Brevet FR2944844A1 — publié le 20101029

Dispositif de synchronisation d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif de synchronisation d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile. Un but de l'invention est d'améliorer le système de réarmement du dispositif de synchronisation des vitesses des engrenages d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile. Dans l'état de la technique, une boîte de vitesses d'un véhicule automobile comporte un dispositif de synchronisation. Un dispositif de synchronisation permet, après un dégagement d'un rapport de vitesse A, d'égaliser la vitesse d'un pignon fou récepteur avec la vitesse d'un arbre moteur d'une boîte de vitesse, pour permettre l'engagement d'un rapport de vitesse B. Le pignon fou récepteur est lié en rotation avec l'arbre moteur. La synchronisation de l'arbre moteur avec le pignon fou récepteur, comporte une étape préliminaire qui correspond à une phase d'armement. Cette phase d'armement permet d'engager un rapport de vitesse sans choc ni craquement des crabots du pignon récepteur. Cette phase d'armement est rendu possible par le déplacement d'un manchon qui entraîne un ressort ou jonc d'armement contre un profil en forme de V d'un barreau de synchronisation. Le déplacement du ressort entraîne le barreau en direction du pignon récepteur, par appui sur une pente du profil en V du barreau, jusqu'à ce qu'une bague de synchronisation située en extrémité du barreau soit plaquée en butée sur un cône de synchronisation du pignon récepteur. Le ressort va ensuite se déplacer sur le profil du barreau en se comprimant, jusqu'à sortir du profil en V. Lors d'une phase d'extraction d'un rapport de vitesse, le manchon est déplacé en sens inverse, et le ressort doit revenir dans le fond du profil en V du barreau, lors du retour du levier de vitesse au point mort. Cette phase d'extraction est ce que l'on appelle le réarmement du synchroniseur. Toutefois, il est apparu que le ressort d'armement ne revenait pas toujours à sa position initiale, autrement dit dans le fond du profil en forme de V du barreau. Or, si le dispositif de synchronisation des pignons avec l'arbre moteur n'est pas réarmé, lors de l'engagement suivant de ce rapport, le dispositif de synchronisation n'est plus fonctionnel. De plus, dans un tel cas, la bague de synchronisation frotte en permanence contre le cône du pignon qui se trouve en face du rapport de vitesse désengagé. Le fait que la bague de synchronisation frotte contre le cône du pignon implique un échauffement excessif de la bague de synchronisation et sa destruction. En effet, il existe un écart de vitesse de rotation entre la bague de synchronisation et le pignon qui se trouve en face du rapport de vitesse désengagé qui est entraîné par l'arbre moteur. L'invention résout ce problème en proposant un dispositif de synchronisation permettant un réarmement systématique du ressort, tout en garantissant le rôle du système d'armement dans la phase de synchronisation de la boîte de vitesse, sans détériorer l'agrément des passages de vitesses pour le conducteur du véhicule. L'invention permet d'assurer complètement les fonctionnalités du dispositif de synchronisation, en fournissant d'une part un effort suffisant et identique aux profils du barreaux des dispositifs de synchronisations de l'état de la technique, et d'autre part, en augmentant la course de l'armement du ressort, afin de toujours pouvoir réarmer le dispositif de synchronisation. L'invention a donc pour objet un dispositif de synchronisation d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile, permettant après dégagement d'un rapport A, d'égaliser progressivement la vitesse d'un pignon fou récepteur, à la vitesse d'un arbre moteur avec lequel il doit être lié en rotation, pour permettre l'engagement d'un rapport de vitesse B, comportant un moyeu solidaire de l'arbre, un manchon coulissant sur le moyeu, un ressort d'armement transmettant un effort et un déplacement du manchon au barreau, ledit barreau étant solidaire de la bague de