Brevet FR2891331A1 — publié le 20070330

DISPOSITIF DE COUPLAGE PAR DOUBLE CONE DE FRICTION POUR BOITE DE VITESSES La présente invention se rapporte aux synchroniseurs pour boîte de vitesses mécanique ou robotisée. Plus précisément, elle concerne un dispositif de couplage entre un arbre de boîte de vitesses et un pignon fou porté par celui-ci comportant un moyeu fixé sur l'arbre, et des moyens de couplage propres à égaliser par frottement les vitesses de l'arbre et du pignon et à transformer le mouvement de rotation reçu du moyeu en poussée axiale sur le pignon, de manière à transmettre eux-mêmes par friction le couple entre le moyeu et le pignon. Par la publication FR 2 821 652, on connaît un synchroni- Beur de type particulier, dit à cônes de frottement auto-assistés , où le baladeur ne présente pas de dents de crabotage, mais où des anneaux de couplage transforment le mouvement de rotation reçu du moyeu, en poussée axiale contre un pi-gnon, de façon à transmettre eux-mêmes le couple moteur entre le moyeu et le pignon, en exerçant sur celui-ci une pression cons- tante. Toutefois, ce concept à triple cône a des capacités en couple et en dissipation, surabondantes dans certaines applications. De plus, l'empilage des cônes et l'accrochage de l'anneau inférieur sur le moyeu, ont un encombrement radial important qui oblige à prévoir un entre-axe important entre les arbres primaire et secondaire. - 2 Pour palier cet inconvénient, l'invention propose que les moyens de couplage comprennent seulement trois anneaux, dont un anneau supérieur solidaire du moyeu, un seul anneau intermédiaire solidaire du pignon, et un anneau inférieur solidaire du moyeu. Elle permet ainsi de réaliser un dispositif de coulage par double cône de friction pour boîte de vitesses. Le moyen de couplage comporte également des moyens de mise au repos comprenant un ressort qui agit sur l'anneau supérieur, repousse ce dernier vers le moyeu, et l'éloigne des autres anneaux. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'anneau supérieur est pourvu dans sa partie périphérique intérieure de dents avec des rampes d'assistance coopérant avec des encoches à flancs inclinés du moyeu pour transformer le couple du moyeu en poussée axiale sur les autres anneaux. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, de modes de réalisation non limitatifs de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle d'une boîte de vitesses équipée du dispositif proposé en position de repos, - les figures 2A et 2B sont une vue et une coupe de l'anneau supérieur, et - la figure 3 est une vue de côté d'un pignon fou assemblé sur le flasque. Sur la figure 1, on a représenté dans un carter 1 de boîte de vites-ses, fermé par un couvercle 2, les arbres primaire 3 et secondaire 4 de la boîte. L'arbre primaire 3 porte deux pignons fous 7, et l'arbre secondaire 4 porte un pignon fixe 5. Un dispositif de couplage 6 entre l'arbre primaire 3 et les deux pignons fous 7, permet de solidariser l'un ou l'autre de ces pignons avec leur arbre. Ce dispositif, composé de deux coupleurs coniques symétriques, est montré en position de repos. Il comporte un moyeu 8, fixé sur l'arbre 3, et des moyens de couplage entre le moyeu 8 et les pignons 7. Conformément à l'invention, ces moyens comprennent seulement un anneau supérieur 9 solidaire du moyeu, un seul anneau intermédiaire 11 solidaire du pignon 7, et un anneau inférieur 12 solidaire du moyeu 8. L'anneau intermédiaire 11 est solidaire d'un flasque 13 lié au pignon 7. Les moyens de couplage comprennent également un ressort 14 de rappel en position de repos, tel qu'une rondelle ondulée disposée entre deux rondelles planes 16 retenues par un cir- clips 17. Le ressort 14 agit sur l'anneau supérieur 9, en repoussant ce dernier vers le moyeu 8 à l'écart des autres anneaux, 11, et 12. Conformément à la publication FR 2 821 652, les moyens de couplage sont propres à égaliser par frottement les vitesses de l'arbre 3, et d'un pignon 7, et à transformer le mouvement de rotation reçu du moyeu 8 en poussée axiale sur un pignon 7, de manière à transmettre eux-mêmes le couple par friction. L'anneau supérieur 9 présente des dents 9a (non visibles sur la figure 1), qui sont pourvues de rampes d'assistance 9r, coopérant avec des encoches à flancs inclinés du moyeu, grâce auxquelles il est capable de transformer le couple du moyeu en poussée axiale sur les