Brevet FR2818571A1 — publié le 20020628

I La présente invention concerne une bague de synchronisation de boîte de vitesses notamment pour véhicule automobile. L'invention se rapporte plus particulièrement a un procédé de fabrication d'une telle bague appartenant à un synchroniseur. Plus précisément une boîte de vitesses classique pour véhicule automobile comporte, à l'intérieur d'un carter rempli d'huile, au moins un arbre primaire, relié par un embrayage au moteur à combustion interne du véhicule automobile, et un arbre secondaire relié aux roues motrices du véhicule automobile. Le carter porte des paliers pour montage à rotation de ces arbres portant chacun des pignons respectivement primaires et secondaires. Les pignons primaires sont par exemple solidaires de l'arbre primaire, tandis que les pignons secondaires sont montés fous sur l'arbre secondaire et comportent des surfaces de portée de frottement tronconiques de synchronisation. Les pignons fous sont de manière connue à verrouillage par des synchroniseurs comme décrit par exemple dans le document FR-A-2 609 138 auquel on se reportera pour plus de précisions. On effectue un changement de rapport de transmission de mouvement en mettant en prise l'un des pignons primaires avec son pignon secondaire associé en fonction des conditions variables de résistance à l'avancement du véhicule automobile. Ceci est réalisé en déplaçant de manière manuelle ou automatique le synchroniseur concerné pour verrouiller le pignon secondaire en le rendant solidaire en rotation de l'arbre secondaire. Pour ce faire le synchroniseur comporte au moins une bague de synchronisation dotée d'au moins une surface de portée de frottement tronconique susceptible de coopérer par friction avec une surface de portée de frottement tronconique complémentaire appartenant au pignon fou pour formation d'un accouplement conique. L'accouplement conique travaille dans l'huile du carter de la boîte de vitesses et produit par friction le synchronisme c'est à dire l'entraînement en rotation du pignon fou en vue de l'engagement du rapport de transmission correspondant. Bien entendu les pignons fous en variante sont portés par l'arbre primaire et les pignons fixe par l'arbre secondaire. Le synchroniseur comporte également un moyeu lié en rotation à l'arbre secondaire- primaire concerné par une liaison à cannelures. Sur ce moyeu peut coulisser axialement un baladeur doté intérieurement de dents adaptées à venir en prise avec des dents complémentaires, que présentent la bague de synchronisation et le pignon fou adjacent. Les dents du baladeur viennent en prise avec celles du pignon fou pour un crabotage seulement après la synchronisation. Le plus souvent deux bagues de synchronisation sont disposées de part et d'autre du baladeur car le synchroniseur est monté entre deux pignons fous. io Le baladeur est déplacable à l'aide d'un levier, tel qu'une fourchette, actionné par une tringlerie reliée au levier de changement de vitesses lorsque la boîte de vitesses est à commande manuelle ou à l'aide d'actionneurs, par exemple du type électromécanique, pilotés par un bloc électronique de calcul et de commande recevant des informations provenant de capteurs lorsque la boîte de vitesses est automatisée ou robotisée comme par exemple dans le document FR-A-2 609 138 précité. La figure 1 à titre d'exemple représente en perspective une bague de synchronisation décrite dans le document FR-A-2 751 712. Cette bague 20 comporte un corps métallique de forme générale tronconique doté intérieurement de manière précitée d'une surface tronconique de portée de frottement 26, ici concave. Ce corps est donc délimité par une face latérale conique externe et par une face latérale conique interne revêtue d'une couche de matériau de frottement dont la surface périphérique interne tronconique constitue la surface de portée de frottement 26, aussi appelée cône de friction, destinée à coopérer avec une surface tronconique convexe complémentaire agencée sur le pignon fou. Le matériau de frottement est moulable et est adapté à travailler dans l'huile. La couche de ce matériau de frottement est par exemple réalisée par surmoulage sur le cops métallique de la bague 20 La surface 26 comporte une série de rainures 40 d'orientation axiale avantageusement réalisées de matière avec le matériau de frottement. La bague 20 présente également une collerette d'entraînement dont le bord périphérique 44 externe comporte des dents 46 susceptibles de coopérer avec des dents complémentaires appartenant au baladeur du synchroniseur concerné. La bague 20 comporte également des pattes axiales 48 formants des bossages d'appui et de positionnement axial de la bague de synchronisation. En variante la bague de synchronisation peut être à double cône de friction ou à cône extérieur de friction comme illustré respectivement dans les figures 7 à 10 et la figure 11 du document FR-A-2 751 712 précité dans lequel le corps de la bague de synchronisation est réalisé par formage d'un flan de tôle. Le corps de la bague est en variante en acier fritté recouvert de molybdène ou en variante en laiton ou en variante en laiton recouvert intérieurement d'un matériau de frottement à base de papier ou de carbone convenant bien à un frottement dans l'huile. Dans tous les cas la bague de synchronisation est dotée extérieurement et/ou intérieurement d'une surface de portée de frottement tronconique appelée de manière usuelle cône de friction. On constate lorsque la bague de synchronisation est neuve des difficultés lors du déplacement de celle-ci. Ainsi lorsque la boîte de vitesses est à