Brevet FR2937700A1 — publié le 20100430

DISPO 7".)E COUP GE P QU RUPLE CONE DE 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 d'un pignon fou avec un arbre de boîte de vitesses comportant un moyeu fixe sur ledit arbre, un baladeur de type roulement libre en rotation sur le moyeu, et des moyens de IO couplage entre le moyeu et le pignon, 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 façon à transmettre eux-mêmes par friction le couple, entre le moyeu et le pignon. 15 Par la publication FR 2 900 997, on connaît un synchroniseur de type particulier, dit à �cônes de frottement auto-bloquants�, où le baladeur ne présente pas de denture de crabotage, mais où les anneaux de couplage transforment le mouvement de rotation reçu du moyeu, en poussée axiale contre un 20 pignon, de façon à transmettre eux-mêmes le couple moteur entre le moyeu et le pignon, en exerçant sur celui-ci une pression constante. Toutefois, ce type de dispositif de couplage, tout comme les synchroniseurs, développe pendant la phase de glis- 25 sement, dite de synchronisation, un couple instable de type oscillant. Le couple varie selon un motif qui se répète tous les tours. Les causes de ce phénomène sont multiples : dé- fauts géométriques des surfaces coniques, défaut de coaxiali- té des anneaux coniques, mise en biais. Tant que ces oscilla- 30 Lions de couple sont générées par un synchroniseur délivrant un faible couple et avec une chaîne cinématique ouverte (em- brayage ouvert), elles restent sans effet sur la prestation de passage des vitesses. Elles ne sont donc pas perçues dans l'habitacle du véhicule, et n'occasionnent aucun désagrément 35 pour les usagers. En revanche, lorsque ces oscillations sont générées par un dispositif de couplage puissant, du type cou- - 2 - pleur conique auto-assisté, délivrant un couple élevé dans une chaine cinématique fermée (embrayage principal fermé), lors d'un changement de rapport sous couple, la perturbation dans la chaîne cinématique est telle, qu'un bourdonne- ment fugace est perçu dans l'habitacle. Les synchroniseurs muni-cônes, ainsi que le dispositif de couplage illustré par la publication citée ci-dessus, ont en commun une faiblesse dans le guidage des composants, notamment lorsque le cône inférieur est porté par le pignon fou, ou est guidé de manière approximative (dite flottante). A partir de cet appui central, les autres anneaux se centrent les uns sur les autres par leurs surfaces coniques, les uns étant entraînés par le pignon, les autres par le moyeu. Les anneaux reçoivent par ces liens, des sollicitations, qui per- turbent la qualité du contact des surfaces coniques. De plus, au cours de la synchronisation, le couple développé par le coupleur conique est transmis au pignon fou, et à sa denture hélicoïdale ; celle-ci crée un effort axial déporté, et donc un couple de basculement selon un mouvement tournant. Par son mouvement oscillant autour de son axe (inclinaison relative cyclique des axes de rotation), le pignon perturbe le frotte-ment des anneaux. Cette perturbation est susceptible de provoquer un effet oscillant sur le couple transmis. La présente invention vise à réduire le niveau 25 d'oscillation de couple d'un coupleur conique, pendant sa phase de synchronisation. Dans ce but, elle propose que les moyens de couplage soient entièrement centrés sur le moyeu. Ainsi, le cône précédemment porté et centré sur le pignon, et solidaire de ce 30 dernier, devicht un anneau inférieur bas, centré sur le moyeu, et entr ',né en rotation par ce dernier. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens de couplage présentent quatre surfaces de couplage conique. 35 Dans ce cas, ils présentent de préférence un anneau supérieur entraîné par le moyeu, un anneau intermédiaire haut - 3 - entraîné par un flasque solidaire du pignon, un anneau intermédiaire bas entraîné par le moyeu, un anneau inférieur haut entraîné par le flasque, et un anneau inférieur bas entraîné par le moyeu. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue partielle en coupe d'une 10 boîte de vitesses équipée de coupleurs coniques en position repos, - la figure 2 est une vue en coupe d'un coupleur complet avec flasque d'entraînement séparé, la figure 3 est une vue en coupe d'un coupleur en 15 éclaté complet, sans flasque d'entraînement séparé. Sur la figure 1, on a représenté, dans un carter 1, l'extrémité d'un arbre primaire 2 de boîte de vitesses, supporté dans ce carter par des roulements 3. L'arbre 2 porte au moins deux pignons fous 4, séparés par un dispositif de cou- 20 plage double, comportant deux groupes de moyens de couplage coniques symétriques 11, 12, 14, 16, 17, associés chacun à un pignon fou. Le dispositif de couplage comporte deux moyeux 6 séparés sur l'arbre, chaque moyeu 6 supportant un groupe de rens de couplage. Les deux groupes de moyens de couplage 25 actionnés par la même fourchette de commande 7. Le dispositif de couplage d'un pignon fou avec un arbre de boîte de vitesses illustré par les figures, comporte donc deux moyeux fixes 6 sur l'arbre 2, un baladeur de type roulement libre 9, en rotation sur les moyeux 6, deux groupes 30 de moyens de couplage 11, 12, 14, 16, 17, entre le baladeur 9 et chaque pignon 4. Ces moyens sont propres à égaliser par frottement les vitesses de l'arbre 2 et d'un pignon 4, et à transformer le mouvement de rotation reçu du moyeu 6 na e axiale sur un pignon 6, de façon à transmet-th 35 mêmes par friction le couple entre le moyeu et le pig: grâce à des rampes de transformation du couple en poussée axiale (non représentées) selon la technologie de � coupleur conique illustrée notamment par la publication FR 2 900 997. Les moyens de couplage de chaque partie, ou groupe de 5 couplage, du dispositif, qui sont mis en évidence sur les figures 2 et 3, sont les suivants. un anneau 11 supérieur entraîné par un moyeu 6, un anneau intermédiaire haut 12, entraîné par un flasque 13 solidaire du pignon 4, 10 un anneau intermédiaire bas 14, entraîné par un moyeu 6, par l'intermédiaire de l'anneau inférieur 17, un anneau inférieur haut 16, entraîné par le flasque 13, et un anneau inférieur bas 17, entraîné par un moyeu 6, dont l'eu; inement peut être réalisé par les mêmes rampes que 15 11- ;upérieur 11. Ces moyens de couplage 11, 12, 14, 16, 17 présentent quatre surfaces de couplage coniques. Selon la disposition non limitative de la figure 3, certaines faces sont revêtues de matériau de friction 18, par exemple la face supérieure de 20 l'anneau intermédiaire haut 12, la face supérieure de l'anneau intermédiaire bas 14, et les deux faces de l'anneau intermédisi. 16. L'- rieur 11 applique sur les autres anneaux un effort pr( seur, composé d'un effort extérieur apporté par la 25 fourchette 7, et d'un effort induit élevé, par le contact dans les flans inclinés de rampes d'assistance (non représentées), conformes à la technologie des coupleurs coniques. Ces rampes donnent toutefois une position imparfaite à l'anneau supérieur 11, par mauvais centrage et mise en biais de celui- 30 ci. Or l'anneau supérieur 11 détermine la position des autres anneaux. Gràce à leurs surfaces s'appui coniques, les anneaux intermédiaires 12, 14, et l'anneau inferieur haut 16 trouvent leur place par rapport à l'anneau supérieur Il. En revanche, l'anneau inférieur bas 17 doit se position- 35 ner par rapport au moyeu 6. Pour permettre ce positionnement, on prévoit donc d'introduire deux éléments intermédiaires - 5 - élastiques entre l'anneau inférieur 17 et le moyeu 6 : d'une part une bague élastique cylindrique 19, pour assurer l'appui cylindrique de l'anneau 17 en dépit de ses défauts de position radiale autour du moyeu 6, et d'autre part une rondelle d'appui élastique plane 21, pour rattraper la mise en biais. Porté sur le moyeu 6 par l'intermédiaire de la bague élastique 19, qui lui procure un degré de liberté dans les mouvements radiaux, l'anneau inférieur 17 peut ainsi être centré sur le moyeu 6. De préférence, mais non obligatoire- ment, la bague 19 est métallique. Par ailleurs, l'anneau inférieur bas 17 est retenu axialement sur le moyeu 6 par un anneau d'arrêt 23 sur celui-ci, formant butée. On prévoit également une rondelle, ou cale de réglage 22, dont l'épaisseur détermine la course d'ouverture des moyens de couplage. Conformément aux schémas, la rondelle 22 peut être disposée entre l'anneau inférieur bas 17 et son anneau d'arrêt 23. L'anneau inférieur bas 17 prend appui sur l'anneau 23 par l'intermédiaire de la cale de réglage 22 et de la rondelle élastique 19 plaquée contre