Brevet FR2687198A1 — publié le 19930813

DISPOSITIF DE SYNCHRONISATION POUR EMBRAYAGES DE COMMUTATION, NOTAMMENT DANS DES BOITES DE VITESSES La présente invention concerne un dispositif de synchronisation pour embrayages de commutation, notamment dans des boîtes de vitesses pour véhicules à moteur, comportant un manchon coulissant pourvu d'une denture intérieure et susceptible d'être solidarisé en rotation avec un arbre par un coulissement axial, un élément d'accouplement pourvu d'une denture extérieure, ainsi qu'une bague de synchronisation qui coopère en direction circonférentielle positivement avec le manchon coulissant grâce à une denture extérieure et par friction avec l'élément d'accouplement, la denture du manchon coulissant comportant des dents d'engagement et de blocage qui ne permettent un engagement dans la denture extérieure de l' élément d'accouplement qu'à des vitesses synchrones dudit élément et du manchon. Un dispositif de ce genre est décrit dans le document DE-B-2 '659 '448. Ce dispositif connu est agencé soit pour raccourcir la course à 1 ' extrémité actionnée du levier de commande, soit pour augmenter le rapport de démultiplication du levier sans changer sa course De cette façon, on disposera d'une plus grande force sur le manchon coulissant pour opérer la synchronisation en exerçant la même force sur le levier, ou bien l'on devra exercer moins de force sur le levier pour obtenir une même force sur le manchon. Le document DE-B-2 '659 '448 propose à cet effet de prolonger axialement les dents du manchon coulissant en direction de 1 ' élément d'accouplement, au moins en deux points de la circonférence du manchon La bague de synchronisation ne comporte des dents de blocage que dans les zones du manchon o les dents ne sont pas prolongées Cet agencement a aussi pour effet de raccourcir la course d'enclenchement dans une mesure égale à la prolongation des dents du manchon. On a découvert maintenant que pendant le processus de synchronisation une différence de vitesse réapparaît, après le processus de déblocage, entre la roue folle à synchroniser et le manchon coulissant solidaire en rotation de l'arbre entraîné Cela provient de deux causes, à savoir d'une part une rotation de la bague de synchronisation et donc aussi de la roue folle par rapport au manchon pendant le processus de déblocage et, d'autre part, le couple dissipé dans la boîte, agissant sur les organes de transmission situés du côté de l'embrayage et libérés après le déblocage. Les effets des deux causes précitées se cumulent positivement ou négativement selon le sens du changement de vitesses La vitesse différentielle due au couple dissipé dépend en premier lieu de la valeur du couple dissipé et de la durée du processus de commutation. C'est pourquoi les synchroniseurs connus à cône intérieur présentent ce qu'on appelle des "seconds points" en cours de commutation, au moment o le manchon coulissant s' engage dans la denture extérieure de l'élément d'accouplement Les "seconds points" sont ressentis par le conducteur sous la forme d'une résistance perceptible peu avant la fin du changement de vitesses. Dans les dispositifs de synchronisation connus, l'angle d'engagement du manchon coulissant est aussi l'angle de blocage, lequel est défini par les données relatives au blocage de sécurité Il en résulte en général un angle de blocage d'environ 1150 Au moment de l'engagement, cet angle relativement obtus a pour inconvénient le fait que la force d'enclenchement produit une composante tangentielle relativement faible L'engagement peut donc être plus facile ou plus difficile selon les valeurs de pertes qui sont spécifiques à la boîte concernée. Par conséquent, la présente invention a pour but de créer un dispositif de synchronisation du genre indiqué en préambule et agencé de façon à faciliter l'engagement des dents, avec une construction simple et des dimensions constructives inchangées pour l'essentiel. Selon l'invention, ce but est rempli par le fait que la denture intérieure du manchon coulissant comprend une denture d'engagement et une denture de blocage qui sont distinctes et ont des diamètres différents. Grâce à la séparation mutuelle des deux dentures selon l'invention, celles-ci peuvent être adaptées chacune de manière optimale et indépendante aux conditions respectives