Brevet FR2729195A1 — publié le 19960712

DISPOSITIF DE SYNCHRONISATION NOTAMMENT POUR BOITE DE VITESSES La présente invention concerne un dispositif de synchronisation pour boîte de vitesses mécanique, destiné à égaliser les vitesses de rotation d'un premier et d'un second pignon tournant autour du même axe de rotation avant de rendre ces deux pignons solidaires en rotation par crabotage de leurs dentures. Les synchroniseurs classiques, du type BORG WARNER, comportent un moyeu cannelé intérieurement et tournant avec l'arbre qui le supporte, sans toutefois coulisser le long de celui. Un baladeur en pnse par sa denture intieure sur le moyeu, se déglace latéralement sur celui sous l'action d'une fourchette en repoussant une bague de blocage munie d'un cône femelle de friction, en direction d'un cône mâle de friction appartenant au pignon fou, qui porte une denture de crabotage au plus grand diamètre de ce cône. Après avoir rencontré, par l'intermédiaire de clavettes, la bague de blocage, le baladeur entraîne en rotation la bague tout en déplaçant celle-ci sur le cône de friction du pignon fou, de façon à freiner ce dernier et à n'engager le crabotage du baladeur sur le pignon fou qu'après l'égalisation des vitesses angulaires du pignon fou et de la bague de blocage, donc du baladeur. Par la publication FR 2 531 172, au nom de la demanderesse on connaît un autre type de synchroniseur, de grande capacité. Ce synchroniseur, dit 'à cône porté, se distingue notamment du précédent en ce que les surfaces coniques de frottement sont portés respectivement par le baladeur et par la bague de blocage, ou anneau de synchronisation. La disposition illustrée dans cette publication permet d'augmenter le diamètre des surfaces coniques de friction, donc les couples transmis. En revanche, elle est incompatible avec certaines architectures de boîte de vitesses, en raison de son encombrement important. La présente invention vise à réduire l'encombrement des synchroniseurs utilisés dans les boîtes de vitesses mécaniques. Elle propose un dispositif de synchronisation d'un premier et d'un second pignon mobiles en rotation à l'intérieur d'un carter autour d'un même axe à des vitesses différentes, comportant un anneau de synchronisation dispose entre le premier et le second pignon, qui pressente une surface conique de friction rencontrant une surface conique de friction du second pignon sous la poussée d'une denture intérieure du premier pignon, de façon à égaliser la vitesse de rotation du premier et du second pignon avant que leurs dentures respectives entrent en contact.Ce dispositif est caractérisé en oe que le premier pignon est lie à l'axe de façon à se déplacer avec celuisi en direction de l'anneau de synchronisation et du second pignon, alors que le second pignon est immobilisé axialement vis-à-vis du carter. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier et le second pignon ne sont pas liés en rotation à l'axe. L'immobilisation axiale du second pignon peut notamment être assure par une fourchette, rapportte sur le carter. L'invention propose un dispositif de synchronisation réalisant l'immobilisation relative du premier pignon par rapport à l'anneau avant le crabotage des dentures des pignons. Dans ce but, les dents du premier pignon présentent une gorge circulaire retenant un jonc qui assure le positionnement relatif du premier pignon et de l'anneau de synchronisation jusqu'à ce que les dents du premier pignon débordent latéralement des dents de l'anneau pour poursuivre leur déplacement en direction des dents du second pignon. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'axe concerné est l'axe de marche arrière d'une boîte de vitesses mécanique. Dans ce cas, le premier et le second pignon sont respectivement lies en rotation à un pignon primaire et à un pignon secondaire de la boîte. Enfin quel que soit le rapport de la boîte de vitesses dont le passage est assuré par un tel dispositif de synchronisation l'invention prévoit que le pignon secondaire est porté par un baladeur de marche avant delaboîte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de néalisation particulier de celles, en liaison avec les dessins annexes sur lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale de boîte de vitesses mécamques à arbres parallèles présentant de façon fictive ses deux arbres et l'axe de marche arrière dans le même plan, - les figures 2 et 3 sont des vues de détail du dispositif de l'invention au point mort et après l'engagement de la marche arrière, et - les figures 4A à 4F illustrent le fonctionnement du dispositif proposé. La figure 1 est une coupe fictive de boîte mécanique présentant un arbre primaire 3 associé à l'embrayage 12 de la transmission, un arbre secondaire 4 et un axe de marche arrière 6 destiné à inverser le mouvement entre l'arbre primaire 3 et l'arbre secondaire 4 en marche arrière. Cette coupe est fictive car en réalité l'arbre primaire 3 et l'arbre secondaire 4 ne sont pas dans un même plan. Pour cette