Brevet FR2830301A1 — publié le 20030404

La présente invention concerne un dispositif d'entraînement en rotation alternatif de deux arbres menés montés concentriques à partir d'un seul arbre d'entraînement. Elle se rapporte plus particulièrement à un dispositif d'entraînement en rotation trouvant son application notamment dans les boîtes de vitesses, où l'arbre d'entraînement est par exemple l'arbre primaire de la boîte de vitesses. Les architectures de boîte de vitesses s'avèrent dans bien des cas très encombrantes et par conséquent difficiles à intégrer dans le compartiment moteur. Afin de résoudre ce problème, des synchroniseurs compacts ont été réalisés permettant ainsi de diminuer l'encombrement transversal des boîtes de vitesses. Bien que les synchroniseurs compacts soient connus, ils continuent de faire l'objet de développements avec des cinématiques différentes permettant de nouvelles architectures, visant à améliorer la compacité des boîtes de vitesses de manière à permettre une meilleure intégration dans le compartiment moteur du véhicule automobile. Ainsi, l'invention a pour but de proposer un dispositif d'entraînement en rotation alternatif de deux arbres menés à partir d'un seul arbre d'entraînement permettant d'envisager, lors d'une intégration par exemple à une boîte de vitesses, une réduction de son encombrement. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif d'entraînement en rotation alternatif de deux arbres menés montés concentriques à partir d'un seul arbre d'entraînement, caractérisé en ce qu'il comporte un manchon de crabotage lié en rotation à l'arbre d'entraînement au moyen d'une liaison glissière permettant son déplacement de manière sélective par l'intermédiaire d'un moyen de sélection du type fourchette de commande, dans l'un des deux sens et concomitamment, l'accouplement d'un des moyens de crabotage, disposés de part et d'autre du manchon, avec un moyen d'engrènement correspondant solidaire des arbres menés. Suivant quelques dispositions intéressantes de l'invention : - des moyens de synchronisation sont disposés entre les moyens d'engrènement des arbres menés et les moyens de crabotage du manchon ; - l'arbre d'entraînement est disposé dans l'alignement de l'un des deux arbres menés ; - l'arbre d'entraînement est disposé parallèlement aux deux arbres menés ; - une paire de moyens de transmission de mouvements est associée entre l'arbre d'entraînement et l'un des arbres menés ; - cette paire de moyens de transmission est une paire de pignons ou chaîne ou courroie ; - la liaison glissière du manchon avec le pignon est réalisée au moyen de cannelures extérieures disposées sur la périphérie dudit manchon assurant ainsi son engrènement avec les dentures intérieures d'une couronne, désignée couronne d'entraînement, solidaire du pignon tout en permettant le déplacement axial du manchon relativement audit pignon, entre une position dite de point mort et alternativement deux positions de crabotage de ses cannelures intérieures ou moyens de crabotage respectivement avec la denture de la couronne dentée, formant un premier moyen d'engrènement, rigidement solidaire de l'arbre creux monté libre en rotation autour de l'arbre et avec la denture du moyeu, formant un second moyen d'engrènement ; - la couronne d'entraînement fait partie intégrante du pignon ; - chacun des arbres menés comporte au moins un moyen de transmission de mouvements choisi parmi les moyens suivants : pignons, chaînes ou courroies ; - le manchon de crabotage est pourvu d'une commande de sélection apte à coopérer avec un moyen de sélection, située de manière déportée par rapport à la position des moyens d'engènement et de crabotage ; - la commande de sélection est disposée par rapport à la paire de moyen de transmission du côté opposé aux moyens de crabotage ; Un autre objet de la présente invention concerne une boîte de vitesses, notamment pour véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif d'entraînement en rotation conforme à l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique du dispositif selon la présente invention, - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 3 est une demi-vue en coupe axiale du manchon de crabotage de la figure 2, selon un mode de réalisation préférentiel, - la figure 4 est une représentation schématique d'un troisième mode de réalisation de la présente invention, et - la figure 5 est une vue similaire à la figure 