Brevet FR2925641A1 — publié le 20090626

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation de commutation pour une boîte de vitesses à pignons comportant : - un axe muni en option d'un organe de synchronisation, - une fourchette de commutation qui peut être reliée à un axe de commutation, - un embrayage de synchronisation pour synchroniser les pignons des vitesses, et - un palier entre l'embrayage de synchronisation et l'axe de commutation, le palier ayant une bague extérieure, une bague intérieure et des organes de roulement entre la bague extérieure et la bague intérieure. Arrière-plan de l'invention Les installations de commutation de boîtes de vitesses à pignons ont fréquemment un élément de commutation sous la forme d'une fourchette de commutation reliée à une tige ou axe de commutation. La fourchette de commutation pénètre par une liaison par la forme dans un manchon coulissant d'une installation de synchronisation permettant de coupler des pignons fous à l'axe principal ou l'axe intermédiaire par des éléments de couplage. De nombreuses fourchettes de commutation utilisées dans les installations de commutation sont reliées de façon rigide en rotation à la tige de commutation. En variante, la fourchette de commutation réalisée sous la forme d'une biellette de commutation coulisse axialement et/ou peut tourner par rapport à l'axe de commutation. L'actionnement de la fourchette de commutation se fait souvent à l'aide d'un doigt de commutation qui pénètre par une liaison par la forme dans un bec de commutation relié à la fourchette et permet de la coulisser. Les rapports de vitesses commutés et la position neutre sont tenus par l'intermédiaire d'un blocage de commutation qui fixe les positions des fourchettes de commutation par coopération avec un crabotage prévu en général sur la tige de commutation. De plus en plus, on utilise des fourchettes de commutation en tôle car elles sont d'une réalisation économique et économes en matière. Le corps de base des fourchettes de commutation considérées, est généralement une pièce de forme, fabriquée par transformation à froid de la tôle. La pièce de forme est une fourchette avec deux extrémités de fourchette écartées l'une de l'autre. La fourchette de commutation est en général reliée à la tige de commutation par un moyeu. Ce dernier est fréquemment réalisé sous la forme d'un guide cylindrique et il comporte généralement un orifice de guidage coaxial constituant le moyen de réception par lequel le moyeu se fixe sur la tige de commutation. A la place d'une tige de commutation, on peut également utiliser un rail de commutation ou un organe de commutation analogue. Etat de la technique L'automatisation des boîtes de vitesses permet de réaliser de nouveaux concepts de commutation sans manchon coulissant. Une telle installation de commutation est par exemple décrite par la société Renault dans la publication � Ingénieurs de l'Automobile (SIA) � No. 776. Ce document présente une fourchette de commutation de forme annulaire ayant sur son côté intérieur, un palier à billes alors que le côté extérieur est relié à l'axe de commutation. Dans une telle installation de commutation, l'embrayage de synchronisation est utilisé non seulement pour la synchronisation, mais également pour coupler en permanence les pignons dans la mesure où le rapport de vitesse correspondant est passé. Ce type d'installation de commutation convient ainsi tout particulièrement pour des boîtes de vitesses automatiques dans lesquelles la fourchette de commutation est commandée par un actionneur. Le palier à billes est enfoncé de force dans la fourchette de commutation, raison pour laquelle le montage nécessite une disposition coaxiale précise entre le palier et l'axe de transmission. L'axe de commutation et l'axe de transmission doivent ainsi être alignés très précisément l'un par rapport à l'autre. L'inconvénient de cette solution par ailleurs bonne, est qu'à cause de la mise en tension de la fourchette de commutation et de l'axe de commutation au cours du montage de la boîte de vitesses, on ne peut installer ces deux éléments qu'ensemble ce qui rend cette pièce compliquée à manipuler. Enfin, une fourchette de commutation de forme annulaire est d'une fabrication relativement coûteuse. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une installation de commutation permettant d'éliminer les inconvénients cités ci-dessus. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne une installation de commutation du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que - le palier et la fourchette de commutation sont des composants fabriqués séparément et reliés de manière amovible, - le palier est installé sur l'axe de transmission ou sur l'organe de synchronisation et comporte des moyens pour venir en prise avec la fourchette de commutation, et - la fourchette de commutation comporte un organe de base en forme de fourchette pour coulisser axialement le palier. Le palier est monté coulissant axialement sur l'axe de transmission ou sur un organe de synchronisation porté par l'axe de transmission. La fourchette de commutation est associée avec son corps de base à l'axe de commutation en étant reliée à celui-ci par une