Cela signifie notamment que le processus de commutation et en particulier 1 ' engagement peuvent être facilités. Un avantage particulier de la solution selon l'invention consiste en ce que le dispositif peut être réalisé avec les mêmes dimensions que les dispositifs de synchronisation connus et peut donc être employé à leur place En comparaison avec des dispositifs de synchronisation construits différemment, comme par exemple les synchroniseurs à cône extérieur, la présente invention, utilisant des synchroniseurs à cône intérieur, conduit à une largeur moindre de l'ensemble. Suivant un perfectionnement très avantageux de l'invention, il est prévu que les dents de la denture d'engagement sont décalées axialement par rapport aux dents de la denture de blocage Cet agencement est particulièrement avantageux en ce qui concerne la géométrie du blocage et le mode de construction usuel Il peut alors être prévu que la denture d'engagement soit décalée axialement vers l'extérieur du manchon par rapport à la denture de blocage. Un autre aspect avantageux du décalage axial de la denture d'engagement par rapport à la denture de blocage consiste en ce que ce décalage axial correspond au moins approximativement à l'épaisseur axiale de l'élément d'accouplement et détermine une limitation de la course du manchon par butée de la denture de blocage contre ledit élément En effet, avec la solution selon l'invention, les surfaces de blocage du manchon coulissant peuvent se trouver radialement en- dessous du cercle du pied de la denture de l'élément d'accouplement, lequel constitue alors une butée de fin de course qui empêche le manchon d'aller plus loin et limite donc la course d'enclenchement. De préférence, la denture d'engagement a un plus grand diamètre que la denture de blocage. Dans une forme de réalisation avantageuse, la de la denture d'engagement et de la denture par une surélévation locale des dents surélévation locale se trouve de préférence médiane du manchon. différence de diamètre de blocage est formée du manchon Ladite dans une zone axiale Les dents de la denture d'engagement présentent de préférence, à une extrémité axiale, un angle d' engagement compris entre 900 et Les dents de la denture de blocage présentent de préférence, à une extrémité axiale, un angle de blocage d'au moins 110 . D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront ci- dessous dans la description de principe d'une exemple de réalisation, en référence aux dessins, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale d' un dispositif synchronisation d'un type connu, la figure 2 est une vue en coupe axiale du dispositif synchronisation selon l'invention, de de la figure 3 est une vue en coupe du manchon coulissant du dispositif selon l'invention, avec des dentures distinctes pour l'engagement et le blocage, la figure 4 représente schématiquement synchronisation au stade du blocage, la figure 5 représente schématiquement synchronisation au stade de l'engagement, le processus le processus la figure 6 représente schématiquement le processus de synchronisation au stade enclenché, et de de 2687198 la figure 7 est une vue partielle du dispositif de synchronisation suivant la flèche A de la figure 2. Dans les grandes lignes, le dispositif de synchronisation est d'un type connu et il fonctionne aussi de manière connue, c' est pourquoi on ne mentionne ci-dessous que les éléments jouant un rôle dans l'invention Pour faciliter l'explication, les éléments essentiels d'un dispositif de synchronisation connu sont représentés à la figure 1 afin de faire apparaître très clairement, par comparaison avec la description et les dessins suivants et en particulier la figure 2, les différences par rapport à l'exemple de réalisation de l'invention. Une douille de guidage 1, appelée parfois moyeu de synchroniseur, est montée de manière non rotative sur un arbre d' entraînement non représenté Grâce à une denture ménagée sur le pourtour de la douille de guidage, un manchon 2 est monté de manière à coulisser axialement sur celle-ci et comporte également une denture correspondante sur son pourtour intérieur Sur les deux faces frontales extérieures du manchon du dispositif de synchronisation selon l'état de la technique, représenté à la figure 1, il existe une denture combinée 3 d'engagement et de