commande manuelle le conducteur dans les premiers kilomètres de la durée de vie du véhicule automobile a des sensations désagréables lorsqu'il manoeuvre le levier de changement de vitesses pour changer de rapport de transmission. De telles sensations, qui disparaissent par la suite, sont un motif de plainte; le conducteur n'étant pas satisfait. La présente invention a pour objet de pallier cet inconvénient de manière simple et économique. C'est donc un objet de l'invention d'améliorer le déplacement de la bague de synchronisation lors des premiers kilomètres du véhicule automobile. Suivant l'invention un procédé de fabrication d'une bague de synchronisation du type sus - indiqué est caractérisé en ce que la surface de portée de frottement tronconique de la bague de synchronisation subit en final un traitement en température. Dans une première forme de réalisation la surface de portée de frottement tronconique de la bague de synchronisation subit en final une élévation de température à une température spécifique pendant un temps spécifique. Dans une seconde forme de réalisation la surface de portée de frottement tronconique de la bague de synchronisation en final est mise en prise, durant un temps spécifique et sous une pression fonction de la pression que subit par la suite en fonctionnement la dite surface de frottement lorsque qu'elle est montée dans la boîte de vitesses, avec une surface de portée complémentaire appartenant à une pièce chaude portée à une température spécifique. Grâce à l'invention on obtient un bon déplacement de la bague de synchronisation dès les premiers kilomètres du véhicule automobile et ce de manière confortable pour les passagers du véhicule automobile, notamment le conducteur de ce véhicule, qui ainsi peut passer de manière agréable les vitesses. Grâce au procédé selon l'invention en fonctionnement on obtient dès les premiers kilomètres du véhicule automobile une bonne interface entre la surface de portée de frottement tronconique de la bague de synchronisation et sa surface complémentaire de portée de frottement tronconique appartenant par exemple au pignon fou adjacent et ce sans pic de charge particulièrement à la fin de la phase de synchronisation quand la vitesse différentielle est voisine de zéro. Lorsque la boîte de vitesses est automatisée ou robotisée on peut diminuer la puissance du ou des actionneurs car le déplacement de la bague de synchronisation est réalisé avec un moindre effort dès les premiers kilomètres de la durée de vie du véhicule. Grâce à l'invention on réduit les coûts car on supprime l'opération finale de traitement de surface de la dite surface de portée de frottement tronconique. L'invention permet donc d'éviter un rodage de la surface de portée de frottement tronconique de la bague de synchronisation. et permet d'obtenir pour cette surface un coefficient de friction statique globalement égale à son coefficient de friction dynamique. Le procédé selon l'invention tient compte des conditions d'utilisation de la bague de synchronisation et donc de la phase de synchronisation en sorte que la bague n'est pas endommagée ou détruite. La description qui va suivre illustre l'invention en regard des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'une bague de synchronisation de l'art 0o antérieur; les figures 2 et 3 sont des graphiques montrant les courbes caractéristiques des coefficients de friction respectivement statique et dynamique de la surface de portée de frottement tronconique de la bague de synchronisation respectivement avant et après le traitement thermique selon l'invention. La bague de synchronisation 20 de boîte de vitesses pour véhicule automobile illustrée à la figure 1 comporte de manière précitée une surface de portée de frottement tronconique 26, qui présente lorsqu'elle est montée dans la boîte de vitesse au début de la durée de vie du véhicule automobile un coefficient de friction statique différent de son coefficient de friction dynamique. Plus précisément lors d'un changement de rapport de la boîte de vitesses il se produit de manière précitée une phase de synchronisation lors de laquelle il y a déplacement dans l'huile de la bague de synchronisation au contact de sa contre - pièce, usuellement le pignon fou adjacent, et donc intervention d'un coefficient de friction statique et d'un coefficient de friction dynamique. Ces coefficients dépendent de paramètres, notamment de la surface complémentaire de portée de frottement avec laquelle est admise à coopérer ladite surface de la bague de synchronisation. Ici le coefficient de friction dynamique correspond au coefficient de friction que l'on mesure dans la première partie de la phase de synchronisation lorsque les vitesses de rotation relatives entre la bague de synchronisation et sa contre - pièce sont encore élevées, tandis que le coefficient de friction statique est mesuré à la fin de la phase de synchronisation lorsque les vitesses de rotation relatives entre ces deux pièces sont faibles Dans les figures 2 et 3 on voit les courbes caractéristiques de ces coefficients de friction dans l'huile avec en abscisse la valeur des coefficients de frottement et en ordonnée le nombre de cycles de synchronisation. Ces essais sont réalisés sur un banc d'essais dans la même huile que celle de la boîte de vitesses avec une bague de synchronisation dont la surface de portée de frottement est admise à se déplacer et à coopérer avec une surface complémentaire de portée de frottement tronconique identique à celle que l'on 1o trouve dans la boîte de vitesses. Ici le coefficient de friction statique est mesuré lorsque