liaison par la force ou par la matière. La fourchette de commutation a un corps de base en forme de fourchette coopérant avec ce corps de base par la bague extérieure de sorte que le palier peut coulisser axialement. En commutant un rapport on déplace tout d'abord la fourchette de commutation et ainsi le palier dans la direction axiale de sorte que l'embrayage de synchronisation assure l'adaptation des vitesses. La transmission du couple est assurée par les cônes engagés en permanence par la fourchette de commutation. Une telle solution est avantageuse pour de multiples raisons. D'une part, les différentes pièces se fabriquent très bien en grande série. La fourchette de commutation avec son corps de base peut se fabriquer sans enlèvement de copeaux par transformation à froid. Cela est particulièrement avantageux notamment pour de grandes séries de pièces. En outre, il n'est pas nécessaire de les munir d'un corps de base de forme annulaire coûteux à fabriquer. Le palier est pré- assemblé sur l'axe de transmission et peut se déplacer axialement par rapport à celui-ci. Il est soit relié directement par la bague intérieure à l'axe soit qu'il est prévu un organe de synchronisation entre la bague intérieure et l'axe de transmission. Le palier comporte une bague extérieure et une bague intérieure ainsi que des organes de roulement entre les bagues. Le palier peut se fabriquer avec une précision élevée et permet de manière simple, un positionnement exact sur l'axe de transmission. La fourchette de commutation comporte une fixation à la tige de commutation, par exemple sous la forme d'un moyeu ce qui permet d'aligner de manière très simple la fourchette de commutation sur l'axe ou tige de commutation. Ce n'est qu'au montage final que l'on positionne la fourchette de commutation et le palier, l'un par rapport à l'autre. Le montage final est simplifié si les parties de la fourchette de commutation sont munies de pièces ajustées compensant un éventuel jeu lié aux imprécisions de fabrication et/ou de montage. Selon un développement de l'invention, le corps de base de la fourchette de commutation est en tôle. Dans ces conditions, la fourchette de commutation est particulièrement légère et sa réalisation nécessite peu de matière. En outre, la fourchette est très simple à fabriquer en grande série. Il est particulièrement avantageux que selon une coupe longitudinale suivant l'axe de la transmission, on a un organe profilé sensiblement en forme de L. Cela permet d'adapter très bien la fourchette de commutation aux contraintes. En variante, la fourchette de commutation présente en coupe longitudinale, un profil en forme de U et les flancs qui se font face constituent des nervures de rigidification. Pour sa fixation à la tige de commutation, le moyeu peut comporter un perçage borgne ou un logement traversant. La fourchette de commutation peut comporter d'autres éléments tels qu'un bras de commutation pour la prise d'un doigt de commutation. Le moyeu et l'axe de commutation sont reliés l'un à l'autre de manière solidaire en rotation ou en translation par une liaison par la forme réalisée tout particulièrement par un siège pressé ou encore le moyeu peut être monté dans un palier linéaire sur la tige de commutation. Selon une réalisation de l'invention le corps de base de la fourchette de commutation présente pratiquement une forme de demi-cercle et les extrémités de fourchette qui se font face comportent des éléments de guidage servant à guider la bague extérieure. Les éléments de guidage peuvent être réalisés sous la forme de parties en saillie s'ouvrant radialement vers l'intérieur ; toutefois, de préférence, les éléments de guidage sont constitués par des patins en extrémité ou reliés aux extrémités de la fourchette. Les patins peuvent être en matière plastique et s'engager sur les extrémités des fourchettes. Le nombre d'éléments de guidage est ainsi non limité à deux et selon un autre mode de réalisation de l'invention, le corps de base s'appuie en plus par d'autres éléments de guidage. Entre les différents éléments de guidage, on a des intervalles libres dans la direction périphérique entre la bague extérieure et le corps de base. En variante, le corps de base est adapté au rayon de la bague extérieure qui est ainsi entourée sensiblement sur un demi-cercle par le corps de base selon une liaison par la forme ce qui garantit tout particulièrement le guidage du palier. Si la liaison entre le corps de base et la bague extérieure se fait par l'intermédiaire d'éléments de guidage, le guidage est assuré et il n'y a pas de mouvement relatif important entre le corps de base et le palier. C'est pourquoi dans de nombreux cas, il n'est pas utile de revêtir les patins ou encore on peut les supprimer totalement. En particulier, pour des boîtes de vitesses automatiques, il est avantageux de prévoir un traitement thermique de la bague extérieure, dans la zone de contact dans laquelle se réalise le contact par l'intermédiaire des éléments de guidage ou du corps de base lui-même pour former la fourchette de commutation, pour limiter des déformations par la pression de contact. Selon un développement de l'invention, la bague extérieure comporte un rebord périphérique