Brevet FR2951238A1 — publié le 20110415

Dispositif de synchronisation d'une boîte de vitesses L'invention concerne un dispositif de synchronisation d'une boîte de vitesses, comportant un corps de synchronisation rotatif autour d'un axe de rotation de la boîte de vitesses, deux bagues de synchronisation qui sont agencées sur des faces frontales axiales opposées du corps de synchronisation et qui, selon l'axe de rotation, peuvent être tournées de façon limitée par rapport au corps de synchronisation, et un élément d'accouplement s'engageant sur les deux bagues de synchronisation et raccordant celles-ci l'une à l'autre. La présente invention se rapporte en particulier à de tels dispositifs de synchronisation, dans lesquels des dentures de blocage sont prévues sur des bagues de synchronisation et le changement de vitesse est effectué au moyen d'un manchon de changement de vitesse. Les boîtes de vitesses, en particulier les boîtes de vitesses à manchon de changement de vitesse pour véhicules, sont connues de l'état de la technique et sont habituellement réalisées sont forme de boîte de vitesses synchronisée présentant un dispositif de synchronisation. Dans de telles boîtes de vitesses, lorsqu'une vitesse est engagée, un corps de synchronisation relié de manière solidaire en rotation à un arbre de transmission est accouplé de manière solidaire en rotation à un pignon de vitesse au moyen d'un manchon de changement de vitesse axialement déplaçable. Dans le cas où un passage à une autre vitesse est alors souhaité, le dispositif de synchronisation veille tout d'abord à une adaptation du nombre de tours du corps de synchronisation et du pignon de vitesse respectif avant de permettre un accouplement au moyen du manchon de changement de vitesse. Le dispositif de synchronisation présente en règle générale au moins une bague de synchronisation qui est en prise avec le corps de synchronisation de la boîte de vitesses et qui lors du changement de vitesse réalise une liaison par friction avec le pignon de vitesse associé à la vitesse souhaitée, afin d'obtenir 2951238 -2 une synchronisation des nombres de tours entre le corps de synchronisation et le pignon de vitesse. Deux bagues de synchronisation qui sont agencées sur des faces frontales axiales opposées du corps de synchronisation et qui, selon l'axe de rotation, sont 5 aptes à être tournées de façon limitée par rapport au corps de synchronisation sont souvent associées au corps de synchronisation. Dans ce cas, la génération de bruits indésirables peut survenir en raison de couples d'inertie ou d'oscillations ou de vibrations dans le train d'entraînement, ce qui est provoqué par un battement des bagues de synchronisation contre le corps de synchronisation. 10 Afin d'éviter ces bruits de claquage dans la boîte de vitesses, le document DE 10 2004 036 507 B3 décrit un dispositif de synchronisation du type générique lequel présente un levier de compensation pivotant. Ici, le levier de compensation est de principe réalisé sous forme de fléau et accouple les deux bagues de synchronisation à partir d'une position médiane, de telle sorte que lors d'une 15 rotation de l'une des bagues de synchronisation par rapport au corps de synchronisation, l'autre bague de synchronisation est tournée dans le sens opposé par rapport au corps de synchronisation. Cette réalisation du levier de compensation sous forme de fléau est complexe tant au niveau constructif qu'au niveau de la technique de fabrication, étant donné que pour assurer un 20 mouvement de pivotement exact, tous les composants impliqués (corps de synchronisation, bagues de synchronisation et levier de compensation) doivent être adaptés les uns aux autres selon de strictes limites de tolérance. Le but de l'invention consiste donc à prévoir un dispositif de synchronisation qui, à des frais de construction et de fabrication peu élevés, réduisent ou 25 empêchent de manière fiable la génération de bruits indésirables mentionnée ci-dessus. Selon l'invention, cet objectif est atteint par un dispositif de synchronisation du type cité en introduction, dans lequel l'élément d'accouplement empêche une rotation relative des deux bagues de synchronisation l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation. L'invention repose sur la connaissance qu'en ce qui concerne