avant 32 du carter 9 de la boîte de vitesses Entre l'extrémi- té 16 de l'arbre d'entraînement principal 3 et l'extrémi- té adjacente 12 de l'arbre d'entrée central 5, est inter- posé un roulement à aiguilles radial 14 Un segment 13 de l'arbre d'entrée central 5, qui comprend l'extrémité opposée 28 de l'arbre est constitué par un arbre creux 26 qui est monté rotatif par rapport au segment avant de l'arbre de sortie 6 à la fois par un roulement à billes radial oblique 15, à deux rangées de billes, constituant un palier fixe et par un roulement à rouleaux cylindri- ques 27 Ici, le roulement à billes oblique 15 est monté à l'extrémité avant 17 de l'arbre de sortie 6 et le rou- lement à rouleaux cylindriques 27 à l'extrémité arrière 28 de l'arbre d'entrée central 5 L'extrémité arrière 7 de l'arbre de sortie 6 est monté rotatif dans une paroi de fermeture arrière 8 du carter 9 de la boîte de vites- ses par un roulement à billes radial oblique à deux ran- gées de billes 10 constituant un palier fixe L'arbre d'entrée central 5 est relié à l'arbre d'entraînement principal 3 par un embrayage 4 de changement en charge utilisé pour le changement de vitesses L'arbre creux 26 porte deux couronnes dentées 29 et 30 venues d'une seule pièce avec lui, qui ont chacune une denture oblique, et sur lesquelles des forces axiales s'exercent avec le sens d'action indiqué par la flèche d'action 33 Sur l'arbre de sortie 6 sont montées rotatives des roues den- tées 35, 36 et 37 qui peuvent être accouplées à l'arbre de sortie 6 de la façon habituelle par un accouplement de changement 38 ou 39 respectivement Ces roues dentées présentent chacune une denture oblique, sur laquelle des forces axiales s'exercent dans le sens d'action indiqué par la flèche d'action 34 Lorsque l'embrayage d'entraî- nement 4 est serré, le flux de la transmission de la force passe, dans les rapports inférieurs correspon- dants, par l'une des deux couronnes dentées 29, 30 et, ensuite, d'une façon connue, par l'intermédiaire d'un ar- bre secondaire non représenté entièrement, puis, par l'une des roues dentées 35 à 36, jusqu'à l'arbre de sor- tie 6 Les forces des dents 33 et 34 dirigées l'une en sens inverse de l'autre qui agissent sur l'arbre d'en- trée 5 et l'arbre de sortie 6 sont absorbées par le pa- lier fixe 15 mais elles ne peuvent pas se transmettre vers l'extérieur, au carter 9 de la boîte de vitesses, par l'intermédiaire du palier fixe 10 solidaire du car- ter. L'arbre d'entrée central 5 traverse un deuxième arbre d'entrée 18 constitué par un arbre creux qui est monté rotatif à son extrémité avant 40 dans l'arbre d'en- trée central 5 par un roulement à aiguilles radial 41 et est relié à l'arbre d'entrée principal 3 par un embraya- ge de changement en charge 19, utilisé pour le change- ment de vitesse Le deuxième arbre d'entrée 18 est monté rotatif dans une troisième paroi 24 du carter 9 de la boîte de vitesses par un roulement à billes radial à gor- ge à une rangée de billes, constituant un palier fixe, et, dans cette même région axiale, il est aussi monté ro- tatif par rapport à l'arbre d'entrée central 5 par un roulement à rouleaux cylindriques 21 Le deuxième arbre d'entrée 18 présente une couronne dentée 42, d'une seule pièce avec lui, et par laquelle il est en prise constan- te avec une roue dentée calée solidairement en rotation sur l'arbre secondaire précité. La forme de réalisation de la figure 2 se dis- tingue essentiellement de la forme de réalisation de la figure 1 qui a été décrite plus haut par le fait que le deuxième arbre d'entrée 18 est monté rotatif, non pas dans le carter 9 de la boîte de vitesses (paroi centrale 25 du carter) mais sur l'arbre d'entrée central 5, par un palier fixe 23, dans ce cas par un roulement à billes à gorge radial à une rangée de billes et en ce qu'on uti- lise pour chacun des deux paliers fixes 10 et 15 sur l'arbre de sortie 6 un roulement à billes radial à gorge à deux rangées de billes Finalement, le deuxième arbre d'entrée 18 est monté rotatif par un roulement à rou- leaux cylindriques 22 dans une paroi centrale 25 du car- ter Dans cette forme de réalisation, les forces axiales ne peuvent pas s'appliquer à la paroi 25 du carter au droit de la couronne dentée 42 Pour le reste, les deux formes de réalisation se correspondent mutuellement, de sorte que, pour les autres détails, on peut se reporter à la description de la première forme de réalisation. R E V E N D I C A T I O N S 1 Ensemble de montage sur palier pour arbres de boîtes de vitesses, utilisé dans une boîte de vites- ses à engrenages du type à arbre intermédiaire pour véhi- cule automobile, dans lequel un arbre d'entraînement principal, entraîné en permanence par un moteur est re- lié à un arbre d'entrée coaxial par un embrayage de chan- gement en charge utilisé pour le changement de vitesse, et un arbre de sortie coaxial est à la fois monté rota- tif et immobilisé en déplacement par rapport au carter de la boîte de vitesses dans les deux sens de la direc- tion parallèle à l'axe de rotation à son extrémité qui est à l'opposé de l'arbre d'entrée dans une paroi du car- ter de la boîte de vitesses, par un dispositif de roule- ment constrituant un palier fixe et dans lequel les deux extrémités de l'arbre d'entrée sont montées rotatives, chacune par un dispositif de roulement par rapport aux extrémités adjacentes de l'arbre d'entraînement princi- pal et de l'arbre de sortie, par le fait que l'ensemble de montage sur palier ( 15) des extrémités ( 28 et 17) de l'arbre d'entrée et de l'arbre de sortie ( 5 et 6) qui sont mutuellement adjacentes est constitué par un palier fixe, de sorte que l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie ( 5 et 6) sont sensiblement immobilisés dans les deux sens de la direction parallèle à l'axe de rotation ( 11-11). 