Brevet FR2802995A1 — publié le 20010629

"Dispositif d'embrayage interne multidisques pour boîte de vitesses et boîte de vitesses munie d'un tel dispositif" La présente invention se rapporte à la commande interne des boîtes de vitesses mécaniques, notamment de véhicule automobile. Elle a pour objet un dispositif d'embrayage interne multidisques pour boîtes de vitesses à arbres parallèles et engrenages comportant une première série de disques solidaires d'un moyeu porté par un arbre de la boîte et une seconde série de disques fixés dans une cloche elle-même solidaire d'un pignon fou de la boîte. L'invention concerne également une boîte de vitesses équipée d'un tel dispositif d'embrayage. On connaît des embrayages multidisques internes du type indiqué ci-dessus, qui comportent un moyeu lié en rotation, notamment par l'intermédiaire de cannelures à l'arbre primaire ou secondaire de la boîte et portant une pluralité de disques. Le moyeu est reçu dans une cloche externe qui est liée en rotation au pignon fou et qui comporte une pluralité de disques en regard des disques du moyeu. Dans un tel embrayage, les disques intérieurs de la cloche et les disques extérieurs du moyeu sont immergés dans un carter rempli d'huile. Le moyeu est par ailleurs lié au piston d'un vérin hydraulique, et peut ainsi être actionné en coulissement axial vers une position active de sollicitation dans laquelle il presse les disques du moyeu contre les disques de la cloche, de façon à transmettre tout ou partie du couple moteur par le pignon fou. Le moyeu est rappelé élastiquement vers une position de repos, notamment par un ressort à l'encontre d'une butée, dans laquelle les disques du moyeu sont disjoints des disques de la cloche. Le moyeu est par ailleurs lié au piston d'un vérin hydraulique et peut ainsi être actionné en coulissement axial vers une position active de sollicitation dans laquelle il presse les disques du moyeu contre les disques de la cloche. L'inconvénient d'une telle conception réside dans le fait qu'il existe des frottements internes entre les deux séries de disques de l'embrayage lorsque celui-ci est inactif, du fait de la différence de vitesse entre son moyeu et sa cloche. En effet, les disques du moyeu et de la cloche sont relativement proches les uns des autres et la différence de leur vitesses de rotation provoque, du fait du frottement fluide entre les disques et l'huile, un échauffement de l'huile de l'embrayage associé. De telles pertes énergétiques pénalisent fortement le rendement d'une telle boîte de vitesses. Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose un dispositif d'embrayage qui permet de découpler le moyeu de son arbre. Cette mesure permet de laisser tourner le moyeu et l'ensemble disques indépendamment de leur arbre, si bien que les frottements entre les disques n'ont plus d'incidence sur le rendement de la boîte. Dans ce but, l'invention prévoit que le moyeu puisse être sélectivement lié ou libre en rotation par rapport à son arbre. De préférence, le moyeu peut être craboté avec son arbre sous la commande du moyeu de serrage des disques. Selon un mode réalisation particulier de l'invention, le moyeu est libre en rotation sur un manchon solidaire de l'arbre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe partielle par un plan axial de moyens de synchronisation, de la boîte de vitesses selon un état antérieur de la technique ; - la figure 2 est une vue en coupe par un plan axial des moyens de synchronisation de la boîte de vitesses selon l'invention représentés en position de repos ; - la figure 3 est une vue selon la figure 2 des moyens de synchronisation de la boîte de vitesses selon l'invention, représentés en position de crabotage du plateau auquel est lié le moyeu avec le manchon qui est lié à l'arbre secondaire ; - la figure 4 est une vue selon la figure 3 des moyens de synchronisation de la boîte de vitesses selon l'invention représentés en position du crabotage du plateau avec le manchon et en position de serrage des disques extérieurs du moyeu contre les disques intérieurs de la cloche ; - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne 5-5 de la figure 4 représentant le jeu de dentures du plateau craboté avec le jeu de dentures du manchon ; et - les figures 6a à 6c sont des vues de détail par un plan coupant parallèlement à la direction axiale les dentures du plateau et du manchon, et qui illustrent les étapes successives de crabotage du jeu de dentures du plateau avec le jeu de dentures du manchon. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté à la figure 1 un pignon fou 12 d'une boîte de vitesses (non représentée) de type connu à arbres parallèles et engrenages. L'arbre 14 porte un pignon fou 12, qui engrène en permanence avec un pignon fixe (non représenté) d'un autre arbre de la boîte qui est susceptible d'être lié en rotation avec l'arbre 14 par le dispositif d'embrayage 16 commandé dont un premier élément, formé d'un moyeu 18 cylindrique fixe par rapport à l'arbre 14, est susceptible d'être lié en rotation à un second élément, formé d'une cloche avant 20 tubulaire fixe par rapport au pignon fou 12, pour lier en rotation l'arbre 14 au pignon fou 12. Le moyeu arrière 18 cylindrique est notamment monté sur l'arbre 14 par l'intermédiaire de cannelures 30 et il est arrêté axialement par rapport à celui-ci par l'intermédiaire d'un anneau élastique 19. Avantageusement, la cloche avant 20 est venue de matière avec le pignon fou avant 12. La cloche avant 20 cylindrique entoure le moyeu 18 et est susceptible d'être liée à celui-ci par l'intermédiaire des disques de l'embrayage 16. Le moyeu 18 comporte sur sa périphérie 22 extérieure des disques 24, qui sont montés avec un jeu axial "J" en regard de disques 26 périphériques fixés à l'intérieur 28 de la cloche 20. L'arbre 14 porte un plateau 32 centré sur le moyeu 18. Le plateau porte 32 présente des trous 35 qui coulissent avec des crans 21 du moyeu 18. Le plateau 32 est ainsi lié en rotation avec le moyeu 18. Il est rappelé élastiquement par un ressort 33 qui laisse subsister un jeu entre les disques d'embrayage 24 et 26. Sa face d'appui avant 34 a un diamètre inférieur à celui de la cloche 20 et sensiblement égal à celui des disques 24. De la sorte le plateau 32 est mobile entre une position arrière de repos, dans laquelle il est rappelé élastiquement vers l'arrière par l'intermédiaire à l'encontre d'un roulement 48 qui forme butée et qui est porté par un vérin hydraulique 46 coaxial à l'arbre 14, et une position avant active dans laquelle sa face d'appui 34 sollicite l'empilement des disques 24 du moyeu 18 et 26 de la cloche 20 pour les presser les uns contre les autres et accoupler ainsi le moyeu 18 à la cloche 20. Le vérin hydraulique 46, qui porte le roulement 48, est monté coulissant sur un arbre porteur 43 coaxial à l'arbre 14 entre une position arrière de repos dans laquelle il est en appui sur une face de butée 36 de l'arbre porteur 43 et une position avant active dans laquelle il sollicite le plateau 32 par l'intermédiaire du roulement 48. Avantageusement, le ressort de rappel 33 est constam ment comprimé entre le plateau 32 et le moyeu 18 qu'il immobilise ainsi axialement contre l'anneau élastique 19. Ainsi, le coulissement axial d'arrière en avant du plateau 32 est assuré par le vérin 46 qui est commandé par un module électronique de commande et un distributeur hydraulique (non représentés) de la boîte de vitesses. Comme indiqué plus haut, cette conception présente un inconvénient majeur lié aux frottements entre les disques lorsque l'embrayage n'est pas sollicité. Le jeu entre les disques 26 de la cloche et les disques 24 du moyeu 18 étant très réduit et étant occupé par l'huile de lubrification de l'embrayage, il se produit un phénomène de frottement fluide qui transforme en pure perte une partie de l'énergie mécanique de l'arbre primaire, cheminant par