la génération de bruits, un accouplement "synchronisé", c'est à dire solidaire en rotation, des 2951238 -3- bagues de synchronisation à tout du moins un effet positif similaire à celui d'un accouplement "opposé" connu de l'état de la technique, dans lequel les bagues de synchronisation sont pivotées dans des directions opposées au moyen de l'élément d'accouplement réalisé sous forme de fléau. Le coût total d'un 5 accouplement solidaire en rotation est cependant moins élevé par rapport à une réalisation dans laquelle les bagues de synchronisation sont accouplées de manière à pouvoir être tournées l'une par rapport à l'autre de façon limitée. Dans un mode de réalisation du dispositif de synchronisation, le corps de synchronisation présente un tronçon d'accouplement pour la réception de 10 l'élément d'accouplement. Le tronçon d'accouplement est en particulier réalisé sur une face extérieure radiale du corps de synchronisation, le corps de synchronisation présentant de préférence une denture extérieure qui, selon la direction périphérique, est interrompue par le tronçon d'accouplement. Le tronçon d'accouplement est ainsi 15 facilement accessible depuis l'extérieur, grâce à quoi l'élément d'accouplement peut aisément être monté sur le corps de synchronisation et être démonté de celui-ci radialement depuis l'extérieur. Plusieurs tronçons d'accouplement sont de préférence prévus pour la réception d'un élément d'accouplement respectif, la denture extérieure étant 20 interrompue en alternance par des tronçons d'accouplement et des tronçons d'évidement pour la réception d'une pièce d'appui respective. Il est ainsi possible de conserver sans aucune modification la conception actuelle du corps de synchronisation avec des tronçons d'évidement répartis sur la périphérie pour recevoir une pièce d'appui respective, cette conception étant uniquement 25 complétée par un tronçon d'accouplement respectif entre les tronçons d'évidement. Ce tronçon d'accouplement peut être réalisé sur le corps de synchronisation à des coûts particulièrement bas par une interruption de la denture extérieure. Ici, il faut retenir que malgré l'interruption additionnelle de la denture extérieure, aucune détérioration du fonctionnement de la boîte de 30 vitesses ne peut être constatée. Les forces périphériques générées entre le corps de synchronisation et le manchon de changement de vitesse peuvent être transmises sans aucune difficulté par les tronçons à denture extérieure restants. 2951238 -4 Dans un autre mode de réalisation du dispositif de synchronisation, l'élément d'accouplement est un composant séparé, et les deux bagues de synchronisation sont des pièces identiques. Ceci offre des avantages quant à la technique de fabrication et au stockage. 5 En alternative, il est cependant également envisageable que l'élément d'accouplement se fonde d'un seul tenant dans l'une des bagues de synchronisation afin de maintenir le nombre de pièces individuelles aussi petit que possible. D'autres réalisations pratiques de l'invention présentent l'une ou l'autre des 10 caractéristiques suivantes : - l'élément d'accouplement est guidé sur le corps de synchronisation de façon déplaçable selon la direction périphérique ; - l'élément d'accouplement est retenu sur le corps de synchronisation de manière à être axialement non déplaçable ; 15 - les bagues de synchronisation sont mobiles l'une par rapport à l'autre selon la direction axiale ; - les bagues de synchronisation sont reliées axialement de manière solidaire l'une par rapport à l'autre au moyen de l'élément d'accouplement ; - le tronçon d'accouplement présente un tronçon de guidage pour l'élément 20 d'accouplement qui s'étend en direction périphérique, le tronçon de guidage étant de préférence réalisé sous forme de barrette ou de gorge ; - l'élément d'accouplement présente un tronçon de retenue en forme de U qui enserre la barrette, ou une saillie s'étendant dans la gorge, respectivement. - l'élément d'accouplement présente au moins à une extrémité axiale un 25 prolongement en forme de goupille qui s'étend dans un creux de la bague de synchronisation adjacente ; - le prolongement est guidé de façon axialement déplaçable dans le creux ; - le corps de synchronisation présente un alésage axial réalisé sous forme de trou oblong dans la direction périphérique, à travers lequel l'élément 2951238 -5- d'accouplement s'étend d'une bague de synchronisation vers l'autre bague de synchronisation ; et - les bagues de synchronisation sont réalisées sous forme de pièces identiques. 