Brevet FR2790052A1 — publié le 20000825

"Pignon fou pour boîte de vitesses et procédé pour sa fabrication" La présente invention concerne le domaine des boîtes de vitesses mécaniques notamment pour véhicules automobiles et plus particulièrement un pignon fou pour boîte de vitesses et un procédé pour sa fabrication. En se reportant à la figure 1 annexée, on voit qu'une boîte de vitesses mécanique 1 pour véhicule automobile comprend en général un arbre d'entrée 2, dit arbre primaire, comportant notamment, successivement trois dentures la, lb et lc, et un arbre intermédiaire 3, dit arbre secondaire, qui porte un pignon fou 3a en prise avec la denture la de l'arbre primaire 2, un pignon fou 3b en prise avec la denture lc de l'arbre primaire 2 et un moyeu 4 disposé entre ces pignons fous 3a et 3b. Les pignons fous 3a et 3b peuvent être montés directement sur l'arbre secondaire 3 ou par l'intermédiaire de bagues 5 et sont guidés en rotation d'une part par le moyeu 4 et d'autre part par des rondelles 6 et 7 formant butée axiale. A chaque pignon fou 3a et 3b est associé un dispositif de synchronisation qui comporte un anneau de synchronisation 8 qui coopère d'une part avec le moyeu 4 et d'autre part avec une partie conique de synchronisation des pignons fous 3a et 3b ainsi qu'un dispositif d'armement comportant des ressorts 10 et des galets 1 1 portés par le moyeu 4. Le moyeu 4 porte à sa périphérie un baladeur 12 qui lui est lié en rotation par des cannelures axiales. Ce baladeur 12 comprend une denture extérieure 12a susceptible d'être en prise avec un pignon intermédiaire de marche arrière non représenté sur la figure et une gorge annulaire 12b recevant une fourchette d'un dispositif de commande de vitesses non représenté permettant de déplacer axialement le baladeur 12 dans un sens ou dans l'autre de façon à amener ses cannelures en prise avec une denture de crabotage 13 soit du pignon fou 3 soit du pignon fou 3b. Ainsi, le baladeur 12 se trouve, de part et d'autre d'une position morte, lié en rotation soit au pignon fou 3a soit au pignon fou 3b pour effectuer des rapports de démultiplication correspondant de la boîte de vitesses. 1 On connaît actuellement différentes manières de réaliser les pignons fous précités, qui comportent successivement une partie conique de synchronisation et, à un diamètre supérieur, une denture de crabotage et une denture d'engrenage. Une première manière connue consiste à fabriquer un pignon fou monobloc. Un tel pignon fou monobloc est peu compact car il est nécessaire de prévoir une gorge pour le dégagement des outils de taillage de la denture de crabotage et/ou de la denture d'engrenage. Aucun allégement de la denture de crabotage et la denture d'engrenage n'est possible autre que la gorge précitée. Une telle structure monobloc, dissymétrique, peut engendrer en outre des déformations non régulières de la denture d'engrenages au cours du traitement thermique du pignon. Dans une autre réalisation connue, la denture de crabotage est réalisée séparément sur un anneau qui est ensuite rapporté et soudé. Une telle réalisation peut engendrer des défauts de concentricité de la denture de crabotage par rapport à la denture d'engrenages et à la partie conique de synchronisation, ces défauts étant susceptibles d'être amplifiés au cours du traitement thermique. Dans une autre réalisation connue, la denture de crabotage et la partie conique de synchronisation sont réalisées séparément sur une bague qui est ensuite rapportée et fixée par frettage et soudure, éventuellement par l'intermédiaire de cannelures. Cette réalisation présente les mêmes inconvénients que la réalisation ci-dessus à bague rapportée comprenant uniquement la denture de crabotage. La présente invention a pour but de proposer un pignon fou pour boîte de vitesses de structure nettement différente de celles des pignons fous actuellement connues et utilisées, afin en particulier de réduire leurs inconvénients. Le pignon fou pour boîte de vitesses, susceptible d'être monté sur un premier arbre, comprend successivement une première denture extérieure destinée à être en prise avec une denture d'un autre arbre de la boîte de vitesses, une seconde denture de crabotage susceptible d'entrer en prise avec un baladeur et une partie conique d'extrémité susceptible de coopérer avec un anneau de synchronisation. 1 Selon l'invention, le pignon fou proposé comprend deux parties fixées l'une à l'autre, dont une première partie est formée par une roue qui comprend à sa périphérie ladite première denture extérieure et un passage axial et dont une seconde partie est formée par un moyeu qui comprend d'une part ladite seconde denture et ladite partie conique d'extrémité et d'autre part une partie cylindrique, ladite partie cylindrique dudit moyeu étant engagée dans le passage axial de ladite roue et fixée dans ce passage. Selon l'invention, ledit moyeu comprend de préférence un épaulement annulaire contre lequel ladite roue est axialement en butée. Selon l'invention, ladite roue présente de préférence, du côté dudit épaulement du moyeu, un chanfrein annulaire intérieur. Selon l'invention, ladite seconde denture dudit moyeu est de préférence à distance de la face radiale adjacente de ladite roue. Selon l'invention, ladite roue présente de préférence un plan de symétrie radial. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un pignon fou pour boîte de vitesses, comprenant successivement une première denture extérieure, une seconde denture de crabotage et une partie conique d'extrémité, en particulier le pignon fou selon l'invention mentionné ci-dessus. Selon l'invention, ce procédé consiste à fabriquer une roue présentant un passage axial et ladite première denture extérieure, ainsi qu'un chanfrein à l'une des extrémités de ce passage axial; à fabriquer un moyeu qui comprend d'une part ladite seconde denture de crabotage et ladite partie conique d'extrémité et d'autre part une partie cylindrique, ainsi qu'un épaulement entre ladite denture de crabotage et ladite partie cylindrique; à disposer du matériau de brasage dans l'angle de ladite partie cylindrique et de l'épaulement dudit moyeu; à assembler par engagement à force ou frettage la partie cylindrique dudit moyeu dans le passage axial de ladite roue jusqu'à ce que cette dernière soit en appui contre ledit épaulement; et à effectuer un traitement thermique de cet assemblage, comprenant une première étape de chauffage permettant la fusion dudit matériau de brasage et une seconde 1 étape de refroidissement permettant la soudure de la roue au moyeu. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un pignon fou pour boîte de vitesses décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin sur lequel: - la figure 1 représente une coupe longitudinale partielle d'une boîte de vitesses de l'état de la technique, décrite précédemment, dans laquelle peut être installé un pignon fou selon la présente invention, en remplacement des pignons fous 3a et 3b précités; la figure 2 représente une demi-coupe axiale d'une première partie d'un pignon fou selon la présente invention; - la figure 3 représente une demi-coupe axiale d'une seconde partie d'un pignon fou selon la présente invention; - et la figure 4 représente une demi-coupe axiale de l'assemblage des première et seconde parties précitées d'un pignon fou selon la présente invention. En se reportant aux figures 2 à 4, on voit qu'on a représenté un pignon fou 100 de boîte de vitesses qui comprend une première partie 101 et une seconde partie 102. Comme le montrent les figures 2 et 4, la première partie 101 est constituée par une roue plate qui comprend un passage cylindrique axial 103, une denture 104 réalisée à sa périphérie, ainsi que des évidements annulaires 105 et 106 réalisés dans ses flancs opposés, de telle sorte que cette roue présente, à l'extérieur des évidements 105 et 106, des surfaces annulaires radiales opposées 107 et 108 et, à l'intérieur de ces évidements 105 et 106, des surfaces radiales opposées 109 et 110. Aux extrémités du passage cylindrique 103, sont prévus des chanfreins 111 et 112. La roue 101 est ainsi réalisée de manière à présenter un plan radial de symétrie. En se reportant aux figures 3 et 4, on voit que la seconde partie 102 est formée par un moyeu qui comprend un alésage axial 113 et, à sa périphérie, successivement, une partie conique de synchronisation 114, une partie annulaire en saillie 115 à la périphérie de laquelle est réalisée une denture de crabotage 116 et une partie 1 cylindrique lisse 117 délimitée, du côté de la partie annulaire 115, par un épaulement radial annulaire 118. La roue 101 et le moyeu 102 étant ainsi réalisés, on peut les assembler en procédant de la manière suivante. On dépose dans l'angle de la partie cylindrique 117 et de l'épaulement radial 118 du moyeu 102, comme le montre la figure 3, un matériau de brasage 119. Puis, par frettage, on engage la partie cylindrique 117 du moyeu 102 dans le passage axial 103 de la roue 101 jusqu'à ce que le flanc radial 110 de cette roue vienne en appui contre l'épaulement 119 du moyeu 102, les diamètres du passage axial 103 de la roue 101 et de la partie cylidnrique 117 du moyeu 102 étant réalisés à cet effet de façon correspondante. Le chanfrein 112 de la roue 101 détermine dans l'angle de la partie cylindrique 117 de l'épaulement 118 du moyeu 102 un espace contenant le matériau de brasage 119. De plus, le passage cylindrique 103 présente de préférence un grand nombre de cannelures longitudinales de très faible profondeur qui agissent en conduits capillaires dans lesquels peut s'écouler le matériau de brasage à l'état liquide 119. On obtient ainsi un assemblage tel que représenté sur la figure 4 de la roue 101 montée sur le moyeu 102. Ensuite, on effectue une opération thermique de cet assemblage, qui consiste dans une première étape à le chauffer brièvement et dans une seconde étape à le refroidir. Au cours de cette opération thermique, le chauffage permet la fusion du matériau de brasage 119 qui se propage le long des conduits capllaires précités et le refroidissement provoque le durcissement du matériau de brasage et la soudure de la roue 101 sur le moyeu 102, la température de chauffage étant prévue à cet effet. Puis on procède au traitement thermique de l'assemblage, à une température inférieure à la température de l'opération thermique de soudage, le matériau de brasage restant à l'état solide. 