synchronisation pour plaquer la bague de synchronisation en butée sur un cône de synchronisation du pignon fou, pour permettre un armement dudit dispositif et un crabotage du manchon sur le pignon fou, caractérisé en ce que le profil d'armement du dispositif de synchronisation comporte une forme en V à deux pentes. L'invention comporte l'une quelconque des caractéristiques suivantes : - l'angle de la première pente est supérieure à celui de la deuxième pente ; - la première pente vaut 25,17° ; - l'angle de la deuxième pente vaut 19° ; - une distance entre les deux extrémités du V du profil vaut 3,4mm ; - la forme en V à deux pentes est portée par un barreau de la bague de synchronisation ; - la forme en V à deux pentes est portée par un manchon du dispositif de synchronisation ; L'invention concerne également un véhicule comportant un dispositif de synchronisation tel que défini précédemment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : une représentation schématique du dispositif de synchronisation selon l'état de la technique ; - Figures 2a-2d : des représentations schématiques de phases de fonctionnement du dispositif de synchronisation selon la figure 1 ; - Figure 3 : une courbe représentant le profil d'armement du barreau du dispositif de synchronisation selon la figure 1, ainsi qu'une courbe représentant la trajectoire du centre du ressort sur ce profil ; - Figure 4 : une courbe représentant l'effort exercé par le barreau sur le cône de synchronisation durant la phase d'armement, avec un dispositif de synchronisation selon la figure 1; - Figure 5 : une courbe représentant l'effort du levier de vitesse en fonction de la course de ce dernier avec un dispositif de synchronisation selon la figure 1 ; - Figure 6 : une courbe représentant le profil d'armement d'un barreau d'un dispositif de synchronisation selon l'invention, ainsi qu'une courbe représentant la trajectoire du centre du ressort sur ce profil ; - Figure 7 : une courbe représentant la différence entre le profil du barreau selon la figure 1 et le profil du barreau selon l'invention ; - Figure 8 : une courbe représentant l'effort exercé par le barreau sur le cône de synchronisation durant la phase d'armement avec un dispositif de synchronisation selon l'invention ; - Figure 9 : une courbe représentant l'effort du levier de vitesse en fonction de la course de ce dernier avec un dispositif de synchronisation selon l'invention ; Comme le montre la figure 1, un dispositif de synchronisation 1 permet d'amener progressivement la vitesse d'un pignon fou 2a récepteur à celle d'un arbre moteur 3. Pour cela le dispositif de synchronisation 1 comporte de manière classique un barreau 4 coulissant sur un moyeu 5. Le manchon 7 est rendu solidaire du barreau 4 par l'intermédiaire d'un ressort 6 ou jonc d'armement. Le moyeu 5 est solidaire à l'arbre moteur 3 de la boîte de vitesse (non représentée). Un changement de vitesse du véhicule s'effectue par l'intermédiaire d'un levier de vitesse (non représenté) manipulant le manchon 7. Dans une position du manchon 7 au point mort, figure 2a, celui-ci entraîne le ressort d'armement 6 contre un profil 8 en forme de V du barreau 10 4. Le barreau 4 traverse des bagues de synchronisation 9a, 9b, qui dans une phase de synchronisation, figure 2b, est entraîné en direction du pignon 2a, grâce à une pente 8a du profil 8 du barreau 4, jusqu'à ce que la bague 9a soit plaquée en butée sur un cône 10a de synchronisation dudit pignon 2a. 15 Le ressort 6 se déplace ensuite sur le profil 8 du barreau 4 en se comprimant, jusqu'à sortir du V du profil 8. Cette phase de synchronisation permet d'appliquer un effort sur la bague de synchronisation 9a. Cet effort sur la bague 9a assure la synchronisation de la bague 9a et du pignon 10a. Cet effort sur la bague 9a 20 permet également d'interdire l'engagement du rapport de vitesse tant que les vitesses du pignon 2a fou et l'arbre 3 ne sont pas égalisées. En effet, par friction du cône 10a avec la bague 9a, le pignon 2a et le moyeu 5 égalisent leurs vitesses. La