blocage qui peut être amenée à coopérer de manière connue avec une bague correspondante de synchronisation 4 et un élément d'accouplement 5 Chaque élément d'accouplement 5 est solidaire en rotation d'une roue folle non représentée. En marche à vide, le manchon coulissant 2 se trouve en position axiale médiane Les roues folles (non représentées) peuvent tourner librement sur leur arbre La différence de vitesse entre la bague de synchronisation 4 et l'élément d'accouplement 5 ainsi que le couple résiduel entre leurs surfaces de friction font que la bague de synchronisation 4 s'appuie d'habitude contre un arrêt de rotation prévu sur le manchon Les surfaces frontales biaises des dents du manchon 2 et de la bague 4 se trouvent les unes en face des autres. Au cours d'une commutation, le manchon 2 est amené à coulisser dans la direction de l'élément d'accouplement 5 correspondant Les surfaces 6 2687198 frontales des dents assurent alors la transmission de la force d' enclenchement du manchon 2 directement à la bague de synchronisation 4 correspondante Aussi longtemps qu'il existe une différence de vitesse entre la bague 4 et l'élément d'accouplement 5 correspondant, le couple de friction sur les surfaces coniques de friction 6 de la bague 4 et de l'élément 5 est plus grand que le couple de rappel passant par les surfaces frontales biaises des dents. C' est pourquoi le manchon 2 est encore bloqué et ne peut pas s'engager dans l'élément d'accouplement 5. C'est seulement lorsque la différence de vitesse entre la bague 4 et l'élément 5 a été annulée que le couple de friction disparaît et que le manchon fait tourner en arrière la bague 4 jusqu'à une position o leurs dents sont en face des entredents En passant à travers la denture de blocage 7 de la bague 4, le manchon 2 continue alors à coulisser et s'engage dans la denture 8 de l'élément 5, dont les surfaces frontales sont également en biais. Par contre dans la construction selon l'invention, comme on le voit notamment dans les figures 2 et 3, les fonctions d'engagement et de blocage remplies par la denture du manchon coulissant 2 sont séparées l'une de l'autre, la denture d'engagement 9 se trouvant dans les zones frontales extérieures du manchon, dans des positions radialement et axialement extérieures par rapport à la denture de blocage 10 Pour différencier ainsi les dents, la denture de blocage est formée par des parties surélevées des dents du manchon 2 (voir figure 3) En pratique, le manchon 2 présente dans sa partie médiane une couronne de dents protubérantes vers l'intérieur, dont les faces frontales sont axialement en retrait par rapport à celles de la denture d'engagement 9. Le retrait ou décalage axial de la denture de blocage 10 correspond au moins approximativement à l'épaisseur de l'élément d'accouplement au niveau du manchon coulissant 2, dont la course d'enclenchement peut alors être limitée par butée de la denture 10 contre l'élément 5. Du fait que la denture d'engagement 9 et la denture de blocage 10 7 2687198 sont distinctes, il est possible de choisir de manière optimale les angles entre les surfaces biaises des extrémités de leurs dents pour les adapter à leur fonction respective Par exemple, on peut donner un angle d'engagement a (figure 4) compris entre 90 et 950 aux dents de la denture d'engagement, tandis que l'angle de blocage 3 des dents de la denture de blocage peut être d'au moins 1100. Dans la figure 7 qui représente schématiquement le dispositif de synchronisation vu latéralement suivant la flèche A de la figure 2, on voit les positions mutuelles et les correspondances entre les différentes dentures Cette figure montre également un poussoir à ressort 11 servant, de manière connue, à synchroniser le manchon coulissant 2. Le fonctionnement du dispositif de synchronisation sera décrit ci- dessous en référence aux figures 4 à 6 La figure 4 représente schématiquement la position des différentes pièces du dispositif de synchronisation dans une position de blocage La figure 5 représente la position des pièces pendant l'engagement et la figure 6 représente l'état enclenché La partie centrale de chacune des figures 4 et 5 est une vue partielle développée des dentures. Dans l'exemple illustré par la figure 4, on a fait coulisser le manchon 2 vers la droite pour effectuer une commutation, par