2, selon une variante de réalisation. On a représenté à la figure 1, un dispositif d'entraînement en rotation alternatif de deux arbres menés A2 et A3 montés concentriques à partir d'un seul arbre d'entraînement A 1. Selon la présente invention, ce dispositif comporte un manchon de crabotage 1 lié en rotation à l'arbre d'entraînement A 1 au moyen d'une liaison glissière 2 permettant son déplacement de manière sélective par l'intermédiaire d'un moyen de sélection 3, du type fourchette de commande, dans l'un des deux sens (Flèche F) et concomitamment l'accouplement d'un des moyens de crabotage 4a, 4b, disposés de part et d'autre du manchon 1, avec un moyen d'engrènement 5,6, correspondant solidaire des arbres menés A2 et A3. Le moyen d'engrènement 5 et 6 ainsi que les moyens de crabotage 4a et 4b seront décrits plus en détail dans la suite de la description. Selon un mode de réalisation, l'arbre d'entraînenement A1 ainsi qu'un A3 des arbres menés sont constitués, avantageusement, d'un arbre creux monté concentrique autour du second arbre mené A2, permettant ainsi un gain en encombrement. Cependant, il s'avère dans certaines applications notamment pour les boîtes de vitesses, plus intéressant de disposer l'arbre d'entraînenement A 1 non pas dans l'alignement des arbres menés A2 et A3, comme décrit ci-dessus, mais au contraire en parallèle à ces derniers afin de faciliter la transmission de mouvements ou encore de multiplier les rapports possibles de démultiplication ou multiplication, comme visible sur la figure 2. Dans ce cas de figure, l'un A3 des arbres menés est un arbre creux monté concentrique sur l'autre arbre mené A2. Pour ce faire, une paire de moyens de transmission 7 de mouvements est associée entre l'arbre d'entraînement A 1 et l'un A2 des arbres menés. Cette paire de moyen de transmission 7 est choisie parmi les moyens suivants : pignons (figures 2 et 3), chaînes ou courroies (figure 4) ou tout autre moyen équivalent. On a représenté à la figure 3, un mode de réalisation préférentiel du dispositif d'entraînement en rotation selon la présente invention, dans lequel la paire de moyens de transmission 7 est une paire de pignons (situation la plus fréquente dans les architectures de boîte de vitesses). Ce dispositif d'entraînement est composé d'une paire de pignons de transmission 7, dont seul un 7b des pignons 7a, 7b est représenté à la figure 3. Ce pignon 7b est monté libre en rotation sur l'arbre mené A2 tandis que son pignon menant 7a est solidaire de l'arbre d'entraînement A 1. Le manchon de crabotage 1 est associé par la liaison glissière 2 audit pignon 7b et est pourvu d'une gorge 8 périphérique propre à recevoir un moyen de sélection 3, par exemple une fourchette ou un doigt de commande, non représentée. Ce manchon de crabotage 1 présente par exemple la forme générale d'une couronne pouvant être déplacée axialement, c'est-à-dire parallèlement à l'arbre A2 auquel est associé le pignon 7b, par la fourchette de commande 3 engagée dans la gorge externe 8 du manchon de crabotage 1. Ce manchon 1 est en outre pourvu de cannelures intérieures 4 désignées également moyens de crabotage 4a, 4b, sur les figures schématiques, afin de permettre son accouplement alternativement avec des moyens d'engrènement 5 et 6 solidaires de l'arbre A2 ou de l'arbre creux A3. Ces moyens d'engrènement 5 et 6 sont constitués respectivement d'un moyeu 5 fixé à l'arbre A2 de façon usuelle et muni sur sa périphérie de cannelures 9 aptes à coopérer avec le moyen de crabotage 4 et d'une couronne dentée 6 pourvue de dentures 10 solidaire de l'arbre creux A3. Dans le mode de réalisation décrit à la figure 3, l'arbre creux A3 se présente uniquement sous la forme d'un pignon apte à engréner avec un autre pignon, non représenté, afin de transmettre le mouvement et la vitesse adéquats. Dans une variante, cet arbre creux A3 peut, en outre, comporter d'autres pignons de transmission et également constituer un second arbre d'entrée d'une boîte de vitesses. On notera que chacun des arbres menés A2 et A3 peut comporter au moins un moyen de transmission de mouvements choisi parmi les moyens suivants : pignons (figures 2 et 3), chaînes ou courroies (figure 4) ou tout autre moyen équivalent. La liaison glissière 2 du manchon 1 avec le pignon 7b est réalisée au moyen de cannelures extérieures 11 disposées sur la périphérie dudit manchon 1 à proximité de la gorge 8 et d'un côté de celle-ci assurant