Brevet FR2890140A1 — publié le 20070302

Domaine de l'invention La présente invention concerne une unité de synchronisation pour des embrayages, comprenant au moins un support de manchon et une première bague de friction actionnée par un manchon coulissant, est munie d'au moins une première surface de friction et tenue de manière imperdable sur le support de manchon. L'invention concerne également un support de manchon pour une unité de synchronisation. Etat de la technique Le document DE-100 18 092-Al décrit une telle unité de synchronisation. La bague de friction est tenue de manière imperdable sur le support de manchon par l'intermédiaire de cames d'entraînement. Les cames d'entraînement réalisées sur la bague de friction pénètrent axialement dans une cavité du support de manchon, viennent prendre derrière une paroi du support et sont ainsi retenues de façon imperdable. Une autre bague de friction est en général installée coaxialement sur la bague de friction pour former un ensemble composé d'au moins un support de manchon et de deux bagues de friction. Le montage de cet ensemble dans la boîte de vitesses est plus rapide et plus économique que l'installation de pièces séparées. En outre, les moyens logistiques pour le transport et le stockage de l'ensemble sont réduits considérablement par rapport au transport et au stockage de pièces séparées. La fabrication de bagues de friction munies d'organes d'entraînement telle qu'évoquée ci-dessus est une opération relative-ment compliquée et ne peut s'appliquer ou seulement que très difficile-ment pour certains types de bagues pour des raisons de fonctionnement et de fabrication. Il existe également des unités de synchronisation dont les bagues de friction ne sont pas accrochées de cette manière pour des raisons de place et de fonction. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une unité de synchronisation permettant d'éviter les inconvénients des solutions connues. Exposé et avantages de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une unité de synchronisation du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que la première bague de friction est tenue par l'intermédiaire d'au moins un élément de fixation, fixé solidaire au support de manchon, et est mobile dans deux directions opposées de même axe que l'axe de rotation de l'unité de synchronisation, et radialement par rapport à l'axe de rotation sur le support de manchon. L'unité de synchronisation selon l'invention pour des embrayages de véhicules automobiles est un ensemble formé d'au moins un support de manchon et d'au moins une première bague de friction commandée par le manchon coulissant et qui en variante comporte également d'autres éléments intégrés de manière imperdable à l'unité de synchronisation. Ces autres éléments sont au choix, une seconde bague de friction, des éléments de blocage et le manchon coulissant. Les différentes pièces de l'unité de synchronisation sont toutes fabriquées en acier et cela soit par transformation par exemple par transformation à froid et/ ou par un usinage avec enlèvement de co-peaux. L'ensemble est traité globalement ou les différentes pièces sont traitées séparément et/ou diffèrent par leur dureté et leur revêtement. En variante, les pièces peuvent également être réalisées dans différentes matières par exemple en acier, en métaux légers ou en des alliages ainsi qu'en matière plastique. La première bague de friction est retenue de manière im- perdable par au moins un élément de fixation relié au support de manchon et cette bague est mobile dans deux directions opposées selon des directions axiales correspondant à l'axe de rotation de l'embrayage en étant également tenue radialement par rapport à l'axe de rotation sur le support de manchon. L'élément de fixation ou les éléments de fixation sont par exemple des becs de retenue en saillie de la matière du support de manchon qui viennent prendre derrière la bague de friction pour tenir la bague de friction dans au moins une direction axiale au support de manchon et permettant en même temps un appui radial contre le sup- port de manchon. Les becs de fixation sont réalisés par matage ou par dégagement de becs en tôle. En variante, les becs de fixation sont tout d'abord des pièces séparées que l'on fixe lors de l'assemblage de l'unité de synchro-nisation, après le positionnement au moins de la première bague de friction sur le support de manchon de préférence par soudage