Brevet FR2818720A1 — publié le 20020628

Selon un premier de ses aspects, la présente invention concerne, de façon générale, un module de changement de vitesses destiné à équiper une boîte de vitesses. Plus précisément, l'invention concerne notamment un module de changement de vitesses pour boîte de vitesses, comprenant un arbre, des premier et second pignons montés fous sur l'arbre, des première et seconde couronnes garnies de crabots et respectivement solidaires en rotation des premier et second pignons, des premier et second éléments de friction mâles mutuellement adjacents et respectivement solidaires en rotation des premier et second pignons, et un synchroniseur, ce synchroniseur comprenant lui-même: des première et seconde bagues de synchronisation mutuellement adjacentes; des première et seconde dentures mâles respectivement portées par les première et seconde bagues de synchronisation; un moyeu monté fixe en rotation sur l'arbre; un manchon portant une denture femelle, monté fixe en rotation par rapport au moyeu, et axialement Coulissant en translation, de part et d'autre d'une position neutre pour laquelle la denture femelle est libre de tout engrènement, entre des première et seconde positions d'engagement pour lesquelles la denture femelle engrène respectivement avec les crabots des première et seconde couronnes; des premier et second éléments de friction femelles, respectivement portés par les première et seconde bagues de synchronisation et disposés en regard des premier et second éléments de friction mâles avec lesquels ils coopèrent sélectivement pour accoupler progressivement en rotation, sous l'effet d'une sollicitation élastique axiale, le manchon avec l'un ou l'autre des pignons; et un organe d'appui élastique pour transmettre sélectivement aux première et seconde bagues de synchronisation une sollicitation élastique axiale lors de déplacements respectifs du manchon de sa position neutre vers ses première et seconde positions d'engagement. L'utilisation de modules de ce type dans les boîtes de vitesses est bien connue depuis longtemps et permet, au moyen d'un manchon unique, de sélectionner l'un ou l'autre de deux rapports de vitesses différents de cette boîte, selon que le manchon est déplacé vers sa première position d'engagement, ou vers sa seconde position d'engagement. Cependant, dans la mesure o, précisément, un tel module permet de sélectionner deux rapports de vitesses différents, le recours exclusif à des modules de ce type n'est a priori possible que sur les boîtes de vitesses comprenant un nombre pair de rapports de vitesses en marche avant, par exemple sur les boîtes à six rapports. Dans ce contexte, l'invention a précisément pour but de proposer un module de sélection de deux rapports de vitesses qui soit utilisable dans une boite de vitesses préexistante ne comprenant qu'un nombre impair de rapports de vitesses en marche avant, cette adaptation permettant, à moindre frais, d'augmenter d'une unité le nombre de rapports de vitesses offerts par cette boite. A cette fin, le module de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le moyeu est monté sur une extrémité de l'arbre, en ce que le premier pignon est monté sur l'arbre entre le second pignon et le synchroniseur, en ce que la seconde couronne à crabots est reliée au second pignon par une douille cylindrique passant entre l'arbre et le premier pignon, et en ce que le manchon porte une troisième denture mâle qui engrène avec une partie active du moyeu, qui est conformée en cloche. De préférence, ce module comprend des organes axiaux de réduction de frottement, tels que des aiguilles de roulement, disposés entre l'arbre et la douille et entre la douille et le premier pignon, et des organes radiaux de réduction de frottement, tels que des aiguilles de roulement, disposés entre le second pignon et le premier, entre le premier pignon et la seconde couronne à crabots, et entre la seconde couronne à crabots et le moyeu. L'organe d'appui élastique comprend par exemple un ressort formé d'un jonc annulaire. Par ailleurs, les éléments de friction mâles et femelles peuvent être respectivement constitués par des cônes mâles et femelles. Dans un