raison, le même pignon secondaire 9, qui est porté par un baladeur de marche avant 10 apparaît une première fois dans la partie inféneure du schéma, autour de l'arbre 4, et une seconde fois dans la partie supérieure du schéma, en prise avec un pignon intermédiaire marche arrière 17. La figure 1 fit apparaître que l'axe de marche arrière 6 porte deux pignons intermédiaires de marche arrière 7, 17. Le premier pignon intermédiaire 7 est partiellement engagé dans la denture 8a d'un pignon primaire 8, tandis que le second pignon intermédiaire 17 est entièrement engagé dans la denture 9a d'un pignon secondaire 9 porté par un baladeur de marche avant 10. Bien entendu, la figure 1 n'est pas limitative quant au choix des pignons primaire et secondaire engrenant avec les pignons intennédiaires, et on peut envisager, sans sortir du cadre de l'invention, que les pignons intermédiaires 7, 17 engrènent avec un pignon quelconque de la ligne primaire et de la ligne secondaire. Les deux pignons intenn & iai 7, 17 sont libres en rotation vis-àvis de l'axe de marche arrière 6, le premier 7, étant par exemple monté autour d'une bague 18 immobilisée axialement par une goupille 19 sur l'axe 6 (cf figures 2 et 3), tandis que le second 17, monté directement autour de l'axe 6, tourne également librement autour de celui-ci. L'axe 6 se déplace avec le premier pignon intermédiaire 7 entre une position de point mort (figure 2) et une position de marche arrière (figure 3) sous la commande d'un doigt de marche arrière 14, actionné par l'axe de commande interne 16 de la boîte et engagé dans un crabot 13 fixé sur l'axe 6. En position de point mort, le premier pignon intermédiaire 7 engrène partiellement avec la denture 8a du pignon primaire 8, alors qu'en position de marche arrière, il est entièrement engagé dans celles. En revanche, le second pignon intermédiaire 17 ne se deplaoe pas en direction axiale, car il est immobilisé axialement vis-à-vis du carter 2 par la fourchette 11. Lorsque la denture 9a du pignon secondaire 9 avec laquelle est en prise le second pignon intermédiaire 17, est portée par un baladeur de marche avant, ce dernier se déplace le long de la ligne secondaire lors du passage des rapports de marche avant. L'invention prévoit cependant que dans ce cas, le second pignon intermédiaire 17 ne sorte jamais de la denture 9a de façon à engrener en permanence avec un pignon secondaire. Le premier pignon intermédiaire 7 est pourvu d'une denture d'accouplement 20, rencontrant la denture 21 d'un anneau de synchronisation 22, avant de s'engager dans la denture d'accouplement 3 du second pignon intermédiaire 17. L'anneau de synchronisation présente une surface conique de frottement 24, rencontrant une surface de frottement complémentaire 26 du second pignon intennddiaim 17, pour égaliser les vitesses de rotation des deux pignons intermédiaires 7, 17, avant l'engrènement de leurs dentures d'accouplement respectives 20, 23, tandis qu'un jonc, ou ressort de synchronisation 27, rappelle le premier pignon 7, à l'écart de l'anneau 22, lors du dégagement de la marche arrière. L'invention prévoit donc d'opérer la synchronisation relative des deux pignons intermediaires 7, 17 sans baladeur de commande tel qu'en comportent les synchroniseurs connus. En effet, lors du passage de la marche arrière, le premier pignon intermédiaire 7, entraîné en translation, par l'axe de marche arrière 6 exerce la fonction habituelle d'un baladeur de boîte de vitesses. Sa denture 20 possède une gorge circulaire 28 retenant le jonc 27 au point mort. Comme indiqué ci-dessus, le jonc 27 rappelle le premier pignon de marche arrière 17 à l'écart de l'anneau 22 au point mort, de façon a ce que leurs dentures respectives 20, 21 ne soient pas en contact (cf figure 4A). Lors des phases dites d'armement, et de synchronisation, (cf figure 4B) au cours desquelles le premier pignon de marche arrière 7 rencontre par sa denture 20 la denture 21 de l'anneau de synchronisation et repousse la surface conique de frottement femelle 26 de ce dernier sur la surface conique de frottement mâle 24 du second pignon intermédiaire 17, le jonc 27 reste dans la gorge 28. De façon classique, lorsque l'anneau de synchronisation 22 et le second pignon intermédiaire 17 sont solidarisés et auprès le debordement latéral ou "dévirage" des dents 21 de l'anneau 22 par celles du premier pignon intermédiaire 7 (cf figure 4C), le jonc 27 quitte la gorge 28 pour permettre au premier pignon 7 de poursuivre son déplacement dans une phase dite de 'vol libre" (cf figure 5D) en direction du second pignon 17, jusqu'au crabotage de leurs dentures (cf figure 4F).Le jonc 27 s'élève alors sur les flancs des dents 20 du premier pignon intermédiaire 7, qui constituent une rampe inclinée. De façon classique, la même rampe est descendue par le jonc 27 lors du dégagement de la marche arrière s'effectuant, comme on l'aura compns, en déplaçant le premier pignon de marche arrière 7 à L'car du second, par l'intermédiaire de l'axe 6 du