Brevet FR3006729A1 — publié le 20141212

DISPOSITIF ET PROCEDE DE COUPLAGE A CLABOTS D'UN PIGNON FOU SUR UN ARBRE DE BOITE DE VITESSES L'invention se situe dans le domaine des boites de vitesses manuelles, automatiques ou robotisées, ainsi que de tout type de transmission hybride équipant des véhicules terrestres à moteur, intégrant un système de passage de vitesses à clabots. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif et un procédé de couplage à clabots d'un pignon fou sur un arbre de boîte de vitesses, comprenant un moyeu fixé sur l'arbre du pignon, une couronne à clabots solidaire du pignon fou, et un baladeur à clabots coulissant le long de cannelures du moyeu, en vue de lier en rotation l'arbre et le pignon par engagement de ses clabots entre les clabots de la couronne. Le moyeu est généralement lié en rotation par des cannelures internes, à des cannelures externes de l'arbre. Dans tout système de couplage de boîte de vitesses par baladeurs à clabots, les clabots permettent d'assurer les changements de rapports et la transmission du couple moteur vers les roues du véhicule. Les clabots ont donc deux fonctions principales : permettre l'engagement du rapport sans synchronisation, et assurer le passage du couple sans sauts de vitesses, en rapport engagé. L'insertion des clabots du baladeur dans les clabots du pignon, nécessite de ménager un jeu de denture suffisant entre les clabots. Compte tenu des conditions de rotation différentielles des pièces et de la vitesse axiale du baladeur lors du passage de vitesses, le jeu permet d' « entrer » du premier coup, sans rebond ni retour, pour lier les pièces en rotation. La valeur idéale du jeu entre les clabots du pignon et ceux du baladeur dépend des contraintes fonctionnelles du passage de vitesses. Cependant, le jeu nécessaire à la fonction « passage de vitesses » est conservé pendant la poursuite de la pénétration des clabots, et également lorsque les pièces sont couplées en rotation. Dans l'exemple de la figure 1, la valeur du jeu est de 1.17 mm +/- 0.17 mm, soit un maximum de 1.34 millimètres. Pour assurer un effort de maintien axial du baladeur sur la pièce liée sous couple (pignon ou arbre), on aménage des contre-dépouilles appelées « anti-lâchers », sur les flancs des clabots, comme sur la figure 2. Cette solution permet d'assurer une conversion du couple en effort axial, et ainsi d'éviter les sauts de vitesses. Cependant, dans les situations intermédiaires entre le « tirage » (entraînement du véhicule par le moteur) et « le rétro » (entraînement du moteur par le véhicule, l'effort axial de maintien disparaît. Le jeu de battement angulaire entre le pignon et le baladeur autorise alors leur mise en biais. Celle-ci peut entraîner des sauts de vitesses. Sur les crabots de boites de vitesses synchronisées, les jeux de battement sont habituellement de l'ordre de 0,45 à 0,65 millimètres. Des jeux plus importants peuvent faciliter l'accostage des dentures. En contrepartie, ils augmentent inévitablement les risques de sauts de vitesses. Par la publication FR 2 887 604, on connaît un pignon fou à clabots de longueurs différenciées. Le pignon fou présente des clabots longs séparés par des clabots plus courts, permettant de réduire les jeux entre les clabots du baladeur et ceux du pignon fou avec lesquels ils doivent coopérer, sans modifier la fenêtre d'engagement. La réduction du jeu permet de diminuer les bruits de denture à l'inversion de couple. Toutefois, elle n'augmente pas la sécurité de l'accrochage. La présente invention vise à réduire le jeu de débattement entre les clabots en rapport engagé, de manière à limiter les risques de sauts de vitesses, sans pour autant réduire leur jeu d'accostage. Dans ce but, elle propose que la couronne à clabots comporte une rangée circulaire de dents d'accrochage dissociées de ses clabots, qui coopèrent avec des crabots d'accrochage du baladeur, dissociés de ses propres clabots. Le procédé de couplage correspondant présente deux phases distinctes, au cours desquelles on réalise successivement : - l'accostage et l'engagement de clabots appartenant respectivement à une couronne de pignon et à un baladeur de couplage, qui assurent transfert du couple entre l'arbre et le pignon avec un jeu de battement relativement important, et - l'accrochage du baladeur sur le pignon par des crabots d'accrochage du baladeur, qui s'accrochent sur des dents d'accrochage de la couronne de pignon, avec un jeu plus limité que celui des clabots, de manière à verrouiller la liaison entre le baladeur et le pignon. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non 10 limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 met en évidence le jeu de denture d'un coupleur à clabots connu, la figure 2 fait ressortir ses « anti-lâchers », 15 la figure 3 est une vue éclatée d'un dispositif de couplage conforme à l'invention, les figures 4A et4B sont des vues en perspective de la couronne à clabots, et du baladeur de la figure 3, - les figures 5A à 5C, illustrent la situation du 20 dispositif au point mort, les figures 6A à 6C, en phase d'accostage, les figures 7A à 7C, en phase d'engagement, et les figures 8A à 8C, une fois l'accrochage réalisé. 25 Le dispositif de couplage de couplage à clabots d'un pignon fou 2 sur un arbre de boîte de vitesses de la figure 3, ne présente pas d'anneaux de synchronisation. Il est composé principalement d'un moyeu 1 fixé sur l'arbre du pignon, d'une couronne à clabots 3 solidaire du pignon fou 2, 30 et d'un baladeur à clabots 4 coulissant le long de cannelures 6 du moyeu 1, en vue de lier en rotation l'arbre et le pignon 2 par engagement de ses clabots 4a entre les clabots 3a de la couronne 3. Le baladeur 4 dispose de dentures intérieures 5, qui lui permettant de coulisser axialement sur des dentures 35 extérieures 6 du moyeu 1 en direction du pignon fou 2. Les dentures intérieures 5 se terminent à leurs extrémités par des crabots d'accrochage 8 sur la couronne à clabots 3. Le baladeur 4 est pourvu, sur chacune de ses faces, de clabots droits (sans anti-lâchers) 4a, faisant face aux clabots 3a de la couronne à clabots 3. La couronne 3 dispose sur sa face latérale, d'une rangée circulaire de clabots droits 3a, et d'une rangée circulaire de dents d'accrochage 7. Sur la figure 4A, on a isolé la couronne 3, portant la rangée circulaire de clabots 3a, et la rangée circulaire de crabots d'accrochage 7. La couronne à clabots 3 comporte une rangée circulaire de dents d'accrochage 7 dissociées de ses clabots 3a, qui coopèrent avec des crabots d'accrochage 8 du baladeur 4, dissociés de ses propres clabots 4a. Les dents d'accrochage 7 de la couronne 3, sont disposées radialement à l'intérieur de ses clabots 3a, et sont axialement en retrait par rapport à ces derniers en direction du baladeur 4. La figure 4B montre la disposition symétrique des deux rangées de clabots 4a du baladeur, faisant face à deux pignons fous (non représentés). Les crabots d'accrochage 8 du baladeur 4, sont disposés radialement à l'intérieur de ses clabots 4a, et sont axialement en retrait par rapport à ces derniers, en direction de la couronne 3. Le dispositif de couplage illustré par les figures 5A à 8C est conforme aux figures 3, 4A et 4B. Il s'agit d'un dispositif de couplage double, dont le baladeur permet de lier en rotation l'un ou l'autre de deux pignons fous sur leur arbre (non représenté). La figure 5A est une section principale du dispositif au point mort, passant par l'axe du moyeu. La section 5B (selon B-B de la figure 5A) passe par les dents d'accrochage 7 des couronnes, et les crabots 8 du baladeur. La section 5C (selon C-C de la figure 5A) passe par les clabots 3a et 4a. Sur ces trois figures, les clabots 4a du baladeur sont en position centrée, à l'écart des pignons. Les figures 6A à 6C montrent le dispositif en situation d'accostage. Le baladeur 4, s'est déplacé en direction du pignon de droite. Ses clabots 4a sont en butée contre les clabots 3a de la couronne 3. A ce stade, les crabots 8 n'ont pas encore rencontré les dents 8. Sur les figures 7A à 7C, le dispositif est en phase d'engagement. Les clabots 4a du baladeur ont réussi à s'engager entre les clabots 3a de la couronne 3. Ils assurent, dès ce stade, la fonction « passage de vitesse » en transférant le couple entre le pignon 2 et le baladeur 3 avec un jeu de débattement qui peut être relativement important (par exemple jusqu'à 1, 34 mm), sans que le baladeur soit encore réellement accroché au pignon. L'accrochage est réalisé sur les figures 8A à 8C, où les crabots 8 du baladeur sont accrochés sur les dents 7 de la couronne : à ce stade, les clabots 4a du baladeur ont fini leur course d'engagement entre les clabots 3a de la couronne 3. En résumé, on utilise : - les clabots pour la phase accostage, puis d'engagement du rapport (dans un exemple d'application standard, les clabots peuvent assurer la fonction passage de vitesses avec jeu de battement maximum de 1, 34 mm), et - les crabots d'accrochage en fin de passage pour verrouiller le lien entre le baladeur et le pignon fou grâce aux anti-lâchers, et au jeu réduit (jusqu'à 0, 64 millimètres dans le même exemple). Le procédé illustré par ces figures présente ainsi 20 deux phases distinctes : une phase d'accostage et d'engagement de clabots appartenant respectivement à une couronne de pignon et à un baladeur de couplage, qui assurent transfert du couple entre l'arbre et le pignon avec jeu de battement relativement 25 important, et