Brevet FR2888909A1 — publié le 20070126

DISPOSITIF DE LUBRIFICATION POUR BOITE DE VITESSES La présente invention concerne la lubrification des boîtes de vitesses à arbres parallèles et à engrenages, à commande manuelle ou robotisée. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif de lubrification comprenant un conduit axial raccordé à au moins un perçage radial de lubrification débouchant dans la zone de palier d'un pignon libre en rotation autour de cet arbre, et un tube de lubrification fixe s'étendant à l'intérieur du conduit. Dans les boîtes de vitesses manuelles ou robotisées, la lubrification des paliers de pignons fous est une fonction primordiale pour leur bon rendement énergétique et leur pérennité. Habituellement, la lubrification des paliers de pignons fous est assurée par un système de conduits d'huile comprenant un conduit axial percé à l'intérieur de l'arbre portant les pignons fous, et des perçages radiaux, sous chaque portée de pignon. Le conduit axial est généralement alimenté par une canule logée dans le carter ou dans un couvercle de la boîte. L'huile s'écoule dans le conduit central et elle est centrifugée sur les parois de celui-ci, par la rotation de l'arbre. La plus grande partie de l'huile s'écoule ainsi par le premier perçage radial rencontré sur son trajet le long du conduit, de sorte que le premier palier de pignon fou est toujours mieux lubrifié que les suivants. Pour améliorer la lubrification des paliers des pignons, il a déjà proposé de placer à l'intérieur de l'arbre de boîte, un tube avec des trous de lubrification facilitant l'accès de l'huile vers les zones de palier des pignons, en passant par des perçages radiaux de l'arbre. Toutefois, pour des raisons de guidage, les tubes de lubrification utilisés présentent généralement un jeu étroit vis-à-vis du - 2 conduit axial de l'arbre, et le défilement rapide des trous de lubrification devant les perçages radiaux de l'arbre, n'autorise pas un débit d'huile suffisant en direction des paliers. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients des dispositifs de lubrification connus, de manière à assurer une bonne lubrification des tous les paliers de pignon fou d'une boîte de vitesses. Dans ce but, elle propose que le tube présente des trous de lubrification faisant face aux perçages de l'arbre avec un écart suffisant pour que l'huile accumulée entre le tube et l'arbre soit aspirée en continu en direction des zones de palier des pignons et des groupes de synchronisation. De préférence, le tube de lubrification s'étend sur toute la longueur de l'arbre. Selon un premier mode de réalisation, l'écart entre le tube de lubrification et le conduit axial de l'arbre est constant sur toute la longueur du tube, sauf à ses extrémités. Selon un deuxième mode de réalisation, le tube présente des premiers secteurs fonctionnels faisant face aux perçages radiaux, où il est écarté du conduit, alternés avec des deuxièmes secteurs fonctionnels, où il est plus proche du conduit. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels: - les figures 1 et 2 illustrent un premier mode de réalisation préférentiel, et - la figure3 illustre un deuxième mode de réalisation préférentiel. 5ur la figure 1, et sur l'agrandissement de la figure 2, on a représenté en coupe les pignons fous 1 et les groupes de synchronisation 2 correspondants, d'une ligne primaire ou secondaire de boîte de vitesses à arbres parallèles et à engrenages. Les pignons 1 sont montés sur l'arbre 3, autour de bagues 4. Ils présentent des gorges de lubrification 6, conduisant l'huile en direction des groupes de synchronisation 2. Les zones d'appui 7 (mieux localisées sur la figure 2), ou zones de palier, des pignons 1 sur leurs bagues de guidage 4, retiennent aussi un film d'huile constituant un palier hydrodynamique de guidage. Les pignons 1 sont entraînés en rotation par des pignons fixes (non représentés). Ils sont susceptibles d'être couplés à l'arbre 3, après synchronisation, pour engager les différentes vitesses de la boîte. L'arbre 3 est supporté par le carter 5 de la boîte dans des roulements d'extrémité 8, dont un seul apparaît sur les figures. L'arbre 3 présente un conduit axial 9 et des perçages radiaux 11, s'étendant vers l'extérieur à partir du conduit 9, en direction des paliers 7. A l'intérieur du conduit 9, s'étend un tube de lubrification 12, soutenu à une extrémité dans une canule de lubrification 13, fixée sur le couvercle 18, et à l'autre extrémité par l'arbre 3, sur une zone d'appui 17. Le tube 12 comporte une rainure 19 qui coopère avec un ergot 20 de la canule 13, de sorte qu'il est immobilisé en rotation, et que les perçages radiaux 11 de l'arbre 3 défilent autour de celui-ci en rotation. Ainsi, l'huile s'écoule à l'intérieur du tube 12, sur toute la longueur de celui- ci, sans être centrifugée. Les trous 16 du tube 12 sont disposés en vis-à- vis des paliers de pignons à lubrifier. Les trous 16 peuvent avoir des diamètres différents et être placés à des hauteurs différentes. Leur dimensionnement et leur disposition visent à obtenir la répartition d'huile souhaitée entre les paliers de pignons. Le tube 12 s'étend sur toute la longueur de l'arbre 3. Les trous de lubrification 16 faisant face aux perçages 11 de l'arbre 3 présentent un écart diamétral suffisant avec l'arbre 3 pour que l'huile s'accumulant entre le tube 12 et l'arbre 3, soit aspirée en continu en direction des zones de palier 7 et des groupes de synchronisation 2. L'écart entre le tube de lubrification 12 et l'arbre 3, permet d'augmenter globalement le débit de