2 Ensemble de montage sur palier selon la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'un segment ( 13) de l'arbre d'entrée ( 5) qui présente l'extrémité ( 28) voisine de l'arbre de sortie ( 6) est constitué par un ar- bre creux ( 26), lequel est monté rotatif par rapport à l'extrémité ( 17) de l'arbre de sortie ( 6) qui est dispo- sée dans l'arbre creux ( 26) à la fois par un dispositif de roulement ( 15) formant un palier fixe et par un dispo- il sitif de roulement additionnel ( 27). 3 Ensemble de montage sur palier selon la re- vendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de roulement ( 15) formant un palier fixe est agencé à l'ex- trémité ( 17) de l'arbre de sortie ( 6) et le dispositif de roulement additionnel ( 7) est agencé à l'extrémité ( 28) de l'arbre d'entrée ( 5). 4 Ensemble de montage sur palier selon la re- vendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins une couronne dentée ( 29, 30) est montée solidairement en ro- tation sur le segment ( 13) de l'arbre d'entrée central ( 5) constituant un arbre creux ( 26). Ensemble de montage sur palier selon la re- vendication 4, caractérisé en ce que la couronne dentée ( 29, 30) et l'arbre creux ( 26) sont en une seule pièce. 6 Ensemble de montage sur palier selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise un roulement à billes radial oblique à deux rangées de billes pour le dispositif de roulement ( 15) formant un palier fixe, interposé entre l'arbre d'entrée central ( 5) et l'arbre de sortie ( 6). 7 Ensemble de montage sur palier selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on utilise un roulement à billes radial oblique à deux rangées de bil- les pour le dispositif de roulement ( 10) formant un pa- lier fixe interposé entre l'arbre de sortie ( 6) et la pa- roi correspondante ( 8) du carter. 8 Ensemble de montage sur palier selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un dispositif de roulement ( 20), qui est disposé entre un deuxième ar- bre d'entrée ( 18), constitué par un arbre creux et tra- versé par l'arbre d'entrée central ( 5), qui est relié à l'arbre d'entraînement principal ( 3) par un deuxième em- brayage de changement en charge ( 19) utilisé pour le changement de rapport, et une paroi ( 24) du carter ( 9) de la boite de vitesses, constitue un palier fixe, de sorte que le deuxième arbre d'entrée ( 18) est immobilisé dans les deux sens de la direction parallèle à l'axe de rotation ( 11-11). 9 Ensemble de montage sur palier selon la re- vendication 8, caractérisé en ce qu'il utilise un roule- ment à billes radial à gorge, à une rangée de billes, pour le dispositif de roulement ( 20) du deuxième arbre d'entrée ( 18), qui constitue un palier fixe. 10 Ensemble de montage sur palier selon la re- vendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'un dispositif de roulement ( 21) est interposé entre les deux arbres d'entrée ( 5 et 18), dans la région axiale du dispositif de roulement ( 20) utilisé comme palier fixe pour le deuxième arbre d'entrée ( 18) constitué par un arbre creux. 11 Ensemble de montage sur palier selon la re- vendication 10, caractérisé en ce qu'il utilise un roule- ment à rouleaux cylindriques pour le dispositif de roule- ment ( 21) interposé entre les deux arbres d'entrée ( 5 et 18). 12 Ensemble de montage sur palier selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'un arbre creux disposé concentriquement à l'arbre d'entrée ( 5) et qui, pour former un deuxième arbre d'entrée ( 18), est re- lié à l'arbre d'entra Tnement principal ( 3) par un deuxiè- me embrayage de changement en charge ( 19) utilisé pour le changement de vitesse, ainsi que monté rotatif aussi bien par rapport à une deuxième paroi ( 25) du carter ( 9) de la boîte de vitesses que par rapport à l'arbre d'en- trée central ( 5) par des dispositifs de roulement respec- tifs ( 22 ou 23), et le dispositif de roulement commun ( 23) des deux arbres d'entrée ( 5 et 18) est constitué par un palier fixe, de sorte que les deux arbres d'en- trée ( 5 et 18) sont immobilisés, sensiblement l'un par rapport à l'autre dans les deux sens de la direction pa- rallèle à l'axe de rotation ( 11-11). 13 Ensemble de montage sur palier selon la re- vendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de roulement ( 22) servant à monter le deuxième arbre d'en- trée ( 18), constitué par un arbre creux, dans la deuxiè- me paroi ( 25) du carter qui lui correspond, est consti- tué par un roulement à rouleaux cylindriques. 14 Ensemble de montage sur palier selon la re- vendication 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il utilise un roulement à billes radial à gorge à deux rangées de bil- les pour le dispositif de montage sur palier ( 15), cons- tituant un palier fixe, qui est interposé entre l'arbre d'entrée central ( 5) et l'arbre de sortie ( 6). 15 Ensemble de montage sur palier selon une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'il uti- lise un roulement à billes radial à gorge à deux rangées de billes pour le dispositif de roulement ( 10) consti- tuant un palier fixe qui est interposé entre l'arbre de sortie ( 6) et le carter ( 9) de la boite de vitesses. 16 Ensemble de montage sur palier selon une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce qu'il uti- lise un roulement à billes radial à gorge à une rangée de billes pour le dispositif de roulement ( 23) consti- tuant un palier fixe qui est interposé entre les deux ar- bres d'entrée ( 5 et 18).