Brevet FR2787535A1 — publié le 20000623

La présente invention est relative à un synchroniseur de boîte de vitesses manuelle. Dans sa demande de brevet français n 98/11261 ayant pour titre " Synchroniseur de boîte de vitesses manuelle ", la demanderesse a décrit un synchroniseur de boîte de vitesses manuelle comprenant un moyeu fixé sur un arbre de boîte, un baladeur susceptible de coulisser axialement par rapport audit moyeu afin d'actionner un anneau de synchronisation puis de craboter un pignon fou de vitesse monté rotatif sur ledit arbre de boîte, ledit baladeur comportant à sa périphérie une denture circulaire présentant des secteurs de dents de longueur inférieure destinées à coopérer avec des dents formées à la périphérie dudit anneau de synchronisation et des secteurs de dents de longueur supérieure destinées à coopérer avec des crabots formés à la périphérie dudit pignon fou de vitesse, ledit synchroniseur comprenant en outre des moyens pour limiter le dévirage dudit anneau de synchronisation par ledit baladeur. On entend par dévirage la mise en rotation de l'anneau de synchronisation autour de l'arbre de boîte sous l'effet de la poussée axiale exercée par le baladeur, consécutivement à la phase de synchronisation. En limitant ce dévirage, on atténue la mise en rotation du pignon fou de vitesse par rapport au baladeur, ce qui permet de limiter les risques de désynchronisation, et donc de choc à l'engagement. La présente invention a pour but de perfectionner ce synchroniseur en fournissant des moyens permettant, même en cas de légère désynchronisation entre le pignon fou de vitesse et le baladeur, d'obtenir un engagement sans choc. On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de ce qui va suivre, avec un synchroniseur de boîte de vitesses manuelle comprenant un moyeu fixé sur un arbre de boîte, un baladeur susceptible de coulisser axialement par rapport audit moyeu afin d'actionner un anneau de synchronisation puis de craboter un pignon fou de vitesse monté rotatif sur ledit arbre de boîte, ledit baladeur comportant à sa périphérie une denture circulaire présentant au moins un secteur de dents de longueur inférieure destinées à coopérer avec des dents formées à la périphérie dudit anneau de synchronisation et au moins un secteur de dents de longueur supérieure destinées à coopérer avec des crabots formés sur ledit pignon fou de vitesse, ledit synchroniseur comprenant en outre des moyens pour limiter le dévirage dudit anneau de synchronisation par ledit baladeur, ce synchroniseur étant remarquable en ce que les parties actives desdites dents de longueur supérieure et/ou lesdits crabots sont biseautés, pour faciliter l'engagement de ces dents entre ces crabots en cas de légère désynchronisation entre ledit pignon fou de vitesse et ledit baladeur. Comme on le comprendra dans ce qui suit, les biseaux sont nettement plus avantageux que les chanfreins symétriques de la technique antérieure, dans la mesure o ils permettent de supprimer les situations o la rotation du pignon fou de vitesse par rapport au baladeur engendre des efforts résistant à l'engagement de la vitesse correspondante. Suivant d'autres caractéristiques de la présente invention: - les parties actives desdites dents de longueur supérieure et lesdits crabots sont biseautés selon des angles sensiblement conjugués, - les parties actives desdites dents de longueur supérieure et/ou lesdits crabots sont biseautés selon un angle situé dans une fourchette allant de 20 à 60 , et valant de préférence environ 30 , - lesdits moyens pour limiter le dévirage dudit anneau de synchronisation consistent en ce que les parties actives desdites dents de longueur inférieure ont une extension circonférentielle, mesurée le long d'un quelconque cercle centré par rapport à l'axe de rotation dudit arbre de boîte, qui est strictement inférieure à l'extension circonférentielle des parties actives desdites dents de longueur supérieure, mesurée le long de ce même cercle. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple, et dans lequel: - la figure 1 est une vue partielle simplifiée en coupe axiale du synchroniseur selon l'invention, - les figures 2 à 5 sont des vues partielles en coupe selon la ligne II-II du synchroniseur de la figure 1, projetées sur un plan, pour différentes phases de fonctionnement, - la figure 6 est une vue partielle de côté du baladeur du synchroniseur de la figure 1. Sur ces figures, des références numériques identiques représentent des organes ou ensemble d'organes identiques ou analogues. On se reporte à présent à la figure 1, sur laquelle on voit que le synchroniseur selon l'invention comporte un moyeu 1 fixé sur un arbre de boîte rotatif 2. Un baladeur 3 est solidaire en rotation du moyeu 1, et est susceptible de coulisser axialement par rapport à ce moyeu sous l'effet d'une fourchette de commande actionnée par le levier de vitesses (non représentés). Selon la vitesse sélectionnée, le baladeur 3 actionne l'un de deux anneaux de synchronisation 5, 6 adjacents, puis vient en prise avec un pignon fou de vitesse correspondant 10, 11. Les anneaux de synchronisation 5, 6 et les pignons fous de vitesse 10, 11 sont montés rotatifs sur l'arbre de boite 2. La rotation des anneaux de synchronisation 5, 6 est limitée par des butées (non représentées) formées dans le moyeu 1. On se reporte à présent à la figure 2, sur laquelle on peut voir une partie de la zone des dentures des organes susmentionnés, lorsque le synchroniseur est en position de point mort. Dans un souci de simplification, on a représenté sur cette figure un seul anneau de synchronisation 5 et un seul pignon fou de vitesse 10. Il va cependant de soi que les explications qui vont être fournies sont applicables, par symétrie, à l'autre anneau de synchronisation 6 et à l'autre pignon fou de vitesse 11. Le baladeur 3 du synchroniseur comporte à sa périphérie une denture circulaire, c'est-à-dire disposée sur un cercle centré par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre de boîte 2. Cette denture présente des secteurs de dents 14 dont la longueur, mesurée axialement, est inférieure à celle d'autres dents 16 disposées selon d'autres secteurs. Les dents de longueur inférieure 14 sont destinées à coopérer avec des dents 17 formées à la périphérie de l'anneau de synchronisation 5, et les dents de longueur supérieure 16 sont destinées à coopérer avec des crabots 19 formés sur le pignon fou de vitesses 10. Les parties actives 20 des dents de longueur inférieure 14 et les dents 17 formées à la périphérie de l'anneau de synchronisation 5 sont chanfreinées symétriquement chacune par rapport à un plan radial. Les angles des chanfreins des parties actives 20 des dents 14 sont conjugués avec ceux des chanfreins des dents 17. Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, les parties actives 22 des dents de longueur supérieure 16 et les crabots 19 sont biseautés chacun selon un plan Pl formant un certain angle a par rapport à un plan P2 transversal à l'axe de rotation A. L'angle a est situé dans une fourchette allant de 20 à 60 , et vaut de préférence 30 . Les angles des biseaux des parties actives 22 des dents 16 sont de préférence sensiblement conjugués avec ceux des biseaux des crabots 19, bien que cela ne soit pas indispensable. L'orientation de ces biseaux est telle qu'elle favorise l'engagement des dents 16 entre les crabots 19 lorsque le pignon fou de vitesse 10 tourne par rapport à l'anneau de synchronisation 5 (comme on l'expliquera plus loin, cette rotation s'effectue toujours dans le même sens qui est le sens de rotation Q de l'arbre de boîte 2). Les parties actives 22 des dents de longueur supérieure 16 et les crabots 19 présentent des profils d'anti-lâcher 23, 24. Ces profils consistent en flancs latéraux légèrement inclinés selon des angles conjugués par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre de boîte 2. Ces profils permettent d'assurer la tenue du crabotage, et ainsi d'éviter le phénomène d'échappement de vitesse. Comme on peut le voir notamment sur la figure 3, les parties actives 20 des dents de longueur inférieure 14 ont une extension circonférentielle Ei, mesurée le long d'un quelconque cercle C centré