Brevet FR2883345A1 — publié le 20060922

Dispositif de liaison en rotation d'au moins trois éléments coaxiaux d'une boîte de vitesses de véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif de liaison en rotation d'au moins trois éléments coaxiaux d'une boîte de vitesses de véhicule automobile ou de systèmes analogues, pouvant notamment être mis en oeuvre pour la liaison de deux trains épicycloïdaux et d'un arbre de sortie de la boîte. Il est connu une boîte de vitesses dont la chaîne cinématique est représentée schématiquement à la figure 1. La structure de cette boîte de vitesses exige une liaison en rotation entre le porte satellites d'un premier train épicycloïdal, la couronne d'un second train épicycloïdal et un arbre de sortie, la liaison devant être démontable pour permettre le montage complet de la boîte de vitesses, notamment des autres constituants des trains épicycloïdaux. L'invention a pour but de proposer un dispositif démontable de double liaison en rotation d'au moins trois éléments coaxiaux pour boîte de vitesses ou système analogue disposés côte à côte les uns à côtés des autres, permettant la transmission d'efforts importants sans dommage. On atteint ce but de l'invention au moyen d'un dispositif de liaison en rotation d'au moins trois éléments coaxiaux d'une boîte de vitesses ou d'un système analogue, disposés sensiblement perpendiculaires par rapport à l'axe commun pour définir un élément central entre deux éléments latéraux, le dispositif étant remarquable en ce qu'il comporte une cloche associée à l'un desdits éléments latéraux, une liaison à cannelures axiales entre ladite cloche et la partie périphérique de l'élément central et une liaison de type à embrèvement entre ledit élément central et le deuxième élément latéral. Ainsi, la liaison selon l'invention permet d'obtenir une robustesse bien supérieure à l'utilisation en série de liaisons deux à deux aux moyens de crans ouverts. En effet, la liaison par cannelures complémentaires permet de réaliser la liaison entre le premier élément latéral et l'élément central avec une zone de contact importante s'étendant axialement permettant ainsi une réduction de la pression de matage. De manière générale, une liaison de type à embrèvement comporte au moins une saillie rectiligne associée à l'un des éléments à relier qui vient s'emboîter dans un logement complémentaire prévu sur l'autre élément à associer. De préférence, dans le cadre de l'invention, ladite liaison à embrèvement est réalisée au moyen de projections, prévues sur le bord libre dudit élément central, et parallèles audit axe commun et qui viennent se loger dans des espaces entre des dents prévues en périphérie dudit deuxième élément latéral. Ainsi, de manière avantageuse, la mise en oeuvre de la liaison par embrèvement est facilement réalisée. De préférence, le dispositif selon l'invention, adapté pour associer deux trains épicycloïdaux et un arbre de sortie, est remarquable en ce que ledit premier élément latéral est défini par le porte satellites dudit premier train épicycloïdal, l'élément central par la couronne dudit second train épicycloïdal et le deuxième élément latéral par ledit arbre de sortie. Ainsi, le dispositif permet de réaliser une liaison entre deux trains épicycloïdaux, tout en permettant de démonter la liaison pour monter les éléments constitutifs des trains épicycloïdaux, notamment les satellites des deux trains épicycloïdaux. L'invention se rapporte également à un dispositif comportant notamment deux trains épicycloïdaux et un arbre de sortie, un premier train épicycloïdal comprenant un porte satellites, une couronne et une pluralité de satellites, un second train épicycloïdal, disposé entre ledit premier train et ledit arbre de sortie, comprenant un porte satellites, une couronne et une pluralité de satellites, lesdits trains et ledit arbre de sortie étant montés de manière coaxiale les uns par rapport aux autres de telle sorte que ledit porte satellites dudit premier train, ladite couronne dudit second train et ledit arbre de sortie sont montés liés en rotation, remarquable en ce que ledit porte satellites dudit premier train épicycloïdal intègre ladite cloche, à l'intérieur de laquelle sont prévues des cannelures axiales aptes à coopérer avec des cannelures complémentaires taillées sur le bord extérieur de ladite couronne dudit second train épicycloïdal, des projections axiales et des creux de dent étant réalisés sur ledit bord extérieur de ladite couronne dudit second train épicycloïdal, lesdits creux de dent étant aptes à coopérer avec des