Brevet FR2891034A1 — publié le 20070323

Boîte de vitesses pour véhicule automobile pourvue d'une butée axiale hydrodynamique, et butée axiale hydrodynamique associée. La présente invention concerne le domaine des boîtes de vitesses pour véhicules automobiles. La présente invention concerne plus particulièrement le domaine des boîtes de vitesses pour véhicules automobiles pourvues de butées axiales hydrodynamiques. Généralement, une boîte de vitesses de véhicule automobile comprend au moins un premier embrayage contrôlant la transmission du couple vers un arbre primaire portant des pignons qui engrènent avec des pignons d'un arbre secondaire. Suivant le type de boîte de vitesses, il peut se produire un contact entre deux pièces en rotation relative coopérant à la transmission du couple vers les roues du véhicule. A cet effet, on prévoit généralement un traitement pour lesdites pièces, par exemple une trempe, de manière à éviter une usure prématurée qui peut générer une pollution de la boîte de vitesses, et provoquer un dysfonctionnement. Toutefois, cette solution est relativement onéreuse et ne permet pas de supprimer le contact entre les pièces en rotation relative. On connaît, par le document GB 1 014 598, une boîte de vitesses munie d'un carter à l'intérieur duquel sont montés un arbre d'entrée, un arbre principal comprenant une pluralité de pignons, et un arbre de renvoi pourvu d'un bloc baladeur. A chaque extrémité axiale de l'arbre de renvoi sont montées, entre le bloc baladeur et le carter, des butées axiales hydrodynamiques. Chaque butée hydrodynamique est pourvue de premier et second grains susceptibles d'avoir des déplacements angulaire et linéaire relatifs selon l'axe de l'arbre de renvoi. Le premier grain est disposé sur une surface frontale radiale du bloc baladeur, le second grain comprenant un anneau fixé sur le carter et pourvu de patins en regard de ladite surface radiale. Les patins sont séparés entre eux par des gorges régulièrement réparties sur la circonférence du grain. Les premier et second grains délimitent un volume rempli par un fluide lubrifiant. De telles butées permettent ainsi d'éviter un contact par frottement entre le bloc baladeur et le carter de la boîte de vitesses, lorsque les axes de rotation des grains sont parfaitement alignés. Toutefois, lors d'un basculement angulaire de l'axe de rotation de l'un des grains par rapport à l'axe de rotation de l'autre grain, provoqué par exemple par un fléchissement de l'arbre de renvoi relatif aux efforts encaissés, un contact direct peut se produire entre les grains. Une telle rupture du régime hydrodynamique peut provoquer un dysfonctionnement de la boîte de vitesses. On connaît également, par le document DE 31 40 017, une butée axiale hydrodynamique pourvue de premier et second grains comprenant respectivement des surfaces de butée radiales destinées à être montées en regard, et des gorges permettant l'alimentation en huile de la butée. Les gorges présentent, en section droite, une forme générale rectangulaire. La conception de cette butée axiale hydrodynamique présente l'inconvénient de ne pas permettre, lorsque ses grains sont sensiblement coaxiaux, la création de forces de répulsions relativement importantes entre les premier et second grain assurant un fonctionnement efficace de la butée. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une boîte de vitesses pour véhicule automobile comprenant 2891034 3 une butée axiale hydrodynamique particulièrement efficace, quelle que soit la position angulaire relative des éléments la constituant. A cet effet, la boîte de vitesses pour véhicule automobile comprend une butée axiale hydrodynamique pourvue de premier et second grains sensiblement coaxiaux et susceptibles d'avoir des déplacements angulaire et linéaire relatifs par rapport audit axe, ladite butée hydrodynamique étant réalisée par façonnage desdits grains. Le premier grain comprend une surface radiale frontale, et le second grain comprend des patins en regard de ladite surface radiale et séparés entre eux par des gorges régulièrement réparties selon la circonférence du grain, chaque gorge étant délimitée par une surface axiale et par une surface inclinée par rapport à l'axe géométrique dudit grain, ladite surface radiale du premier grain et les patins et les gorges du second grain définissant un volume destiné à être rempli par un fluide lubrifiant. Selon un aspect de l'invention, les patins présentent, en section droite, une surface conique s'étendant sur la longueur desdits patins de manière à permettre un basculement angulaire de l'axe de rotation de l'un des grains par rapport à l'axe de rotation de l'autre grain. La surface conique permet également d'obtenir, simultanément au basculement angulaire d'un des grains, un déplacement sensiblement radial dudit grain par rapport à l'axe de rotation de l'autre grain. Une telle butée axiale hydrodynamique permet ainsi la formation d'un coin d'huile entre les grains la constituant, non seulement lorsque les grains sont sensiblement coaxiaux, mais