ainsi son engrènement avec les dentures intérieures 12 d'une couronne 13, désignée couronne d'entraînement, solidaire du pignon 7b tout en permettant le déplacement axial du manchon 1 relativement audit pignon 7b, entre une position dite de point mort et alternativement deux positions de crabotage de ses cannelures intérieures 4 respectivement avec la denture 10 de la couronne dentée 6, formant un premier moyen d'engrènement, rigidement solidaire de l'arbre creux A3 monté libre en rotation autour de l'arbre A2 et avec la denture 9 du moyeu 5, formant un second moyen d'engrènement. La couronne d'entraînement 13 peut être réalisée monopièce avec le pignon 7b et lui être associée, comme représenté, ou rapportée, en comportant un flasque annulaire maintenu, par exemple par soudage, en appui sur la face du pignon tournée vers le moyeu 5. Cette couronne d'entraînement 13 délimite en outre intérieurement un évidement annulaire de manière à contenir le moyeu 5. Le dispositif selon l'invention peut comporter également pour chacune des deux positions de crabotage possibles, c'est-à-dire accouplement du pignon 7b soit avec le premier arbre mené A2 par l'intermédiaire du moyeu 5, soit avec le second arbre mené A3, désigné également arbre creux, par l'intermédiaire de la couronne 6, un moyen de synchronisation 81 ou S2, par exemple dit synchroniseur de type Borg-Warner. Ces deux synchroniseurs 81 et S2 sont, avantageusement, situés entre le moyen de crabotage 4 et les moyens d'engrènement 5 et 6, c'est-à-dire de chaque côté des cannelures intérieures 4 du manchon de crabotage 1 et de façon adjacente à celles-ci. Chacun des synchroniseurs 81, S2 comprend une bague de synchronisation centrale 14,14'solidaire du moyeu 5 ou de l'arbre creux A3 qui lui est associé, une bague interne 15,15'reposant sur une portée tronconique complémentaire 15a, 15a'du moyeu 5 ou de l'arbre creux A3 et une bague extérieure 16,16'comportant des dents périphériques 17,17'engagées avec jeu dans les cannelures intérieures 4 du manchon 1. Ces cannelures 4 comportent dans leur partie médiane une proéminence constituée par deux surfaces tronconiques 18 et 19 reliées par une surface horizontale 20. Chacune des surfaces tronconiques 18 et 19 forme une rampe pour la partie saillante d'un jonc d'armement 21 constitué par exemple d'un jonc élastique ouvert de façon qu'un déplacement du manchon 1 dans un sens déterminé provoque le déplacement dans le même sens du jonc d'armement 21 correspondant et des bagues de synchronisation 81 ou S2 associées pour engager par friction les bagues de synchronisation avec l'arbre creux A3 par l'intermédiaire de la couronne 6 ou le moyeu 5 associé. Le fonctionnement du dispositif ressort déjà de la description qui en a été faite ci-dessus et va être maintenant expliqué en relation avec les figures 2 et 3. Lorsque le manchon de crabotage 1 est déplacé axialement vers l'un quelconque des deux sens, flèche F, par sa fourchette de commande 3, le jonc d'armement 21 se déplace dans le même sens que lui par les surfaces tronconiques 18 et 19 des rampes d'armement venant ainsi en contact avec le jonc 21 pour le déplacer et le comprimer axialement. Ce déplacement du jonc 21 provoque simultanément le déplacement des bagues de synchronisation 14,15 et 16 correspondantes, entraînant la surface tronconique en contact par friction sur une portée tronconique conjuguée de l'arbre creux A3 ou du moyeu 5 permettant à ce dernier de tourner respectivement avec le pignon 7b ou avec l'arbre A2 du moyeu 5. La poursuite du déplacement axial du manchon 1 entraîne le maintien en compression du jonc élastique 21 et le crabotage des dents 4 du manchon 1 ou cannelures avec les dents 17 de la bague de synchronisation 16, permettant ainsi de synchroniser à la même vitesse de rotation le moyeu 5 et le pignon 7b ou encore le pignon 7b et l'arbre creux A3. Enfin, le manchon de crabotage 1 est déplacé jusqu'à l'engrènement des dents 4 de ce dernier avec les dents 10 de la couronne de crabotage 6 solidaire de l'arbre creux A3 ou avec les dents 9 du moyeu 5. Diverses variantes au dispositif décrit ci-dessus peuvent être prévues. Par exemple le synchroniseur peut comporter une seule bague de friction coopérant directement avec la portée tronconique du pignon ou du moyeu ; un moyen éclipsable d'armement connu autre que celui susmentionné à jonc élastique peut être interposé entre le manchon de commande et cette bague