dents prévues sur la périphérie d'une embase intégrée audit arbre de sortie et inversement. On obtient ainsi un dispositif qui peut être monté dans la boîte de vitesses connue et présentée à la figure 1. Ce dispositif présente en outre l'avantage de pouvoir transmettre des couples importants sans déformation de ses éléments constitutifs. De plus, le montage des deux trains épicycloïdaux reste simple. De manière préférée, ladite embase présente un flanc libre destiné à être en vis-à-vis de ladite couronne et lesdites dents de ladite embase sont réalisées en retrait dudit flanc. Ainsi, les dents ne prennent pas appui sur le fond des creux des embrèvements avec lesquels elles coopèrent. Le fond de ces creux des embrèvements présente des arrondis au niveau des angles avec les parois latérales afin d'éviter une forte concentration locale d'efforts internes. L'attaque de ces arrondis par une arrête de dent pourrait user ces arrondis et créer des amorces de ruptures. De préférence, des faces d'appui, aptes à venir en butée sur le bord libre de ladite cloche, sont réalisées au sommet desdites cannelures de ladite couronne dudit second train épicycloïdal. On assure ainsi, de manière avantageuse, le maintient latérale de la couronne par rapport à la cloche. De manière préférée, lesdites faces d'appui sont réalisées par étagement du diamètre extérieur de ladite couronne qui définit une zone de grand diamètre et une zone de petit diamètre de ladite couronne, lesdits creux d'embrèvements étant réalisés au niveau de ladite zone de grand diamètre de ladite couronne. Ainsi, les faces d'appui sont réalisées de manière simple. De préférence, ledit flanc de ladite embase est apte à prendre appui sur une surface annulaire prévue sur ladite couronne, sous lesdits creux de dent et lesdites projections axiales. Ainsi, les dents prévues sur l'embase ne sont pas en contact avec le fond des creux de dent prévus sur la couronne, avec lesquels elles coopèrent. De préférence, ladite cloche comporte une ouverture centrale, sur sa face pleine opposée audit arbre de sortie, afin de laisser passer le ou les axe(s) du ou des pignon(s) planétaire(s). Ainsi, les éléments des deux trains épicycloïdaux peuvent coopérer avec des axes et/ou des pignons pour être entraînés en rotation. De manière préférée, le dispositif selon invention est apte à coopérer avec trois arbres d'entrée: - un premier arbre d'entrée étant disposé côté arbre de sortie et étant connecté au porte satellites dudit deuxième train épicycloïdal et à la couronne dudit premier train épicycloïdal à l'intérieur de ladite cloche; - les deux autres arbres d'entrée étant disposés de manière coaxiale du côté opposé à l'arbre de sortie et venant engrener respectivement le planétaire du premier train épicycloïdal et le planétaire du second train épicycloïdal. L'invention concerne également une boîte de vitesses à trains épicycloïdaux, remarquable en ce qu'elle comporte un jeu de deux trains épicycloïdaux intégrant un dispositif de liaison tel que présenté cidessus, dans toutes ses variantes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront de l'examen de la description qui va suivre présentée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux figures ciannexées dans lesquelles: - la figure 1 représente le schéma cinématique d'une boîte de vitesses où le dispositif selon l'invention peut être mis en oeuvre; - la figure 2 représente le schéma cinématique d'une partie de la boîte de vitesses illustrée à la figure 1, dans laquelle le dispositif selon l'invention peut être mis en oeuvre; - la figure 3 représente une première vue éclatée du dispositif selon l'invention, en vue de trois quart arrière; - la figure 4 représente une deuxième vue éclatée du dispositif selon l'invention, en vue de trois quart face; - la figure 5 représente le dispositif selon l'invention, monté, en vue de trois quart face. La figure 1 représente un schéma cinématique d'une boîte de vitesses connue. La boîte de vitesses 10 est entraînée de façon classique par un moteur thermique (non représenté) dont l'arbre de sortie 12 est relié au travers d'un amortisseur 14 à un pignon 16 d'entrée de la boîte de vitesses 10. Ce pignon 16 engrène, au travers d'un engrenage, l'arbre d'entrée 18 de la boîte de vitesses 10. La boîte de vitesses 10 est également associé à deux moteurs électriques 20, 22 et comporte deux jeux de deux trains épicycloïdaux 24, 26, 28, 30 ainsi que deux dispositifs de freinage 32, 34 associés chacun à l'un des moteurs électriques 20, 22 afin que l'un de ces deux moteurs électriques 