Brevet FR2744503A1 — publié le 19970808

l L'invention concerne une roue de vitesse pour une boîte de vitesses, avec une denture de charge (pignon droit) disposée sur le pourtour, et avec des moyens d'engagement par la forme disposés du côté frontal pour venir en prise avec des moyens d'engagement par la forme d'un manchon coulissant. L'invention concerne en outre une boîte de vitesses avec une synchronisation extérieure en utilisant une roue de vitesse selon l'invention. Les boîtes de vitesses classiques, telles que celles qui ont trouvé une large application dans les véhicules à moteur, présentent au moins deux arbres disposés parallèlement l'un à l'autre, sur lesquels sont disposées des paires de roues dentées, respectivement formées de deux pignons droits, engrenant l'un dans l'autre. Dans ce cas on monte au moins une roue dentée de chaque paire de façon libre en rotation sur l'arbre correspondant et cette roue dentée constitue ce qu'on appelle une roue de vitesse, qui peut être mise en prise, grâce à des moyens d'engagement par la forme disposés du côté frontal, avec les moyens d'engagement par la forme d'un manchon coulissant, qui est relié de façon solidaire en rotation à l'arbre au moyen d'une denture centrale. Ce que l'on appelle des moyens d'engagement par la forme sont habituellement des dentures de couplage d'une configuration spéciale. Pour être assuré d'avoir pendant le processus d'accouplement les mêmes vitesses périphériques sur le manchon coulissant et sur la roue de vitesse, on utilise dans le cas des boîtes de vitesses connues des bagues de synchronisation, une bague de synchronisation propre étant associée à chaque étage individuel de vitesse, c'est à dire à chaque roue individuelle de vitesse. A titre de variante par rapport aux dispositifs de synchronisation les plus répandus on peut aussi synchroniser une transmission par engrenages en utilisant un système central de synchronisation pour toute la boîte de vitesse, ou bien en adaptant la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, qui entraîne le système, par une commande électronique. Dans les boîtes de vitesses prévues pour de tels systèmes de synchronisation on se passe des différentes bagues de synchronisation. Au lieu de celles-ci la denture d'accouplement ou éventuellement d'autres moyens d'engagement par la forme, disposés du côté frontal, tels que par exemple des tenons ou d'autres moyens analogues, sont réalisés sur la roue de vitesse elle-même. Dans le cas de cet état de la technique la denture d'accouplement de la roue de vitesse est donc reliée de façon solidaire à la roue de vitesse elle-même. Quand la roue de vitesse et le manchon coulissant tournent pendant le processus d'accouplement de façon légèrement asynchrone, on en arrive en conséquence, quand d'une part la pointe de la denture d'accouplement de la roue de vitesse, et d'autre part celle de la denture d'accouplement du manchon coulissant se rencontrent, à avoir un grattement indésirable des dentures (grincement), qui est d'une part générateur d'usure et qui d'autre part est perçu par le conducteur comme une diminution subjective du confort, lorsqu'il se produit. Dans le cas le plus défavorable on peut en arriver aussi à avoir des difficultés lors de la rencontre directe des pointes des dentures les unes contre les autres en passant la vitesse correspondante, ce qui d'une part affecte la sécurité du trafic, et d'autre part est perçu à nouveau comme une atteinte subjective au confort. L'invention a en conséquence pour objet de perfectionner une roue de vitesse du type indiqué ci-dessus pour une boîte de vitesses avec synchronisation extérieure, d'une manière telle que les inconvénients mentionnés ne se produisent pas dans le cas de boîtes de vitesses synchronisées extérieurement ou de façon centrale. La solution de ce problème dans le cas d'une roue de vitesse du type mentionné ci-dessus est caractérisée par une construction en deux parties, les moyens d'engagement par la forme étant disposés sur une roue de couplage propre, qui est reliée à la roue de vitesse proprement dite d'une manière telle que la roue de couplage additionnelle et la roue de vitesse proprement dite peuvent exécuter une rotation limitée relative l'une par rapport à l'autre. De cette manière, lorsque les pointes de la denture de couplage du manchon coulissant d'une part et de la roue de couplage d'autre part se rencontrent, les dents de la denture de couplage de la roue de couplage peuvent exécuter un mouvement d'évitement dans le sens périphérique, grâce à quoi l'engagement par la forme entre la denture de couplage de