mais également par vissage, rivetage, accrochage ou collage. En variante, l'élément de fixation selon un développement de l'invention est une collerette interrompue du côté périphérique par rapport à l'axe de rotation ou continue. La collerette est de préférence une pièce formée à froid en tôle qui après le positionnement au moins de la première bague de friction sur le support de manchon y est fixée de préférence par soudage. En variante, la collerette est dégagée de la matière du support de manchon. Une telle collerette est par exemple obtenue par roulage dans la matière massive du support de manchon. En variante, la collerette est un segment étiré ou roulé et élargi radialement pour être finalement en partie rabattu radialement sur une pièce du support de manchon. Le support de manchon peut ainsi être réalisé de façon quelconque en une seule partie ou en plusieurs parties assemblées. Un développement de l'invention prévoit un support de manchon formé de deux demi-coquilles ou d'éléments en forme de co-quilles assemblés. Les bords des coquilles sont reliés par leur face frontale ou leur fond et constituent ainsi les éléments fonctionnels ra- dialement intérieurs pour le siège du support de manchon sur l'arbre et radialement extérieurs pour le siège du manchon coulissant sur le sup-port de manchon. La collerette est formée de préférence à partir d'un prolongement tubulaire du bord intérieur d'une coupelle. Pour cela, on élargit le prolongement et on le rabat radialement vers l'extérieur. En variante, cet élément en forme de coupelle comporte une collerette. La collerette forme une rainure annulaire entre la paroi du support de manchon et la collerette dans laquelle pénètre la première bague de friction ou qui reçoit au moins en partie la première ba- gue de friction. Dans ce dernier cas, par exemple selon un développement de l'invention, la bague de friction comporte au moins un cône intérieur allant en diminuant vers le diamètre intérieur le plus petit. La première bague de friction entoure la périphérie de la collerette par le cône intérieur qui est coaxial à la collerette et à l'axe de rotation. Comme le plus petit diamètre intérieur possible du cône intérieur est inférieur au plus petit diamètre extérieur possible d'un segment de collerette entouré du côté périphérique par le cône intérieur, la collerette constitue une butée axiale pour la bague de friction. La première bague de friction est une bague de synchronisation dont la surface extérieure forme au moins en partie une sur-face de friction. En variante, la surface extérieure porte comme revêtement une matière de friction ou une garniture de friction y est fixée. La première surface de friction est prévu pour une liaison par friction avec une seconde bague de friction. Un développement de l'invention prévoit une autre sur-face de friction sur le cône intérieur. La seconde surface de friction est prévue pour la liaison par friction avec la surface de friction antagoniste de la collerette et se trouve ainsi en regard de cette surface de friction antagoniste. La seconde surface de friction et la surface de friction antagoniste ou complémentaire sont réalisées dans la même matière que la bague de friction respective ou sont réalisées avec la collerette ou sont munies d'une matière de friction appliquée comme revêtement ou portent une garniture de friction. On envisage des paires d'éléments de friction avec diffé- rentes matières de friction comme par exemple une garniture de friction en un alliage chrome/fer ou des garnitures de friction avec des laitons spéciaux, des bronzes, du molybdène, des oxydes, des céramiques oxydes, ou encore des revêtements de surface à plusieurs matières dont l'une frotte au choix contre une surface d'acier traitée ou contre une autre surface de friction, revêtue différemment. Le laiton spécial est par exemple un alliage de laiton formé de cuivre, de zinc et d'au moins un élément du groupe comprenant l'aluminium, le manganèse, le fer, le nickel, le silicium, le cobalt, le chrome, le titane, le niobium, le vanadium, le zirconium et le molybdène. La couche est appliquée de préférence par pulvérisation. L'alliage de la couche doit avoir une structure composée d'une matrice métallique et une liaison inter-métallique plus dure que la matrice. En variante, on peut utiliser des garnitures économiques résistant à l'usure formées d'oxyde de céramique comme par exemple l'oxyde d'aluminium (tri-oxyde de dialuminium) ou l'utilisation de tissus en carbone. La couche de friction peut être fabriquée selon les procédés de pulvérisation thermiques usuels et présente de préférence une rugosité résultant de la pulvérisation; l'oxyde de céramique n'est pas associé à d'autres composants. En variante, les surfaces de la bague de friction et/ou de la collerette comportent du dioxyde de titane et la surface de friction complémentaire ou correspondante est en un matériau ferreux modifié dans les zones marginales. La couche de dioxyde de titane est appliquée de préférence par pulvérisation thermique. Pour cela, il n'est pas nécessaire que le dioxyde de titane soit chimiquement pur ce qui augmente-rait inutilement le coût mais il peut par exemple contenir des impuretés métalliques, des oxydes ou de carbone. Aussi longtemps que la teneur en dioxyde de titane représente au moins 30 %, l'embrayage par friction possède grâce à la coopération avec la seconde couche de friction, nitrurée, nitrocarburée ou carbonitrurée, toujours d'avantageuses caractéristiques de friction. Les procédés de pulvérisation comprennent par exemple la pulvérisation par plasma, la pulvérisation à la flamme, la pulvérisation à l'arc électrique ou la pulvérisation à la flamme à grande vitesse. Pour modifier les zones marginales, il est particulière-ment avantageux d'appliquer un procédé de diffusion thermique. Selon l'invention, on utilise de préférence un traitement de nitruration, de nitrocarburation ou de carbonitruration. Par ce traitement, on forme des nitrures ou des carbonitrures enrichis de préférence dans la zone marginale. Grâce à cette couche encore appelée couche de liaison ou couche de friction, on modifie une nouvelle fois le caractère métallique de la surface de sorte que la bague de friction peut offrir une plus grande résistance aux attaques mécaniques extérieures. La couche marginale présente d'une manière particulièrement avantageuse dans le cas de la nitruration ou la nitrocarburation, une épaisseur de 5 à 20 microns et dans le cas de la carbonitruration, une épaisseur de 100 à 500 microns. Pour les procédés évoqués ci-dessus, il convient notamment d'utiliser des aciers nitrurés comme par exemple 34CrAr6, 34CrA1N27, 34CrMo 12, 31 CrMoV9, 39CrMoV13-9, 34CrA1Mo5, 41 CrA1Mo7 et 15CrMoV5-9, et aussi 100Cr6, 80Cr2 et 16MnCr5. La couche de friction de dioxyde de titane en combinai-son avec son partenaire de friction présente une très faible tendance à l'usure et en même temps elle offre un coefficient de friction constant pendant toute la durée d'utilisation. A côté de la pulvérisation technique on peut également utiliser d'autres types de liaison entre la couche de friction et le corps de base. C'est ainsi que la couche de friction peut également être collée ou frittée sur le corps de base. Il est en particulier avantageux que la couche de friction comme par exemple la couche de dioxyde de titane présente une épaisseur comprise entre 20 et 100 microns, une rugosité de 10 à 50 microns et une dureté de 600 à 1000HV. La seconde bague de friction présente une surface de friction radialement à l'intérieur de la bague de friction et qui correspond à la première surface de friction pour une liaison par friction commune et selon un développement de l'invention, elle est fixée de manière imperdable sur le support de manchon. Comme les surfaces de friction coniques se correspondent, le cône extérieur de la première bague de friction constitue une butée axiale pour le cône intérieur de la seconde bague de friction. La première bague de friction tient ainsi la seconde bague de friction sur le support de manchon. Sur l'unité de synchronisation, en variante des deux cô- tés, on a chaque fois au moins une ou plusieurs bagues de friction fixées de manière imperdable comme dans le dispositif décrit ci-dessus. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre une unité de synchronisation en coupe longitudinale suivant son axe de rotation, et dans laquelle un paquet d'anneaux de friction est tenu sur le support de manchon par l'intermédiaire d'une collerette séparée, fixée au support de manchon de l'unité ; - la figure 2 montre une autre unité de synchronisation en coupe longitudinale suivant son axe de rotation et dans laquelle un paquet d'anneaux de friction est tenu au support de manchon par l'intermédiaire d'une collerette réalisée dans la même matière que le support de manchon; - la figure 3 montre l'unité de synchronisation de la figure 2 selon une représentation montrant le rabattement de la collerette. Description de modes de réalisation La figure 1 montre une unité de synchronisation formée d'un ensemble comprenant un support de manchon 2, d'un manchon coulissant 3 fixé au support de manchon 2, d'une bague de synchronisation intermédiaire formée d'une première bague de friction 4, d'une seconde bague de friction 5 en forme de bague de synchronisation extérieure avec une denture extérieure 32 et un moyen de blocage 6. Le support de manchon 2 est formé de trois parties à sa-voir deux segments 7, 8 en forme de coupelle et d'une collerette 9. Le segment 7 a une forme de coupelle avec un perçage central 10 dans le fond 11 et un bord extérieur radial 12. Le segment 8 comporte un fond 13 avec un bord radial 14 intérieur. Le bord radial extérieur 15 du seg- ment 8 a la même forme que le bord 12. Les segments 7 et 8 sont as- semblés par leur face frontale au niveau des fonds 11 et 13. La collerette 9 est l'élément de fixation 39 selon l'invention, avec un axe de rotation 16 et un orifice 10 centré dans le fond 11. Dans la direction axiale, à l'opposé du bord 14, la collerette 9 forme un bord 17. Les bords 14 et 17 assemblés constituent un moyeu 18 pour le siège de l'arbre de l'unité de synchronisation 1. Le moyeu 18 présente une denture intérieure 19 pour venir en prise dans une denture extérieure non représentée du siège de l'arbre. Les bords 12 et 15 forment un siège coulissant 20 avec une denture extérieure longitudinale pour le manchon coulissant 3. Le manchon coulissant 3 comporte intérieurement une denture longitudinale intérieure et il est guidé en coulissement axial par la prise des dentures longitudinales, de manière solidaire en rotation, longitudinalement sur le siège coulissant 20 dans les deux directions axiales iden- tiques par rapport à l'axe de rotation 16. Les positions du manchon coulissant 3 sont fixées dans les différentes positions de commutation par le moyen de blocage 6. En périphérie on a plusieurs dispositifs de blocage 6 composés chaque fois d'une bille 21 et d'un ressort 22. Les fonds 11 et 13 forment axialement entre eux des cavités formant chacune un logement 23 pour un dispositif de blocage 6. La collerette 9 présente un segment annulaire 24 de forme conique comme élément de fixation. Le segment annulaire 24 et le fond 11 opposé axialement délimitent une rainure annulaire 26 dans laquelle pénètre la première bague de friction 4. La première bague de friction 4 est une bague de forme conique munie extérieurement d'une garniture de friction avec une première surface de friction 30 et dont le cône intérieur 27 va en diminuant vers l'extrémité tournée vers le fond 11. La première bague de friction 4 comprend le segment an- nulaire 24 de sorte que le cône intérieur 27 se trouve au point le plus étroit c'est-àdire au moins à l'endroit où le cône intérieur présente sa plus petite section libre 28 dans la rainure annulaire 26. La géométrie intérieure de la première bague de friction 4 correspond à la géométrie extérieure du segment annulaire 24. La première bague de friction 4 est ainsi centrée dans la direction radiale par rapport à l'axe de rotation sur le segment annulaire 24 et est bloquée dans la direction axiale, entre le segment annulaire 24 et le fond 11. Le cône intérieur 27 comporte une seconde surface de friction 29 sur une garniture de friction. La seconde surface de friction 29 entoure le côté périphérique du segment 24 de forme conique et vient contre la surface de friction complémentaire 25 du segment annulaire 24. La première surface de friction 30 est en regard de la sur-face de friction intérieure 31 du segment intérieur conique de la seconde bague de friction 5. La seconde bague de friction 5 est centrée sur la première bague de friction 4. Du fait des géométries correspon- dantes des bagues, la seconde bague de friction 5 est tenue de manière imperdable dans l'unité de synchronisation 1. Comme il est possible de guider axialement la première bague de friction 5 à l'intérieur suivant le bord 12, on peut également envisager de tenir la bague de friction extérieure 5, axialement avec une ou plusieurs saillies radiales 33 dans le support de manchon 2. La saillie fait soit corps avec le support de manchon 2, par exemple par sertissage ou est un élément de fixation distinct. La figure 2 montre une unité de synchronisation 34 corn-portant