également lors d'un basculement angulaire de l'axe de rotation de l'un des grains par rapport à l'axe de rotation de l'autre grain. En d'autres termes, la conception d'une gorge pourvue d'une surface inclinée par rapport à l'axe géométrique du grain correspondant combinée avec la forme conique des patins permet d'obtenir une butée générant des forces de répulsion relativement importantes entre les grains lorsque leurs axes de rotations des grains sont coaxiaux, mais également lorsqu'ils sont inclinés l'un par rapport à l'autre tout en limitant sensiblement un éventuel contact entre les grains dans cette position. La sûreté de fonctionnement d'une boîte de vitesses pourvue d'une telle butée axiale hydrodynamique est ainsi accrue. Avantageusement, le rayon intérieur de l'un des grains est sensiblement inférieur au rayon intérieur de l'autre grain. De préférence, le rayon extérieur de l'un des grains est sensiblement supérieur au rayon extérieur de l'autre grain. Dans un mode de pignon fou et/ou le second Avantageusement, d'alimentation en fluide, gorge. Cette dispositionréalisation préféré, le premier grain est un grain est un moyeu de synchroniseur. le second grain comprend des canaux chaque canal étant ménagé au fond d'une des canaux d'alimentation permet une répartition du fluide lubrifiant particulièrement efficace et une meilleure 20 efficacité de fonctionnement de la butée. Préférentiellement, la dimension axiale des canaux d'alimentation est comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm, et de préférence égale à 0,8mm. Avantageusement, le rayon intérieur du premier grain est sensiblement compris entre 8 mm et 20 mm, et de préférence égal à 12 mm, et/ ou le rayon extérieur du premier grain est sensiblement compris entre 10 mm et 100 mm, et de préférence égal à 13,5 mm. Dans un mode de réalisation préféré, le second grain comprend entre dix et trente patins, et de préférence vingt-quatre patins. Les gorges peuvent avantageusement comprendre une dimension axiale comprise entre 0,07 mm et 0,11 mm, et de préférence égale à 0,09 mm. Dans un mode de réalisation, le patin s'étend angulairement entre des rayons du second grain d'une valeur comprise entre 2 et 6 , et de préférence égale à 4 . De préférence, la surface inclinée des gorges s'étend angulairement entre des rayons du second grain et présente une dimension angulaire sensiblement comprise entre 7,6 et 8 , et de préférence égale à 7,8 . L'inclinaison de la surface conique du patin est de préférence égale à 0, 06 . Bien entendu, il est également envisageable de prévoir d'autre valeur pour l'inclinaison de la surface conique, par exemple 0,05 . L'invention concerne également une butée axiale hydrodynamique pourvue de premier et second grains sensiblement coaxiaux et susceptibles d'avoir des déplacements angulaire et linéaire relatifs par rapport audit axe, ladite butée hydrodynamique étant réalisée par façonnage desdits grains. Le premier grain comprend une surface frontale radiale, et le second grain comprend des patins en regard de ladite surface radiale et séparés entre eux par des gorges régulièrement réparties selon la circonférence du grain, chaque gorge étant délimitée par une surface axiale et une surface inclinée par rapport à l'axe géométrique dudit grain, ladite surface radiale du premier grain et les patins et les gorges du second grain définissant un volume destiné à être rempli par un fluide lubrifiant. Selon un aspect de l'invention, les patins présentent, en section droite, une surface conique s'étendant sur la longueur desdits patins de manière à permettre un basculement angulaire de l'axe de rotation de l'un des grains par rapport à l'axe de rotation de l'autre grain. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation particulier, pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale de premier et second grains d'une butée axiale hydrodynamique pour boîte de vitesses selon l'invention; - la figure 2 est une vue de détail en perspective d'un patin du second grain de la butée de la figure 1, - la figure 3 illustre une vue schématique partielle en perspective de premier et second grains d'une butée axiale hydrodynamique selon l'invention ainsi que le champ de pression associé régnant entre les grains de la butée, et - la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale de premier et second grains d'une butée axiale hydrodynamique selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté, de manière schématique, la structure générale d'une butée axiale hydrodynamique 1 particulièrement adaptée pour être utilisée dans une boîte de vitesse et pourvue de premier et second grains 2, 3, respectivement d'axes géométriques 4 et 5. Les axes géométriques 4, 5 sont confondus. Le premier grain 2 se présente sous la forme d'un disque 6 annulaire. Le disque 6 comprend un alésage 7 délimité par deux surfaces frontales radiales 8 et 9, et une surface extérieure (non référencée). Le second grain 3 est pourvu d'un corps 10, ici annulaire, comprenant un alésage 11 délimité axialement par une