l'engrènement des pignons fixes et des pignons fous 12, en énergie calorifique qui produit un échauffement de l'huile. Cette perte d'énergie pénalise fortement le rendement énergétique global de la boîte de vitesses. Pour remédier cet inconvénient, l'invention propose un dispositif 10 d'embrayage tel que décrit en référence aux figures 2 à 6c. Conformément à l'invention, et comme l'illustrent les figures 2 à 4, le moyeu 18 est susceptible d'être sélectivement lié en rotation à l'arbre 14 secondaire notamment par un crabot commandé. A la différence des embrayages multidisques connus de l'état antérieur de la technique, le moyeu 18 est tubulaire et est monté libre en rotation par l'intermédiaire d'un palier 40, par exemple un roulement à aiguilles, sur un manchon 42 qui est monté fixe à une extrémité arrière 44 de l'arbre 14 et qui traverse la cloche 20 et le moyeu 18. Le dispositif d'embrayage 18 faisant l'objet de l'invention comporte un arbre 43 porteur qui est monté coaxialement à l'arbre 14. L'arbre 43 reçoit en coulissement axial un piston 46 d'un vérin coaxial à simple effet, qui porte le plateau 32 par l'intermédiaire d'un palier formé d'un roulement 48 à une rangée de billes à contact oblique. Le piston 46 est mobile entre une position de repos, représentée à la figure 2, dans laquelle il est rappelé élastiquement par un ressort 33, porté par l'arbre 43 porteur arrière, à l'encontre d'une face d'épaulement 36 de l'arbre 43 porteur arrière, et une position de sollicitation du plateau 32 arrière qui est représentée à la figure 4. De la sorte, le plateau 32 est lui aussi mobile entre une position de repos, dans laquelle il est rappelé élastiquement vers l'arrière avec le piston 46 du vérin coaxial, et une position active dans laquelle sa face d'appui 34 sollicite l'empilement des disques extérieurs 24 du moyeu 18 et intérieurs de la cloche 20 pour les presser les uns contre les autres et accoupler ainsi le moyeu 18 à la cloche 20. Le moyeu 18 est lié en rotation au manchon par l'intermédiaire d'au moins une patte 21 axiale qui est reçue en coulissement dans un trou axial 35 du plateau. De la sorte, le plateau 32 est à même de coulisser aussi sur le moyeu 18 entraîné en rotation par celui-ci. D'une manière connue, le coulissement axial d'arrière en avant du piston 46 du vérin hydraulique, et donc du plateau 32 qui y est lié, est commandé par le module électronique de commande et son distributeur hydraulique associé (non représenté). Pour accoupler préalablement le moyeu 18 à l'arbre 14, le plateau est, entre sa position de repos et la position active, susceptible d'occuper une position de crabotage avec le manchon 42. En effet, le plateau 32, comporte une portée annulaire transversale 52 qui est agencée sensiblement en regard d'une portée annulaire transversale arrière 54 du manchon 42. La portée annulaire transversale 52 du plateau 32 comporte un premier jeu de dentures axiales 56 susceptibles de coopérer avec un second jeu de dentures 58 qui s'étendent axialement à partir de la portée annulaire transversale 54 du manchon 42. Les dentures 56 et 58 sont d'une longueur "I" déterminée correspondant à seulement une première partie de la course du plateau 32. Avantageusement, le plateau 32 et le manchon 42 comportent chacun trois dentures 56 et 58, mais leur nombre n'est pas limitatif de l'invention et il pourrait être supérieur du moment qu'il est supérieur à trois, ceci afin de garantir un appui axial satisfaisant du plateau 32 sur le manchon 42. De la sorte, la course du plateau 32 se décompose en deux parties, une première partie, représentée à la figure 3, dans laquelle, après avoir quitté la position de repos de la figure 2, le jeu de dentures 56 du plateau 32 est craboté avec le jeu de dentures 58 du manchon 42 et dans laquelle les disques 24 du moyeu 18 et les disques 26 de la cloche 20 font entre eux un jeu "J", puis une deuxième partie, représentée à la figure 4, dans