un support de manchon 35 modifié par rapport au support de manchon 2 de l'unité de synchronisation 1 mais qui correspond par ailleurs au manchon coulissant 3, à la première bague de friction 4 réalisée sous la forme de bagues de synchronisation intermédiaires et de la seconde bague de friction 5 réalisée sous la forme de bagues de syn- chronisation extérieures ainsi que du moyen de blocage 6 de l'ensemble de la figure 1, tant du point de vue de la construction que du fonctionnement. Le support de manchon 35 est formé en deux parties à savoir d'un segment 36 en forme de coupelle et d'un segment 8. Au ni- veau des segments 36 et 8, le fond 13 forme un bord 14 situé radiale-ment à l'intérieur. Les bords 15 situés radialement à l'extérieur sont identiques. Les segments 36 et 8 ont leur face frontale alignée aux fonds 13. Les bords 14 dirigés dans des directions opposées for- ment en commun le moyeu 18 pour le siège d'arbre de l'unité de synchronisation 1. Le moyeu 18 comporte une denture intérieure 19 pour venir en prise dans une denture extérieure correspondante non représentée du siège de l'arbre. Le bord 14 du segment 36 comporte un prolongement élargi radialement formant une collerette 37 avec un segment annulaire conique 24 muni de la surface de friction complémentaire 25 et réalisé en une seule pièce ou dans la même matière que le segment 36. La collerette 37 est l'élément de fixation 39 selon l'invention et ainsi selon la représentation de la figure 3, elle est élargie vers l'extérieur dans la di- rection de la flèche 38 pour délimiter la rainure annulaire 26 après installation des bagues de friction 4 et 5 dans le support de manchon 34 sous la forme d'un paquet d'anneaux. La première bague de friction 4 et la seconde bague de friction 5 sont fixées à mobilité limitée c'est-à-dire de façon imperdable sur le support de manchon 2 ou 35 en ce que la seconde bague de friction 5 est installée de manière coulissante axialement sur la première bague de friction par l'intermédiaire du manchon coulissant 3 et ainsi la première bague de friction 4 coulisse sur le segment annulaire 24 et réalise ainsi un contact de friction entre les surfaces de friction 25 et 29 lo ou 30 et 31. Les bagues de friction 4 et 5 sont tenues avec une mobilité limitée sur les supports de manchon 2 ou 35 pour que le contact de friction entre les surfaces de friction 25 et 29 ou 30 et 31 puisse être de nouveau ouvert par coulissement dans la direction opposée. NOMENCLATURE 1 Unité de synchronisation 2 Support de manchon 3 Manchon coulissant 4 Première bague de friction Seconde bague de friction 6 Moyen de blocage 7 Segment 8 Segment 9 Collerette Trou 11 Fond 12 Bord 13 Fond 14 Bord Bord 16 Axe de rotation 17 Bord 18 Moyeu 19 Denture intérieure Siège coulissant 21 Bille 22 Ressort 23 Cavité 24 Segment annulaire Surface de friction complémentaire 26 Rainure annulaire 27 Col intérieur 28 Section 29 Seconde surface de friction Première surface de friction 31 Surface de friction intérieure 32 Denture extérieure 33 Saillie 34 Unité de synchronisation Support de manchon 36 Segment 37 Collerette 38 Flèche directionnelle 39 Elément de fixation REVENDICATIONS 11 Unité de synchronisation (1, 34) pour des embrayages, comprenant au moins un support de manchon (2, 35) et une première bague de friction (4) actionnée par un manchon coulissant (3), munie d'au moins une première surface de friction (30) et tenue de manière imperdable sur le support de manchon (2, 35), caractérisée en ce que la première bague de friction (4) est tenue par l'intermédiaire d'au moins un élément de fixation (39) fixé solidaire au support de manchon (2, 35), et est mobile dans deux directions opposées, de même axe que l'axe de rotation (16) de l'unité de synchronisation (1, 34) et radialement par rapport à l'axe de rotation (16) sur le support de manchon (2, 35). 2 ) Unité de synchronisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de fixation (39) est réalisé dans la même matière que le sup-port de manchon (35). 3 ) Unité de synchronisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de fixation (39) comporte une collerette (9, 37) entourant de manière périphérique l'axe de rotation (16) et au moins une partie de la première bague de friction (4) est tenue axialement entre un bord radialement extérieur de la collerette (9, 37) et le support de manchon (2) d'une façon imperdable. 