Brevet FR2837249A1 — publié le 20030919

La présente invention concerne un ensemble synchroniseur pour une transmission d'un véhicule automobile. Cet ensemble synchroniseur est dédié de manière non limitative à des boîtes de vitesses robotisées utilisant un actionneur pour le passage de chaque vitesse. On sait que le fonctionnement d'un synchroniseur se compose de plusieurs phases à partir de la phase de point mort de la transmission et comprenant la phase d'armement, la phase de synchronisation et la phase de crabotage. Les synchroniseurs utilisés sur les boîtes de vitesses robotisées posent des problèmes de fiabilité. En effet, le manchon de crabotage d'un tel synchroniseur est actionné par un vérin du type hydraulique ou électrique pour être déplacé axialement dans un sens ou dans le sens opposé pour venir frapper directement, lors de la phase de synchronisation, les rampes de synchronisation de la bague de synchronisation correspondante. Généralement, la bague de synchronisation est en laiton induisant une usure importante des rampes de cette bague lors de la phase de synchronisation et détériorant ainsi rapidement la fonction de synchronisation se traduisant par des craquements. La présente invention a pour but d'éliminer l'inconvénient ci-dessus des synchroniseurs connus en proposant un synchroniseur d'une architecture permettant d'augmenter sa fiabilité et également son efficacité. A cet effet, l'ensemble synchroniseur de l'invention pour une transmission d'un véhicule automobile, du type comprenant un moyeu de synchronisation solidaire d'un arbre mené ; un manchon de crabotage monté sur le moyeu de synchronisation en engrènement avec ce dernier et pouvant être déplacé axialement relativement au moyeu de synchronisation par un moyen de commande, tel qu'un vérin hydraulique ou électrique ; une bague de synchronisation située de chaque côté du moyeu de synchronisation ; deux pignons de transmission à couronnes dentées de crabotage montés tourillonnant sur l'arbre mené de part et d'autre des deux bagues de synchronisation en étant axialement espacés de celles-ci, chaque bague de synchronisation permettant un déplacement axial du manchon de crabotage vers sa position d'engrènement avec la couronne de crabotage correspondante, est caractérisé en ce que chaque bague de synchronisation comprend trois segments arqués distincts montés sur une partie formant moyeu du pignon de transmission associé en présentant une surface latérale externe tronconique, dont la partie de plus grand diamètre est située côté pignon de transmission, coopérant avec une surface latérale interne tronconique du manchon de crabotage pour empêcher un déplacement axial de ce manchon lors de la phase de synchronisation à laquelle les segments arqués sont bloqués à une position radialement externe relativement au moyeu du pignon de transmission et permettre un déplacement axial du manchon de crabotage à sa position d'engrènement avec la couronne de crabotage associée du pignon de transmission lors de la phase de crabotage à laquelle les segments arqués sont librement et radialement déplacés vers le moyeu du pignon de transmission à l'encontre de la force de rappel d'organes élastiques d'armement. Chaque segment arqué comprend au moins une dent curviligne radialement interne engagée entre deux dents curvilignes successives radialement externes du moyeu du pignon de transmission, chaque dent d'un segment arqué ayant ses deux flancs circonférentiellement opposés en forme de rampe pouvant chacun contacter l'un correspondant des deux flancs circonférentiellement espacés en forme de rampe respectivement de deux dents curvilignes successives du moyeu du pignon de transmission suivant le sens de rotation du manchon de crabotage, un tel contact s'effectuant suivant un effort circonférentiel résultant du couple de synchronisation exercé sur le manchon de crabotage lors de la phase de synchronisation pour bloquer les segments à leur position radialement externe, et suivant un effort nul lors de la phase de crabotage pour permettre le déplacement radialement interne des segments par glissement l'une sur l'autre des rampes de chaque paire de dents du moyeu du pignon de transmission et des segments. Les segments arqués comprennent à leurs extrémités de plus grand diamètre un épaulement arqué en