Brevet FR2802997A1 — publié le 20010629

DISPOSITIF DE SYNCHRONISATION D'UN PIGNON FOU L'invention concerne l'indexage du baladeur dans un groupe de synchronisation et de crabotage de boîte de vitesses. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif pour la synchronisation d'un pignon fou avec un arbre de boîte de vitesses à au moins deux arbres parallèles, comportant un moyeu fixé sur arbre par l'intermédiaire de cannelures, un baladeur lié en rotation au moyeu et coulissant extérieurement sur celui- ci, au moins un pignon fou et au moins un anneau synchronisation interposé axialement entre le moyeu fixe et pignon , ledit anneau portant un jonc élastique dans une gorge circulaire. Dans un tel dispositif, l'anneau de synchronisation est mobile entre une position axiale de repos dans laquelle le baladeur est éloigné du pignon fou en laissant le jonc élastique expansé radialement, une première portée tronconique de l'anneau de synchronisation étant au contact d'une portée tronconique complémentaire du moyeu fixe, et une position axiale de crabotage, dans laquelle un jeu de dentures du baladeur est craboté sur un jeu de dentures du pignon fou Entre ces deux positions, l'anneau passe par une position axiale intermédiaire de synchronisation, dans laquelle le baladeur est rapproché du pignon fou en sollicitant, par l'intermédiaire d'au moins une rampe inclinée par rapport à la direction axiale, au moins une portion en saillie du jonc élastique, et amène par son intermédiaire une deuxième portée tronconique de l'anneau de synchronisation au contact d'une portée tronconique complémentaire du pignon fou, afin d'entraîner le pignon fou à la même vitesse de rotation que l'arbre. On connaît de nombreux exemples de dispositifs de synchronisation du type décrit ci-dessus. II s'agit pour la plupart de dispositifs formant crabot, dont le baladeur est actionné par une fourchette liée à un coulisseau qui est guidé en translation dans un carter de la boîte de vitesses qui porte l'arbre, lequel coulisseau est actionné par un levier de changement des vitesses du véhicule, et est indexé dans ses différentes positions d'engagement d'un rapport de démultiplication par des billes rappelées élastiquement qui pénètrent dans des encoches du coulisseau. Cette conception permet notamment une indexation précise du levier de changement des vitesses du véhicule, dont les différentes positions sont indexées par les billes d'indexation du coulisseau. Cette conception présente ailleurs l'avantage d'une grande simplicité de montage, mais permet pas une indexation précise du baladeur, en position neutre et lorsque le rapport est engagé. En effet, l'accouplement la fourchette au baladeur nécessite impérativement un jeu montage et est soumis à des dispersions de fabrication. Les conséquences du jeu et de cette imprécision peuvent être une usure anormale de l'anneau de synchronisation dont la portée tronconique peut se trouver en contact intempestif avec la portée tronconique du pignon fou, des échappements de vitesse et de l'usure des patins de fourchette. L'indexation par les billes d'indexation du coulisseau de la position axiale du baladeur, est par conséquent insuffisante. Pour remédier à cet inconvénient, une solution consiste réaliser une indexation supplémentaire, agencée dans l'ensemble du moyeu baladeur. Dans ce but, l'invention propose un dispositif synchronisation du type décrit dans le brevet FR-A-2.757.915, caractérisé en ce que le moyeu fixe comporte des moyens de verrouillage radial rappelés élastiquement vers l'extérieur, qui, pour réaliser indexation du baladeur dans sa position axiale de repos, sont destinés à coopérer avec au moins un évidement complémentaire agencé à l'intérieur du baladeur, et qui, pour réaliser l'indexation du baladeur dans sa position de crabotage, sont destinés a coopérer avec une rampe extérieure inclinée dite rampe d'armement du jonc du baladeur. Selon autres caractéristiques de l'invention - la course axiale du baladeur est égale à la distance axiale séparant l'évidement du baladeur de la rampe extérieure inclinée du baladeur pour permettre, en position de crabotage, aux moyens verrouillage radial du moyeu fixe de coopérer avec la rampe extérieure inclinée du baladeur, et pour permettre au jonc élastique de coopérer avec l'évidement du baladeur ; - les