surface latérale 12, ici sensiblement radiale, et des patins 14 en regard de la surface radiale 8 du premier grain 2. Le rayon de l'alésage 11 est ici sensiblement inférieur au rayon de l'alésage 7, le rayon de la surface extérieure du premier grain 2 étant inférieur à celui du second grain 3. En variante, il est également envisageable de prévoir un rayon de l'alésage 11 sensiblement supérieur au rayon de l'alésage 7, et un rayon de la surface extérieure du premier grain 2 sensiblement supérieur à celui du second grain 3. Avantageusement, le rayon de la surface cylindrique extérieure du premier grain 2 est sensiblement compris entre 10 mm et 100 mm, et de préférence égal à 13,5 mm. Le rayon de l'alésage 7 peut être sensiblement compris entre 8 mm et 20 mm, et de préférence égal à 12 mm. Les patins 14 sont identiques entre eux et présentent, en section droite, une surface conique 14a s'étendant sur toute la longueur desdits patins. L'inclinaison r) de la surface conique 14 d'un patin 14 est de préférence égale à 0,06 . Comme illustré plus visiblement sur les figures 2 et 3, les patins 14 sont régulièrement répartis sur la circonférence du grain 3. Ils sont ici au nombre de vingt-quatre. La surface conique 14a de chaque patin 14 est prolongée de part et d'autre par une surface axiale 15, et par une surface inclinée 16 par rapport à l'axe géométrique 5 du grain 3. En d'autres termes, la surface conique 14a d'un patin 14 forme une portion annulaire délimitée radialement par les rayons interne et externe du grain 3, et dans le sens circonférentiel par la surface axiale et la surface inclinée 16. Les surfaces 15 et 16 sont ici planes. Toutefois, il est également envisageable de prévoir des surfaces 15 et 16 sensiblement courbes, ou brisées. La surface conique 14a s'étend circonférentiellerement entre lesdites surfaces 15, 16 d'un angle a comprise entre 2 et 6 , et de préférence égale à 4 . Avantageusement, la surface inclinée 16 s'étend circonférentiellerement entre des rayons du second grain 3 définissant 2891034 8 un angle 0, avantageusement compris entre 7,6 et 8 , et de préférence égal à 7,8 . La surface inclinée 16 présente une dimension axiale, illustrée schématiquement par la flèche 17, comprise entre 0,07 mm et 0,11 mm, et de préférence égale à 0,09 mm. La surface inclinée 16 peut avantageusement être de forme générale conique agencée d'une manière analogue à celle de la surface 14a. La surface inclinée 16 d'un premier patin 14 et la surface axiale d'un second patin 14 adjacent au premier patin définissent ainsi une gorge 18. Le grain 3 comprend ainsi une pluralité de gorges 18 10 régulièrement réparties selon la circonférence du grain 3 et séparant entre eux les patins 14. Les gorges 18 et les patins 14 du second grain 3 ainsi que la surface radiale 8 du premier grain 2 délimitent ainsi un volume destiné à être rempli par un fluide lubrifiant de manière à créer des forces de répulsion entre les grains 2, 3 et éviter d'éventuels contacts entre eux. Pour assurer l'alimentation en fluide de ce volume, le second grain 3 comprend également des canaux 19 d'alimentation, réalisés ici sous forme de rainures identiques, et ménagés de manière que chaque canal 19 débouche au fond d'une gorge 18. En d'autres termes, les bords latéraux d'un canal 19 prolongent axialement, du côté opposé à la surface conique 14a, la surface axiale 15 d'un premier patin 14 et la surface inclinée 16 d'un second patin adjacent au premier patin. Les canaux 19 s'étendent ici radialement sur toute la longueur radiale du grain 3. La dimension axiale de chaque canal 19, illustrée schématiquement par la flèche 20, est supérieure ou égale à 0.5 mm. Chaque canal 19 s'étend circonférentiellerement entre des rayons du second grain 3 définissant un angle v, avantageusement compris entre 1,2 et 3,6 , et de préférence égal à 2,4 . Sur la figure 3 est illustré la répartition du champ de pression régnant entre les grains 2 et 3, lorsque l'axe géométrique 4 du premier grain 2 est désaligné par rapport à l'axe géométrique 5 du second grain 3. L'axe 4 est ici désaligné par rapport à l'axe 5 dans le sens horaire d'un angle (3, proche de l'inclinaison de la surface conique 14a des patins 14. Un tel désalignement des axes 4 et 5 peut être consécutif à une sollicitation mécanique de la pièce supportant ledit grain 2 ou à un jeu de fonctionnement. Lors d'un tel basculement angulaire, la provision de surfaces coniques 14a au niveau des patins 14 permet de limiter sensiblement le risque d'un éventuel contact entre lesdits grains 2 et 3, lorsque l'angle 13 est proche de l'inclinaison des surfaces coniques 14a, de manière à conserver un régime hydrodynamique entre lesdits grains 2 et 3 et assurer la sûreté de fonctionnement de la butée 1. Une telle butée 1 particulièrement adaptée pour une boîte de vitesses pour véhicule automobile peut être disposée entre un moyeu de synchroniseur et un pignon fou d'un arbre secondaire, par exemple en usinant les surfaces en regard de ces deux éléments de manière à obtenir le premier grain 2 au niveau