20, 22 entraîne, alternativement, la boîte de vitesses 10, pour obtenir une variation continue de la vitesse de l'arbre en sortie de boîte, lors de l'entraînement électrique. La boîte de vitesses 10 comporte une pluralité d'arbres coaxiaux 36, 38, 40. L'arbre 36, sur lequel est monté le train épicycloïdal 30, est entraîné en rotation par le moteur électrique 22. Les trains épicycloïdaux 24, 26 sont montés, respectivement, sur les arbres 38 et 40. En sortie de la boîte de vitesses 10, l'arbre de sortie 42 engrène un différentiel 44. La figure 2 représente un agrandissement d'une partie 46 du schéma cinématique de la figure 1 correspondant à l'assemblage des deux trains épicycloïdaux 24, 26 et de l'arbre de sortie 42, montés coaxialement à un axe X-X'. De manière connue en soi, le premier train épicycloïdal 24 comporte un pignon planétaire 48, monté solidaire sur l'arbre 38, un porte satellites 50, une pluralité de satellites 52 et une couronne 54. De même, le second train épicycloïdal 26 comporte un pignon planétaire 56, monté solidaire sur l'arbre 40, un porte satellites 58, une pluralité de satellites 60 et une couronne 62. Il est à noter que si, par la suite, l'invention sera décrite dans le cadre d'une boîte de vitesses à trains épicycloïdaux conforme à la boîte de vitesses 10 présentée à la figure 1, l'invention est toute fois applicable à tout système d'entraînement à roues dentées analogue nécessitant le type de liaison réalisée par le dispositif selon l'invention, comme un réducteur ou une autre boîte de vitesses automatique ou non présentant une structure interne différente pour autant qu'il y ait lieu d'associer en rotation trois éléments coaxiaux sensiblement perpendiculairement à l'axe commun. De manière remarquable, les deux trains épicycloïdaux 24, 26 et l'arbre de sortie 42 sont reliés de telle sorte que le porte satellites 50 du premier train épicycloïdal 24, la couronne 62 du second train épicycloïdal 26 et l'arbre de sortie 42 sont liés en rotation, formant ainsi le sous-ensemble 64, illustré de façon schématique en une seule pièce sur la figure 1 mais composé, en réalité, dans le mode de réalisation selon l'invention, des trois éléments 50, 62, 42 assemblés. Les figures 3 et 4 proposent des vues éclatées du dispositif 64 permettant la mise en oeuvre de la liaison en rotation conformément au schéma cinématique de la figure 2. Le dispositif 64 comporte tout d'abord une cloche 66 associée au porte satellites 50 du premier train épicycloïdal 24. Cette cloche 66 présente sur sa face pleine 68, partie intégrante du porte satellites 50, un perçage 70 sensiblement au centre de la face pleine 68, ainsi que quatre autres trous traversants 72 de plus petit diamètre, disposés sensiblement à égale distance du centre de la face pleine 68 et équirépartis circonférenciellement. Ces trous traversant 72 sont utilisés pour le montage des satellites 52 (non représentés sur les figure 3 et 4). Cette cloche 66 présente, à l'intérieur de sa surface périphérique cylindrique 74, des cannelures axiales 76. Sur la figure 2, seules quelques cannelures axiales 76 ont été représentées pour ne pas nuire à la clarté et à la compréhension du dessin. Cette cloche 66 par sa surface pleine 68 réalise le porte satellites 50 portant les pignons satellites 52 (non représentés) ceux-ci coopérant avec le pignon planétaire 48, monté solidaire sur l'arbre 38, et la couronne 54 (non représentés). Le dispositif 56 comporte également la couronne 62 du second train épicycloïdal 26. La couronne 62 présente, sur son bord latéral extérieur, des cannelures axiales 78 aptes à coopérer avec les cannelures axiales 76, complémentaires, prévues dans la cloche 66. Par ailleurs, le diamètre extérieur de la couronne 62 présente un étagement pour définir une zone de grand diamètre 80 et une zone de petit diamètre 82 de la couronne 62. Dans la zone de grand diamètre extérieur 80 de la couronne 62, des projections axiales 92, aptes à coopérer avec des creux de dent, et des creux de dent 94, aptes à coopérer avec des dents, sont prévus alternés sur la circonférence de la couronne 62. Ces creux de dent 94 présentent des angles arrondis 96 entre leurs surfaces latérales et leur surface orientée vers la zone de petit diamètre 82 de la couronne 62. Ces angles arrondis 96 permettent d'éviter des concentrations trop importantes d'efforts, qui surviendraient si les anges étaient droits, ces concentrations d'efforts élevées pouvant provoquer des amorces de rupture. Par ailleurs, des faces d'appui 98 pour la couronne 62 sur le rebord de la cloche 