laquelle, les dentures 56 et 48 restant crabotées, le plateau 32 presse les disques 24 du moyeu 18 contre les disques 26 de la cloche 20 par l'intermédiaire de sa face d'appui 34 en annulant le jeu "J". Le détail du crabotage des jeux de dentures 56 et 58 est représenté plus en détail aux figures 6à à 6c. A la figure 6a, le plateau 32 étant au repos les dentures 56 et 58 sont par exemple face à face. A la figure 6b, le plateau arrive en fin de la première partie de sa course et les dentures 56 du plateau 32 et 58 du manchon 42 sont en contact. Comme le plateau 32 est animé d'un mouvement de rotation d'une vitesse différente de celle du manchon 42, les dentures 56 du plateau 32 se décalent angulairement d'elles-mêmes et sont crabotées l'une à l'autre tout le long de la deuxième partie de la course du plateau 32, comme illustré à la figure 6c et à la figure 5. Ainsi, l'invention permet avantageusement de désaccoupler le moyeu 18 de l'arbre secondaire 14 lorsque l'embrayage 16 est relâché, ce qui permet d'éliminer le problème des pertes énergétiques par frottement fluide qui sont l'apanage des embrayages multidisques à bain d'huile conventionnels. Cette invention s'applique dans les mêmes conditions si la boîte concernée possède en ou plusieurs embrayages multidisques internes, portés par l'arbre primaire ou les arbres secondaires. Enfin, si cette boîte est robotisée, le ou les pistons de serrage d'embrayage pourront normalement être placés sous le contrôle du module de robotisation. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'embrayage multidisques interne pour boîtes de vitesses à arbres parallèles et engrenages comportant une première série de disques (24) solidaires d'un moyeu (18) porté par un arbre (14) de la boîte et une seconde série de disques (26) fixés dans une cloche (20) solidaire d'un pignon fou (12), caractérisé en ce que le moyeu (18) peut être sélectivement lié ou libre en rotation avec l'arbre (14). 2. Dispositif d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu (18) peut être craboté avec l'arbre (14) sous la commande du moyeu de serrage (46) des disques (24, 26). 3. Dispositif d'embrayage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyeu (18) est libre en rotation sur un manchon (42) solidaire de l'arbre (14) et susceptible d'être craboté avec un plateau (32) lié en rotation au moyeu. 4. Dispositif d'embrayage selon la revendication 3 caractérisé en ce que le plateau (32) peut coulisser sur le moyeu (18) sous la commande du moyeu de serrage et présenter des dents de crabotage avec le manchon (42). 5. Dispositif d'embrayage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente un arbre porteur fixe (43) rapporté sur un carter de la boîte, maintenant radialement le moyeu de serrage (46), tout en autorisant son coulissement axial. 6. Dispositif d'embrayage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyeu du serrage (46) présente un piston porté par l'arbre porteur (43) et appuyant sur le plateau par l'intermédiaire d'un palier (48). 7. Dispositif d'embrayage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le piston (46) est mobile en direction du plateau à l'écart d'une position de repos contre une butée (36) de l'arbre porteur (43), vers laquelle il est rappelé élastiquement. 8. Dispositif d'embrayage selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la course du piston (46) présente une première partie dans laquelle les dents (56) du plateau (32) viennent se craboter avec les dents (58) du manchon (42), et une seconde partie dans laquelle les premiers disques (24) sont pressés contre les seconds disques (26). 9. Boîte de vitesses caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif d'embrayage conforme à l'une des revendications précédentes. 10. Boîte de vitesses selon la revendication 9, caractérisée en ce que le moyeu de serrage (46) d'au moins un dispositif d'embrayage est commandé par son module électronique de robotisation.