appui sur un talon circulaire formant butée du moyeu du pignon de transmission lorsque les segments sont à leur position la plus radialement externe. Avantageusement, l'ensemble synchroniseur comprend trois organes élastiques de rappel interposés respectivement entre les trois segments arqués et le moyeu du pignon de transmission, chaque organe ayant sensiblement la forme d'un U, dont les branches, pouvant être rapprochées radialement et élastiquement l'une de l'autre, sont disposées axialement en appui respectivement entre la face interne du segment correspondant et la face curviligne externe située entre deux dents du moyeu du pignon de transmission ne comportant pas de dent d'un segment. Chaque organe élastique de rappel comprend à chaque extrémité une languette curviligne recourbée à angle droit, l'une des languettes étant en appui sur une portion de paroi latérale correspondante d'un segment située du côté du manchon de crabotage et l'autre languette étant en appui sur une portion de face dressée latérale correspondante du moyeu du pignon de transmission. Les trois segments arqués sont maintenus axialement les uns relativement aux autres par un jonc logé dans des gorges radialement internes respectivement des segments. La couronne de crabotage est intérieurement dentée et est rapportée dans le pignon de transmission et le manchon de crabotage comporte un pignon denté à chacune de ses extrémités pouvant s'engrener dans la couronne intérieurement dentée correspondante. La pente du cône de chaque segment arqué peut être inférieure à 5 d'angle. De préférence, chaque segment arqué comprend deux dents curvilignes radialement internes circonférentiellement espacées et situées au voisinage des extrémités du segment. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée de l'ensemble synchroniseur conforme à l'invention ; - la figure 2 représente en demi-coupe longitudinale supérieure l'ensemble synchroniseur de l'invention en phase de synchronisation ; - la figure 3 représente l'ensemble synchroniseur de la figure 2 en phase de crabotage ; - la figure 4 est une vue en perspective agrandie d'une partie de l'ensemble synchroniseur de l'invention. L'ensemble synchroniseur pour une transmission d'un véhicule automobile comprend un moyeu de synchronisation 1 schématiquement représenté uniquement aux figures 2 et 3 et solidaire en rotation d'un arbre mené 2 par exemple par l'intermédiaire de cannelures (non représentées). Le moyeu de synchronisation 1 est immobilisé en translation sur l'arbre 2 par deux anneaux d'arrêt 3 montés de chaque côté du moyeu 1 respectivement dans deux gorges périphériques externes de l'arbre 2. Deux pignons de transmission 4, dont un seul est représenté, sont montés fous sur l'arbre 2 de part et d'autre du moyeu de synchronisation 1 en étant chacun immobilisé en translation sur cet arbre par deux anneaux d'arrêt 5 montés de part et d'autre du pignon 4 respectivement dans deux gorges périphériques externes de l'arbre 2. L'ensemble synchroniseur comprend en outre un manchon de crabotage 6 pouvant être déplacé axialement parallèlement à l' arbre 2 sur le moyeu 1 par un moyen de commande (non représenté) constitué par un actionneur à vérin hydraulique ou électrique lorsque le synchroniseur est utilisé sur une boîte de vitesses robotisées. Pour cela, le manchon de crabotage 6 comporte des cannelures internes 6a en engrènement avec des cannelures externes la du moyeu de synchronisation 1. L'ensemble synchroniseur comprend également deux bagues de synchronisation 7, dont une seule est représentée, située de part et d'autre du moyeu de synchronisation 1 de façon adjacente à celui-ci et permettant au manchon de crabotage 6 d'être amené en engrènement avec le pignon de transmission correspondant 4 comme on le verra ultérieurement. Chaque pignon de transmission 4 comprend une couronne intérieurement dentée 8 rapportée dans ce pignon en y étant solidarisée par tout moyeu approprié tel que par emmanchement à force. Le manchon de crabotage 6 n'est représenté qu'en partie comme comportant à l'une de ses extrémités un pignon ou couronne extérieurement denté 9 réalisé en une seule pièce avec le manchon 6 et pouvant s' engrener dans la couronne dentée 8 en phase de crabotage. Cependant, le manchon de crabotage 6 comporte également à son autre extrémité