premier mode de réalisation possible de l'invention, la troisième denture mâle portée par le manchon est formée de cannelures externes, et la partie active du moyeu conformée en cloche est garnie de cannelures internes engrenant avec les cannelures externes du manchon. Dans un second mode de réalisation possible de l'invention, la troisième denture mâle portée par le manchon est formée par une pluralité de reliefs radiaux, et la partie active du moyeu conformée en cloche présente une pluralité d'échancrures axiales correspondantes, dans lesquelles les reliefs radiaux sont reçus à coulissement. Comme indiqué précédemment, le module de l'invention est particulièrement utilisable pour augmenter le nombre de rapports de vitesses offerts par une boîte de vitesses préexistante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la Figure 1 est une vue en coupe d'un module conforme à un premier mode de réalisation de l'invention; - la Figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un module conforme à un premier mode de réalisation de l'invention; - la Figure 3 est une vue en coupe d'un module conforme à un second mode de réalisation de l'invention; et - la Figure 4 est une vue en perspective éclatée d'un module conforme à un second mode de réalisation de l'invention. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un module de changement de vitesses destiné à équiper une boîte de vitesses et comprenant essentiellement (figure 1) un arbre 10, deux pignons 11 et 12, deux couronnes 31 et 32 garnies de crabots 315 et 325, deux éléments de friction mâles 111 et 122, et un synchroniseur 4. Les deux pignons 11 et 12 sont montés fous sur l'arbre 10, cet arbre étant porté par des roulements tels que 8. Les pignons 11 et 12 engrènent respectivement avec des pignons 21 et 22, qui sont montés fixes en rotation sur un arbre 20 porté par des roulements tels que 9, les pignons 21 et 22 transmettant en permanence leur mouvement de rotation aux pignons 11 et 12 dans le cas o l'arbre 20 est un arbre moteur. Les couronnes 31 et 32 sont respectivement solidaires en rotation des pignons 11 et 12. Enfin, les éléments de friction mâles 111 et 122, qui prennent avantageusement la forme de cônes mâles, sont mutuellement adjacents et respectivement solidaires en rotation des pignons 11 et 12. Le synchroniseur 4 comprend lui-même deux bagues de synchronisation 41 et 42, deux dentures mâles 415 et 425, un moyeu 44, un manchon 43, deux éléments de friction femelles 411 et 422, et au moins un organe d'appui élastique 5. En réalité, le synchroniseur peut comprendre deux organes d'appui élastiques homothétiques l'un de l'autre, tels que 5 et 50 (figures 1 et 3), l'organe d'appui 50 n'étant pas représenté sur les figures 2 et 4 par souci de clarté. Les bagues de synchronisation 41 et 42 sont mutuellement adjacentes, et les dentures mâles 415 et 425 sont respectivement portées par ces bagues 41 et 42. Le moyeu 44 est monté fixe en rotation sur l'arbre 10, par exemple au moyen de cannelures (non visibles). Le manchon 43, qui porte une denture femelle 435, est monté fixe en rotation par rapport au moyeu 44. Ce manchon est cependant monté axialement coulissant en translation entre une première position d'engagement, pour laquelle la denture femelle 435 engrène avec les crabots 315 de la couronne 31, et une seconde position d'engagement, pour laquelle la denture femelle 435 engrène avec les crabots 325 de la couronne 32, ces première et seconde positions d'engagement étant définies de part et d'autre d'une position neutre pour laquelle la denture femelle 435 est libre de tout engrènement. Les éléments de friction femelles 411 et 422, qui prennent avantageusement la forme de cônes femelles, sont respectivement portés par les bagues de synchronisation 41 et 42, et disposés en regard des éléments de friction mâles 111 et 112 avec lesquels ils coopèrent sur commande pour accoupler progressivement en rotation, sous l'effet d'une sollicitation élastique axiale, le manchon 43 avec l'un ou l'autre des pignons 11 et 12. Chaque organe d'appui élastique tel que 5 et 50 prend par exemple la forme d'un jonc annulaire formant ressort, et sert à transmettre une sollicitation