la roue de couplage d'une part et le manchon coulissant d'autre part est établi, sans que se produisent les inconvénients mentionnés ci-dessus. De cette manière on crée une synchronisation plus rapide et un engagement par la forme plus rapide entre l'étage de vitesse correspondant et le manchon coulissant et de cette façon on peut avoir plus tôt une transmission du couple par le nouvel étage de vitesse. Le refus du manchon coulissant, que l'on a décrit et qui est perçu par le conducteur comme un blocage de la vitesse, ne se produit pas. En outre on peut réaliser un gain de confort en empêchant l'accélération du volant d'inertie dans le cas de défaut de synchronisation. Comme on peut s'en rendre compte immédiatement on arrive aussi à avoir une usure plus faible de la denture de couplage. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, la roue de couplage présente des entraîneurs qui s'étendent dans le sens axial et qui viennent en prise dans des évidements complémentaires pratiqués dans la roue de vitesse, la dimension des évidements dans le sens périphérique étant plus grande que la dimension des entraîneurs. De cette manière on peut avoir, avec des mesures simples à réaliser du point de vue technique, un degré de liberté limité dans le sens périphérique de la roue de couplage par rapport à la roue de vitesse proprement dite. Dans ce cas la différence des dimensions est, comme on peut le souhaiter, légèrement plus grande qu'une largeur de dent de la denture de couplage, de telle sorte qu'on a dans tous les cas un évitement au cas o les pointes des dentures se rencontrent. De préférence on centre dans ce cas la roue de couplage en centrant les entraîneurs par des ressorts dans les évidements mentionnés. Dans le cas des dimensions citées le trajet relatif possible de la roue de couplage par rapport à la roue de vitesse atteint dans les deux sens respectivement un peu plus d'une demi-largeur de dent, de telle sorte qu'on est assuré d'avoir une venue en prise correcte en toutes circonstances. Les évidements sont de préférence contre- dépouillés en forme de trapèze, de telle sorte que des entraîneurs, formés de façon complémentaire en conséquence, de la roue de couplage sont bloqués contre un dérapage dans le sens axial, dès qu'un couple est transmis par l'étage de vitesse. Dans le cas d'une autre forme de réalisation développée de la roue de vitesse selon l'invention, consistant en la roue de vitesse proprement dite et une roue de couplage additionnelle, qui porte la denture de couplage, la roue de couplage présente par rapport à la roue de vitesse un degré de liberté supplémentaire limité dans le sens axial. Dans ce cas les évidements présentent dans la roue de vitesse proprement dite, pour recevoir les entraîneurs de la roue de couplage, respectivement des sections de flancs qui produisent, quand les entraîneurs correspondants sont en appui, des composantes de mouvement orientées axialement vers l'extérieur, de telle sorte que la roue de couplage en même temps que le manchon coulissant, qui se trouve en prise avec elle, peut glisser dans une position neutre du manchon coulissant sans que l'engagement par la forme soit perdu et que la transmission du couple, au moyen de l'étage de vitesse, soit ainsi interrompu. Pour, quand on passe une autre vitesse, permettre un glissement en arrière de la roue de couplage, on dispose au moins un ressort de rappel, qui agit dans le sens axial, entre la roue de vitesse et la roue de couplage. Grâce à un tel développement de la roue de vitesse selon l'invention, on obtient d'autres avantages. Comme le manchon coulissant se trouve après le processus d'enclenchement de la vitesse dans sa position neutre malgré l'engagement par la forme et la transmission du couple au moyen de l'étage de vitesse choisi, on évite qu'il se produise une usure sur la fourche de couplage, en outre on peut déjà choisir à l'avance, pendant la transmission du couple au moyen de l'étage de vitesse choisi, un autre étage de vitesse, pour pouvoir exécuter plus vite le processus de passage de la vitesse. Ceci vaut aussi bien pour le choix de l'accélération dans le cas des boîtes de vitesses classiques que pour le processus de passage des vitesses dans le cas de boîtes à double débrayage. De préférence les dentures de couplage de la roue de couplage et du manchon coulissant sont respectivement contre-dépouillées, de telle sorte que le processus décrit de désenclenchement de la roue de couplage soit assuré à l'encontre de la force du ressort de rappel. La roue de vitesse en deux parties selon l'invention est utilisée pour une boîte de