un pignon ou une couronne 9 pour s'engrener dans une couronne intérieurement dentée 8 de l'autre pignon de transmission 4 lorsque le manchon 6 est déplacé en sens opposé en phase de crabotage. Selon l'invention, chaque bague de synchronisation 7 comprend trois segments arqués distincts et identiques 10 montés sur une partie formant moyeu 11 du pignon de transmission associé 4 et concentriquement à l'arbre 2, le moyeu 11 pouvant être une pièce rapportée fixée, par exemple par soudage, au flanc correspondant du pignon 4. Les segments 10 sont montés sur le moyeu 11 en étant régulièrement espacés en direction circonférentielle et présentent une surface latérale externe tronconique, dont la partie de plus grand diamètre est située du côté du pignon de transmission 4. Chaque segment arqué 10 comprend au moins une dent curviligne radialement interne 12 qui est engagée, en position montée de la bague 7 sur le moyeu 11 du pignon 4, entre deux dents curvilignes successives radialement externes 13 du moyeu 11 faisant partie d'une série de dents 13 circonférentiellement espacées de façon régulière. De préférence, chaque segment 10 comprend deux dents identiques 12 circonférentiellement espacées et situées au voisinage respectivement des deux extrémités de ce segment. Chaque dent 12 d'un segment 10 a ses deux flancs circonférentiellement opposés 12a en forme de rampes inclinées en sens inverse l'une de l'autre et pouvant chacun contacter l'un correspondant des deux flancs circonférentiellement espacés en forme de rampes 13a inclinées dans le même sens respectivement de deux dents curvilignes successives inclinés dans le même sens 13 du moyeu 11, suivant le sens de rotation imparti au manchon de crabotage 6. Les deux flancs 13a d'une même dent 13 sont inclinés en sens inverse l'un de l'autre. Chaque segment 10 comprend en outre à son extrémité de plus grand diamètre un épaulement arqué 10a pouvant être maintenu en appui sur un talon circulaire formant butée 11a du moyeu 11 sous l'action de la force de rappel d'organes élastiques 14, de préférence au nombre de trois, chacun interposé entre un segment arqué 10 et le moyeu 11 de façon à exercer sur le segment 10 un effort radial externe plaquant l'épaulement arqué 10a contre la portion correspondante du talon circulaire lia. Chaque organe élastique de rappel 14 présente sensiblement la forme d'un U, dont les deux branches 14a sont en appui respectivement sur la face interne du segment transversalement à celui-ci et sur la face curviligne externe 15 située entre deux dents adjacentes 13 du moyeu 11 ne comportant pas de dent 12 d'un segment. Les trois organes élastiques s'étendent ainsi parallèlement à l'axe longitudinal de l'arbre 2 et sont disposés concentriquement à celui-ci en étant espacés angulairement de façon équidistante. Les branches 14a de chaque organe élastique 14 peuvent être rapprochées radialement et élastiquement l'une de l'autre comme on le verra ultérieurement et exercent l'effort radial de maintien des épaulements 10a contre le talon de butée 11a. Bien entendu, les branches 14a sont courbées de façon à épouser la face curviligne correspondante 15 et la face interne du segment associé 10. Chaque organe élastique 14 comprend également à chacune de ses extrémités une languette curviligne recourbée à angle droit 14b, l'une des languettes 14b étant en appui sur une portion de paroi latérale correspondante d'un segment 10 située du côté du manchon de crabotage 6 et l'autre languette 14b étant en appui sur une portion de face latérale dressée llb correspondante du moyeu 11. De préférence, la première languette 14b est en appui dans une rainure arquée lOb du segment correspondant 10 réalisée dans la portion de paroi correspondante de ce segment. Les trois segments arqués 10 sont maintenus axialement les uns relativement aux autres par un jonc 16 logé dans des gorges radialement internes 10c respectivement des segments 10. Le manchon de crabotage 6 comporte une cavité centrale tronconique 6b dont la surface latérale interne 6c coopère avec la surface latérale externe tronconique des trois segments 10 pour empêcher un déplacement axial du manchon 6 lors de la phase de synchronisation à laquelle les segments 10 sont bloqués à une position radialement externe par mise en contact, suivant un effort circonférentiel