exemple l'engagement d'une vitesse dans une boîte de vitesses Pour commencer, la denture de blocage 10 du manchon entre en contact avec la denture de blocage 7 de la bague de synchronisation 4 (voir aussi figure 2) Le diamètre extérieur de la bague de synchronisation 4 est choisi de façon que la denture d'engagement 9 du manchon puisse passer par-dessus la bague 4 En d'autres termes, les dents de la denture 9 du manchon 2 se trouvent radialement suffisamment à l'extérieur par rapport aux dents de la denture 10 pour passer à l'extérieur de la bague 4 En conséquence, l'élément d'accouplement 5 présente, au niveau de sa denture 8, un plus grand diamètre extérieur que la bague de synchronisation 4, de sorte que la denture 9 du manchon 2 peut s'engager dans la denture 8 de l'élément 5. Tant qu'il existe une différence de vitesse entre la bague 4 et l'élément 5, l'engagement du manchon 2 sur l' élément 5 est encore bloqué C'est seulement quand ces deux pièces tournent à la même vitesse que l'enclenchement du manchon 2 peut se faire, sa denture 9 s'engageant dans la denture 8 de l'élément 5, ce qui achève le processus de commutation L'engagement est facilité par le biais plus prononcé des faces frontales des dents de la denture 9, de sorte que le "second point", c'est-à-dire une résistance ou une augmentation de la force d'enclenchement, n'existe pas ou n'est pas nettement perceptible. Dans les vues développées au milieu des figures 4 et 5, on voit également qu'il manque trois dents dans la denture de blocage 10 du manchon 2, afin de laisser de la place tangentiellement au poussoir de synchronisation Cette lacune de trois dents se répète trois fois sur le pourtour du manchon coulissant 2. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais elle s' étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. REVENDICATIONS 1 Dispositif de synchronisation pour embrayages de commutation, notamment dans des boîtes de vitesses pour véhicules à moteur, comportant un manchon coulissant pourvu d'une denture intérieure et susceptible d' être solidarisé en rotation avec un arbre par un coulissement axial, un élément d'accouplement pourvu d'une denture extérieure, ainsi qu'une bague de synchronisation qui coopère positivement en direction circonférentielle avec le manchon coulissant grâce à une denture extérieure et par friction avec l' élément d'accouplement, la denture du manchon coulissant comportant des dents d'engagement et de blocage qui ne permettent un engagement dans la denture extérieure de l' élément d'accouplement qu'à des vitesses synchrones dudit élément et du manchon, caractérisé en ce que la denture intérieure du manchon coulissant ( 2) comprend une denture d'engagement ( 9) et une denture de blocage ( 10) qui sont distinctes et ont des diamètres différents. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dents de la denture d'engagement ( 9) sont décalées axialement par rapport aux dents de la denture de blocage ( 10). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la denture d'engagement ( 9) est décalée axialement vers l'extérieur du manchon ( 2) par rapport à la denture de blocage ( 10). 4 Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le décalage axial de la denture d'engagement ( 9) correspond au moins approximativement à l'épaisseur axiale de l'élément d'accouplement ( 5) et détermine une limitation de la course du manchon ( 2) par butée de la denture de blocage ( 10) contre ledit élément ( 5). Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la denture d'engagement ( 9) a un plus grand diamètre que la denture de blocage ( 10). 6 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce 2687198 que la différence de diamètre de la denture d'engagement ( 9) et de la denture de blocage ( 10) est formée par surélévation locale des dents du manchon ( 2). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite surélévation locale se trouve dans une zone axiale médiane du manchon ( 2). 8 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les dents de la denture d'engagement ( 9) présentent, à une extrémité axiale, un angle d'engagement compris entre 900 et 95 . 9 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les dents de la denture de blocage ( 10) présentent, à une extrémité axiale, un angle de blocage d'au moins 110 .