élastique axiale à la bague de synchronisation 41 lorsque le manchon 43 se déplace de sa position neutre vers sa première position d'engagement, et une sollicitation élastique axiale à la bague de synchronisation 42 lorsque le manchon 43 se déplace de sa position neutre vers sa seconde position d'engagement, chaque sollicitation axiale étant suivie d'une synchronisation grâce à l'intervention des éléments de friction 411 et 422. Selon un premier aspect spécifique de l'invention, le moyeu 44 est monté sur une extrémité 100 de l'arbre , et par exemple axialement bloqué par une butée 19 en bout d'arbre. Selon un second aspect spécifique de l'invention, le pignon 11 avec lequel le manchon engrène dans sa première position d'engagement est monté sur l'arbre 10 entre le synchroniseur 4 et le pignon 12 avec lequel le manchon engrène dans sa seconde position d'engagement. Selon un troisième aspect spécifique de l'invention, la couronne à crabots 32 est reliée au pignon 12 par l'intermédiaire d'une douille cylindrique 320 qui passe entre l'arbre 10 et le pignon 11, la douille 320 et le pignon 12 étant par exemple assujettis en rotation l'un à l'autre au moyen d'une clavette 17. Et selon un quatrième aspect spécifique de l'invention, le moyeu 44 présente une partie active 440, conformée en cloche, avec laquelle engrène une troisième denture mâle portée par le manchon 43. Grâce à cet agencement, il est possible de placer, en bout d'arbre et dans un encombrement normalement occupé par un seul pignon, deux pignons 11 et 12 disposés côte à côte et à proximité immédiate d'un roulement 8, de sorte que ces pignons peuvent supporter des efforts importants sans que leur axe de rotation sous charge ne s'écarte de façon sensible de l'axe de l'arbre 10 au repos. L'invention permet donc d'augmenter, de façon aisée et peu coûteuse, le nombre de rapports de vitesses offerts par une boîte de vitesses préexistante, et par exemple de transformer une boîte à cinq rapports de vitesses en marche avant en une boîte à six rapports de vitesses en marche avant. De préférence, le module de changement de vitesses de l'invention comprend des organes de réduction de frottement axiaux et radiaux, tels que des aiguilles de roulement axiales 6 disposées entre l'arbre 10 et la douille 320 et entre la douille 320 et le premier pignon 11, et des aiguilles de roulement radiales 7, disposées entre le pignon 12 et le pignon 11, entre le pignon 11 et la couronne à crabots 32, et entre la couronne à crabots 32 et le moyeu 44. Dans le cas du premier mode de réalisation de l'invention, illustré aux figures 1 et 2, la troisième denture mâle 436 portée par le manchon 43 est formée de cannelures externes, auquel cas la partie active 440 du moyeu conformée en cloche est elle-même garnie de cannelures internes 446 engrenant avec les cannelures externes du manchon 43. Dans le cas du second mode de réalisation de l'invention, illustré aux figures 3 et 4, la troisième denture mâle 436 portée par le manchon 43 est formée par une pluralité de reliefs radiaux tels que 437, la partie active 440 du moyeu conformée en cloche présentant alors une pluralité d'échancrures axiales 447 correspondantes, dans lesquelles les reliefs radiaux 437 sont reçus coulissement. Dans ce dernier cas, les reliefs radiaux 437 peuvent être recouverts d'une bague circulaire 438 susceptible de glisser sur un dispositif de commande tel qu'une fourchette. Comme le comprendra l'homme de l'art à la lecture de ce qui précède, l'invention offre une autre possibilité pour augmenter le nombre de rapports d'une boîte de vitesses, cette autre possibilité consistant à rallonger l'axe 20 pour lui faire porter un pignon de transmission monté fou sur cet axe 20 en regard de la partie active 440 du moyeu 44, et à implanter, sur la périphérie externe de cette partie active 440, une denture externe de changement de rapport engrenant avec le pignon supplémentaire ainsi porté par l'axe 20. REVENDICATIONS 1. Module de changement de vitesses pour boîte de vitesses, comprenant un arbre (10), des premier et second pignons (11, 12) montés fous sur l'arbre (10), des première et seconde couronnes (31, 32) garnies de crabots (315, 