Brevet FR2844851A1 — publié le 20040326

i Elément de synchronisation et dispositif de synchronisation comprenant un tel élément La présente invention concerne un élément de synchronisation et un dispositif de synchronisation comprenant un tel élément, et plus 10 particulièrement un dispositif d'embrayage pour véhicule automobile. Dans les dispositifs de synchronisation de véhicules automobiles, les éléments constitutifs tels que l'anneau de synchronisation, la pièce conique correspondante et la bague intermédiaire dans le cas d'un dispositif à double cône, sont 15 continuellement immergés dans l'huile. Ces éléments doivent néanmoins assurer un coefficient de frottement élevé afin de transmettre rapidement un mouvement entre l'élément de synchronisation et une pièce antagoniste, par exemple par entraînement en rotation par frottement entre une surface tronconique 20 de l'anneau et une surface tronconique de la pièce antagoniste. Pour ce faire, il convient d'évacuer le lubrifiant lors du contact des deux pièces antagonistes afin d'opérer en mode de frottement se rapprochant du frottement à sec. Il est ainsi nécessaire que les éléments de synchronisation présentent une morphologie surfacique 25 assurant d'une part une portance surfacique importante et d'autre part une évacuation efficace du lubrifiant. Une première solution connue consiste à munir de filets la surface des éléments en regard. Ainsi, la portance est assurée par les sommets du filetage et l'évacuation du lubrifiant par les fonds du 30 filetage. Différentes formes géométriques des filets sont connues dans une telle application: le brevet US 5900559 décrit notamment des gorges radiales séquentes au filetage. La demande EP 0821175 décrit des encoches axiales régulièrement réparties. La demande DE 4334497 décrit des stries d'usinage avec un revêtement dur de molybdène. Le brevet US 5076882 décrit des gorges longitudinales et circonférencielles forgées. Le brevet US 5038628 décrit des gorges hélicodales et radiales. Toutefois, cette solution nécessite de réaliser un formage ou usinage des gorges d'évacuation du fluide qui de ce fait 5 réduit la partance des surfaces en contact. Sans revêtement dur, la résistance de ce type de synchronisateur présente une faible résistance à l'usure. Une deuxième solution consiste à revêtir la surface de l'élément de synchronisation d'un revêtement dur et poreux, comme 10 par exemple le molybdène, ou d'un matériau fritté poreux, de façon à évacuer le lubrifiant par les porosités. Ainsi, la demande EP 0790432 décrit un revêtement à base de résine phénol, de particules de graphite et de fibres inorganiques. La demande JP 11061103 décrit un revêtement à base de carbone, de résine thermodurcissable, de 15 particules métalliques et de fibres inorganiques. Les demandes JP 9025527 et JP 8209206 décrivent un revêtement à base de cuivre, de zinc et de particules de métal. La demande JP 7126778 décrit un matériau de type laiton comprenant des métaux durs. Toutefois, cette solution est d'un cot de fabrication élevé du fait de l'utilisation de 20 matériaux plus nobles ou de procédés de revêtement coteux. Une troisième solution consiste à augmenter la surface des éléments en contact et à recourir à des dispositifs synchronisateurs à double cône, voire à triple cône. Ainsi, la demande EP 0774594 décrit un anneau intermédiaire en bois céramique du type cedron. La 25 demande WO 0011367 décrit un anneau double cône avec une bague conique intermédiaire. La demande DE 19853896 décrit un anneau double cône avec une bague intermédiaire à double contact conique et radial. Toutefois, cette solution est coteuse du fait de l'emploi de pièces intermédiaires supplémentaires. Il apparaît ainsi nécessaire de développer des éléments et dispositifs de synchronisation remédiant à ces inconvénients. En particulier, la présente invention propose un élément de synchronisation de fabrication peu coteuse, permettant d'utiliser des matériaux économiques tels que les aciers forgés qui puisse être soumis aux techniques d'usinage de surface conventionnels. L'invention a également pour objet un élément de synchronisation qui permette d'évacuer efficacement le lubrifiant dans 5 lequel il est immergé et qui autorise une transmission rapide du mouvement. L'invention a également pour objet un dispositif de synchronisation utilisant au moins un élément de synchronisation. L'élément de synchronisation selon l'invention comprend une 10 surface susceptible d'être mise en contact avec une surface correspondante d'une pièce pour l'entraînement en rotation par frottement entre les deux surfaces lors de l'application d'un effort axial. La surface de l'élément de synchronisation est rodée lisse et comprend une pluralité de perçages capables d'évacuer un lubrifiant 15 présent entre les deux surfaces lors de l'application de l'effort axial. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de synchronisation est sous la forme d'un anneau comprenant un corps annulaire avec un contour intérieur de surface tronconique et un corps de disque avec une couronne dentée. Le ou les perçages peuvent être 20 présents sur la surface tronconique du corps annulaire et/ou sur la surface intérieure du corps de disque. L'anneau de synchronisation peut comprendre plusieurs corps annulaires, séparés par une ou plusieurs bagues intermédiaires. Dans ce cas, les bagues intermédiaires peuvent également comprendre une 25 pluralité de perçages. De préférence, la surface tronconique est réalisée en un matériau de dureté Vickers supérieure à 80, et de préférence supérieure à 240. La surface tronconique peut être réalisée en un acier de type 2OCrMo4, c'està-dire comprenant, en poids, 0,2% de carbone, 30 1% de chrome et 0,25% de molybdène ou en un acier de type 45 Cr3, c'est-à-dire comprenant, en poids, 0,45% de carbone et 0,75% de chrome. De préférence, la rugosité totale de la surface tronconique de l'élément de synchronisation est inférieure à 1 hum, et encore de préférence inférieure à 0,2,rm. Le diamètre des perçages est de préférence compris entre 5 et 5 30,um, plus préférentiellement entre 15 et 30 Jtm, et encore plus préférentiellement entre 10 et 25 tr, leur profondeur est de préférence comprise entre 2 et 20 grm, et encore de préférence entre 10 et 20,um, et leur espacement est de préférence compris entre 20 et 100 gtm. L'invention a également pour objet un dispositif de 10 synchronisation comprenant un élément tel que décrit ci-dessus. Le dispositif de synchronisation peut notamment être un dispositif d'embrayage pour véhicule automobile. Ce dispositif d'embrayage peut comporter un arbre de boîte de vitesses à au moins deux arbres parallèles, comportant un moyeu fixé sur l'arbre par 15 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 élément de synchronisation interposé axialement entre le moyeu fixe et le pignon fou. Le ou les éléments de synchronisation peuvent être choisis parmi ceux décrits plus haut. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend deux éléments sous forme d'anneau. Ces éléments peuvent être séparés par une bague intermédiaire. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise 25 en oeuvre nullement limitatif d'un anneau de synchronisation selon l'invention et illustré par les figures 1 à 3 sur lesquelles: - la figure 1 illustre un anneau de synchronisation selon l'invention, - la figure 2 représente une vue de détail de la surface 30 tronconique de l'anneau de synchronisation, - la figure 3 représente une vue en coupe III-III de l'anneau de synchronisation. La figure 1 montre un anneau de synchronisation 1 selon l'invention. L'anneau l comprend un corps annulaire 2 avec un contour intérieur de surface tronconique 3 rodée lisse et un corps de disque 4. Sur le pourtour extérieur du corps de disque 4, est constituée une denture 6 formant une couronne dentée. La surface intérieure de surface tronconique 3 du corps annulaire 2 est muni de perçages 5. Les figures 2 et 3 montrent une vue de détail de la surface tronconique 3. Les perçages 5 sont de section circulaire, et d'espacement d. Les perçages 5 pourraient également être de toute section, notamment carrée, rectangulaire, ou triangulaire, bien que la section circulaire soit préférée pour des raisons de fabrication. Le diamètre des perçages 5 est de préférence compris entre 5 et Ztm, plus préférentiellement entre 15 et 30,um, et encore plus préférentiellement entre 10 et 25 gm, leur profondeur est de préférence comprise entre 2 et 20 gm, et encore de préférence entre 10 et 20,um, et leur espacement d est de préférence compris entre 20 et 100 grm. La surface tronconique 3 peut comporter plusieurs rangées de perçages 5, disposées par exemple en quinconce ou alignées. Les perçages 5 sont de préférence perpendiculaires à la surface tronconique 3. L'homme du métier pourra déterminer la densité et la taille des 20 perçages 5 pour optimiser l'évacuation du lubrifiant lors du contact des deux surfaces tronconiques. Les perçages 5 peuvent être obtenus à l'aide de pulses laser. On utilise de préférence un laser de longueur d'onde comprise entre 250 et 1064 nm, à vapeur de cuivre ou un laser obtenu à partir d'un cristal de 25 type YAG (Yttrium Aluminium Garnet), afin d'obtenir une bonne interaction énergie/matière. L'énergie du pulse est de préférence comprise entre 1 et 10 mJ et la durée du pulse entre 10-12 et 10-9 s (la densité d'énergie du pulse est de préférence supérieure à 10 W/cm2) afin de sublimer le métal, sans passer par l'état liquide. Suivant la 30 dimension désirée des perçages 5, on peut appliquer plusieurs pulses consécutifs. Les perçages 5 peuvent être présents sur la surface tronconique 3 du corps annulaire 2 et/ou sur la surface intérieure du corps de disque 4. La