66 lorsque la couronne 62 est montée dans la cloche 66, sont réalisées à la transition entre la zone de petit diamètre 82 et la zone de grand diamètre 80 de la couronne 62 du fait de l'étagement du diamètre extérieur de la couronne 62. Enfin, la couronne 66 présente, sous les creux de dent 94 et les projections axiales 92, une surface annulaire 100. Cette couronne 62 est apte à coopérer avec les satellites 60 du deuxième train épicycloïdal 26, associés aux portes satellites 58 et au pignon planétaire 56 du second train épicycloïdal 26. Le dispositif 64 comprend enfin l'arbre de sortie 42 réalisé, en l'espèce, par une portion cannelée 102 solidarisée à une embase circulaire 104. Sur la surface périphérique de l'embase 104, des dents 106 sont prévues en retrait du flanc 108 de l'embase 104 opposé à l'arbre 42, les dents 106 étant aptes à coopérer avec les creux de dent 94 réalisés sur la couronne 62. Par ailleurs, les dents 106 prévues sur l'embase 104 forment des creux de dent 110 aptes à coopérer avec les projections axiales 92 prévues sur la couronne 62. Le montage de la boîte de vitesses 10, en général, et du dispositif 64, en particulier, est effectué dans un carter destiné à enfermer la totalité des éléments composants le mécanisme de la boîte de vitesses 10. Ainsi, le montage du dispositif 64 intervient alors que les arbres coaxiaux de base 36, 38, 40, parallèles à l'axe X-X' et autour desquels le dispositif 64 est susceptible de tourner (voir figure 1) sont déjà montés dans le carter d'embrayage. Le montage consiste alors, dans un premier temps à monter la cloche 66, celle-ci s'enfilant sur l'arbre 38 par le perçage 70 et étant associée à une butée à aiguilles (non représentée), puis on monte le pignon planétaire 48, monté sur l'arbre 38. On insère alors les satellites 52 du premier train épicycloïdal 24, ceux- ci venant se loger dans les trous traversant 72 réalisés sur la face pleine 68 de la cloche 66. On monte ensuite la couronne 54 du premier train épicycloïdal 24. On monte ensuite le pignon planétaire 56 sur l'arbre 40, coaxial avec l'arbre 38, puis le porte satellites 58 du second train épicycloïdal 26, les satellites 60 associés et l'arbre d'entrée 18 lié en rotation avec le porte satellites 58. Le montage se poursuit alors avec la couronne 62 qui vient se loger dans la cloche 66 permettant ainsi la coopération des cannelures axiales complémentaires 76, 78 prévues sur ces deux pièces 62, 66, la cloche 66 prenant alors appui sur la couronne 62, sur les faces d'appui 98 prévues à la transition entre les zones 80, 82 de grand et de petit diamètre de la couronne 62. On monte alors une nouvelle butée à aiguilles (non représentée) et enfin l'arbre de sortie 42 de telle sorte que les dents 106 prévues à la périphérie de l'embase 104 coopèrent avec les creux de dent 94 prévus sur la couronne 62, les creux de dent 110 de l'embase 104 coopérant par ailleurs avec les projections axiales 92 de la couronne 62 afin de réaliser une liaison à embrèvement de la couronne 62 avec l'arbre de sortie 42. Le dispositif ainsi formé, monté dans l'embrayage, peut être calé, de façon connue en soi, à l'aide d'une cale de manière à régler un jeu total compris, en l'espèce et de manière non limitative, entre 0,2 et 0,5 mm. Le dispositif 64 ainsi monté, les cannelures axiales 76 de la cloche 66 et les cannelures axiales complémentaires 78 réalisées sur le bord extérieur de la couronne 62 coopèrent, les faces d'appui 98 servant de butée pour le déplacement de la couronne 62 dans la direction de la cloche 66. Par ailleurs, les dents 106, prévues sur le bord de l'embase 104, coopèrent avec les creux de dent 94 réalisés sur le bord de la couronne 62, de telle sorte que les dents 106 ne soient pas en contact avec le fond des creux de dent 94, le flanc 108 de l'embase 104 venant en butée sur la surface annulaire 100 prévue sur la couronne 62. Ainsi les arrêtes d'attaque des dents 106 ne sont pas en contact avec les angles arrondis 96 réalisés au fond des creux de dent 94 de la couronne 62. On évite ainsi l'usure de ces angles arrondis 96 qui pourrait conduire à la formation d'amorces de rupture. Le dispositif 64 ainsi monté, la cloche 66, la couronne 62 et l'arbre de sortie 42 sont liés en rotation. Le dispositif inverse au dispositif présenté ci-avant, c'est-à-dire le dispositif constitué d'un arbre solidaire d'une cloche et d'un premier porte satellites réalisé sous la forme d'une roue dentée est également envisageable. La présente invention n'est pas limitée à son utilisation présentée ici à titre d'exemple non