cabot 13 et du doigt de commande 14. L'invention prévoit donc de placer des moyens de synchronisation apprces entre les deux pignons intermédiaires 7, 17, afin d'assurer l'égalisation de leurs vitesses de rotation avant leur engagement mutuel. On remarquera également que ces pignons ne sont jamais lies en rotation à l'axe de marche arrière 6 qui est simplement déplacé en translation par le doigt 14 en entralant dans son déplacement axial le premier pignon intermédiaire 7. En comparant les figures 2 et 3 on voit que le second pignon interdire 17 et le pignon secondaire 9 ne se sont pas déplais axialement, tandis que l'axe de marche arrière 6, le premier pignon intermédiaire 7 et l'anneau 22 se sont rapprochés du second pignon intermddiaire 17, pour assurer successivement la synchronisation et l'immobilisation relative des deux pignons internidiailes 7, 17. Lorsque cette opération est réalisée, les deux pignons intermédiaires 7, 17, solidaires en rotation et respectivement liés à l'arbre primaire 3 et à l'arbre secondaire 4, assurent l'inversion de mouvement nécessaire à l'entraînement du véhicule en marche arrière pour la boîte 2. Le dispositif de synchronisation proposé par l'invention permet donc d'engager la marche arrière du dispositif de changement de vitesse décrit cidessus, en rendant solidaires en rotation deux pignons coaxiaux par rapprochement mutuel et crabotage de dentures intérieures, sans utiliser de baladeur. De fait la fonction habituelle du baladeur des synchroniseurs connus, consistant à déplacer un premier pignon et l'anneau de synchronisation en direction d'un second pignon, est assurée par le premier pignon lui-même qui est solidaire en translation de l'axe de marche arrière, alors que le second pignon intermédiaire coulisse sur celui-ci. Ces dispositions sont particulièrement avantageuses dans l'exemple de réalisation de l'invention décrit ci-dessus, car elles permettent d'effectuer la synchronisation nécessaire au passage de la marche arrière sans rajouter de baladeur autour de l'axe de marche amère, donc d'obtenir un système de commande de marche arrière suffisamment peu encombrant pour s'intégrer flicilement dans une boîte de vitesses compacte. Le dispositif proposé est toutefois loin de trouver une application exclusive dans la commande des marches arrière, et on peut envisager sans sortir du cadre de l'invention, d'utiliser ou d'adapter un tel dispositif pour passer des rapports de marche avant, ou de façon plus générale, pour assurer l'égalisation des vitesses de rotation, de tout couple de pignons tournant à des vitesses différentes autour du même axe. REVENDICATIONS [1] Dispositif de synchronisation d'un premier et d'un second pignon (7, 17) mobiles en rotation à l'intérieur d'un carter (2) autour d'un même axe (6) à des vitesses diirentes, comportant un anneau de synchronisation (22) dispose entre le premier et le second pignon (7, 17), qui présente une surface conique de friction (24) rencontrant une surface conique de friction (26) du second pignon (17) sous la poussée d'une denture intérieure (20) du premier pignon (7), de façon à égaliser la vitesse de rotation du premier et du second pignon (7, 17) avant que leurs dentures respectives (20, 23) entrent en contact, caractérisé en ce que le premier pignon (7) est lié à l'axe (6) de façon à se déplacer avec oelui en direction de l'anneau de synchronisation (22) et du second pignon (17), alors que le second pignon (17) est immobilisé axialement vis à-vis du carter (2). M Dispositif de synchronisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le second pignon (7, 17) ne sont pas liés en rotation à l'axe (6). [3] Dispositif de synchronisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second pignon (17) est immobilisé axialement par une fourchette (11) rapportée sur le carter (2). [4] Dispositif de synchronisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dents (20) présentant une gorge circulaire (28) retenant un jonc (27) qui assure le positionnement relatif du premier pignon (7)et de l'anneau de synchronisation (22) jusqu'à ce que les dents (20) du premier pignon débordent latéralement des dents (21) de l'anneau (22) pour poursuivre leur déplacement en direction des dents (23) du second pignon. [5] Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe (6) est l'axe de marche arrière d'une boîte de vitesses mécanique (1). [6] Dispositif de synchronisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier et le second pignon (7, 17) sont respectivement lies en rotation à un pignon primaire (8) et à un pignon secondaire (9) de la boîte (1). [7] Dispositif de synchronisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que que le pignon secondaire (9) est porté par un baladeur de marche avant (10) de la boîte (1). [8] Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe (6) est actionné par l'intermédiaire d'un crabot (13) et d'un doigt de commande (14) relié à l'axe de commande interne (16) d'une boîte de vitesses mécanique (1).