Brevet FR2956460A1 — publié le 20110819

Organe de transmission équipée d'une pompe de fluide de lubrification. La présente invention concerne les organes de 5 transmission mécanique des véhicules, et notamment les boîtes de vitesses. Plus précisément, l'invention concerne les organes de transmission équipés d'une pompe à huile pour assurer leur lubrification. 10 La lubrification des boîtes de vitesses est généralement effectuée par barbotage, par gravité ou par pression. La lubrification par pression, qui implique l'utilisation d'une pompe à huile, n'est le plus souvent utilisée que pour lubrifier certains organes sensibles 15 d'une boîte de vitesses, quand les lubrifications par barbotage ou par gravité ne sont pas suffisantes. Ainsi, la lubrification par pression est utilisée par exemple pour lubrifier et refroidir les embrayages multidisques humides permettant le passage des rapports 20 dans une boîte de vitesses automatique. Cette lubrification par pression implique l'intégration à la boîte de vitesses d'une pompe à huile et d'un réseau hydraulique permettant d'alimenter les organes à lubrifier ou à refroidir. La pompe à huile est 25 généralement entraînée par une prise de force sur une pièce mobile interne de la boîte de vitesses. Elle peut être ainsi entraînée par un pignon de la boîte de vitesses associé à un engrenage, une chaîne ou un couple de pignon supplémentaire. Le réseau hydraulique de 30 lubrification peut être réalisé par l'ajout de tuyaux, rigides ou souples, dans la boîte de vitesses, ou par le forage de galeries dans le carter de la boîte de vitesses ou le carter d'embrayage. L'intégration d'une pompe de pression et son 35 entraînement par une prise de force complique la conception de la boîte de vitesses. Par ailleurs, l'intégration du réseau de lubrification complique également la conception et la fabrication de la boîte de vitesses, et impose d'assurer localement des étanchéités statiques ou dynamiques de ce réseau de lubrification. La lubrification par pression d'une boîte de vitesses génère donc une complexité supplémentaire dans sa conception et sa fabrication, et entraîne donc un coût supplémentaire relativement important. Le document US 6 494 806 décrit un organe de transmission mécanique dans lequel une pompe de pression de type trochoïde est montée sur un arbre de façon à refouler de l'huile dans un alésage prévu dans cet arbre, pour que cette huile soit répartie par l'intermédiaire de canaux radiaux percés dans l'arbre. La mise en place d'une telle pompe sur cet arbre, à l'intérieur de l'organe de transmission, complique singulièrement la conception et la fabrication de celui-ci. De plus, la maintenance de cette pompe nécessite un démontage important de l'organe de transmission. La présente invention a pour objectif de palier ces 20 inconvénients de l'art antérieur. En particulier, la présente invention a pour objectif de fournir un organe de transmission, par exemple une boîte de vitesses, équipée d'une lubrification par pression, dont les éléments soient plus 25 faciles à intégrer que dans les boîtes de vitesses similaires de l'art antérieur. Un objectif particulier de l'invention est de proposer un tel organe de transmission dans laquelle le nombre d'étanchéités à réaliser pour le réseau 30 hydraulique de lubrification soit réduit par rapport à l'art antérieur. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints par un organe de transmission pour un véhicule, notamment automobile, 35 comprenant au moins un arbre monté en rotation dans un carter, l'organe de transmission étant équipé d'une pompe montée en prise directe avec l'arbre et permettant le refoulement d'un fluide de lubrification dans un alésage ménagé dans l'arbre, et la répartition du fluide de lubrification dans le carter de l'organe de transmission au travers de canaux radiaux débouchant dans l'alésage, cet alésage étant, selon l'invention, ouvert axialement au niveau de l'une des extrémités de l'arbre, et la pompe étant montée à cette extrémité de l'arbre pour