du pignon fou. Bien entendu, il est également envisageable de prévoir de rapporter les grains sur ces éléments, ou encore de disposer cette butée 1 entre d'autres éléments en rotation l'un par rapport l'autre de la boîte de vitesses. Une telle butée permet d'obtenir un régime hydrodynamique entre des grains coaxiaux la constituant et susceptibles d'avoir des déplacements angulaire et linéaire relatifs qui génèrent des forces de répulsion relativement importantes, et ce, lorsque les axes de rotation desdits grains sont coaxiaux, mais également en cas de désalignement desdits axes. REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses pour véhicule automobile comprenant une butée axiale hydrodynamique pourvue de premier et second grains (2, 3) sensiblement coaxiaux et susceptibles d'avoir des déplacements angulaire et linéaire relatifs par rapport audit axe, ladite butée hydrodynamique étant réalisée par façonnage desdits grains, le premier grain comprenant une surface radiale (8) frontale, le second grain comprenant des patins (14) en regard de ladite surface radiale et séparés entre eux par des gorges (18) régulièrement réparties selon la circonférence du grain, chaque gorge étant délimitée par une surface axiale (15) et une surface inclinée (16) par rapport â l'axe géométrique dudit grain, ladite surface radiale du premier grain et les patins et les gorges du second grain définissant un volume destiné à être rempli par un fluide lubrifiant, caractérisée en ce que les patins présentent, en section droite, une surface conique (14a) s'étendant sur la longueur desdits patins de manière à permettre un basculement angulaire de l'axe de rotation de l'un des grains par rapport à l'axe de rotation de l'autre grain. 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, dans laquelle le rayon intérieur de l'un des grains est sensiblement inférieur au rayon 20 intérieur de l'autre grain. 3. Boîte de vitesses selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le rayon extérieur de l'un des grains est sensiblement supérieur au rayon extérieur de l'autre grain. 4. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le premier grain est un pignon fou. 5. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le second grain est un moyeu de synchroniseur. 6. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la surface inclinée (16) est conique. 7. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le second grain comprend des canaux (18) d'alimentation en fluide, chaque canal étant ménagé au fond desdites gorges. 8. Boîte de vitesses selon la revendication 7, dans laquelle la dimension axiale des canaux d'alimentation est comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm, et de préférence égale à 0,8mm. 9. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le second grain comprend entre dix et trente 10 patins, et de préférence égal à vingt-quatre patins. 10. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le rayon intérieur du premier grain (2) est sensiblement compris entre 8 mm et 20 mm, et de préférence égal à 12 mm. 11. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le rayon extérieur du premier grain est sensiblement compris entre 10 mm et 100 mm, et de préférence égal à 13,5 mm. 12. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, dans laquelle les gorges comprennent une dimension axiale comprise entre 0,07 mm et 0,11 mm, et de préférence égale à 0,09 mm. 13. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le patin s'étend angulairement entre des rayons du second grain d'une valeur comprise entre 2 et 6 , et de préférence 25 égale à 4 . 14. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la surface inclinée des gorges s'étend angulairement entre des rayons du second grain et présente une dimension angulaire sensiblement comprise entre 7,6 et 8 , et de préférence égale à 7,8 . 15. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'inclinaison de la surface conique du patin est de préférence égale à 0,06 . 16. Butée axiale hydrodynamique pourvue de premier et second grains (2,3) sensiblement coaxiaux et susceptibles d'avoir des déplacements angulaire et linéaire relatifs par rapport audit axe, ladite butée hydrodynamique étant réalisée par façonnage desdits grains, le premier grain comprenant une surface radiale (8) frontale, le second grain comprenant des patins (14) en regard de ladite surface radiale et séparés entre eux par des gorges (18) régulièrement réparties selon la circonférence du grain, chaque gorge étant délimitée par une surface axiale et une surface inclinée (16) par rapport à l'axe géométrique dudit grain, ladite surface radiale du premier grain et les patins et les gorges du second grain définissant un volume destiné à être rempli par un fluide lubrifiant, caractérisée en ce que les patins présentent, en section droite, une surface conique (14a) s'étendant sur la longueur desdits patins de manière à permettre un basculement angulaire de l'axe de rotation de l'un des grains par rapport à l'axe de rotation de l'autre grain.