phase de synchronisation est suivie d'une phase ultérieure, dite de 25 crabotage, dans laquelle le manchon 7 s'engage sur des dents de crabotage du pignon 2a sans difficulté, les deux ensembles tournant à la même vitesse après la phase de synchronisation. Le crabotage et la liaison arbre 3/pignon 2a sont donc réalisés. Lors d'une phase d'extraction du rapport de vitesse, figure 2c, le 30 manchon 7 est déplacé en sens inverse, autrement dit en direction du pignon 2b, et le ressort 6 doit revenir dans le fond du profil 8 en V du barreau 4, au point mort. A la fin de cette phase d'extraction, on a ce qu'on appelle le réarmement du dispositif de synchronisation. Toutefois, comme le montre la figure 2d, le ressort 6 ne revient pas 35 toujours dans le profil 8 en V du barreau 4. En conséquence, si le système n'est pas réarmé, lors de l'engagement suivant de ce rapport de vitesse, le dispositif de synchronisation 1 n'est pas fonctionnel. En outre, dans un tel cas, la bague de synchronisation 9b frotte en permanence contre le cône 10b du pignon 2b en face du rapport de vitesse désengagé. Le problème de non-réarmement du dispositif de synchronisation peut provenir de la mauvaise géométrie du profil 8, qui ne permet pas au ressort de revenir dans sa position initiale au point mort. La figure 3 représente une courbe 12 du profil 8 d'armement du barreau 4 du dispositif de synchronisation selon la figure 1, ainsi qu'une courbe 13 représentant la trajectoire du centre du ressort 6 sur ce profil. Dans un exemple, pour un passage de vitesse de la troisième à la quatrième, la course d'armement du profil 8 en forme de V est de 2,7 mm, pour que le ressort 6 sorte de ce profil 8. La figure 4 représente des courbes 14, 15 d'effort exercé par le barreau 4 sur le cône de synchronisation durant la phase d'armement avec le dispositif de synchronisation 1 selon la figure 1. En effet, le déplacement du manchon 7 entraîne le ressort sur le profil 8 du barreau 4 qui crée un effort de plaquage sur le cône du pignon récepteur. La courbe 14 représente l'effort aller (de la gauche vers la droite) et la courbe 15 représente l'effort retour (de la droite vers la gauche). Dans un exemple l'effort en début d'armement est de 32 N. La figure 5 représente une courbe 16 d'effort du levier de vitesse en fonction de la course de ce dernier avec le dispositif de synchronisation 1 selon la figure 1. La partie de gauche de la courbe 16 représente le troisième rapport de vitesse et la partie droite la courbe 16 représente le quatrième rapport de vitesse. L'engagement et l'extraction de chaque vitesse sont représentés. Le pic d'effort maximum dû au passage de la troisième à la quatrième vitesse, lié au système d'armement vaut 63 N. Pour résoudre le problème du non réarmement du dispositif de synchronisation 1, l'invention se propose de permettre un réarmement systématique en rallongeant la course du ressort 6. Le dispositif de synchronisation de l'invention permet également de garantir la fonction d'armement, à savoir fournir un effort suffisant sur la bague de synchronisation 9a, 9b. Dans un premier mode de réalisation, la distance entre les deux extrémités du V du profil 8 du barreau 4 est rallongée. Dans un tel mode de réalisation, une fois que le ressort 6 arrive au sommet du profil 8, il retombe au fond du V, grâce à l'effort de compression du ressort 6. Dans un mode de réalisation préféré, la course du ressort 6 doit être rallongée de 0,7mm de chaque côté du V, pour garantir le réarmement. Cependant, l'effort d'armement est obtenu grâce à l'angle du profil 8 du barreau 4 connu dans le dispositif de synchronisation 1 de la figure 1. Il est donc nécessaire de conserver cet angle de 25,17° en début d'armement pour ne pas détériorer la fonctionnalité du dispositif de synchronisation 1. L'invention propose donc un profil à deux pentes. Dans un mode de réalisation préféré, l'angle de la première pente est conservé et vaut 25,17° et l'angle de la seconde pente est diminuée à 19°. La figure 6 représente une courbe 19 du profil d'armement