moyens de verrouillage sont agencés dans l'épaisseur du moyeu fixe et comportent au moins un élément de contact, par exemple une bille, recevant la poussée d'un système de rappel élastique constitué de façon non limitative par ressort hélicoïdal disposé dans une cage cylindrique d'axe radial portée par le moyeu fixe, et au moins un évidement intérieur du baladeur en forme de V ou de tore; - le moyeu fixe est lié en rotation à arbre par l'intermédiaire de cannelures et est arrêté axialement, notamment par des anneaux élastiques qui sont reçus dans des gorges de l'arbre ; - le dispositif présente une symétrie de conception par rapport à un plan transversal médian et il comporte deux pignons fous, deux anneaux de synchronisation, et deux joncs élastiques, agencés de part et d'autre du moyeu et d'un baladeur unique ; - l'évidement intérieur du baladeur est agence axialement en position centrale. 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 axiale d'un dispositif de synchronisation selon l'invention représenté en position de repos - la figure 2 est une vue selon la figure 1 représentant le dispositif en position de synchronisation ; - la figure 3 est une vue selon la figure 1 représentant le dispositif en position de crabotage. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. voit sur les figures 1 à 3 l'ensemble d'un dispositif 10 pour la synchronisation en rotation d'au moins un pignon fou monté libre en rotation sur un arbre 16 d'une boîte de vitesses de véhicule automobile (non représentée). Dans la description qui va suivre, le dispositif 10 présente une symétrie de conception par rapport à un plan vertical médian, qui permet la synchronisation d'un deuxième pignon 12. II sera par conséquent décrit que la partie du dispositif permettant la synchronisation du pignon fou 12 situé à droite. Conventionnellement, en ce qui concerne la partie dispositif qui est ici décrite en référence à la partie de droite des figures, l'arbre 16 de la boîte de vitesses comporte un arrêt axial qui forme une butée axiale pour les éléments du dispositif 10 qui seront décrits ultérieurement. Le dispositif 10 comporte par conséquent en totalité deux arrêts axiaux agencés de part d'autre du plan médian de symétrie, par exemple un épaulement d'un côté, c'est à dire à droite sur les figures, et une rondelle d'appui de l'autre côté, c'est à dire à gauche sur les figures. manière connue, le moyeu fixe 24 est entraîné en rotation par l'arbre 16 de la boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un premier jeu de cannelures intérieures 28 qui reçu dans un jeu de cannelures complémentaires de l'arbre 16. Le moyeu fixe 24 est arrêté axialement par rapport à l'arbre 16 par des anneaux élastiques 30 qui sont reçus dans gorges complémentaires de l'arbre 16. Le moyeu 24 comporte deuxième jeu de cannelures extérieures 32 qui reçoivent en coulissement axial le baladeur 26. Comme représenté à la f figure 1, l'anneau de synchronisation 22, en position repos, est interposé axialement entre le moyeu fixe 24 et le pignon fou 12. L'anneau de synchronisation 22 comporte une gorge circulaire 34 qui contient le jonc élastique 36 qui comporte au moins trois portions 37 en saillie radiale qui traversent la paroi 29 du grand diamètre du moyeu. Sur sa face intérieure 29, le moyeu 24 a une première forme conique 42 sur laquelle s'appuie le jonc et une deuxième face conique 40 sur laquelle s'appuie l'anneau qui lui a une face conique conjuguée 38. Ainsi, par la force élastique d'expansion du jonc sur forme conique 42, l'anneau est repoussé vers l'intérieur du moyeu, centré radialement et indexé axialement par les parties coniques 40 et 38 en contact. Cette disposition est avantageuse, car elle élimine le contact au repos de l'anneau avec le pignon et réduit les pertes par traînée et l'usure. Au repos, les saillies 37 du jonc 36 n'interfèrent pas avec les rampes extérieures 44 dite d'armement du baladeur 26. fourchette, représentée uniquement par le patin 31, actionnée conducteur du véhicule via un dispositif de commande représenté, et permet d'indexer le baladeur d'une position repos à une position crabotée. Elle est supportée par un coulisseau, non représenté, lui-même indexé par rapport au carter de la boîte non représenté. Le patin de fourchette sensiblement moins large que la gorge extérieure du