limitatif, dans la boîte de vitesses spécifique illustrée aux figures 1 et 2. Notamment, le dispositif tel que décrit peut trouver une utilisation dans toute boîte de vitesses notamment automatique nécessitant ce type de liaison entre trains épicycloïdaux. REVENDICATIONS 1. Dispositif de liaison en rotation d'au moins trois éléments coaxiaux (50, 62, 42) d'une boîte de vitesses (10) ou d'un système analogue, disposés sensiblement perpendiculaires par rapport à l'axe commun pour définir un élément central (62) entre deux éléments latéraux (50, 42), le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une cloche (66) associée à l'un desdits éléments latéraux (50), une liaison à cannelures axiales (76, 78) entre ladite cloche (66) et la partie périphérique de l'élément central (62) et une liaison de type à embrèvement (92, 110) entre ledit élément central (62) et le deuxième élément latéral (42). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite liaison de type à embrèvement (92, 110) est réalisée au moyen de projections axiales (92), prévues sur le bord libre dudit élément central (62), parallèles audit axe commun et qui viennent se loger dans des creux de dent (110) prévus, en périphérie dudit deuxième élément latéral (42). 3. Dispositif selon la revendication 2 adapté pour associer deux trains épicycloïdaux (24, 26) et un arbre de sortie (42), caractérisé en ce que ledit premier élément latéral (50) est défini par le porte satellites dudit premier train épicycloïdal (24), l'élément central (62) par la couronne dudit second train épicycloïdal (26) et le deuxième élément latéral (42) par ledit arbre de sortie. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit porte satellites (50) dudit premier train épicycloïdal (24) intègre ladite cloche (66), à l'intérieur de laquelle sont prévues des cannelures axiales (76) aptes à coopérer avec des cannelures complémentaires (78) taillées sur le bord extérieur de ladite couronne (62) dudit second train épicycloïdal (26), des projections axiales (92) et des creux de dent (94) étant réalisés sur ledit bord extérieur de ladite couronne (62) dudit second train épicycloïdal (26), lesdits creux de dent (94) étant aptes à coopérer avec des dents (106) prévues sur la périphérie d'une embase (104) intégrée audit arbre de sortie (42) et inversement. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite embase (104) présente un flanc libre (108) destiné à être en vis-à-vis de ladite couronne (62) et en ce que lesdites dents (106) de ladite embase (104) sont réalisées en retrait dudit flanc (108). 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que des faces d'appui (98), aptes à venir en butée sur le bord libre de ladite cloche (66), sont réalisées au sommet desdites cannelures (78) de ladite couronne (62) dudit second train épicycloïdal (26). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites faces d'appui (98) sont réalisées par étagement du diamètre extérieur de ladite couronne (98) qui définit une zone de grand diamètre (80) et une zone de petit diamètre (82) de ladite couronne (62), lesdits creux de dent (94) de ladite couronne (62) étant réalisés dans ladite zone de grand diamètre (80) de ladite couronne (62). 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit flanc (108) de ladite embase (104) est apte à prendre appui sur une surface annulaire (100) prévue sur ladite couronne (62), sous lesdits creux de dent (94) et lesdites projections axiales (92). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que ladite cloche (66) comporte une ouverture centrale (70), sur sa face pleine (68) opposée audit arbre de sortie (42), afin de laisser passer le ou les axe(s) (38, 40) du ou des pignon(s) planétaire(s) (48, 56). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce qu'il est apte à coopérer avec trois arbres d'entrée: un premier arbre d'entrée (18) étant disposé côté arbre de sortie (42) et étant connecté au porte satellites (58) dudit deuxième train épicycloïdal (26) et à la couronne (54) dudit premier train épicycloïdal (24), à l'intérieur de ladite cloche (66) ; - les deux autres arbres d'entrée (38, 40) étant disposés de manière coaxiale du côté opposé à l'arbre de sortie (42) et venant engrener respectivement le pignon planétaire (48) dudit premier train épicycloïdal (24) et le pignon planétaire (56) dudit second train épicycloïdal (26). 11. Boîte de vitesses à trains épicycloïdaux, caractérisée en ce qu'elle comporte un jeu de deux trains épicycloïdaux intégrant un dispositif de liaison selon l'une des revendications 3 à 10.