une phase d'accrochage du baladeur sur le pignon, au cours de laquelle des crabots d'accrochage du baladeur s'accrochent sur les dents de la couronne, avec un jeu plus limité que les clabots, de manière à verrouiller la liaison 30 entre le baladeur e le pignon. En résumé, l'invention consiste essentiellement à introduire une fonction dédiée à l'accrochage sur la couronne à clabots et sur le baladeur. Le baladeur possède déjà des cannelures lui permettant de coulisser sur le moyeu. Il 35 suffit de rajouter des entrées de denture et des anti-lâchers comme sur un baladeur destiné à équiper un coupleur traditionnel. La fonction accrochage, côté couronne à clabots, est assurée par une fonction crabots avec anti- lâchers et des entrées de denture traditionnelles. De fait, les anti-lâchers sont supprimés sur les clabots du baladeur et de la couronne. Comme montré sur la figure 3, on peut conserver la fonction de billage sur le baladeur avec des profils de rampes intégrées sur le sommet de certaines cannelures, par exemple trois fois à 120°. Sans sortir du cadre de l'invention, la couronne à clabots peut être une pièce unique forgée, une pièce unique frittée, ou encore un empilage axial de deux couronnes portant respectivement les clabots d'engagement et dents d'accrochage les couronne à clabots, qui sont emmanchées et soudées ensemble. Dans tous les cas, la couronne à clabots peut elle-même être emmanchée et soudée sur le pignon. Les avantages de l'invention sont nombreux. Parmi ceux-ci, il faut souligner qu'elle permet de conserver un jeu de dentures important pour l'accostage lors du passage de vitesses, et d'avoir un jeu deux fois plus faible en rapport engagé, pour s'affranchir des sauts de vitesses. Par ailleurs, la suppression des anti-lâchers sur les clabots, résultant du fait de la dissociation des fonctions d'engagement et d'accrochage, facilite la réalisation de la couronne. REVENDICATIONS1. Dispositif de couplage à clabots d'un pignon fou (2) sur un arbre de boîte de vitesses, comprenant un moyeu (1) fixé sur l'arbre du pignon, une couronne à clabots (3) solidaire du pignon fou (2), et un baladeur à clabots (4) coulissant le long de cannelures (6) du moyeu (1) en vue de lier en rotation l'arbre et le pignon (2) par engagement de ses clabots (4a) entre les clabots (3a) de la couronne (3), caractérisé en ce que la couronne à clabots (3) comporte une rangée circulaire de dents d'accrochage (7) dissociées de ses clabots (3a) qui coopèrent avec des crabots d'accrochage (8) du baladeur (4) dissociés de ses propres clabots (4a). 2. Dispositif de couplage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dents d'accrochage (7) de la couronne (3) sont disposées radialement à l'intérieur de ses clabots (3a) et sont axialement en retrait par rapport à ces derniers en direction du baladeur (4). 3. Dispositif de couplage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les crabots d'accrochage (8) du baladeur (4) sont disposés radialement à l'intérieur de ses clabots (4a), et sont axialement en retrait par rapport à ces derniers en direction de la couronne (3). 4. Dispositif de couplage selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les dents d'accrochage (7) de la couronne (3) et les crabots d'accrochage (8) du baladeur présentent (4) des anti-lâchers. 5. Dispositif de couplage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couronne à clabots (3), est une pièce unique forgée. 6. Dispositif de couplage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couronne à clabots (3), est une pièce unique frittée. 7. Dispositif de couplage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couronne à clabots (3), est un empilage axial de deux couronnes portant respectivement les clabots d'engagement (3a) et des dents d'accrochage, qui sont emmanchées et soudées ensemble. 8. Dispositif de couplage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couronne à clabots (3) est emmanchée et soudée sur le pignon (2). 9. Procédé de couplage de couplage d'un pignon fou 5 (2) sur un arbre de boîte de vitesses, caractérisé en ce qu'il présente deux phases distinctes au cours desquelles : une phase d'accostage et d'engagement de clabots (3a, 4a) appartenant respectivement à une couronne de pignon (3) et à un baladeur de couplage (4), qui assurent transfert du 10 couple entre l'arbre et le pignon (2) avec jeu de battement relativement important, et une phase d'accrochage du baladeur (4) sur le pignon (2) au cours de laquelle des crabots d'accrochage (8) du baladeur (4) dissociés de ses clabots (4a) s'accrochent sur des dents 15 (7) de la couronne (3) avec un jeu plus limité que celui des clabots (3a, 4a), de manière à verrouiller la liaison entre le baladeur et le pignon.