baladeur a un jeu J de part et d'autre, et n'est pas en contact avec flancs la gorge du baladeur puisque fourchette et baladeur sont indexés indépendamment. Cette disposition est avantageuse car l'absence de contact du patin supprime les échauffements réduit usure. Comme l'illustre la figure 3, lorsque le baladeur 26 est amené au contact du pignon fou 12 dans une position axiale de crabotage et que le patin 31 est revenu dans une position de repos sous l'action des billes d'indexation (non représentées) du coulisseau de commande de la boîte de vitesses du véhicule, un jeu 50 de dentures axiales du baladeur 26, coopère avec un jeu 51 de dentures axiales du pignon fou 12 pour réaliser un engrènement permettant la transmission d'une puissance motrice entre arbre 16 et le pignon fou 12. Dans cette position, le jonc élastique 36 est relâché, et l'anneau de synchronisation 22 retrouve sa configuration initiale de la figure 1, sa portée tronconique 38 revenant au contact de la portée tronconique 40 du moyeu 24. Conformément aux enseignements de l'invention, le moyeu fixe avant 24 comporte des moyens de verrouillage radial permettent l'indexation axiale du baladeur 26 dans la position axiale repos et dans la position axiale de crabotage. Comme l'illustre la figure 1, le moyeu 24 comporte moins un logement radial 52 qui s'étend radialement vers l'intérieur, et qui reçoit une cage radiale 54 solidaire du moyeu de forme sensiblement cylindrique qui comporte radialement de l'extérieur vers l'intérieur une bille de contact 56 en appui par exemple sur un ressort hélicoïdal de compression 60. La Ile de contact 56 est ainsi rappelée radialement vers l'extérieur du moyeu. Selon la vue de la figure 1, la bille de contact est destinée, dans la première position axiale de repos, à coopérer avec un évidement radial 62 qui est agencé à l'intérieur du baladeur 26. Ainsi, tant que le baladeur 26 n'est sollicité par aucun organe de commande de la boîte de vitesses comme une fourchette, il est maintenu en première position axiale de repos par l'effort radial qu'exerce sur son évidement radial 62 la bille de contact 56. De la sorte, la position axiale du baladeur 26 est indexée et, même au cas où un léger effort résultant par exemple de vibrations, est transmis au baladeur 26, le jonc élastique 36 ne peut être sollicité par la rampe inclinée du baladeur 26, ce qui garantit un parfait contact de la première portée tronconique 38 de l'anneau de synchronisation 22 avec la portée tronconique complémentaire 40 du moyeu 24 et 'duit ainsi les risques d'usure de l'anneau de synchronisation 22. Par ailleurs, comme l'illustre la figure 3, la course axiale du baladeur 26 est égale à la distance axiale séparant l'évidement radial 62 du baladeur 26 d'une rampe extérieure 44 du baladeur 26. De la sorte, lorsque le baladeur 26 est rapproché vers le pignon fou 12 en deuxième position axiale de crabotage, la bille de contact 56 et le jonc élastique 36 sont, comme l'illustre la figure 2, ramenés simultanément radialement vers l'intérieur par les cannelures intérieures du baladeur 26. Puis, lorsque le jeu de dentures 50 du baladeur 26 est craboté sur jeu de dentures 51 du pignon fou 12, comme illustré à la figure 3, évidement 62 intérieur du baladeur 26 est amené en regard du jonc élastique 36 et la portion 37 en saillie du jonc 36 pénètre dans l'évidement 62. Simultanément, la bille de contact radial 56 est rappelée élastiquement par le ressort hélicoïdal 60 vers l'extérieur pour venir au contact de la rampe avant inclinée 44. De la sorte, le jonc élastique 36 est à même de se relâcher radialement vers l'extérieur et permet de ramener l'anneau synchronisation 22 au contact du moyeu Avantageusement, le baladeur 26 est indexé en translation axiale par des moyens de verrouillage constitués au moins de bille de contact radial 56, ce qui garantit parfaite immobilité axiale. De la sorte, une boîte de vitesses possédant dispositif 10 comporte deux indexations séparées. D'une part le coulisseau de commande qui est lié à la fourchette comportant le patin 31 est indexée par des billes, ce qui garantit une bonne précision de la position des rapports, aussi appelée "précision de grille", et d'autre part le baladeur 26 est parfaitement indexé par la bille de contact radial 36, ce qui garantit un engagement précis des rapports. On