Brevet FR2810380A1 — publié le 20011221

DISPOSITIF DE COUPLAGE PAR CONE DE FRICTION POUR BOITE DE VITESSES La présente invention se rapporte à un cône synchronisation et de couplage de boîte de vitesses mécanique. Plus précisément, elle concerne un dispositif couplage par cône de friction entre un pignon fou et un arbre de boîte de vitesses à engrenages comportant un moyeu fixe qui reçoit extérieurement en coulissement axial un baladeur non lié en 'rotation au moyeu, au moins un pignon fou, et anneau de synchronisation à surface de frottement conique interposé avec jeu entre le moyeu fixe et le pignon fou muni d'ergots d'entraînement coopérant avec des évidements du moyeu lui permettent de transformer le couple poussée axiale contre le pignon de façon à pouvoir transmettre lui-même le couple par friction entre l'arbre et pignon après égalisation de leur vitesses. Par la publication WO 98/59181, on connaît dispositif de couplage dont l'anneau de synchronisation comporte des ergots d'entraînement, coopérant avec évidements du moyeu à flancs inclinés par rapport à l'axe de rotation de celui-ci, permettant d'utiliser le couple à transmettre pour multiplier la poussée axiale à exercer l'anneau pour transmettre le couple. Ces ergots ont un plan de symétrie et les flancs inclinés, la même capacité multiplication de la poussée axiale en tirage et en rétro, et en inversion de couple. Du contact flanc tirage au contact flanc rétro, l'ergot dispose d'un jeu dépendant de l'inclinaison des flancs, de la course de mise en place de l'anneau le cône et de l'usure du cône. Le changement de contact peut être le siège d'un choc, d'un bruit et d'une oscillation la chaîne cinématique perçus comme autant désagréments. La présente invention vise à améliorer dans cette phase transitoire d'inversion de couple le dispositif connu la publication WO 98/59181, et de réduire les désagréments acoustique et vibratoire de celui-ci. Dans ce but, elle propose un anneau de couplage comportant des ergots asymétriques ayant un flanc incliné et un plan parallèle à l'axe de rotation du moyeu, le flanc incliné transmettant le couple en transformant partiellement celui-ci poussée axiale dans le sens du tirage (passages montants), un flanc droit et parallèle à l'axe de rotation l'anneau intervenant dans le sens rétro (passages descendants). Cette disposition permet d'une part de réduire le contact a contact entre l'anneau et le moyeu, et d'autre part de situer, en l'absence d'auto-assistance, la capacité de transmission du couple à un niveau faible, comparativement aux surcouples transitoires élevés générés normalement dans ce type manoeuvre en l'absence de disposition particulière. Lors d'un dépassement de la capacité de transmission de couple, on a un glissement, réel mais limité, de l'anneau par rapport au pignon, entraînant une dissipation d'énergie, et un amortissement des chocs et des oscillations. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de celle-ci, en se reportant au dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale du dispositif de synchronisation et de couplage en position repos ; la figure 1-A est une vue partielle de figure 1 du dispositif au repos ; la figure 1-B est une vue partielle de figure 1 du dispositif en action en tirage ; la figure 1-C est une vue partielle de figure 1 du dispositif én action en rétro. On voit sur la figure 1 l'ensemble d'un dispositif 10 pour la synchronisation et le couplage en rotation d'un pignon fou 20 à rotation sur un arbre 30 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 le couplage d'un deuxième pignon fou 20. Il ne sera par consequent décrit que la partie du dispositif permettant la synchronisation et le couplage du pignon de droite. Conventionnellement, en ce qui concerne la partie du dispositif qui est décrite en référence à la partie droite de la figure l'arbre 30 possède des cannelures 31 d'entraînement en rotation d'un moyeu 40 maintenu axialement par une bague supportant le pignon fou 20. Le moyeu coopère avec un baladeur 50, capable de se déplacer axialement sur celui- ci sous contrôle d'une fourchette de passage des vitesses (non représentée). En se déplaçant, le baladeur constitué d'une bague intérieure 51 d'une bague extérieure 52 et de corps roulants 53, repousse l'anneau de synchronisation axialement à l'arbre, en direction du pignon 20, tournant fou la bague 32. De façon classique, chaque anneau 60 comporte une surface conique de frottement 61, rencontrant une surface complémentaire de frottement 21 du pignon 20, de façon à assurer la synchronisation de ce dernier avec l'arbre porteur (ou le moyeu 40), sous la poussée du baladeur 50. L'anneau 60, présente plusieurs ergots 62 (trois dans l'exemple de réalisation non limitatif illustré par la figure 1), font face au moyeu 40. Conformément à l'invention, les ergots présentent deux flancs d'appui non symétriques rapport à l'axe du moyeu, à savoir un premier flanc d'appui incliné par rapport à l'axe du moyeu, et un second flanc d'appui parallèle à celui-ci. Les ergots-coopèrent avec le moyeu par leur face d'appui 63 inclinée par rapport à l'axe de rotation l'ensemble 10 ou par leur face 64 parallèle au même axe de rotation. Les ergots ont la forme d'un trapèze rectangle les évidements correspondants du moyeu ont un profil similaire. Une face conique 65 assure le centrage de l'anneau au repos par rapport au moyeu. La figure 1 fait également apparaître un jonc élastique de forme ondulée. Le jonc repousse l'anneau 60 vers position repos contre la moyeu 40 en prenant appui alternativement sur les épaulements 66 de chaque anneau. préférence, le jonc 70 est ouvert et est replié à une extrémités de façon à être indexé angulairement par rapport au moyeu. Le jonc 70 prend appui radialement dans l'évidement circulaire à l'extérieur des ergots 62. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant. Au repos, le jonc 70 repousse mutuellement les anneaux 60 qui prennent appui par la face conique 65 sur le moyeu 40. Les ergots 62 se positionnent selon la représentation de la figure -A, et il n'y a pas de jeu entre l'anneau et le moyeu en raison du double contact par les faces 63 et 64. Sous la poussée axiale d'une fourchette de passage de vitesses (non représentée), sur la bague extérieure 52 du baladeur 50, la bague intérieure 51 déplace l'anneau de couplage 60 direction du pignon 20, jusqu'à mise en contact par des faces coniques 61 et 21. Par frottement, l'anneau, entraîné par pignon va prendre appui sur le moyeu soit coté flanc incliné soit coté flanc parallèle 64 suivant les vitesses différentielles. Le flanc incliné est placé de sorte qu'il serve d'appui dans le sens tirage, et c'est, par conséquent, ce même flanc qui sert d'appui lors de la synchronisation en passage dit montant. Dans le cas d'une synchronisation en passage montant (le contact est illustré par la figure 1-B) la capacité de synchronisation puis de transmission de couple de l'anneau est donc multipliée grâce à la poussée axiale induite lui-même par l'appui sur le flanc incliné du moyeu. A contrario, lors d'une inversion de couple (le contact est illustré par la figure 1-C), levée de pied de 1 `accélérateur par exemple, on passe sur le flanc parallèle et la capacité de synchronisation et de transmission de couple ne dépend plus de la poussée exercée par le baladeur, et est fortement réduite par rapport au sens tirage. Ainsi le système a une capacité de synchronisation, transmission de couple et un comportement très différents tirage et en rétro. Très capacitif dans le sens tirage, il permet, selon un dimensionnement approprié, des passages montants très rapides puis la transmission de la totalité du couple moteur. Peu capacitif rétro, il est incapable de transmettre, lors de l'inversion de couple, les surcouples, et, par glissement et dissipation d'énergie, il amortit les oscillations de la chaîne cinématique et les à-coups du véhicule. Ce dispositif a de nombreux avantages. Parmi ceux-ci nous pouvons citer les plus importants - suppression de plusieurs phases du changement de rapport et principalement la phase de crabotage ; - passage de vitesse montant sous couple, c'est-à-dire, sans ouverture de l'embrayage de couplage du moteur et de la boîte ; - amortissement des à-coups de couple. REVENDICATIONS [11 Dispositif de couplage (10) par cône de friction entre un pignon fou (20) et un arbre (30) de boîte de vitesses à engrenages comportant un moyeu fixe (40) qui reçoit extérieurement en coulissement axial un baladeur (50) non lié en rotation au moyeu (40), au moins pignon fou et au moins un anneau de synchronisation (60) à surface frottement conique interposé avec entre le moyeu fixe et le pignon fou et muni d'ergots d'entraînement (62) coopérant avec des évidements du moyeu lui permettent de transformer le couple reçu du moyeu en poussée axiale contre le pignon de façon à transmettre lui-même le couple par friction entre l'arbre et le pignon après égalisation de leur vitesses, caractérisé en- ce que les ergots (62) présentent deux flancs d'appui (63, 64) non symétriques par rapport à l'axe du moyeu (40). [2] Dispositif de couplage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ergots (62) présentent un premier flanc d'appui (63) incliné par rapport à l'axe du moyeu, et un second flanc d'appui (64) parallèle à celui- [3] Dispositif de couplage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau (60) est en appui sur le moyeu (40) par les premiers flancs (63) des ergots lors des passages montants, et par les seconds (64) lors des passages descendants. [4] Dispositif de couplage selon la revendication 2 ou 3, caracterisé en ce que l'anneau (60) est un anneau simple cône. [5] Dispositif de couplage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce' que les ergots (62) ont la forme générale d'un trapèze rectangle, et en que les évidements du moyeu ont une forme similaire. [6] Dispositif de couplage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce l'anneau (60) présente une face d'appui conique (65) sur le moyeu, assurant son centrage sur celui-ci au repos. [7] Dispositif de couplage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau (60) est en contact avec le moyeu (40) par ses deux flancs d'appui (63, en position de repos. [8] Dispositif de couplage selon l'une des revendications précedentes, caractérisé en ce qu'il comporte un jonc élastique (70) de forme ondulée repoussant élastiquement vers leur position centrée sur moyeu (40) deux anneaux de synchronisation (60) symétriques,en prenant alternativement appui sur des épaulements (66) de chacun d'eux. [9] Dispositif de couplage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le jonc (70) est ouvert et replié à une de ses extrémités, de façon à être indexé angulairement par rapport moyeu (40). [101 Dispositif de couplage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le jonc (70) prend appui radialement sur les anneaux (60) à l'extérieur des ergots (62).