4 ) Unité de synchronisation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la première bague de friction (4) comporte au moins intérieurement un cône intérieur (27) et la première bague de friction (4) entoure de façon périphérique la collerette (7, 37) coaxialement à la collerette et à l'axe de rotation (16), et au moins le cône intérieur (27) pénètre radialement dans une rainure annulaire (26) à l'endroit le plus étroit, la rainure annulaire (26) étant délimitée par la collerette (7, 37) et un segment (11, 13) du support de manchon (2, 35) axialement en regard de la collerette (7, 37). 5 ) Unité de synchronisation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le cône intérieur (27) est muni d'une seconde surface de friction (29) , cette seconde surface de friction (29) étant en regard d'une surface de friction antagoniste (25) sur la collerette (7, 37), la seconde surface de friction (27) et la surface de friction antagoniste (25) correspondant pour une liaison par friction. 6 ) Unité de synchronisation selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'unité de synchronisation (1, 34) comporte une seconde bague de friction (5), cette seconde bague de friction (5) étant tenue de manière imperdable par la première bague de friction (4) et de façon mobile au moins dans l'une des directions axiales et radialement sur l'unité de synchronisation (1, 34), la seconde bague de friction (5) ayant une surface de friction intérieure (31) en regard de la première surface de friction (30) et correspondant à cette première surface de friction (30) pour un contact par friction, et la seconde bague de friction (5) coulisse sur la première surface de friction (30) de l'unité de synchronisation (1, 34). 7 ) Unité de synchronisation selon la revendication 1 ou 6, caractérisée en ce que l'unité de synchronisation (1, 34) comporte un manchon coulissant (3) porté par le support de manchon (3, 35) et coulissant dans au moins 30 l'une des directions axiales. 8 ) Unité de synchronisation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'unité de synchronisation (1, 34) comporte un manchon coulissant (3) 35 porté par le support de manchon et coulissant dans au moins l'une des directions axiales, la seconde bague de friction (5) coulissant par l'intermédiaire du manchon coulissant (3) sur la première surface de friction (30) dans l'unité de synchronisation (1, 34). 9 ) Unité de synchronisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de fixation (39) est réalisé en une seule pièce avec un segment en forme de coupelle (36) en tôle du support de manchon (35). 10 ) Unité de synchronisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de fixation (39) est réalisé en une seule pièce avec un segment (36) en forme de coupelle formée à froid en tôle du support de manchon (35), et le support de manchon (35) se compose de deux segments en forme de coupelles (8, 36) assemblées, les segments (8, 36) en forme de coupelles étant fixés l'un à l'autre par leur face frontale, et au moins l'un des segments comporte l'élément de fixation (39) et un manchon coulissant (34) est porté au moins de façon coulissante dans l'une des directions axiales sur au moins un bord annulaire aligné axialement, tournant autour de l'axe de rotation (16) d'au moins l'un des segments (8, 36). 11 ) Support de manchon pour une unité de synchronisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte au moins deux segments (8, 36) en forme de coupelles en tôle formées à froid, les segments (8, 36) en forme de coupelles étant fixés l'un à l'autre par le fond, et au moins l'un des segments (36) comporte un bord radialement intérieur (14) pour former un siège d'arbre et au moins l'un des segments (8, 36) comporte un bord radialement extérieur pour former un siège de coulissement pour le manchon coulissant (3), et au moins l'un des segments (36) présente une surface de friction (25) pour un appairement par friction avec une bague de friction (4) de l'unité de synchronisation (34). 12 ) Support de manchon selon la revendication 11, caractérisé en ce que la surface de friction (25) est réalisée sur une collerette annulaire (37) , cette collerette annulaire (37) partant du bord radialement intérieur (14). 13 ) Support de manchon selon la revendication 11, caractérisé en ce que la surface de friction (25) est réalisée sur une collerette (37) élargie radialement, de forme annulaire par rapport à l'axe de rotation (16) et 15 réalisée dans la matière du bord intérieur (14).