celle-ci. Il est poussé en position d'ouverture du dispositif, par un ressort d'ouverture 24. L'anneau inférieur 17 étant retenu axialement par le moyeu, les efforts axiaux générés par l'auto-assistance sont repris par la butée 23. La boucle des efforts d'auto- assistance ne passe donc pas par le pignon fou 4, mais le-ment par le moyeu 6. Enfin, l'anneau inférieur bas 17 étant indépendant du pignon 4, il n'est pas perturbé par les mouvements s'oscillation de ce dernier. Dans le but de faciliter le montage et le réglage de la course d'ouverture et le montage dans la boîte de vitesses, le dispositif de couplage proposé présente deux moyeux 6 sé- parés : chaque groupe de moyens de couplage 11, 12, 14, 16, 17, dispose ainsi de son propre moyeu 6, qu'il ne partage pas avec le deuxième groupe de moyen de couplage du dispositif. Cette disposition facilite considérablement le montage et le réglage du dispositif, en autorisant un pré assemblage des moyens de couplage sur leur moyeu, avant la mise en place de l'ensemble sur l'arbre 2 de la boîte. En conclusion, le dispositif de couplage dé t ci- dessous présente de nombreux avantages. Parmi ceux-ci, il faut souligner le fait que l'anneau inférieur bas a des de- :M de liberté de mouvements radiaux et axiaux par rapport au moyeu, ce qui permet de remédier aux défauts de coaxialité, eng par l'empilage des anneaux, et de rattraper la mise en bais des anneaux, notamment lorsque l'anneau supé- rieur est entraîné par le moyeu par l'intermédiaire de rampes imparfaites. REVENDICATIONS1. Dispositif de couplage d'un pignon fou (6) avec un arbre (2) de boîte de vitesses comportant au moins un moyeu fixe (6) sur ledit arbre, un baladeur (11) de type roulement libre en rotation sur le moyeu (6), et des moyens de couplage (11, 12, 14, 16, 17) entre le moyeu (6) et le pignon (4), propres à égaliser par frottement les vitesses de l'arbre (2) et du pignon (4) et à transformer le mouvement de rotation reçu du moyeu en poussée axiale sur le pignon (4) de façon à transmettre eux-mêmes par friction le couple entre le moyeu et le pignon, caractérisé en ce que les moyens de couplage sont entièrement centrés sur le moyeu. 2. Dispositif de couplage selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les moyens de couplage (11, 12, 14, 16, 17) présentent quatre surfaces de couplage coniques. 3. Dispositif de couplage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de couplage (11, 12, 14, 16, 17) comprennent un anneau supérieur (11) entraîné par le moyeu (6), un anneau intermédiaire (12) haut entraîné par un flasque (13) solidaire du pignon (4), un anneau intermédiaire bas (14) entraîné par l'anneau intermédiaire bas (17) lui-même entraîné par le moyeu (6), un anneau inférieur haut (16) entraîné par le flasque (13), et un anneau inférieur bas (17) entraîné par le moyeu (6). 4. Dispositif de couplage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'anneau inférieur bas (17) est centré sur le moyeu (6). 5. Dispositif de couplage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'anneau inférieur bas (17) est porté par le moyeu (6) par l'intermédiaire d'une bague cylindrique (19), lui procurant un degré de liberté dans les mouvements radiaux. 6. Dispositif de couplage selon la revendication 5, ca-35 ractérisé en ce que la bague (19) est métallique. - 8 - 7. Dispositif de couplage selon l'une des revendications r d nies, caractérisé en ce que l'anneau inférieur bas (17) est retenu axialement sur le moyeu par un anneau d'arrêt (23) sur celui-ci. 8. Dispositif de couplage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il présente une rondelle de réglage (22) dont l'épaisseur détermine la course d'ouverture des moyens de couplage (11, 12, 14, 16, 17), qui est disposée entre l'anneau inférieur bas (17) et son anneau d'arrêt (23). IO 9 Dispositif de couplage selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que l'anneau inférieur bas (17) prend appu° sur son anneau d'arrêt (23) par l'intermédiaire d'une e élastique (21) plaquée contre la rondelle de réglage (22). 15 10 Dispositif de couplage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux moyeux (6) séparés, supportant deux groupes de moyens de cou-plage (11, 12, 14, 16, 17), associés chacun à un pignon fou (4). 20