résultant du couple de synchronisation, de l'une des rampes 12a de chaque dent 12 sur la rampe correspondante 13a de chaque dent adjacente 13 selon le sens du couple de synchronisation appliqué sur les segments 10. Les segments 10 sont logés dans la cavité interne 6c du manchon 6. En outre, chaque segment 10 et la surface latérale interne 6c du manchon 6 ont une même pente de même sens. Le fonctionnement de l'ensemble synchroniseur ressort déjà de la description qui en a été faite cidessus et va être maintenant expliqué. En position de point mort, les segments 10 sont maintenus à leur position la plus radialement externe sous l'action de la force de rappel radiale exercée par chacun des organes élastiques 14 qui maintiennent les épaulements 10a en appui sur le talon 11a du moyeu 11. Lorsque le manchon de crabotage 6 est déplacé axialement dans un sens ou dans l'autre par l'actionneur à vérin, par exemple vers la droite en considérant les figures 2 et 3, lors de la phase de synchronisation, la rotation due au couple de synchronisation représenté par la flèche F1 en figure 4 amène les rampes inclinées dans le même sens 12a des dents 12 à venir en contact respectivement avec les rampes 13a des dents 13 et l'effort de contact entre ces rampes empêche les segments 10 de se déplacer radialement vers le moyeu 11, empêchant le déplacement axial du manchon 6 et donc le crabotage de celui-ci au pignon de transmission 4. Tant que la vitesse différentielle entre manchon 6 et pignon de transmission 4 n'est pas nulle, le manchon 6 ne peut se déplacer axialement vers le pignon 4. En fin de synchronisation, c'est-à-dire à la phase de crabotage, la vitesse différentielle devient nulle et l'absence de couple de synchronisation appliqué aux segments 10 permet à ces derniers de se déplacer radialement vers le moyeu 11 par glissement des dents 12a sur les dents 13a dans le sens indiqué par la flèche F2, autorisant de la sorte le déplacement axial à l'encontre de la force de rappel des organes élastiques 14 du manchon 6 sur les segments 10 et le crabotage de ce manchon au pignon de transmission 4. Ainsi, contrairement aux ensembles synchroniseurs connus, le manchon de crabotage ne frappe plus directement les rampes de synchronisation, mais c'est la rotation due au couple de synchronisation du manchon 6 qui met en contact les rampes des trois segments tronconiques 10 avec les rampes du moyeu 11 solidaire du pignon de transmission 4. L'architecture de l'ensemble synchroniseur de l'invention permet ainsi d'utiliser une bague de synchronisation dont les segments ont leur surface latérale externe ayant une pente qui peut être inférieure à 5 d'angle, de sorte que les problèmes de coincement qui apparaissaient avec un tel angle sur un synchroniseur classique du type Borg-Warner sont éliminés puisque le tronc de cône réalisé par les segments de la bague de synchronisation s'effacent en diminuant en diamètre pour permettre au manchon de craboter la couronne intérieurement dentée du pignon de transmission correspondant. L'ensemble synchroniseur de l'invention est ainsi extrêmement fiable et efficace dans sa fonction qu'il doit remplir. REVENDICATIONS 1. Ensemble synchroniseur pour une transmission d'un véhicule automobile, comprenant un moyeu de synchronisation (1) solidaire d'un arbre mené (2) ; un manchon de crabotage (6) monté sur le moyeu de synchronisation (1) en engrènement avec ce dernier et pouvant être déplacé axialement relativement au moyeu de synchronisation par un moyen de commande, tel qu'un vérin hydraulique ou électrique ; une bague de synchronisation (7) située de chaque côté du moyeu de synchronisation (1) ; deux pignons de transmission (4) à couronnes dentées de crabotage (8) montés tourillonnant sur l'arbre mené (2) de part et d'autre des deux bagues de synchronisation (7) en étant axialement espacés de celles-ci, chaque bague de synchronisation (7) permettant un déplacement axial du manchon de crabotage (6) vers sa position d'engrènement avec la couronne de crabotage correspondante (8) ; caractérisé en ce que chaque bague de synchronisation (7) comprend trois segments arqués distincts (10) montés sur une partie formant moyeu (11) du pignon de transmission associé (4) en présentant une surface latérale externe tronconique, dont la partie de plus grand diamètre