remarquera aussi que, pour que cette double indexation soit possible, il est nécessaire que le patin 31 de la fourchette soit reçu dans la gorge complémentaire 33 extérieure du baladeur 26 avec un jeu J, comme représenté à la figure de façon que les jeux de fonctionnement de l'indexation du coulisseau et de l'indexation du baladeur 26, soient compatibles. En variante, un montage du patin 31 dans la gorge du baladeur 26 pourrait être effectué avec un jeu réduit dans le où le coulisseau ne serait pas indexé et où l'indexation de chaque rapport serait réalisée par le dispositif de synchronisation et de crabotage associé. Avantageusement, le dispositif d'indexage du baladeur dans le moyeu constitue , quand la bille 56 au cours de la phase crabotage monte progressivement sur la rampe 44 du baladeur, un moyen d'accompagnement du baladeur en fin d'engagement qui sera perçu favorablement par le conducteur. Par ailleurs, l'immobilité axiale ferme du baladeur en position craboté, réduit les risques d'échappement du baladeur et par conséquent d'échappement de vitesse. Il est alors possible de simplifier la géométrie des cannelures du baladeur 50 et des crabots 51du pignon fou comme l'illustre la coupe A de la figure 1 où nous pouvons voir les flans des dentures 50 et 51 parallèles. effet, les formes , par exemple en contre dépouille communément appelées anti-lachers sont absentes. Par de là, les jeux d'entraînement du baladeur et du pignon se trouvent réduits contribueront à la réduction des bruits de claquement inversions de couple. be plus, le maintien axial ferme du baladeur sur le pignon fou par l'action de la bille 56 sur la rampe 64 baladeur empêche la perte de contact axial du baladeur et du pignon au cours des inversions de couple et contribue également favorablement à lai réduction des bruits de chiquement, et réduit les risque d'échappements de vitesse. REVENDICATIONS [1J Dispositif (10) pour la synchronisation d'un pignon fou (12) avec un arbre (16) de boîte de vitesses à au moins deux arbres parallèles, comportant un moyeu (24) fixé l'arbre (16) par l'intermédiaire de cannelures (28), un baladeur (26) lié en rotation au moyeu (24) et coulissant extérieurement sur celui-ci, au moins un pignon fou (12) et moins un anneau de synchronisation (22) interposé axialement entre le moyeu fixe (24) et ce pignon fou (12), ledit anneau (22) portant un jonc élastique (36) dans une gorge circulaire (34), caractérisé en ce que le moyeu fixe (24) comporte des moyens de verrouillage radial rappelés élastiquement vers l'extérieur, qui, pour réaliser l'indexation du baladeur (24) dans sa position axiale de repos, sont destinés à coopérer avec au moins un évidement (62) complémentaire agencé à l'intérieur du baladeur (26), et qui, pour réaliser indexation du baladeur (26) dans sa position axiale de crabotage, sont destinés à coopérer avec une rampe avant (44) inclinée du baladeur (26). [2] Dispositif (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce la course axiale du baladeur (26) est égale à la distance axiale séparant l'évidement (62) du baladeur (26) de la rampe avant (44) inclinée du baladeur (26) pour permettre, position de crabotage, aux moyens de verrouillage radial du moyeu fixe (24) de coopérer avec la rampe (44) inclinée du baladeur (26) et pour permettre au jonc élastique (36) coopérer avec l'évidement (62) du baladeur (26). [3] Dispositif (10) selon la revendications 1 ou 2, caractérisé en que les moyens de verrouillage sont agences dans l'épaisseur du moyeu fixe (24) et comportent au moins une Ile de contact (56) montée en appui sur un ressort hélicoïdal (60) dans une cage (54) cylindrique d' radial portée par le moyeu fixe (24), et au moins un évidement intérieur (62) du baladeur (26) en forme de V ou de tore. [4] Dispositif (10) selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé ce que l'évidement (62) intérieur du baladeur (26) est agencé axialement en position centrale. [5] Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur du patin de fourchette est sensiblement inférieur à la largeur de la gorge du baladeur, en ce que la fourchette a ses propres moyens d'indexage. [6] Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cannelures (50) du baladeur et (51) du pignon fou (12) ont des flancs parallèles dépourvues contre dépouille de type anti-Incher.