autres anneaux. Cet anneau comporte aussi des pattes 9b visi- bles sur la figure 1, qui sont décalées axialement des autres dents vers le cône, et servent de plan d'appui du dispositif au repos. Le schéma décrit aussi le système de lubrification du dis-positif de couplage, à partir de l'alésage central de l'arbre 3. L'arbre 3 renferme une canule de graissage, ou tubulure de distribution d'huile 18, percée de trous d'alimentation 19, qui coïncident avec des conduits radiaux 21 de l'arbre. Ces derniers communiquent avec des perçages radiaux 22 du pignon 7, qui dé-bouchent par des gorges 23, découpées dans la matière du pignon 7 sous le flasque 13. Les gorges 23 s'étendent en partie sous des encoches 24 du flasque 13, de sorte que l'huile provenant de l'arbre 3 peut lubrifier l'ensemble des anneaux de synchronisation 9, 11, 12. La mise en service du dispositif de couplage est assurée par le déplacement axial des anneaux 9, 11, 12, et par la mise en contact des surfaces coniques en vis à vis, à l'aide d'un baladeur 26 de type roulement à billes, dont le déplacement axial est obtenu par le mouvement axial d'une fourchette 26a qui encercle le roulement 26. Comme indiqué plus haut, l'anneau supérieur 9, détaillé sur les figures 2A et 2B, est solidaire du moyeu 8, par l'intermédiaire des dents 9a à flancs inclinés 9r, en forme de dièdre. Les flancs ou rampes d'assistance 9r qui coopèrent avec des encoches inclinées du moyeu pour transformer le couple transmis entre le moyeu 8 et l'anneau supérieur 9, en poussée axiale sur ce dernier. Conformément à l'invention, l'anneau supérieur, 9 réalisé de préférence à partir d'un flanc de tôle, a une 2891331 -5- épaisseur constante. Les dents 9a, réalisées par emboutissage, sont réparties dans la périphérie intérieure. Sur les figures 2A et 2B, on retrouve aussi les pattes 9b de l'anneau supérieur, déjà visibles sur la figure 1. Ces pattes, obtenues aussi par défor- motion, sont au moins au nombre de trois, ou regroupées en trois groupes de pattes, réparties angulairement de manière équidistante sur l'anneau 9. L'anneau 9 peut par exemple présenter trois secteurs identiques de dents 9a, et trois secteurs équidistants comportant au moins chacun une patte 9b, ou un groupe de pattes. Les pattes 9b sont décalées axialement vers l'extérieur du dispositif par rapport au plan de l'anneau, et sont toujours en appui contre le ressort 14. Elles définissent une face d'appui, qui reçoit en permanence la poussée du ressort, même dans la position de repos du dispositif. Lors de la mise en service du dispositif de couplage, les pattes 9b repoussent dans un premier temps le ressort 14 vers l'extérieur, avant que les rampes 9r n'entament la transformation du couple reçu du moyeu en poussée axiale sur les autres anneaux. Grâce à la présence des pattes 9b, les rampes d'assistance 9r n'ont pas à repousser elles-mêmes le ressort 16, de sorte qu'elles peuvent être réalisées par simple emboutissage dans la tôle de l'anneau. Enfin, la surface conique intérieure de l'anneau 9, est susceptible de recevoir un revêtement de friction. Le second anneau 11, dit intermédiaire, présente une sur-face conique extérieure qui coopère avec la surface conique intérieure de l'anneau supérieur 9, et une surface conique inté- 2891331 -6- rieure qui coopère avec la surface conique extérieure de l'anneau inférieur 12. L'anneau intermédiaire 11 est solidaire du flasque 13 de support du cône 13, par une série de dents latérales lla à flancs parallèles à son axe de symétrie, qui sont enga- gées dans les encoches 13a du flasque. De préférence, l'anneau 11 est aussi réalisé à partir d'un flanc de tôle à épaisseur cons-tante et l'une ou les deux surfaces coniques sont susceptibles de recevoir un revêtement de friction. Le troisième anneau 12, dit inférieur, est solidaire du moyeu 8. Il peut aussi être réalisé à partir d'un flanc de tôle à épaisseur constante et sa surface conique extérieure peut aussi recevoir un revêtement de friction. L'anneau inférieur 12, présente en outre une surface de frottement sur le flasque 13, pourvue d'un revêtement de friction 12a, de préférence de même nature que celle qui est déposée sur les surfaces coniques. Le flasque 13 de liaison avec le pignon, illustré par la figure 3, est composé d'un flanc plat perpendiculaire à son axe de rotation. Dans sa périphérie extérieure, sont découpées, de manière équidistante des encoches 13a, recevant les dents latéra- les lla du pignon intermédiaire. 