pour la prise de la fourchette de commutation. Les rebords ou les parties en saillie peuvent être réalisés par exemple sous la forme d'une collerette ou encore d'une gorge. Les rebords périphériques sont d'une fabrication particulièrement simple. Pour assurer leur fonction, il suffit que les rebords soient prévus dans la zone des éléments de guidage. Dans ce cas, entre la bague extérieure et le corps de base, dans la direction périphérique entre les éléments de guidage, il subsiste des intervalles libres. Cela évite que des oscillations gênantes ne se transmettent facilement à la fourchette de commutation et arrivent finalement dans le levier de commutation ; on améliore ainsi le confort de conduite et on réduit les effets négatifs exercés sur l'actionneur. Bien que le choix de la taille de l'intervalle libre dépende des efforts de commutation, il est particulièrement intéressant de fixer un intervalle compris entre 0,1 mm et 0,3 mm. Le palier peut être pré-assemblé sans la fourchette de commutation sur l'organe de synchronisation ou directement sur l'axe de transmission. Cela permet de l'aligner et de le monter très simplement. En outre, il n'y a pas de partie en porte-à-faux ce qui simplifie l'opération. Si la bague extérieure est symétrique en rotation, cette symétrie, évite un alignement angulaire précis. De même, la fourchette de commutation peut être reliée de manière simple à l'axe de commutation au cours d'une étape de montage distincte. Ce n'est que dans la dernière étape de montage que l'on aligne la fourchette de commutation et le palier, l'un par rapport à l'autre. Le type de palier dépend de l'application. Une construction différentielle permet pour des constructions périphériques par ailleurs identiques, d'utiliser des positions différentes pour des applications différentes et ainsi de bénéficier des avantages de l'échelle d'une production en masse pour des boîtes de vitesses différentes. Dans un mode de réalisation de l'invention, le palier est un palier à deux points. Mais il peut également être réalisé sous la forme d'un palier à trois points ou d'une façon particulièrement avantageuse sous la forme d'un palier à quatre points. Le palier à quatre points transmet les efforts induits d'une manière particulièrement régulière et il est relativement insensible surtout vis-à-vis d'efforts induits dans une direction en biais. L'invention s'est avérée comme particulièrement intéressante en combinaison avec des paliers en biais à billes. Le palier comporte une bague extérieure, une bague intérieure et des organes de roulement entre les deux bagues. Les organes de roulement sont des billes ou des galets cylindriques ; d'autres types d'organes de roulement sont envisageables. Selon une variante de l'invention, les organes de roulement sont guidés par des cages. La bague intérieure est reliée par une liaison par la forme ou la force à l'organe de synchronisation ou à l'axe de transmission pour qu'un coulissement de la fourchette de commutation produise le glissement de l'organe de synchronisation avec le palier sur l'axe de transmission dans la direction axiale. Le palier pousse ainsi axialement sur le cône de synchronisation pour commencer la synchronisation. La structure de la synchronisation peut correspondre à un dispositif de synchronisation classique de boîte de vitesses avec une ou plusieurs bagues de synchronisation qui assurent la concordance entre la vitesse du pignon à commuter et celle de l'organe de synchronisation. En variante, on réalise en plus l'embrayage et ainsi une transmission durable du couple aussi longtemps que la vitesse est enclenchée. L'unité de commutation selon l'invention accepte les imprécisions de fabrication car le palier n'est pas enfoncé de force dans la fourchette de commutation. Cela minimise également le risque de dégagement du palier. En outre, l'unité de commutation s'adapte bien aux différents cônes de synchronisation et l'opération de montage est simplifiée de manière significative. La fourchette de commutation de forme semi-circulaire permet une réduction d'encombrement et de poids vis-à-vis d'une fourchette de commutation annulaire. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale selon un schéma de principe d'une installation de commutation selon l'invention, -la figure 2 est une coupe longitudinale d'une installation de commutation selon l'invention ne montrant que le palier et la fourchette de commutation, - la figure 3 est une section de l'installation de commutation de la figure 2, et - la figure 4 est une vue en biais à échelle agrandie de l'installation de commutation de la figure 2. Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 montre une unité de commutation 4 d'une boîte de vitesses de véhicule automobile. Un axe 1 porte, libre en rotation, deux pignons de pignons de rapports de vitesses 2, 3. Entre les deux pignons 2, 3, un embrayage synchronisé 14 permet de coupler sélectivement l'un des deux pignons 2 ou 3 à l'axe 1 ce qui permet à la boîte de vitesses de commuter différents rapports de vitesse. L'installation de synchronisation 4 comporte un organe de synchronisation 5 pénétrant solidairement en rotation dans une denture 6 de l'axe 1. En outre, la périphérie extérieure de l'organe de synchronisation 5 est entourée par un palier 7 ; le palier comprend une bague intérieure 8, des organes de roulement 9 et une bague extérieure 10. La bague extérieure 10 du palier coopère avec une fourchette de commutation 11 elle-même fixée sur une tige de commutation 12. La fourchette de commutation comporte un bras de commutation 13 pour recevoir un doigt de commutation. De part et d'autre de la fourchette de commutation 11, on a des cônes de synchronisation 15 munis de surfaces de friction 18, 19 correspondantes. Les surfaces de friction 18, 19 coopèrent avec des surfaces de friction complémentaires 20, 21 réalisées de manière correspondante. Les figures 2 à 4 montrent des composants de la fourchette de commutation 11 fabriqués séparément et ayant un corps de base 17 à section en forme de L et un moyeu 22 ainsi qu'un palier 7. Le corps de base 17 en forme de demi-cercle de la fourchette de commutation 11 comporte des éléments de guidage 24 au niveau des extrémités 23 de la fourchette et dans la zone centrale 27. Ces éléments de guidage coopèrent avec la bague extérieure 10 du palier 7. Des espaces libres 28 sous la forme d'un intervalle sont prévus dans la direction périphérique entre les éléments de guidage 24. Selon la figure 4, la bague extérieure 10 du palier 7 comporte une gorge 26 dont les parois latérales constituent une partie en saillie ou rebord 25 pour les éléments de guidage 24 de la fourchette de commutation 11. La prise des éléments de guidage 24 dans la gorge 9 26 se fait directement ; les éléments de guidage 24 sont en forme de parallélépipède et la prise ne se fait pas ici complètement jusqu'au fond 29 arrondi de la gorge.5 REVENDICATIONS 1 °) Installation de commutation (4) pour une boîte de vitesses à pignons comportant : - un axe (1) muni en option d'un organe de synchronisation (5), - une fourchette de commutation (11) qui peut être reliée à un axe de commutation (12), - un embrayage de synchronisation (14) pour synchroniser les pignons des vitesses, et - un palier (7) entre l'embrayage de synchronisation (14) et l'axe de commutation (12), le palier (7) ayant une bague extérieure (10), une bague intérieure (8) et des organes de roulement (9) entre la bague extérieure (10) et la bague intérieure (8), caractérisée en ce que - le palier (7) et la fourchette de commutation (11) sont des composants fabriqués séparément et reliés de manière amovible, - le palier (7) est installé sur l'axe de transmission (1) ou sur l'organe de synchronisation (5) et comporte des moyens pour venir en prise avec la fourchette de commutation (11), et - la fourchette de commutation (11) comporte un organe de base (17) en forme de fourchette pour coulisser axialement le palier (7). 2°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de base (17) est en tôle. 3°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bague extérieure (10) comporte un rebord périphérique (25) avec une gorge (26) ou une collerette pour la prise de la fourchette de commutation. 4°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de base comporte des éléments de guidage (24) pour guider la bague extérieure (10), etla fourchette de commutation (11) et la bague extérieure (10) sont écartées par un intervalle libre (28), entre les éléments de guidage (24), vus dans la direction périphérique. 5°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fourchette de commutation (11) comporte des extrémités de fourchette (23) munies de patins et la fourchette de commutation (11) ne pénètre entre les rebord (25) que par les patins. 6°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fourchette de commutation (11) en tôle d'acier, comporte un moyeu (22) avec une cavité la traversant pour l'axe de commutation (12), et en coupe longitudinale par rapport à l'axe de transmission le corps de base (17) a un profil sensiblement en forme de L. 7°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties de la bague extérieure (10) coopérant avec la fourchette de commutation (11) ont subi un traitement thermique. 8°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le palier (7) et la fourchette de commutation (11) sont en prise de manière amovible. 9°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le palier (7) est un palier à deux points, un palier à trois points ou un palier à quatre points. 10°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le palier (7) est un palier en biais à billes.11 °) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes de roulement (9) sont des billes ou des galets cylindriques. 12°) Procédé de montage d'une installation de commutation (4) d'une boîte de vitesses à pignons comportant un axe de transmission (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que - on relie le palier (7) à l'axe de transmission (1) ou à un organe de 10 synchronisation (5) installé sur l'axe de transmission, - indépendamment de la position de montage, on relie la fourchette de commutation (11) à l'axe de commutation (12), - dans le montage final, on relie les deux sous ensembles pour former une installation de commutation (4) en alignant la fourchette de 15 commutation (11) et le palier (7) l'un par rapport à l'autre. 20