vitesse à synchronisation externe. L'invention va être décrite ci-après plus en détail à partir de deux exemples de réalisation, représentés sur les dessins sur lesquels: la figure 1 montre une coupe à travers une roue de vitesse en deux parties selon l'invention, la figure 2 montre une coupe le long de la ligne II-II à la figure 1, la figure 3 montre une coupe le long de la ligne III-III à la figure 1, la figure 4 montre une comparaison schématique de la denture de couplage de la roue de couplage et du manchon coulissant en coupe, la figure 5 montre la représentation selon la figure 4 en vue de dessus et la figure 6 montre une coupe comparable à celle de la figure 3 à travers une variante de forme de réalisation de la paire d'entraîneurs et un évidement d'une roue de vitesse en deux parties selon l'invention. La figure 1 montre une coupe à travers une roue de vitesse 10 selon l'invention. La roue de vitesse est un pignon droit avec une denture de charge 12, disposée sur le pourtour, et avec un alésage 14 qui permet de la disposer de façon à ce qu'elle tourne librement en interposant un roulement à rouleaux, par exemple un roulement à aiguilles, ou un palier lisse sur un arbre de verrouillage ou analogue. La roue de vitesse 10 selon l'invention est construite en deux parties et consiste en la roue de vitesse proprement dite 16, c'est-à-dire la partie qui porte la denture de charge 12, et une roue de couplage additionnelle 18 qui porte une denture de couplage 20, pour venir en prise avec une denture de couplage complémentaire d'un manchon coulissant. La roue de couplage 18 présente des entraîneurs 22, qui viennent en prise dans des évidements complémentaires 24 du corps de la roue de vitesse 16. Comme la coupe sur la figure 2 le montre, il est ainsi possible d'avoir dans une mesure limitée une rotation relative de la roue de couplage 18 par rapport à la roue de vitesse 16. Des ressorts 26 centrent la roue de couplage dans une position médiane. Les flancs des évidements peuvent être revêtus d'une matière élastique pour avoir un amortissement, par exemple avec des bandes isolantes 28. Comme on peut le voir sur la figure 3, les évidements 24 d'une part et les entraîneurs 22 d'autre part sont contre-dépouillés en forme de trapèze, de telle sorte que lors de la transmission d'un couple par la roue de couplage 18 à la roue de vitesse 16 on ait l'assurance que la roue de couplage 18 sur la figure 3 ne peut pas s'écarter vers la droite. En regardant ensemble les figures 4 et 5, on a la représentation schématique d'un état de fonctionnement, dans le cas duquel la denture de couplage 20 de la roue de couplage 18 et la denture de couplage 30 d'un manchon coulissant se trouvent en regard l'une de l'autre quand elles ont des vitesses de rotation synchrones. Alors que dans l'état de la technique on peut en arriver à avoir un blocage de la timonerie de changement de vitesse, ou bien le "grincement" indésirable des dentures de couplage l'une contre l'autre, avec une usure correspondante, dans le cas de la construction en deux parties, selon l'invention, représentée à la figure 5, de la roue de vitesse on a l'assurance que la denture de couplage 20 peut s'écarter par rapport à la roue de vitesse 16 au moins dans le sens périphérique d'une demi-largeur de dent, car les dimensions dans le sens périphérique des entraîneurs 22 et des évidements 24 sont choisies en conséquence. Une fois que la denture de couplage 30 est venue en prise avec la denture de couplage 20, on introduit à partir de l'arbre par l'intermédiaire du manchon coulissant un couple par l'intermédiaire de la denture de couplage dans la roue de couplage 18, qui vient alors en appui par ses entraîneurs 22 sur les flancs ou sur les parois des évidements 24 et on transfère ainsi le couple à la roue de vitesse 16. Dans ce cas la contre-dépouille trapézoidale des entraîneurs 22 et de l'évidement 24 empêche un déport axial de la roue de couplage 18. La figure 6 montre une variante de forme de réalisation des entraîneurs 22 sur la roue de couplage 18 et des évidements 24 dans la roue de vitesse 16. Par comparaison avec la première forme de réalisation selon la figure 3, l'évidement 24 est réalisé par comparaison avec la hauteur de l'entraîneur 22 de façon plus profonde, des flancs additionnels 34 étant prévus, qui sont disposés de façon convergente vers l'intérieur. Un ressort de rappel 32 est disposé entre le fond de l'évidement et l'entraîneur 22. Lors du processus de changement de vitesse qui se déroule d'abord de la même façon, comme on l'a expliqué ci- dessus à partir des autres figures, l'entraîneur 