1 En fin d'opération, on obtient le pignon fou 100 tel que représenté sur la figure 4. Le pignon fou 100 ainsi réalisé présente de nombreux avantages. Dans le cas en particulier de pignons fous de grands diamètres, les évidements 105 et 106 de la roue 101 permettent un allègement. La roue 101 étant symétrique, elle présente moins de déformations lors de l'opération de traitement thermique. En fabrication, la roue 101 peut être associée à d'autres roues identiques de façon à effectuer un taillage simultané de la denture exérieure 104. D'une part la roue 101 et d'autre part le moyeu 102 présentent des diamètres de références propres, par rapport auxquels les opérations d'usinage respectives peuvent être effectuées. Il n'existe aucune opération de soudure avant l'opération de traitement thermique général du pignon fou 100 au cours de laquelle la roue 101 et le moyeu 102 se soudent entre eux, limitant ainsi leur déformation. Il est possible de réaliser des pignons fous différents présentant des moyeux 102 identiques et des roues 101 de dimensions différentes La présente invention ne se limite pas au pignon fou 100 ci- dessus décrit. Bien des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. 1 REVENDICATIONS 1. Pignon fou (100) pour boîte de vitesses, susceptible d'être monté sur un premier arbre et comprenant successivement une première denture extérieure destinée à être en prise avec une denture d'un autre arbre de la boîte de vitesses, une seconde denture de crabotage susceptible d'entrer en prise avec un baladeur et une partie conique d'extrémité susceptible de coopérer avec un anneau de synchronisation, caractérisé par le fait qu'il comprend deux parties (101, 102) fixées l'une à l'autre, dont une première partie (101) est formée par une roue qui comprend à sa périphérie ladite première denture extérieure (104) et un passage axial (103) et dont une seconde partie (102) est formée par un moyeu qui comprend d'une part ladite seconde denture (116) et ladite partie conique d'extrémité (114) et d'autre part une partie cylindrique (117), ladite partie cylindrique (117) dudit moyeu (102) étant engagée dans ledit passage axial (103) de ladite roue (101) et fixée dans ce passage. 2. Pignon fou selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit moyeu (102) comprend un épaulement annulaire (118) contre lequel ladite roue (101) est axialement en butée. 3. Pignon fou selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite roue (101) présente, du côté dudit épaulement annulaire du moyeu, un chanfrein annulaire intérieur (112). 4. Pignon fou selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite roue (101) présente, dans son passage axial, des cannelures logitudinales. 5. Pignon fou selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite seconde denture (116) dudit moyeu est à distance de la face radiale (106) adjacente de ladite roue (101). 6. Pignon fou selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite roue (101) présente un plan de symétrie radial. 7. Procédé de fabrication d'un pignon fou pour boîte de vitesses, comprenant successivement une première denture extérieure, 1 une seconde denture de crabotage et une partie conique d'extrémité, notamment selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste: - à fabriquer une roue (101) présentant un passage axial (103) et ladite première denture extérieure (104), ainsi qu'un chanfrein (112) à au moins l'une des extrémités de ce passage axial; - à fabriquer un moyeu (102) qui comprend d'une part ladite seconde denture de crabotage (116) et ladite partie conique d'extrémité (114) et d'autre part une partie cylindrique (117), ainsi qu'un épaulement (118) entre ladite denture de crabotage et ladite partie cylindrique; - à disposer du matériau de brasage (119) dans l'angle de ladite partie cylindrique (117) et de l'épaulement (118) dudit moyeu (102); - à assembler par engagement à force ou frettage la partie cylindrique dudit moyeu (102) dans le passage axial de ladite roue (101) jusqu'à ce que cette dernière soit en appui contre ledit épaulement (118); - et à effectuer un traitement thermique de cet assemblage, comprenant une première étape de chauffage permettant la fusion dudit matériau de brasage (119) et une seconde étape de refroidissement permettant la soudure de la roue (101) au moyeu (102).