permettre une communication de fluide en direction axiale entre la pompe et l'alésage. Préférentiellement, la pompe comporte un tube de refoulement par lequel le fluide de lubrification est refoulé dans l'alésage de l'arbre, le tube de refoulement étant lié à rotation à l'arbre par une de ses extrémités, et entraînant en rotation au moins une pièce mobile de la pompe. Avantageusement, l'extrémité du tube liée à l'arbre est introduite coaxialement dans l'alésage de celui-ci. De préférence, le tube de refoulement est lié à l'arbre et à la pièce mobile de la pompe par des liaisons rotules bloquées en rotation selon son axe de rotation. Ce type de liaison permet le fonctionnement correct de l'organe de transmission même si la pompe n'est pas parfaitement alignée avec l'arbre. Selon un mode de réalisation avantageux, la pompe 25 est montée à l'extérieur du carter. Préférentiellement, la pompe est assemblée à un couvercle amoviblement fixé sur le carter. De façon avantageuse, le couvercle constitue avec la paroi du carter un réservoir de fluide de 30 lubrification, alimentant la pompe. De préférence, la pompe est une pompe de pression d'un type choisi parmi les pompes trochoïdes, les pompes à engrenage, les pompes à palette et les pompes à galet. De façon avantageuse, l'organe de transmission tel 35 que décrit ci-dessus constitue la boîte de vitesse du véhicule. La présente invention concerne également un véhicule automobile équipé d'un organe de transmission tel que décrit ci-dessus. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet de la portée de la présente demande de brevet, accompagné de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une section partielle d'une boîte de vitesses, passant par l'axe d'un des arbres de cette boîte de vitesses ; - la figure 2 est une vue de détails de la figure 1, montrant la pompe de pression équipant l'extrémité de l'arbre ; - la figure 3 est une section partielle de la boîte de vitesses de la figure 1, selon un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre représenté à la figure 1, montrant la pompe de pression ; - la figure 4 est une autre section montrant la 20 pompe de pression représentée à la figure 3, selon un plan parallèle à celui de la vue de la figure 3. La figure 1 est une section d'une partie d'une boîte de vitesses, montrant une partie d'un arbre 2 monté rotatif par rapport au carter 1 de la boîte, par 25 l'intermédiaire d'un roulement à billes 30. Des pignons 31 et 32 sont solidaires de cet arbre 2. La bague intérieure du roulement à billes 30 est solidarisée sur l'extrémité de l'arbre 2 par l'intermédiaire d'une vis de serrage 33. 30 Un alésage 20 s'étend dans une direction axiale sur une partie de la longueur de l'arbre 2, et est ouvert, dans une direction axiale, à l'extrémité de cet arbre qui porte le roulement 30. La vis de serrage 33 est vissée sur un filetage intérieur défini dans cet alésage 20. 35 Un couvercle 4 fixé amoviblement au carter 1 permet de recouvrir l'extrémité de l'arbre 2 et le roulement 30. Selon l'invention, ce couvercle 4 est équipé d'une pompe de pression 5, qui dans l'exemple représenté est une pompe trochoïde. La figure 2 représente l'extrémité de l'arbre 2 et cette pompe 5. Cette pompe est constituée d'un corps de pompe 51 qui est solidaire du couvercle 4, d'une roue trochoïde 52 qui est libre en rotation dans le corps de pompe 51, d'un pignon trochoïde 53, qui est monté rotatif dans la roue trochoïde 52 autour d'un axe de rotation parallèle à celui de la roue trochoïde 52, et d'un couvercle de pompe 54 fermant le corps de pompe. Selon l'invention, le pignon trochoïde 53 est rendu solidaire de l'extrémité de l'arbre 2, de façon à être directement entraîné en rotation par celui-ci. Le fonctionnement de la pompe trochoïde 5, qui est en lui-même connu de l'homme du métier, est décrit brièvement ci-après en référence aux figures 3 et 4. Comme le montre la figure 3, la roue trochoïde 52 est montée libre en rotation dans le corps de pompe 51. Sa forme extérieure est cylindrique, alors