22 vient en appui sur le flanc 34 d'abord par une arête 23 - en supposant que le couple agit sur la figure 6 vers la droite. Le couple d'entraînement produit un mouvement axial de la roue de couplage 18 sur la surface d'appui 34 qui agit de la même façon qu'un plan incliné, de telle sorte que le manchon coulissant qui est en prise au moyen de la denture de couplage 20, contre-dépouillée, est repoussé dans sa position centrale. Grâce à la contre-dépouille de la denture de couplage 20 et de la denture de couplage 30 du manchon coulissant - non représentée sur la figure 6 - la transmission du couple n'est pas dans ce cas interrompue. Quand l'arête 23 est arrivée à l'arête, désignée par la référence numérique 25, des flancs 34 et 28 qui sont en contact l'un contre l'autre, le mouvement axial de la roue de couplage 18 est terminé. Du fait des contre-dépouilles décrites la transmission du couple est maintenue par engagement par la forme, jusqu'à ce que la venue en prise entre la denture de couplage 20 de la roue de couplage 18 et la denture de couplage 30 du manchon coulissant - non représentée - soit libérée. La roue de couplage 18 libérée du couple est alors ramenée par le ressort de rappel 32 à la position représentée à la figure 6. Si en d'autres termes on reprend la charge du couple, par exemple en déviant le flux du couple sur un nouvel étage de vitesse dans le cas de boîtes de vitesses, la roue de couplage revient alors, lors du couple relatif nul de la roue de vitesse, du fait de la force de précontrainte axiale du ressort, dans sa position de repos et l'engagement par la forme de la vitesse, choisie jusque là, est interrompu. La boîte de vitesse ne peut pas de cette façon se bloquer. En cas d'à-coups lors du changement de vitesse le manchon coulissant doit être maintenu par un dispositif d'actionnement asservi dans la position enclenchée, pour éviter qu'il ne s'échappe de façon involontaire et crée de cette façon une interruption du couple. REVENDICATIONS 1. Roue de vitesse (10) pour une boîte de vitesses, comprenant une denture de charge (12) (pignon droit) disposée sur le pourtour et des moyens d'engagement par la forme (20), disposés du côté frontal, pour venir en prise avec des moyens d'engagement par la forme (30) d'un manchon coulissant, caractérisé par une construction en deux parties, les moyens d'engagement par la forme (20) étant disposés sur une roue de couplage propre (18), qui est reliée à la roue de vitesse proprement dite (16) d'une manière telle que la roue de couplage additionnelle (18) et la roue de vitesse proprement dite (16) peuvent exécuter une rotation limitée relative l'une par rapport à l'autre. 2. Roue de vitesse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'engagement par la forme sont réalisés sous la forme d'une denture de couplage (20). 3. Roue de vitesse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la roue de couplage (18) présente des entraîneurs (22), qui s'étendent dans le sens axial, et qui viennent en prise dans des évidements complémentaires (24) pratiqués dans la roue de vitesse (16), la dimension des évidements dans le sens périphérique étant plus grande que la dimension des entraîneurs. 4. Roue de vitesse selon la revendication 3, caractérisée en ce que la différence des dimensions est plus grande qu'une largeur de dent de la denture de couplage (20). 5. Roue de vitesse selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les entraîneurs (22) sont centrés par des ressorts (26) dans les évidements (24). 6. Roue de vitesse selon l'une des revendications 3 à , caractérisée en ce que les évidements sont usinés en contre-dépouille en forme de trapèze. 7. Roue de vitesse selon la revendication 6, caractérisée en ce que la roue de couplage (18) est mobile dans le sens axial par rapport à la roue de vitesse (16), Il en ce que les évidements (24) présentent respectivement des sections de flancs (34) qui, quand l'entraîneur correspondant (22) de la roue de couplage (18) est en appui, produisent des composantes de mouvement orientées axialement vers l'extérieur, et en ce que l'on dispose au moins un ressort de rappel (32), agissant dans le sens axial, entre la roue de vitesse (16) et la roue de couplage (18). 8. Roue de vitesse selon la revendication 7, caractérisée en ce que les 15 dentures de couplage (20, 30) de la roue de couplage (18) et du manchon coulissant sont respectivement contre-dépouillées. 9. Boîte de vitesses avec synchronisation extérieure, caractérisée en ce que l'on réalise au moins une vitesse en utilisant une roue de vitesse selon une ou plusieurs des revendications 1 à 8.