du barreau 4 du dispositif de synchronisation selon l'invention, ainsi qu'une courbe 20 représentant la trajectoire du centre du ressort 6 sur ce profil. Dans un exemple, pour un passage de vitesse de la troisième à la quatrième, la course d'armement du profil 8 de l'invention est portée de 2,7mm à 3,4 mm, soit environ 20%, pour que le ressort 6 sorte de ce profil 8. La figure 7 représente une courbe 21 permettant de voir la différence entre le profil 8 du barreau 4 selon la figure 1 et le profil du barreau 4 selon l'invention. On constate que le profil de l'invention est rallongé de 0,7mm de chaque côté des extrémités du V par rapport au profil selon le dispositif 1 de la figure 1. Le profil selon l'invention a pour avantage principal d'être très simple à réaliser puisqu'il suffit de modifier le programme d'usinage des fraiseuses numériques destinée à réaliser le profil du barreau 4 du dispositif de synchronisation. La modification du profil est donc très aisée dans le contexte industriel de production de la boite de vitesses. La figure 8 est une courbe 22 représentant l'effort exercé sur le barreau 4 durant la phase d'armement, avec le dispositif de synchronisation selon l'invention. Sur cette courbe l'angle du profil selon l'invention étant identique au départ, l'effort en début d'armement vaut également 32N. Cet effort diminue sur la deuxième partie du profil, où l'angle de la pente du profil en V est inférieur. La figure 9 est une courbe 23 représentant l'effort du levier de vitesse en fonction de la course de ce dernier avec un dispositif de synchronisation 1 selon l'invention. Sur cette courbe, le pic d'effort d'armement est identique entre les deux profils, ce qui assure la fonctionnalité du dispositif de synchronisation 1. L'effort sur la deuxième partie du profil bi-pente de l'invention diminue par rapport au profil 8 de la figure 1, et la course est rallongée. Le profil de l'invention peut être étendu à d'autres dispositifs de synchronisation sur d'autres boites de vitesses existants ou à venir. Revendications1 - Dispositif de synchronisation (1) d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile, permettant après dégagement d'un rapport A, d'égaliser progressivement la vitesse d'un pignon fou récepteur (2a, 2b), à la vitesse d'un arbre moteur (3) avec lequel il doit être lié en rotation, pour permettre l'engagement d'un rapport de vitesse B, comportant un moyeu (5) solidaire de l'arbre (3), un manchon (7) coulissant sur le moyeu (5), un ressort d'armement (6) transmettant un effort et un déplacement du manchon (7) au barreau (4), ledit barreau (4) étant solidaire de la bague de synchronisation (9a, 9b) pour plaquer la bague de synchronisation (9a, 9b) en butée sur un cône de synchronisation (10a, 10b) du pignon fou (2a, 2b), pour permettre un armement dudit dispositif (1) et un crabotage du manchon (7) sur le pignon fou (2a, 2b), caractérisé en ce que le profil (8) d'armement du dispositif de synchronisation (1) comporte une forme en V à deux pentes. 2 - Dispositif de synchronisation (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle de la première pente est supérieure à celui de la deuxième pente. 3 - Dispositif de synchronisation (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première pente vaut 25,17°. 4 - Dispositif de synchronisation (1) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'angle de la deuxième pente vaut 19°. 5 - Dispositif de synchronisation (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une distance entre les deux extrémités du V du profil 25 (8) vaut 3,4mm. 6 - Dispositif de synchronisation (1) selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la forme en V à deux pentes est portée par un barreau (4) de la bague de synchronisation. 7 û Dispositif de synchronisation (1) selon les revendications 1 à 5, 30 caractérisé en ce que la forme en V à deux pentes est portée par le manchon (7) du dispositif de synchronisation. 8 - Véhicule comportant un dispositif de synchronisation (1) selon l'une des revendications 1 à7.