que sa forme intérieure définie une étoile à cinq branches. Le pignon trochoïde 53, qui est monté rotatif dans la roue trochoïde 52 autour d'un axe distinct mais parallèle à l'axe de rotation de cette roue, présente une forme extérieure en étoile à quatre branches. Les formes intérieures de la roue trochoïde 52 et extérieure du pignon trochoïde 53 sont choisies de façon à ce que le pignon trochoïde 53 entraîne en rotation la roue trochoïde 52 et que, entre les branches du pignon 53, et celles de la roue trochoïde 52 se forment quatre espaces 50 séparés les uns des autres, dont le volume est variable en fonction de la position angulaire de la roue 52 et du pignon 53, entre un volume maximal et un volume minimal nul ou quasi nul. Lors de la rotation du pignon trochoïde 53, chaque espace 50 passe donc, en fonction de sa position angulaire, par une phase au cours de laquelle son volume augmente et par une phase au cours de laquelle son volume diminue. Le corps de pompe 51 présente, comme le montre la figure 4, deux fenêtres séparées l'une de l'autre et ouvertes sur un côté de la roue trochoïde 52 et du pignon trochoïde 53. Chacune de ces fenêtres est en communication avec certains des espaces 50. Une première fenêtre 55, appelée fenêtre d'aspiration, communique avec ces espaces 50 dans la zone angulaire ou leur volume augmente. Une seconde fenêtre 56, appelée fenêtre de refoulement, communique avec ces espaces dans la zone angulaire où leur volume diminue. Ainsi, lors de la rotation du pignon trochoïde 53, la pompe trochoïde 5 aspire les fluides arrivant par la fenêtre d'aspiration 55 et les refoule par la fenêtre de refoulement 56. La fenêtre d'aspiration 55 est reliée par une conduite non visible sur les figures à l'espace 40 situé entre le carter 1 et le couvercle 4. Cet espace 40 constitue un réservoir dans lequel l'huile s'élève à un niveau proche de la position de l'axe de rotation de l'arbre 2. La conduite s'ouvrant sur la fenêtre d'aspiration 55 est donc normalement submergée par l'huile, et permet donc son aspiration dans la pompe. Le remplissage de l'espace 40 constitué entre le carter 1 et le couvercle 4 peut se faire se faire selon plusieurs modes de réalisation. Selon un premier mode de réalisation possible, l'huile est versée dans cet espace 40 par une ouverture ménagée dans la paroi du carter 1 en partie supérieure de l'espace 40. L'huile peut être amenée du fond du carter 1 vers cette ouverture par un système de goulotte connu en lui-même de l'homme du métier, par exemple celui décrit dans le document FR2891885 au nom de la demanderesse. Selon un autre mode de réalisation possible, une ouverture peut être ménagée dans la paroi du carter 1 au niveau du bas de l'espace 40, en dessous du niveau d'huile dans le carter 1. Le fonctionnement de la pompe 5 tend alors à aspirer l'huile vers l'espace 40, et élève son niveau dans cet espace jusqu'au niveau désiré. Dans ce mode de réalisation, il est nécessaire que la pompe 5 puisse réaliser une aspiration efficace de l'huile. Pour cela, la partie supérieure de l'espace 40 est rendue étanche. L'homme du métier pourra sans difficultés mettre en oeuvre d'autres modes de réalisation d'alimentation en huile de cette pompe 5. La fenêtre de refoulement 56 est en communication avec une extrémité d'un tube de refoulement 6, qui traverse le pignon trochoïde 53 selon son axe de rotation et s'engage dans l'alésage 20 de l'arbre 2. Ce tube de refoulement 6 présente une double fonction. Il permet de conduire l'huile refoulée par la pompe 5 vers l'alésage 20 de l'arbre 2 et il assure l'entraînement en rotation du pignon trochoïde 53. Pour cela, ce tube 6 est lié à l'arbre 2 par l'une de ses extrémités, par l'intermédiaire d'une liaison rotule avec un palier d'entraînement 21 placé dans l'alésage 20 de l'arbre 2. Une goupille 22 est logée dans l'arbre 2 permet à la fois de bloquer le palier d'entraînement 21 dans l'alésage 20 et de bloquer la rotation de la liaison rotule, de telle sorte que le tube 6 est entraîné en rotation