est située côté pignon de transmission (4), coopérant avec une surface latérale interne tronconique (6c) du manchon de crabotage (6) pour empêcher un déplacement axial de ce manchon lors de la phase de synchronisation à laquelle les segments arqués (10) sont bloqués à une position radialement externe relativement au moyeu (11) du pignon de transmission (4) et permettre un déplacement axial du manchon de crabotage (6) à sa position d'engrènement avec la couronne de crabotage (8) associée lors de la phase de crabotage à laquelle les segments arqués (10) sont librement et radialement déplacés vers le moyeu (11) du pignon de transmission (4) à l'encontre de la force de rappel d'organes élastiques d'armement (14). 2. Ensemble synchroniseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque segment arqué (10) comprend au moins une dent curviligne radialement interne (12) engagée entre deux dents curvilignes successives radialement externes (13) du moyeu (11) du pignon de transmission (4), chaque dent (12) d'un segment arqué (10) ayant ses deux flancs circonférentiellement opposés en forme de rampes (12a) pouvant chacun contacter l'un correspondant des deux flancs circonférentiellement espacés en forme de rampes (13a) respectivement de deux dents curvilignes successives (13) du moyeu (11) du pignon de transmission (4) suivant le sens de rotation du manchon de crabotage (6), un tel contact s'effectuant suivant un effort circonférentiel résultant du couple de synchronisation exercé sur le manchon de crabotage (6) lors de la phase de synchronisation pour bloquer les segments (10) à leur position radialement externe, et suivant un effort nul lors de la phase de crabotage pour permettre le déplacement radialement interne des segments (10) par glissement l'une sur l'autre des rampes (12a,13a) de chaque paire de dents (12,13) du moyeu (11) du pignon de transmission (4) et des segments (10). 3. Ensemble synchroniseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les segments arqués (10) comprennent à leurs extrémités de plus grand diamètre un épaulement arqué (10a) en appui sur un talon circulaire formant butée (lia) du moyeu (11) du pignon de transmission (4) lorsque les segments (10)sont à leur position la plus radialement externe. 4. Ensemble synchroniseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend trois organes élastiques de rappel (14) interposés respectivement entre les trois segments arqués (10) et le moyeu (11) du pignon de transmission (4), chaque organe (14) ayant sensiblement la forme d'un U, dont les branches (14a), pouvant être rapprochées radialement et élastiquement l'une de l'autre, sont disposées axialement en appui respectivement entre la face interne du segment correspondant (10) et la face curviligne externe (15) située entre deux dents (13) du moyeu (11) du pignon de transmission (4) ne comportant pas de dent (12) d'un segment (10). 5. Ensemble synchroniseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque organe élastique de rappel (14) comprend à chaque extrémité une languette curviligne recourbée à angle droit (14b), l'une des languettes (14b) étant en appui sur une portion de paroi latérale correspondante d'un segment (10) faisant face au manchon de crabotage (6) et l'autre languette (14b) étant en appui sur une portion de face latérale correspondante du moyeu (11) du pignon de transmission (4) . 6. Ensemble synchroniseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les trois segments arqués (10) sont maintenus axialement les uns relativement aux autres par un jonc (16) logé dans des gorges radialement internes (10c) respectivement des segments (10). 7. Ensemble synchroniseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couronne de crabotage (8) est intérieurement dentée et est rapportée dans le pignon de transmission (4) et le manchon de crabotage (6) comporte un pignon denté (9) pouvant s'engrener dans la couronne intérieurement dentée (8) . 8. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pente du cône de chaque segment arqué (10) est inférieure à 5 d'angle. 9. Ensemble selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que chaque segment arqué (10) comprend deux dents curvilignes radialement internes (12a) circonférentiellement espacées et situées au voisinage des extrémités du segment (10).