5a partie centrale cylindrique 13b permet l'assemblage du disque sur la partie extérieure du fût de pignon 7b. La liaison avec le pignon est réalisée par des zones rabattues 13c coopérant avec des encoches 7a taillées dans le fut 7b du pignon 7. La liaison entre le flasque 13 et le pignon 7, peut être par des zones de soudure mais ce mode de fixation n'est pas impéra- 2891331 -7 tif, et on peut envisager d'autres types de liaison entre le flasque et le pignon, tels qu'une liaison par cannelures. En conclusion, il faut souligner que les contacts coniques entre les différents anneaux sont indépendants et peuvent être différents. L'angle de cône de contact de l'anneau supérieur et l'anneau intermédiaire est choisi de manière à optimiser la transformation du couple transmis en poussée axiale. Enfin, les anneaux et le flasque peuvent être composés de flancs de tôle d'épaisseur constante découpés et emboutis. 2891331 -8 REVENDICATIONS 1. Dispositif de couplage entre un arbre (3) de boîte de vitesses et un pignon fou (7) porté par celui-ci comportant un moyeu (8) fixé sur l'arbre (3), des moyens de couplage propres à égaliser par frottement les vitesses de l'arbre et du pignon et à transformer le mouvement de rotation reçu du moyeu en poussée axiale sur le pignon, de manière à transmettre eux-mêmes par friction le couple entre le moyeu et le pignon, caractérisé en ce que ces moyens comprennent seulement trois anneaux, dont un anneau supérieur (9) solidaire du moyeu (8), un seul anneau intermédiaire (11) solidaire du pignon (7), et un anneau inférieur (12) solidaire du moyeu (8). 2. Dispositif de couplage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de couplage comprennent un ressort de mise au repos (14) qui agit sur l'anneau supérieur (9) en re-poussant ce dernier vers le moyeu (8) à l'écart des autres anneaux (11, 12). 3. Dispositif de couplage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anneau supérieur (9) est pourvu dans sa partie périphérique intérieure de dents (9a) avec des rampes d'assistance (9r) coopérant avec des encoches à flancs inclinés du moyeu pour transformer le couple du moyeu en poussée axiale sur les autres anneaux. 4. Dispositif de couplage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'anneau supérieur comporte des pattes (9b) décalées axialement vers l'extérieur par rapport aux dents (9a) de manière à définir une position d'appui des moyens de couplage contre le moyeu au repos. 5. Dispositif couplage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'anneau supérieur (9) présente trois secteurs identiques de dents (9a) et trois secteurs équidistants comportant chacun au moins une patte (9b). 6 Dispositif de couplage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'anneau supérieur (9) comporte trois groupes de pattes (9b). 7. Dispositif de couplage selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que les pattes (9b) sont en appui contre le ressort (14). 8. Dispositif de couplage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé l'anneau intermédiaire (11) est solidaire d'un flasque (13) engagé dans des encoches (7a) du pignon (7). 9. Dispositif de couplage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le flasque (13) présente des pattes d'entraînement (13c), engagées dans des encoches (7a) taillées dans le fût (7b) du pignon fou (7). 10. Dispositif de couplage selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le flasque (13) présente des encoches (13a) recevant des dents latérales (11a) de l'anneau intermédiaire (11). 11. Dispositif de couplage selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que l'anneau inférieur (12) présente une surface de frottement sur le flasque (13), pourvue d'un revêtement de friction (12a). 12. Dispositif de couplage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les anneaux (9, 11, 12), et le flasque (13) sont composés de flancs de tôle d'épaisseur constante découpés et emboutis. 13. Dispositif de couplage selon l'un des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre (3) et le pignon (7) présentent des perçages radiaux (21, 22) débouchant par une gorge (23) découpée dans la matière du 2891331 - 10 - pignon (7) sous des encoches (24) du flasque (13), de manière à lubrifier l'ensemble des anneaux de synchronisation (9, 11, 12).