325) et respectivement solidaires en rotation des premier et second pignons (11, 12), des premier et second éléments de friction mâles (111, 122) mutuellement adjacents et respectivement solidaires en rotation des premier et second pignons (11, 12), et un synchroniseur (4), ce synchroniseur comprenant lui-même: des première et seconde bagues de synchronisation (41, 42) mutuellement adjacentes; des première et seconde dentures mâles (415, 425) respectivement portées par les première et seconde bagues de synchronisation (41, 42); un moyeu (44) monté fixe en rotation sur l'arbre (10); un manchon (43) portant une denture femelle (435), monté fixe en rotation par rapport au moyeu (44), et axialement coulissant en translation, de part et d'autre d'une position neutre pour laquelle la denture femelle (435) est libre de tout engrènement, entre des première et seconde positions d'engagement pour lesquelles la denture femelle (435) engrène respectivement avec les crabots (315, 325) des première et seconde couronnes (31, 32); des premier et second éléments de friction femelles (411, 422), respectivement portés par les première et seconde bagues de synchronisation (41, 42) et disposés en regard des premier et second éléments de friction mâles (111, 112) avec lesquels ils coopèrent sélectivement pour accoupler progressivement en rotation, sous l'effet d'une sollicitation élastique axiale, le manchon (43) avec l'un ou l'autre des pignons (11, 12); et un organe d'appui élastique (5) pour transmettre sélectivement aux première et seconde bagues de synchronisation (41, 42) une sollicitation élastique axiale lors de déplacements respectifs du manchon (43) de sa position neutre vers ses première et seconde positions d'engagement, caractérisé en ce que le moyeu (44) est monté sur une extrémité (100) de l'arbre (10), en ce que le premier pignon (11) est monté sur l'arbre (10) entre le second pignon (12) et le synchroniseur (4), en ce que la seconde couronne à crabots (32) est reliée au second pignon (12) par une douille cylindrique (320) passant entre l'arbre (10) et le premier pignon (11), et en ce que le manchon (43) porte une troisième denture mâle (436) qui engrène avec une partie active (440) du moyeu, qui est conformée en cloche. 2. Module de changement de vitesses suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des organes axiaux (6) de réduction de frottement, tels que des aiguilles de roulement, disposés entre l'arbre (10) et la douille (320) et entre la douille (320) et le premier pignon (11). 3. Module de changement de vitesses suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des organes radiaux (7) de réduction de frottement, tels que des aiguilles de roulement, disposés entre le second pignon (12) et le premier (11), entre le premier pignon (11) et la seconde couronne à crabots (32), et entre la seconde couronne à crabots (32) et le moyeu (44). 4. Module de changement de vitesses suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'appui élastique (5) comprend un ressort annulaire formé d'un jonc. 5. Module de changement de vitesses suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de friction mâles et femelles (111, 122, 411, 422) sont respectivement constitués par des cônes mâles et femelles. 6. Module de changement de vitesses suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la troisième denture mâle (436) portée par le manchon (43) est formée de cannelures externes, et en ce que la partie active (440) du moyeu conformée en cloche est garnie de cannelures internes (446) engrenant avec les cannelures externes du manchon (43). 7. Module de changement de vitesses suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la troisième denture mâle (436) portée par le manchon (43) est formée par une pluralité de reliefs radiaux (437), et en ce que la partie active (440) du moyeu conformée en cloche présente une pluralité d'échancrures axiales (447) correspondantes, dans lesquelles les reliefs radiaux (437) sont reçus à coulissement. 8. Application d'un module conforme à l'une quelconque des revendications précédentes à l'augmentation du nombre de rapports de vitesses offerts par une boîte de vitesses préexistante.