surface tronconique du corps annulaire 2 est susceptible d'être mise en contact avec une surface tronconique correspondante d'une pièce pour l'entraînement en rotation de cette pièce par frottement entre les deux surfaces tronconiques lors de l'application 5 d'un effort axial. Ainsi, dans un dispositif d'embrayage pour véhicule automobile, l'anneau de synchronisation l est interposé axialement entre un moyeu fixe d'un arbre de boîte de vitesses et un pignon fou présentant une surface tronconique (pièces non représentées). Lorsque l'on souhaite entraîner en rotation le pignon fou, les 10 surfaces tronconiques du pignon fou et de l'anneau de synchronisation 1 sont rapprochées par application d'un effort axial et entrent en frottement, entraînant ainsi en rotation le pignon fou. L'anneau de synchronisation 1, qui est immergé dans un lubrifiant, doit toutefois présenter un coefficient de frottement élevé, afin d'entraîner 15 rapidement en rotation le pignon fou. Grâce à la présence des perçages , le lubrifiant est évacué de la surface tronconique 3, et on se rapproche ainsi d'un mode de fonctionnement en frottement à sec. L'anneau de synchronisation 1 peut comprendre plusieurs corps annulaires 2, séparés par une ou plusieurs bagues intermédiaires. Dans 20 ce cas, les bagues intermédiaires peuvent comprendre un ou plusieurs perçages 5. De préférence, la surface tronconique 3 est réalisée en un matériau de dureté Vickers supérieure à 80, et encore de préférence supérieure à 240. La surface tronconique 3 peut être réalisée en un 25 acier de type 2OCrMo4, c'est-à-dire comprenant, en poids, 0,2% de carbone, 1% de chrome et 0,25% de molybdène ou en un acier de type 45 Cr3, c'est-à-dire comprenant, en poids, 0,45% de carbone et 0,75% de chrome. On utilise de préférence des matériaux permettant d'utiliser des lubrifiants non toxiques, comme les polyalkylènes30 glycols et les polyolesters. Il est possible de planifier les surfaces tronconiques 3 par rodage, notamment pour abraser les bourrelets des perçage 5 consécutifs au passage du rayon laser. Grâce à la surface plane de la surface tronconique 3 de l'anneau de synchronisation 1, celui-ci présente une résistance à l'usure accrue. Pour augmenter encore cette résistance à l'usure, la rugosité totale de l'anneau de synchronisation 1 sera de préférence inférieure à 1 pim, et encore de préférence inférieure à 0,2 Rtm. REVENDICATIONS 1. Elément de synchronisation (1) comprenant une surface (3) susceptible d'être mise en contact avec une surface correspondante d'une pièce pour l'entraînement en rotation par frottement entre les 5 deux surfaces lors de l'application d'un effort axial, caractérisé en ce que la surface (3) de l'élément de synchronisation (1) est rodée lisse et comprend une pluralité de perçages (5) capables d'évacuer un lubrifiant présent entre les deux surfaces lors de l'application de l'effort axial. 2. Elément de synchronisation (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rugosité totale de la surface (3) de l'élément est inférieure à 1 jtm, et de préférence inférieure à 0,2 1tm. 3. Elément de synchronisation (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre des perçages (5) est compris entre 15 5 et 30 grm, et de préférence compris entre 15 et 30 gtm. 4. Elément de synchronisation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la profondeur des perçages (5) est comprise entre 2 et 20 gm, et de préférence entre 10 et 20Ogm. 5. Elément de synchronisation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'espacement des perçages (5) est compris entre 20 et 100 rm. 6. Elément de synchronisation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est sous la forme 25 d'un anneau comprenant un corps annulaire (2) avec un contour intérieur de surface tronconique (3) et un corps de disque (4) avec une couronne dentée. 7. Elément de synchronisation (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les perçages (5) sont présents sur la surface 30 tronconique (3) du corps annulaire (2) et/ou sur la surface intérieure du corps de disque (4). 8. Dispositif de synchronisation comprenant un élément de synchronisation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Dispositif de synchronisation selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre de boîte de vitesses à au moins deux arbres parallèles, comportant un moyeu fixé sur l'arbre par l'intermédiaire de cannelures, un baladeur lié en rotation au moyeu et 5 coulissant extérieurement sur celui-ci, au moins un pignon fou, et au moins un élément de synchronisation (1) interposé axialement entre le moyeu fixe et le pignon fou. 1O.Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments de synchronisation (1) selon la 10 revendication 6. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les éléments de synchronisation (1) sont séparés par une bague intermédiaire.