lubrification de tous les paliers, tout en limitant le cisaillement de l'huile entre le tube et l'arbre. Sur la figure 1, cet écart est constant sur toute la longueur du tube 12, sauf à ses extrémités. Cette disposition impose une zone d'appui et de guidage 17 du tube 12 à l'intérieur de l'arbre 3, à l'opposé de la canule 13. La figure 3 présente un deuxième mode de réalisation, selon lequel le tube 12 présente sur sa surface extérieure une alternance de secteurs fonctionnels distincts 12a et 12b. Les secteurs fonctionnels 12a sont définis par des gorges 14 découpées dans le tube 12, de part et d'autre des trous de lubrification 16, et faisant face aux perçages radiaux 11. L'écartement de la surface du tube 12 avec celle du conduit 9 constitue un volume local d'huile autour duquel tournent les perçages radiaux 11. Les secteurs fonctionnels 12b sont caractérisés par un écartement réduit entre les surfaces du tube 12 et du conduit 9. Cette disposition facilite l'amorçage de la lubrification, et augmente le débit d'aspiration d'huile par rapport au premier mode de réalisation décrit, le tube de lubrification 12 étant fixé et bloqué en rotation sur la canule 13, comme sur la figure 1. Autour de chaque trou de lubrification 16, les secteurs fonctionnels 12a, présentent du fait de leur écartement une faible résistance à l'écoulement et à la circulation de l'huile, ce qui facilite son aspiration dans les perçages radiaux 11, notamment lors de l'amorçage de la lubrification. Le débit d'huile en direction des paliers est donc supérieur à celui de la figure 1. Par ailleurs, le cisaillement de l'huile dans les secteurs fonctionnels 12a étant moindre, la traînée et l'échauffement s'en trouvent réduits. En revanche, entre les gorges 14, l'écartement entre le tube et le conduit étant faible, le cisaillement de l'huile reste significatif, si bien que celle-ci reste confinée axialement dans les secteurs fonctionnels 12b. Ces derniers forment ainsi des paliers hydrodynamiques, qui assurent le guidage du tube, à l'intérieur de l'arbre. Dans ces conditions, la zone d'appui et de guidage 17 de la figure 1 n'est plus nécessaire. Ainsi, le tube 12 est soutenu d'une part par la canule 13 à une extrémité, seul point d'appui fixe sur la boîte de vitesses, et d'autre part, à l'écart de la canule, par les zones 12b qui agissent en paliers hydrodynamiques. L'huile parvenant dans les secteurs fonctionnels 12a du tube suit le chemin présentant le moins de perte de charge à partir de celles-ci, à savoir les perçages radiaux 11 de l'arbre. Par rapport au premier mode de réalisation décrit, on a ainsi constaté une forte augmentation du débit et un amorçage automatique de la lubrification. En conclusion, la définition géométrique du dispositif est toujours imposée par les dimensions de l'arbre, et par la position de ses perçages radiaux. Les paramètres, tels que les dimensions du tube, le diamètre et la position des trous de lubrification du tube, la largeur et la profondeur des gorges peuvent être définis par mise au point. -6-REVENDICATIONS 1. Dispositif de lubrification de pignons (1) tournant fou autour d'un arbre (3) de boîte de vitesses comprenant un conduit axial (9) de cet arbre raccordé à au moins un perçage radial de lubrification (11) débouchant en direction de la zone de palier (7) et du groupe de synchronisation (2) d'un pignon fou, et un tube de lubrification fixe (12) s'étendant à l'intérieur du conduit (9), caractérisé en ce que le tube (12) présente des trous de lubrification (16) faisant face aux perçages (11) de l'arbre avec un écart suffisant pour que l'huile accumulée entre le tube (12) et l'arbre (3) soit aspirée en continu en direction des zones de palier (7) et des groupes de synchronisation (2) des pignons (1). 2. dispositif de lubrification selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de lubrification (12) s'étend sur toute la longueur de l'arbre (3). 3. Dispositif de lubrification selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'écart entre le tube de lubrification et le conduit axial de l'arbre est constant sur toute la longueur du tube (12), sauf à ses extrémités. 4. Dispositif de lubrification selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube (12) présente des premiers secteurs fonctionnels (12a) faisant face aux perçages radiaux (11) où il est écarté du conduit (9), alternés avec des deuxièmes secteurs fonctionnels (12b) où il est plus proche de celui-ci. 5. Dispositif de lubrification selon la revendication 4, caractérisé en ce que les premiers secteurs fonctionnels (12a) du tube sont définis par des gorges (14) découpées de part et d'autre des trous de lubrification (16). 6. Dispositif de lubrification selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que les deuxièmes secteurs fonctionnels (12b) assurent le guidage du tube (12) à l'intérieur du conduit (9). 7. Dispositif de lubrification selon l'une des revendications 3 à 6 caractérisé en ce que le tube (12) ne présente qu'un seul point d'appui fixe sur la boîte de vitesses. 8. Dispositif de lubrification selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le tube (12) est fixé sur une canule (13) collectant l'huile de lubrification de la boîte, qui constitue son seul point d'appui fixe sur la boîte. 9. Dispositif de lubrification selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube (12) est immobilisé en rotation dans le conduit (9). 10. Dispositif de lubrification selon la revendication 9, caractérisé en ce que le tube (12) présente une rainure (19) immobilisée sur un ergot (20) de la canule (13).