5 Le dispositif de synchronisation peut être réalisé sous forme de dispositif de synchronisation intérieure. L'invention concerne aussi une boîte de vitesse pour véhicules comportant : - un dispositif de synchronisation tel que défini ci-dessus ; - un manchon de changement de vitesse agencé immobilisé en rotation et de 10 manière axialement déplaçable par rapport au corps de synchronisation, et - deux pignons de vitesse qui sont agencés sur des faces frontales axiales et opposées du corps de synchronisation et qui sont aptes à être reliés en alternance au corps de synchronisation de façon solidaire en rotation au moyen du manchon de changement de vitesse, 15 - les bagues de synchronisation agencées respectivement entre le pignon de vitesse et le corps de synchronisation présentant une denture de blocage apte à bloquer ou à permettre un déplacement axial du manchon de changement de vitesse vers le pignon de vitesse respectif. L'invention est décrite dans ce qui suit au moyen d'un mode de réalisation 20 préféré représenté dans les dessins annexés. Ceux-ci montrent : - Figure 1 une vue en perspective d'une boîte de vitesses présentant un dispositif de synchronisation selon l'invention ; - Figure 2 une vue en détail de la figure 1 dans la région d'un tronçon d'accouplement ; 25 - Figure 3 une vue en détail analogue à la figure 2, cependant sans corps de synchronisation ; et - Figure 4 une vue en détail analogue à la figure 2, cependant sans élément d'accouplement. 2951238 -6- La figure 1 montre une boîte de vitesses 10 pour véhicules, présentant un dispositif de synchronisation 12. Ici, le dispositif de synchronisation 12 comporte un corps de synchronisation 14 qui est rotatif autour d'un axe de rotation A de la boîte de vitesses 10, deux bagues de synchronisation 16, 18 qui sont agencées 5 sur des faces frontales axiales opposées du corps de synchronisation 14 et qui, selon l'axe de rotation A, sont aptes à être tournées de façon limitée par rapport au corps de synchronisation 14, ainsi que plusieurs éléments d'accouplement 20 s'engageant sur les deux bagues de synchronisation 16, 18 et les reliant l'une à l'autre. Ces éléments d'accouplement 20 empêchent une rotation relative des 10 deux bagues de synchronisation 16, 18 autour de l'axe A. Grâce à l'accouplement solidaire en rotation des deux bagues de synchronisation 16, 18 l'une par rapport à l'autre selon l'axe de rotation A, des bruits indésirables, tels que les bruits générés dans les dispositifs de synchronisation classiques sans élément d'accouplement en raison du battement des bagues de synchronisation 15 16, 18 sur le corps de synchronisation 14, sont an majeure partie évités. Dans les dispositifs de synchronisation classiques, ces bruits de battement ou de claquement sont produits par exemple par des couples d'inertie entre le pignon de vitesse et la bague de synchronisation, ou par des vibrations ou des oscillations dans le train d'entraînement de la boîte de vitesses. 20 Les particularités constructives du dispositif de synchronisation 12 seront expliquées de façon encore plus détaillée lors de la description des figures 2 à 4. Outre le dispositif de synchronisation 12, la boîte de vitesses 10 selon la figure 1 présente également un manchon 22 de changement de vitesse agencé solidaire en rotation et axialement déplaçable par rapport au corps de 25 synchronisation 14, ainsi que deux pignons de vitesse 24, 26 qui sont agencés sur des faces frontales axiales opposées du corps de synchronisation 14 et qui sont aptes à être reliés en alternance de manière solidaire en rotation au corps de synchronisation 14 au moyen du manchon 22 de changement de vitesse. Ici, les bagues de synchronisation 16, 18 respectivement agencées entre le pignon 30 de vitesse 24, 26 et le corps de synchronisation 14 présentent une denture de blocage 28, 30 apte à bloquer ou à permettre un déplacement axial du manchon 22 de changement de vitesse vers le pignon de vitesse 24, 26 respectif. 2951238 -7 Pour des raisons de clarté, la représentation d'un arbre de transmission relié de manière solidaire en rotation au corps de synchronisation 14 ainsi que la représentation complète des pignons de vitesse 24, 26 ont été omises à la figure 1. Plus précisément, seule une denture 32, 34 de changement de vitesse des 5 pignons de vitesse 24, 26 figure à la figure 1, ce qui est cependant parfaitement suffisant pour la compréhension de la présente invention. A la figure 1, le manchon 22 de changement de vitesse est également représenté à distance axiale du corps de synchronisation 14 seulement pour des raisons d'illustration, afin de mieux reconnaître les détails dans la zone de la 10 périphérie extérieure du corps de synchronisation 14. Il est clair qu'à l'état assemblé de la boîte de vitesses 10, le manchon 22 de changement de vitesse et le corps de synchronisation 14 sont reliés l'un à l'autre de manière solidaire en rotation et axialement déplaçable par l'intermédiaire de leur denture intérieure 36 et extérieure 38, respectivement. 15 Sur sa face extérieure radiale, le corps de synchronisation 14 présente dans la zone de chaque élément d'accouplement 20 un tronçon d'accouplement 40 pour la réception de l'élément d'accouplement 20. Ici, la denture extérieure 38 du corps de synchronisation 14 est interrompue en direction périphérique par le tronçon d'accouplement 40. 20 La denture extérieure 38 du corps de synchronisation 14 est en outre également interrompue par plusieurs tronçons d'évidement 42 pour la réception d'une pièce d'appui 44 respective. La construction et la fonction de pièces d'appui 44 ainsi que le fonctionnement de principe de boîtes de vitesses 10 réalisées sous forme de boîtes de vitesses à manchon de changement de vitesse 25 sont connus de l'état de la technique et ne seront donc pas expliqués en détail. Selon la figure 1, plusieurs tronçons d'accouplement 40 sont prévus pour la réception d'un élément d'accouplement 20 respectif, la denture extérieure 38 du corps de synchronisation 14 étant interrompue en alternance par des tronçons d'accouplement 40 et des tronçons d'évidement 42 pour la réception d'un 30 élément d'accouplement respectif ou d'une pièce d'appui 44 respective. De façon particulièrement préférable, il est prévu trois tronçons d'accouplement 40 et trois tronçons d'évidement 42. 2951238 -8- Les figures 2 à 4 montrent chacune une vue en détail du dispositif de synchronisation 12 selon la figure 1 dans la zone du tronçon d'accouplement 40, le corps de synchronisation 14 n'étant pas illustré à la figure 3, et l'élément d'accouplement 20 n'étant pas figuré à la figure 4 pour pouvoir mieux reconnaître 5 la géométrie des autres composants. L'élément d'accouplement 20 est d'une part retenu de manière axialement non déplaçable sur le corps de synchronisation 14, et est d'autre part guidé sur le corps de synchronisation 14 de manière déplaçable en direction périphérique. Concrètement, le tronçon d'accouplement 40 présente un tronçon de guidage 46 10 pour l'élément d'accouplement 20, le tronçon de guidage 46 s'étendant en direction périphérique. Dans l'exemple de réalisation représenté, le tronçon de guidage 46 est réalisé sous forme de barrette (voir figure 4), et l'élément d'accouplement 20 présente un tronçon de retenue 48 en forme de U (voir figure 3) qui enserre la barrette (voir 15 figures 1 et 2) et qui est déplaçable en direction périphérique le long de la barrette. En alternative, le tronçon de guidage 46 peut également être réalisé sous forme de gorge dans laquelle le tronçon de retenue 48 de l'élément d'accouplement 20 s'engage par une saillie. 20 Selon la variante de réalisation des figures 1 à 4, les bagues de synchronisation 16, 18 sont mobiles l'une par rapport à l'autre selon la direction axiale. Ceci est obtenu par exemple par le fait que l'élément d'accouplement 20 présente au moins à une extrémité axiale un prolongement 50 en particulier en forme de goupille qui s'étend dans un creux 52 de la bague de synchronisation 25 16, 18 adjacente, le prolongement 50 étant guidé de manière axialement déplaçable dans le creux 52. Afin d'éviter la génération de bruits dans la zone du tronçon d'accouplement 40, les prolongements 50 et les creux 52 sont reliés les aux autres en majeure partie sans jeu dans la direction périphérique, et le tronçon de guidage 46 et le 30 tronçon de retenue 48 sont reliés