par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre de boite 2, qui est strictement inférieure à l'extension circonférentielle Es des parties actives 22 des dents de longueur supérieure 16, mesurée le long de ce même cercle. Le fait que l'extension circonférentielle Ei soit strictement inférieure à l'extension circonférentielle Es il- permet de s'assurer que, lors du crabotage, les efforts sont transmis par le baladeur 3 au pignon fou de vitesse uniquement à travers les dents de longueur supérieure 16. Pour encore plus de clarté, on pourra également se reporter à la figure 6, sur laquelle on a représenté quelques dents de longueur inférieure 14 et quelques dents de longueur supérieure 16 vues de côté, ainsi que l'axe de rotation A de l'arbre de boite 2 et le même cercle C que celui de la figure 3. Bien qu'en théorie les dents de longueur inférieure satisfaisant aux critères exposés ci-avant puissent présenter toute une variété de formes, on préférera réaliser des dents de longueur inférieure dont les parties actives ont des flancs 25 sensiblement parallèles à l'axe de rotation A de l'arbre de boîte 2 (voir figure 2). De manière préférée également, l'extension circonférentielle Ei des dents de longueur inférieure 14 mesurée le long d'un quelconque cercle centré par rapport à l'axe de rotation A sera située dans une fourchette allant de 25% à 75% de l'extension circonférentielle Emin, mesurée le long d'un cercle de même rayon, de la partie la plus étroite 26 des dents de longueur supérieure 16 (voir figure 3). On n'a représenté sur les figures 2 à 5 que deux dents de longueur inférieure 14 et qu'une seule dent de longueur supérieure 16, mais il faut se figurer que les secteurs de dents de longueurs inférieure et supérieure comportent respectivement par exemple trois ou quatre dents de chaque catégorie, et que ces secteurs sont régulièrement alternés à la périphérie du baladeur 3. De manière préférée, la denture du baladeur 3 comporte trois secteurs de dents de longueur inférieure, et trois secteurs de longueur supérieure. On se reporte à présent plus particulièrement aux figures 3 à 5 pour décrire le fonctionnement du synchroniseur selon l'invention. Lors du passage d'une vitesse, les dents de longueur inférieure 14 du baladeur 3 exercent une poussée axiale F sur les dents 17 de l'anneau de synchronisation 5 (voir figure 3). Ce faisant, l'anneau de synchronisation 5 vient frotter contre le pignon fou de vitesse 10, ce qui permet d'égaliser les vitesses de ces deux organes. Lorsque les vitesses sont égales, la poussée axiale exercée par les dents de longueur inférieure 14 entraîne une rotation, ou " dévirage ", de l'anneau de synchronisation 5, d'un angle correspondant sensiblement à la moitié de l'extension circonférentielle Ei de ces dents (voir figure 4). Cette rotation libère l'accès au pignon fou de vitesse 10, et permet aux dents de longueur supérieure 16 de coopérer avec les crabots 19 de ce pignon. Lorsque les dents de longueur supérieure 16 coopèrent avec les crabots 19, les dents de longueur inférieure 14 sont situées entre ces crabots (voir figure ). Comme cela est expliqué dans la demande de brevet mentionnée dans le préambule de la présente description, les caractéristiques d'extension circonférentielle choisies pour les dents de longueur inférieure 14 permettent de limiter le dévirage de l'anneau de synchronisation 5, et ainsi de limiter les risques de désynchronisation du pignon fou de vitesse 10, et donc de choc à l'engagement. Cela dit, on a pu constater que ces risques de désynchronisation, bien que moindres, n'étaient pas nuls. En effet, il arrive que le pignon fou de vitesse 10 Ai- riw[ reprenne de la vitesse après la phase de synchronisation, et ce pour deux raisons. Tout d'abord le dévirage, bien qu'atténué grâce aux dispositions décrites dans ce qui précède, peut tout de même imprimer une petite vitesse de rotation û= au pignon fou de vitesse 10 (voir figure 4). Ensuite la traînée, c'est-à-dire l'action des forces de frottement internes de la boite de vitesses, peut elle aussi imprimer une vitesse de rotation O, au