la vitesse de rotation relative entre ces deux surfaces complémentaires est de 30 tours par minute. La figure 2 montre la situation avant mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La courbe du haut est la courbe du coefficient de friction statique et i5 la courbe du bas celle du coefficient de friction dynamique. Au départ, c'est à dire au début de la durée de vie du véhicule dans ses premiers kilomètres, le coefficient de friction statique est plus élevé que le coefficient de friction dynamique. Au bout de 100 cycles les deux courbes se rejoignent en sorte que le déplacement de la bague est plus aisé. Dans les premiers kilomètres du véhicule automobile le déplacement de la bague 20 est moins facile. L'invention réduit voir annule ce phénomène. Ainsi suivant l'invention un procédé de fabrication d'une bague de synchronisation du type sus - indiqué est caractérisé en ce que la surface de portée de frottement tronconique 26 de la bague de synchronisation 20 subit en final un traitement en température. Dans une première forme de réalisation la surface de portée de frottement tronconique 26 de la bague de synchronisation 20 subit en final une élévation de température à une température spécifique pendant un temps spécifique. La température spécifique et le temps spécifique sont déterminés en fonction des applications, notamment en fonction des paramètres, notamment de la température, relevés à la fin de la phase de synchronisation et du temps de la phase de synchronisation. Dans une seconde forme de réalisation la surface de portée de frottement tronconique 26 de la bague de synchronisation 20 est en final mise en prise, durant un temps spécifique et sous une pression fonction de la pression que subit par la suite en fonctionnement la dite surface de frottement lorsque qu'elle est montée dans la boîte de vitesses, avec une surface de portée complémentaire appartenant à une pièce chaude portée à une température spécifique. La pression spécifique dépend donc des applications c'est à dire de la pression qui règne à la fin de la phase de synchronisation. La température spécifique et le temps spécifique dépendent également des applications et donc des paramètres, notamment de la température, relevés à la fin de la phase de synchronisation et du temps de la phase de synchronisation. On obtient de très bon résultat avec ce procédé. Ainsi qu'on l'aura compris les températures spécifiques, les pressions spécifiques et les temps spécifiques dépendant des applications et donc conditions d'utilisation de la bague de synchronisation, on ne risque pas de détruire ou d'endommager la surface de portée de frottement de la bague de synchronisation. Le temps spécifique est par exemple de l'ordre de 1 à 10 secondes et la température de l'ordre de 270 à 400 . Dans le cas de la figure 1 c'est donc la couche en matériau de frottement qui subit un traitement en température. Ce matériau de frottement est avantageusement du type non tissé et est par exemple constitué par un mat de fibres imprégné d'une résine thermodurcissable qui, après une étape finale de cuisson, présente une structure poreuse à cellules communicantes. Le procédé de fabrication à sec de cette couche comporte une étape de moulage et de cuisson dans un moule sous pression. Avantageusement la couche comporte des zones de porosité différentes et contrôlées comme décrit dans le document FR-A- 2 760 504 auquel on se reportera pour plus de précisions. La température spécifique est dans ce cas voisine de 300 . Le procédé selon l'invention se combine bien avec ce type de matériau. La figure 3 montre que les courbes caractéristiques des coefficients de friction ou de frottement statique et dynamique sont très proches l'une de l'autre, la courbe du coefficient de frottement de friction statique étant très légèrement au- dessus au début puis au bout seulement de 20cycles devient inférieure. Revendications 1- Procédé de fabrication d'une bague de synchronisation (20) de boîte de vitesses, notamment pour véhicule automobile, comportant une surface de portée de frottement tronconique (26), caractérisée en ce que la surface de portée de frottement tronconique (26) de la bague de synchronisation (20) subit en final un traitement en température. 2- Procédé de fabrication selon la revendication 1,caractérisé en ce que la surface de portée de frottement tronconique (26) de la bague de synchronisation (20) subit en final une élévation de température à une température spécifique pendant un temps spécifique. 3- Procédé de fabrication selon la revendication 1,caractérisé en ce que la surface de portée de frottement tronconique (26) de la bague de synchronisation (20) en final est mise en prise, durant un temps spécifique et sous une pression fonction de la pression que subit par la suite en fonctionnement la dite surface de frottement lorsque qu'elle est montée dans la boîte de vitesses, avec une surface de portée complémentaire appartenant à une pièce chaude portée à une température spécifique. 4- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le temps spécifique dépend de la durée de la phase de synchronisation ayant lieu lors d'un changement de rapport de la boîte de vitesses. - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température spécifique dépend de la température à la fin de la phase de synchronisation ayant lieu lors d'un changement de rapport de la boîte de vitesses. 6- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression spécifique dépend de la pression à la fin de la phase de synchronisation ayant lieu lors d'un changement de rapport de la boîte de 3 vitesses.