par l'arbre 2. A sa seconde extrémité, le tube 6 est lié par une autre liaison rotule au pignon trochoïde 53 et entraine ce pignon en rotation grâce à une collerette 61 non circulaire engagée dans un alésage 531 de même forme du pignon trochoïde 53. Le pignon trochoïde 53 de la pompe 5 tourne donc au même régime que l'arbre 2. La présence des liaisons rotule aux deux extrémités du tube 6, dont la liaison rotule entre le tube et le palier d'entraînement 21 qui n'est pas immobilisée en translation selon l'axe de l'arbre 2, permet de compenser les variations dimensionnelles géométriques (alignement, concentricité...) pouvant par exemple être due à un mauvais positionnement de la pompe 25 par rapport à l'arbre 2 ou à la dilatation différente des éléments de la boîte de vitesses. Chacune des liaisons rotule présentent un faible jeu dans la direction radiale, et ne permet qu'une fuite très faible de l'huile. Ce léger débit d'huile au niveau de ces articulations permet leur lubrification, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des joints d'étanchéité dynamiques. L'huile refoulée par la pompe 5 traverse le tube 6 vers l'alésage 20 de l'arbre 2. Depuis cet alésage 20, elle est distribuée aux organes de la boîte qu'il est nécessaire de lubrifier ou de refroidir par l'intermédiaire de canaux radiaux 23 et 24 percés dans l'arbre 2 et débouchant sur l'alésage 20. La fenêtre de refoulement 56 est également en communication avec deux clapets de surpression 541 et 542, par exemple de type lame flexible, permettant l'évacuation à travers le couvercle de pompe 54 d'une partie de l'huile, si la pression dans la fenêtre de refoulement 56 est supérieure à une pression prédéterminée, par exemple 1,5 bar. De façon avantageuse, ces clapets de surpression peuvent se situer à proximité, par exemple au dessus, de la zone d'aspiration de l'huile dans la pompe, afin que l'huile refoulée par ces clapets 541 et 542 puisse être ré-aspirée rapidement par la pompe. Ainsi, le risque de désamorçage de la pompe est limité. Selon des variantes de ce mode de réalisation, on peut prévoir un seul clapet ou plus de deux clapets. La pompe de pression selon l'invention présente plusieurs avantages par rapport aux pompes de l'art antérieur. Ainsi, l'arrangement des composants de la pompe qui fait parti intégrante du couvercle de la boîte de vitesses permet un montage particulièrement facile de la pompe. Elle peut ainsi être mise en place après le montage de l'arbre, et indépendamment de celui-ci. Le démontage de la pompe, par exemple pour une réparation ou pour sa maintenance, peut être également effectué facilement en retirant uniquement le couvercle, sans avoir à ouvrir le carter 1 ou à démonter un arbre de la boîte de vitesses. Dans ce cas la pompe 5 et le tube 6 sont retirés avec le couvercle. Le couvercle et la pompe peuvent également être remontés très facilement, en prenant soin d'introduire le tube 6 dans l'alésage 20. Si elle est dans la bonne position angulaire, l'extrémité du tube 6 peut en effet être introduite directement dans le palier 21. Le tube 6 est ensuite solidarisé avec le pallier 21 dans l'arbre 2 grâce à la goupille 22 La pompe 5 montée dans le couvercle 4 forme donc, avec le tube 6 un module pouvant être monté facilement sur l'extrémité d'un arbre, de la même façon qu'un couvercle classique. Il est ainsi possible de concevoir des boîtes de vitesses pouvant, selon leur condition d'utilisation, être fermées au choix par un couvercle classique ou par un couvercle intégrant, selon l'invention, une pompe de pression permettant le refoulement de l'huile dans un des arbres. Dans une boîte de vitesse présentant plusieurs arbres semblables, il est également possible d'équiper certains des arbres d'une pompe telle que décrite ci-dessus et d'autres arbres d'un simple couvercle classique, sans pompe de pression. Le refoulement de l'huile par l'arbre entraînant la pompe permet de simplifier le montage de celle-ci sur la boîte de vitesses et d'alimenter en huile un ou plusieurs organes bien