l'un à l'autre en majeure partie sans jeu dans la direction axiale. Un faible ajustage serré peut également être avantageux dans certaines conditions, cet ajustage serré empêchant un mouvement relatif des 2951238 -9- composants et un développement de bruits dans le dispositif de synchronisation 12 qui en résulte éventuellement dans le cas de faibles activations non intentionnelles. Dans une variante de réalisation alternative du dispositif de synchronisation 5 12, les bagues de synchronisation 16, 18 peuvent même être reliées l'une à l'autre de manière fixe dans la direction axiale au moyen de l'élément d'accouplement 20. Grâce à l'agencement sur la périphérie extérieure du corps de synchronisation 14, l'élément d'accouplement 20 selon le mode de réalisation 10 présent est facile à monter par insertion selon la direction radiale. Si cependant la denture extérieure 38, par exemple, doit être conservée dans la zone du tronçon d'accouplement 40 ou des tronçons d'accouplement 40, il est en alternative envisageable que le corps de synchronisation 14 présente dans la direction périphérique un alésage axial réalisé sous forme de trou oblong à 15 travers lequel l'élément d'accouplement 20 s'étend d'une bague de synchronisation 16 vers l'autre bague de synchronisation 18. Selon les figures 1 à 4, l'élément d'accouplement 20 est un composant séparé, et les deux bagues de synchronisation 16, 18 sont des pièces identiques. Ceci facilite la fabrication et le stockage des bagues des synchronisation 16, 18 20 de la boîte de vitesses 10. En alternative, l'élément d'accouplement 20 peut cependant également se fondre d'un seul tenant dans l'une des bagues de synchronisation 16, 18. Ceci permet un réduction du nombre de composants individuels. Dans le cas d'un nombre pair des tronçons d'accouplement 40, de préférence 25 deux ou quatre, les éléments d'accouplement 20 respectifs peuvent également se fondre en alternance d'un seul tenant dans les bagues de synchronisation 16, 18, de telle sorte que dans le cas de quatre tronçons d'accouplement 40 par exemple, deux éléments d'accouplement 20 sont intégrés d'un seul tenant dans chaque bague de synchronisation 16, 18. Ceci permet une réduction du nombre 30 de composants individuels et en même temps la réalisation des bagues de synchronisation 16, 18 sous forme de pièces identiques. Dans la zone coopérant respectivement avec l'élément d'accouplement 20, la bague de synchronisation 2951238 -10- 16, 18 correspondante peut présenter un logement pour l'élément d'accouplement 20, par exemple conformément au logement 52 de la figure 4. L'utilisation du dispositif de synchronisation 12 décrit avec des bagues de synchronisation 16, 18 solidaires en rotation n'est pas limitée à des conceptions 5 spécifiques de boîtes de vitesses 10. Il faut mentionné uniquement à titre d'exemple, que l'accouplement décrit des bagues de synchronisation 16, 18 pour des boîtes de vitesses à manchon de changement de vitesse convient tant pour la synchronisation extérieure que pour la synchronisation intérieure (en particulier selon le système Borg Warner). L'idée à la base de l'invention n'est en outre pas 10 limitée à la synchronisation simple telle qu'illustrée (avec une bague de synchronisation 16, 18 respective de chaque côté du corps de synchronisation 14), mais peut s'appliquer sans difficulté à une double synchronisation ou une synchronisation multiple (avec plusieurs bagues de synchronisation 16, 18 de chaque côté du corps de synchronisation 14). Revendications1. Dispositif de synchronisation d'une boîte de vitesses (10), comportant un corps de synchronisation (14) rotatif autour d'un axe de rotation (A) de la boîte de vitesses (10), deux bagues de synchronisation (16, 18) qui sont agencées sur des faces frontales axiales opposées du corps de synchronisation (14) et qui, selon l'axe de rotation (A), peuvent être tournées de façon limitée par rapport au corps de synchronisation (14), et un élément d'accouplement (20) s'engageant sur les deux bagues de synchronisation (16, 18) et raccordant celles-ci l'une à l'autre, caractérisé en ce que l'élément d'accouplement (20) empêche une rotation relative des deux bagues de synchronisation (16, 18) l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation (A). 