de friction. On comprend à la lecture de la description ci-dessus que le dispositif d'entraînement est simple à réaliser et permet de combiner de manière adéquate des ensembles de synchroniseurs classiques à ce système afin de concevoir des architectures de boîtes de vitesses compactes. Selon une variante de réalisation représentée à la figure 5, la commande de sélection 8 du manchon de crabotage 1, à savoir la gorge 8, peut être déportée par rapport à la position des moyens d'engrènement 5,6 et de crabotage 4 ou 4a, 4b par exemple de l'autre côté du pignon 7b ou en bout du mécanisme afin d'obtenir ainsi une facilité d'accès pour le doigt de commande 3 et par voie de conséquence gagner en encombrement. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers de dispositif d'entraînement en rotation d'arbre notamment pour boîte de vitesses, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits. De même, sans sortir du cadre de l'invention, on comprend que le dispositif peut être inversé de sorte que les arbres menés deviennent menants et par voie de conséquence l'arbre menant, mené. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement en rotation alternatif de deux arbres menés montés concentriques à partir d'un seul arbre d'entraînement, caractérisé en ce qu'il comporte un manchon de crabotage (1) lié en rotation à l'arbre d'entraînement (A 1) au moyen d'une liaison glissière (2) permettant son déplacement de manière sélective par l'intermédiaire d'un moyen de sélection (3), du type fourchette de commande, dans l'un des deux sens (Flèche F) et concomitamment l'accouplement d'un des moyens de crabotage (4a, 4b), disposé de part et d'autre du manchon (1), avec un moyen d'engrènement (5,6) correspondant, solidaire des arbres menés (A2 et A3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que sont disposés, entre les moyens d'engrènement (5 et 6) des arbres menés (A2 et A3) et les moyens de crabotage (4a, 4b) du manchon (1), des moyens de synchronisation (S1 et S2). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (A 1) est disposé dans l'alignement de l'un des deux arbres menés. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (A 1) est disposé parallèlement aux deux arbres menés (A2 et A3). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une paire de moyens de transmission (7) de mouvements est associée entre l'arbre d'entraînement (A1) et l'un (A2) des arbres menés (A2 et A3). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que cette paire de moyens de transmission (7) est une paire de pignons (7a, 7b). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la liaison glissière (2) du manchon (1) avec le pignon (7b) est réalisée au moyen de cannelures extérieures (11) disposées sur la périphérie dudit manchon (1) assurant ainsi son engrènement avec les dentures intérieures (12) d'une couronne (13), désignée couronne d'entraînement, solidaire du pignon (7b) tout en permettant le déplacement axial du manchon (1) relativement audit pignon (7b), entre une position dite de point mort et alternativement deux positions de crabotage de ses cannelures intérieures (4) ou moyens de crabotage (4a, 4b) respectivement avec la denture (10) de la couronne dentée (6), formant un premier moyen d'engrènement, rigidement solidaire de l'arbre creux (A3) monté libre en rotation autour de l'arbre (A2) et avec la denture (9) du moyeu (5), formant un second moyen d'engrènement. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couronne d'entraînement (13) fait partie intégrante du pignon (7b). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des arbres menés (A2 et A3) comporte au moins un moyen de transmission de mouvements choisi parmi les moyens suivants : pignons, chaînes ou courroies. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon de crabotage (1) est pourvu d'une commande de sélection (8) apte à coopérer avec un moyen de sélection (3), située de manière déportée par rapport à la position des moyens de d'engrènement (5 et 6) et de crabotage (4). 11. Dispositif selon les revendications 4 et 10 prises en combinaison, caractérisé en ce que la commande de sélection (8) est disposée par rapport à la paire de moyens de transmission (7) du côté opposé aux moyens de crabotage (4). 12. Boîte de vitesses, notamment pour véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif d'entraînement en rotation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.