pignon fou de vitesse 10, orientée dans le sens de rotation n de l'arbre de boîte 2 (voir figure 4). La forme biseautée des parties actives 22 des dents de longueur supérieure 16 et des crabots 19 permet de supprimer le choc à l'engagement même s'il existe une légère désynchronisation entre le pignon fou de vitesse et le baladeur 3. En effet, étant donné que les biseaux s'étendent sur toute la largeur des dents 16 et des crabots 19, ils viennent forcément s'appliquer les uns contre les autres lorsqu'on passe la vitesse correspondante alors que le pignon fou de vitesse 10 est désynchronisé. Pour peu que les crabots 19 se déplacent dans le " bon " sens par rapport aux dents 16 (lequel est en l'occurrence le sens de rotation Q de l'arbre de boîte 2), les surfaces de ces biseaux peuvent aisément glisser les unes sur les autres et faciliter ainsi l'engagement des dents 16 entre les crabots 19. Dans les synchroniseurs de la technique antérieure, les parties actives des dents de longueur supérieure et les crabots sont chanfreinés de manière symétrique, si bien que, selon les flancs de ces chanfreins qui coopèrent, on peut se retrouver dans des situations favorables ou défavorables à l'engagement de la vitesse correspondante. Bien entendu, la présente invention, qui porte sur la forme biseautée des parties actives des dents de longueur supérieure 16 et des crabots 19, nécessite que le pignon fou de vitesse 10 tourne toujours dans le même sens (le sens Q de l'arbre de boite 2) par rapport au baladeur 3. Il se trouve que, d'une manière générale qui dépasse le seul cadre de la présente invention, les vitesses de rotation Od et ot ont le même sens dans les passages de vitesses " montants " (par exemple première/deuxième ou deuxième/troisième), mais des sens opposés dans les passages de vitesses " descendants " (par exemple quatrième/troisième et troisième/deuxième). Ainsi, de manière générale, dans les passages de vitesses " montants ", la vitesse ad due au dévirage vient s'ajouter à la vitesse at due à la trainée, si bien que l'on est sûr que le pignon fou de vitesse 10 tourne toujours dans le même sens que celui Q que l'arbre de boite 2. En revanche, dans les passages de vitesse " descendants ", la vitesse ad due au dévirage vient se soustraire à la vitesse ût due à la trainée, si bien qu'il est possible que le pignon fou de vitesse 10 tourne dans le sens contraire de celui Q de l'arbre de boite 2. Cela dit, dans le cas particulier de la présente invention, grâce aux dispositions susmentionnées permettant de limiter le dévirage de l'anneau de synchronisation 5, on minimise la valeur absolue de la vitesse aj, si bien que la somme algébrique des vitesses od et co est en pratique toujours une vitesse de même sens que celui Q de l'arbre de boîte 2. On supprime de la sorte tout risque de rotation du pignon fou de vitesse 10 il ru: dans un sens contraire à celui permettant un engagement sans choc. On remarquera par ailleurs que le synchroniseur selon l'invention laisse toute latitude quant au choix de la longueur axiale des dents de longueur inférieure 14. On peut en particulier choisir cette longueur de manière que l'écart axial 6 (voir figure 5) entre les extrémités des dents de longueur inférieure 14 et les extrémités des dents de longueur supérieure 16 soit suffisamment faible pour limiter le phénomène classique de flottement, ou de " vol libre ", susceptible d'intervenir après que les dents de longueur inférieure 14 aient déviré l'anneau de synchronisation 5 et avant que les dents de longueur supérieure 16 ne coopèrent avec les crabots 19. On choisira ainsi, de manière préférée, un écart 8 inférieur ou égal à 5 mm. Comme on peut le comprendre à présent, la présente invention apporte des perfectionnements tout à fait avantageux aux synchroniseurs de la technique antérieure. Elle permet de réaliser des boîtes de vitesses manuelles dans lesquels on s'affranchit pratiquement de tout risque de craquement lors du passage des vitesses, même si la synchronisation des pignons fous de vitesses n'est pas parfaite. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi par exemple que seules les parties actives des dents de longueur supérieure du baladeur ou seuls les crabots des pignons fous de vitesses pourraient être biseautés. On obtiendrait ainsi déjà une certaine amélioration par rapport aux synchroniseurs de la technique antérieure. Il REVENDICATIONS 1. Synchroniseur de boîte de vitesses manuelle comprenant un moyeu (1) fixé sur un arbre de boite (2), un baladeur (3) susceptible de coulisser axialement par rapport audit moyeu (1) afin d'actionner un anneau de synchronisation (5, 6) puis de craboter un pignon fou de vitesse (10, 11) monté rotatif sur ledit arbre de boîte (2), ledit baladeur (3) comportant à sa périphérie une denture circulaire présentant au moins un secteur de dents de longueur inférieure (14) destinées à coopérer avec des dents (17) formées à la périphérie dudit anneau de synchronisation (5, 6) et au moins un secteur de dents de longueur supérieure (16) destinées à coopérer avec des crabots (19) formés sur ledit pignon fou de vitesse (10, 11), ledit synchroniseur comprenant en outre des moyens pour limiter le dévirage dudit anneau de synchronisation (5, 6) par ledit baladeur (3), caractérisé en ce que les parties actives (22) desdites dents de longueur supérieure (16) et/ou lesdits crabots (19) sont biseautés, pour faciliter l'engagement de ces dents (16) entre ces crabots (19) en cas de légère désynchronisation entre ledit pignon fou de vitesse (10, 11) et ledit baladeur (3). 2. Synchroniseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties actives (22) desdites dents de longueur supérieure (16) et lesdits crabots (19) sont biseautés selon des angles (a) sensiblement conjugués. 3. Synchroniseur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les parties actives (22) desdites dents de longueur supérieure (16) et/ou lesdits crabots (19) sont biseautés selon un angle (a) situé dans une fourchette allant de 20 à 60 , et valant de préférence environ 30 . -TI- i 4. Synchroniseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties actives (22) desdites dents de longueur supérieure (16) et lesdits crabots (19) présentent des profils d'anti-lâcher (23, 24), de manière à assurer la tenue du crabotage. 5. Synchroniseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens pour limiter le dévirage dudit anneau de synchronisation (5, 6) consistent en ce que les parties actives (20) desdites dents de longueur inférieure (14) ont une extension circonférentielle (Ei), mesurée le long d'un quelconque cercle (C) centré par rapport à l'axe de rotation (A) dudit arbre de boîte (2), qui est strictement inférieure à l'extension circonférentielle (Es) des parties actives desdites dents de longueur supérieure (16), mesurée le long de ce même cercle (C). 6. Synchroniseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les parties actives (20) desdites dents de longueur inférieure (14) ont des flancs (25) sensiblement parallèles à l'axe de rotation (A) dudit arbre de boite (2). 7. Synchroniseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extension ciconférentielle (E.) desdites dents de longueur inférieure (14) mesurée le long d'un quelconque cercle centré par rapport audit axe de rotation (A) est située dans une fourchette allant de % à 75% de l'extension circonférentielle (Emin), mesurée le long d'un cercle de même rayon, de la partie la plus étroite (26) desdites dents de longueur supérieure (16). 8. Synchroniseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écart axial (8) entre les extrémités desdites dents de longueur inférieure (14) et les extrémités desdites dents de longueur supérieure (16) est inférieur à 5 mm. i - TU 9. Synchroniseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits secteurs de dents de longueur inférieure (14) et lesdits secteurs de dents de longueur supérieure (16) se succèdent régulièrement à la périphérie dudit baladeur (3). 10. Synchroniseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit baladeur (3) comporte à sa périphérie trois secteurs de dents de longueur inférieure (14) et trois secteurs de dents de longueur supérieure (16).