2. Dispositif de synchronisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'accouplement (20) est guidé sur le corps de synchronisation (14) de façon déplaçable selon la direction périphérique. 3. Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément d'accouplement (20) est retenu sur le corps de synchronisation (14) de manière à être axialement non déplaçable. 4. Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bagues de synchronisation (16, 18) sont mobiles l'une par rapport à l'autre selon la direction axiale. 5. Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bagues de synchronisation (16, 18) sont reliées axialement de manière solidaire l'une par rapport à l'autre au moyen de l'élément d'accouplement (20). 2951238 -12- 6. Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de synchronisation (14) présente un tronçon d'accouplement (40) pour la réception de l'élément d'accouplement (20). 7. Dispositif de synchronisation selon la revendication 6, caractérisé en ce 5 que le tronçon d'accouplement (40) présente un tronçon de guidage (46) pour l'élément d'accouplement (20) qui s'étend en direction périphérique, le tronçon de guidage (46) étant de préférence réalisé sous forme de barrette ou de gorge. 8. Dispositif de synchronisation selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément d'accouplement (20) présente un tronçon de retenue (48) en forme 10 de U qui enserre la barrette, ou une saillie s'étendant dans la gorge, respectivement. 9. Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément d'accouplement (20) présente au moins à une extrémité axiale un prolongement (50) en forme de goupille qui s'étend dans un 15 creux (52) de la bague de synchronisation (16, 18) adjacente. 10. Dispositif de synchronisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le prolongement (50) est guidé de façon axialement déplaçable dans le creux (52). 11. Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications 6 à 10, 20 caractérisé en ce que le corps de synchronisation (14) présente une denture extérieure (38) interrompue en direction périphérique par le tronçon d'accouplement (40). 12. Dispositif de synchronisation selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs tronçons d'accouplement (40) pour la réception d'un 25 élément d'accouplement (20) respectif, la denture extérieure (38) étant interrompue en alternance par des tronçons d'évidement (42) pour la réception d'une pièce d'appui (44) respective et par des tronçons d'accouplement (40). 13. Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de synchronisation (14) présente un alésage axial réalisé sous forme de trou oblong dans la direction périphérique, à travers lequel 2951238 -13- l'élément d'accouplement (20) s'étend d'une bague de synchronisation (16, 18) vers l'autre bague de synchronisation (18, 16). 14. Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément d'accouplement (20) est un composant séparé et 5 en ce que les deux bagues de synchronisation (16, 18) sont des pièces identiques. 15. Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'élément d'accouplement (20) se fond d'un seul tenant dans l'une des bagues de synchronisation (16, 18). 10 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les bagues de synchronisation (16, 18) sont réalisées sous forme de pièces identiques. 17. Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous forme de dispositif de synchronisation intérieure. 15 18. Boîte de vitesses pour véhicules, comportant un dispositif de synchronisation (12) selon l'une des revendications précédentes, un manchon (22) de changement de vitesse agencé immobilisé en rotation et de manière axialement déplaçable par rapport au corps de synchronisation (14), 20 et deux pignons de vitesse (24, 26) qui sont agencés sur des faces frontales axiales et opposées du corps de synchronisation (14) et qui sont aptes à être reliés en alternance au corps de synchronisation (14) de façon solidaire en rotation au moyen du manchon (22) de changement de vitesse, 25 les bagues de synchronisation (16, 18) agencées respectivement entre le pignon de vitesse (24, 26) et le corps de synchronisation (14) présentant une denture de blocage (28, 30) apte à bloquer ou à permettre un déplacement axial du manchon de changement de vitesse (22) vers le pignon de vitesse (24, 26) respectif.