précis placés sur cet arbre. Ce montage est particulièrement simple dans le cas où la lubrification d'un seul arbre est nécessaire dans la boîte de vitesses. Il est à noter que l'arbre lubrifié peut être un arbre primaire, un arbre secondaire ou tout autre arbre de la boîte de vitesses. L'épaisseur de la pompe intégrée au couvercle 4 est faible. Ainsi, à titre d'exemple, il est possible de mettre en oeuvre une pompe d'épaisseur de 3,3mm, permettant de pomper deux litres par minute quand elle est entraînée à un régime de mille tours par minute. Une pompe selon l'invention peut être mise en oeuvre dans une boîte de vitesse de véhicule. Elle peut également s'appliquer, sans modification importante, à tous les organes de transmission d'un véhicule, notamment automobile, comprenant au moins un arbre monté en rotation dans un carter. Ainsi, elle peut par exemple s'appliquer à la lubrification d'un arbre à came ou d'un vilebrequin. Dans le mode de réalisation représenté par les figures, la pompe représentée est une pompe de type trochoïde. Cependant, l'homme du métier pourra sans difficulté mettre en oeuvre l'invention avec toute autre pompe de pression couramment utilisée pour la lubrification par pression, et notamment des pompes de type à engrenage, à palette ou à galet. De même, si le terme « huile » est employé dans la présente description, l'invention peut s'appliquer de façon générale au pompage de tout fluide lubrifiant. REVENDICATIONS1. Organe de transmission pour un véhicule, notamment automobile, comprenant au moins un arbre (2) 5 monté en rotation dans un carter (1), l'organe de transmission étant équipé d'une pompe (5) montée en prise directe avec ledit arbre (2) et permettant le refoulement d'un fluide de lubrification dans un alésage (20) ménagé dans ledit arbre (2), et la 10 répartition du fluide de lubrification dans le carter (1) de l'organe de transmission au travers de canaux radiaux (23, 24) débouchant dans l'alésage (20), caractérisé en ce que ledit alésage (20) est ouvert axialement au niveau de l'une des extrémités de l'arbre 15 (2), et en ce que la pompe (5) est montée à cette extrémité de l'arbre (2) pour permettre une communication de fluide en direction axiale entre ladite pompe (5) et ledit alésage(20). 2. Organe de transmission selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que ladite pompe (5) comporte un tube de refoulement (6) par lequel ledit fluide est refoulé dans l'alésage (20) de l'arbre (2), ledit tube de refoulement (6) étant lié à rotation audit arbre (2) par une de ses extrémités, et entraînant en rotation au moins 25 une pièce mobile (53) de la pompe (5). 3. Organe de transmission selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité dudit tube (6) liée à l'arbre (2) est introduite coaxialement dans l'alésage (20) de celui-ci. 30 4. Organe de transmission selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit tube de refoulement (6) est lié audit arbre (2) et à ladite pièce mobile (53) de la pompe (5) par des liaisons rotules bloquées en rotation selon son axe de rotation. 35 5. Organe de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que ladite pompe (5) est montée à l'extérieur dudit carter (1). 6. Organe de transmission selon la revendication 5 caractérisée en ce que ladite pompe (5) est assemblée à un couvercle (4) amoviblement fixé sur le carter (1). 7. Organe de transmission selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit couvercle (4) constitue avec la paroi du carter (1) un réservoir de fluide de lubrification, alimentant ladite pompe (5). 8. Organe de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite pompe (5) est une pompe de pression d'un type choisi parmi les pompes trochoïdes, les pompes à engrenage, les pompes à palette et les pompes à galet. 9. Organe de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue la boîte de vitesse du véhicule. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il est équipé d'un organe de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes.