Brevet FR3018323A1 — publié le 20150911

DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE MARCHE ARRIERE POUR BOITE DE VITESSES La présente invention se rapporte à un dispositif de 5 transmission de marche arrière pour boîte de vitesses à commande manuelle, qui s'applique notamment sur les véhicules automobiles. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif de transmission de marche arrière pour boîte de vitesses 10 comprenant un axe intermédiaire de marche arrière portant d'une part un premier pignon intermédiaire d'entrée de marche arrière en prise avec un arbre primaire de la boîte et fixé axialement sur cet axe, et d'autre part un deuxième pignon intermédiaire de sortie de marche arrière en prise 15 avec un arbre secondaire de la boîte et immobilisé axialement dans celle-ci. Les pignons intermédiaires transmettent le mouvement de l'arbre primaire à l'arbre secondaire sur le rapport de marche arrière en inversant son sens de rotation lorsqu'ils sont crabotés. Le dispositif 20 comprend un système de synchronisation de marche arrière agencé autour de l'axe muni d'un anneau de synchronisation intercalé entre les deux pignons intermédiaires et centré sur l'un d'eux. Dans les commandes habituelles de marche arrière 25 montées sur les boîtes de vitesses à commande manuelle, il y a soit absence de moyen de freinage de l'arbre menant, soit un frein de marche arrière, soit, à partir d'un niveau gamme ou de motorisation élevé, un synchroniseur de marche arrière. 30 La présence d'un frein réduit les désagréments sonores (craquements) dans la plupart des cas. Il répond globalement à l'attente du client de véhicules de catégorie moyenne. La présence d'un synchroniseur éradique les désagréments sonores, et réduit sensiblement l'effort 35 d'engagement. Il répond à l'attente du client de véhicules de catégorie supérieure, en agrément de passages de vitesses et en acoustique. Les synchroniseurs de marche arrière équipent des boîtes depuis de nombreuses années, et se présentent sous différentes formes. On rencontre fréquemment des dispositifs, dans lesquels le pignon fou de marche arrière est agencé sur un arbre secondaire de boîte de vitesses, comme le pignon de marche avant. Dans la publication EP 1 983 227 on voit un rapport de marche arrière obtenu par l'engrènement d'un pignon fou de marche arrière avec le pignon fou de première, qui joue le rôle de pignon intermédiaire de marche arrière, et qui engrène lui-même avec une denture sur l'arbre primaire. Dans cet exemple, le pignon fou de marche arrière, est porté par un arbre secondaire dédié. L'engagement de la marche arrière consiste à craboter le baladeur avec le crabot porté sur le pignon de marche arrière. On connait un second type de dispositif de transmission de marche arrière, comportant un anneau de synchronisation agencé entre les deux pignons intermédiaires portés par l'axe intermédiaire de marche arrière. Dans la publication EP 0 721 072, on voit un rapport de marche arrière obtenu par un premier pignon intermédiaire engrenant de manière permanente avec l'arbre primaire par un pignon fixe. Un second pignon intermédiaire de marche arrière engrène avec une denture agencée en périphérie du baladeur porté par l'arbre secondaire de la boîte. Le premier pignon intermédiaire est mobile axialement, entraîné par l'axe intermédiaire. Le second pignon intermédiaire est fixe axialement, maintenu par une fourchette fixée au carter. Entre les deux, est intercalé un dispositif de synchronisation comprenant un anneau extérieurement conique et un jonc d'armement et de rappel de l'anneau en position neutre. Les deux pignons intermédiaires tournent en sens inverse l'un par rapport à l'autre. Le différentiel de vitesse entre les surfaces coniques de l'anneau et du deuxième pignon, croît fortement avec la vitesse du véhicule. L'anneau a alors besoin d'un guidage et d'un positionnement précis pour garantir un jeu et éviter un contact qui provoquerait un frottement permanent, endommageant rapidement l'anneau. La disposition décrite dans cette publication souffre d'un environnement volumique très contraint. En effet, l'agencement des fonctions de synchronisation et de crabotage sur le même diamètre, ne permet pas d'attribuer une longueur de guidage et de centrage nécessaire, au regard de la course d'engagement. Cette fonction est réduite à un positionnement approximatif de l'anneau par les entrées de sa denture intérieure, sur les entrées de dentures portées par le premier pignon intermédiaire. De plus, lors de la phase de fonctionnement, l'anneau doit adopter une position angulaire particulière, dite d'indexage, vis-à-vis de ce pignon. La présente invention vise à assurer la fonction de synchronisation de marche arrière avec un positionnement 20 précis des surfaces de frottement dans un encombrement restreint. Dans ce but, elle propose que les dents de crabotage des pignons intermédiaires soient disposées en vis-à-vis sur chaque pignon, sur un diamètre plus grand que le cône de 25 synchronisation. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'anneau de synchronisation est centré sur le premier pignon intermédiaire. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront 30 clairement 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 dépliée, des arbres primaire secondaire et intermédiaire de marche 35 arrière d'une boîte de vitesses en position neutre, - la figure 2 est une vue en coupe, de l'ensemble intermédiaire de marche arrière en position non crabotée, - la figure 3 est une vue de face, du pignon intermédiaire de marche arrière de sortie, - la figure 4 est une vue de face, du pignon intermédiaire de marche arrière d'entrée, - la figure 5 est une vue de face, de l'anneau de synchronisation, - la figure 6 est une vue de l'anneau en position 10 indexée sur le pignon, - la figure 7 est une vue en coupe, de l'ensemble intermédiaire de marche arrière en position crabotée, - la figure 8 est une vue partielle dépliée, des arbres primaire secondaire et intermédiaire de marche 15 arrière d'une boîte de vitesses en position marche arrière engagée, - la figure 9 est une vue partielle dépliée, des arbres primaire secondaire et intermédiaire de marche arrière d'une boîte de vitesses en position rapport de 20 troisième engagé, - la figure 10 est une vue partielle dépliée, des arbres primaire secondaire et intermédiaire de marche arrière d'une boîte de vitesses en position rapport de quatrième engagé, et 25 - la figure 11 est une vue partielle transversale, de la boîte de vitesses pour la commande interne et le maintien axial du pignon intermédiaire. Nomenclature 1 Coupe partielle de boîte de vitesses 20 Arbre primaire 21 Pignon fixe de 1ère 22 Pignon fixe de 2ème 23 Pignon fixe de 3ème 24 Pignon fixe de marche arrière 25 Pignon fixe de erne 30 Arbre secondaire 31 Pignon fou de 1ère 30 32 Pignon fou de 2eme 33 Pignon fou de 3ème 34 Pignon fou de erne 35 Groupe de synchronisation et de crabotage des rapports de lère et de 2ème. 36 Groupe de synchronisation et de crabotage des rapports de 3ème et de 4ème 36,a Denture de marche arrière (sur baladeur du synchroniseur 36) 37 Pignon de sortie vers le différentiel 40 Ensemble de marche arrière 41 Pignon intermédiaire de sortie de marche arrière 41, a Denture sur 41 41,b Cône de synchronisation de marche arrière 41, c Dents de crabotage de marche arrière 41, d Gorge de maintien axial 42 Pignon intermédiaire de crabotage d'entrée de marche arrière 42, a Denture sur 42 42, c Dents de crabotage de marche arrière 43 Pignon intermédiaire de synchronisation d'entrée de marche arrière 43, a Denture de synchronisation 43,b Gorge d'accueil du ressort d'armement 43, c Rampes de rappel du ressort d'armement 43, d Zone de guidage et de centrage de l'anneau de synchronisation 43,e Flanc d'indexage 44 Axe intermédiaire de marche arrière 44, a Zone de portée dans le carter d'embrayage 44,b Zone de portée dans le carter de mécanisme 44, c Zone de guidage du pignon intermédiaire de sortie 44, d Zone de guidage du pignon intermédiaire d'entrée 44,e Arrêt axial du pignon intermédiaire d'entrée 44,f Conduit de lubrification axial 44, g Conduit de lubrification radial 45 Anneau de synchronisation 45, a Cône de l'anneau de synchronisation 45,b Zone de centrage de l'anneau 45, c Excroissance 45, d Biseau de synchronisation 45,e Flanc d'indexage 46 Jonc d'armement 47 Bague de guidage du pignon intermédiaire 41 48 Bague de guidage du pignon intermédiaire 43 49 Goupille d'arrêt axial du pignon 43 50 Goupille d'entraînement axial de l'axe intermédiaire 60 Carter de boîte 61 Doigt de maintien axial du pignon 41 70 Module de commande interne 70, a Doigt de commande 71 Axe support crabot et bras de commande 72 Crabot de commande 73 Bras de commande Description détaillée La figure 1 montre une coupe longitudinale partielle de boîte de vitesses, illustrant un mode de réalisation non limitatif de l'invention. L'arbre primaire 20, comporte des dentures fixes 21 du rapport de première, 22 du rapport de deuxième, 23 du rapport de troisième, 24 du rapport de marche arrière, et enfin 25 du rapport de quatrième. L'arbre secondaire 30 supporte les pignons fous correspondants : pignon fou de première 31, pignon fou de deuxième 32, pignon fou du rapport de troisième 33, et pignon fou du rapport de quatrième 34. Entre deux pignons fous regroupés en paire, est intercalé un groupe de synchronisation et de crabotage : groupe 35, entre les pignons fous de première et de deuxième, et groupe 36 entre les pignons fous de troisième et de quatrième, dont le baladeur supporte en périphérie extérieure une denture de marche arrière 36,a. Le dispositif de transmission de marche arrière pour boîte de vitesses de la figure 2 comprend l'axe intermédiaire de marche arrière 44, qui porte d'une part le premier pignon intermédiaire d'entrée de marche arrière 4243 en prise avec l'arbre primaire 20 et fixé axialement sur l'axe 44, et d'autre part le deuxième pignon intermédiaire de sortie de marche arrière 41, en prise avec l'un arbre secondaire 30, et immobilisé axialement dans la boîte. Les pignons intermédiaires 42-43, 41 transmettent le mouvement de l'arbre primaire 20 à l'arbre secondaire 30 sur le rapport de marche arrière, en inversant son sens de rotation lorsqu'ils sont crabotés. Le pignon intermédiaire d'entrée 42-43, est détaillé sur la figure 4. Il est monté libre en rotation sur sa bague de guidage 48, et comprend deux parties : une partie extérieure 42, et une partie intérieure, 43 liées par tout moyen d'assemblage connu approprié. Il engrène de manière permanente avec une denture 24, portée par l'arbre primaire 20. Le pignon 42 est maintenu axialement du côté gauche par la goupille 49, plantée transversalement à l'axe 44, et du côté droit par un épaulement 44,e de l'axe 44. L'axe intermédiaire de marche arrière 44 supporte aussi un pignon intermédiaire de sortie 41, illustré par la figure 3. Il est monté libre en rotation sur une douille à aiguilles 47. Le pignon 41 engrène de manière permanente avec une denture 36,a, agencée sur le baladeur 36 des rapports de troisième-quatrième. Sans sortir du cadre de l'invention, il pourrait aussi s'agir du baladeur des rapports de cinquième-sixième, à condition que ce dernier soit agencé sur l'arbre secondaire 30. Le pignon 41 est maintenu axialement par un doigt 61 fixé sur le carter de mécanisme 60 et engagé dans la rainure circulaire 41,d (voir figure 11). Le baladeur 36 ayant un mouvement axial pour les engagements des rapports de troisième et de quatrième, la denture d'engrènement avec le pignon 41 est droite.Les dents de crabotage 42,c, 41,c des pignons intermédiaires 42-43, 41 sont disposées en vis-à-vis sur chaque pignon, sur un diamètre plus grand que le cône de synchronisation 45. Pour engager la marche arrière, il est nécessaire de lier les pignons intermédiaires d'entrée et de sortie, 42-43 et 41. Le pignon 42 est maintenu axialement sur l'axe 44 par la goupille 49 et par l'épaulement 44,e. Il est déplacé axialement avec l'axe 44 vers la droite, en direction du pignon 41. Le pignon 42 est entraîné par un dispositif de commande interne de la boîte de vitesses, qui est composé d'un module de sélection 70 illustré par la figure 11. Le module 70 comprend un doigt de commande 70,a, et un crabot 72 supporté par un axe 71. L'axe 71 entraine un bras de commande 73 accroché à une goupille d'entraînement 50, emmanchée sur l'axe intermédiaire 44. Le système de synchronisation de marche arrière 40 35 est agencé autour de l'axe 44. Ce système comporte un anneau de synchronisation 45, intercalé entre les deux pignons intermédiaires 42-43, 41. Il est centré sur l'un d'eux, le premier pignon intermédiaire, ou pignon intermédiaire d'entrée 42-43. Le composant essentiel de ce synchroniseur est l'anneau 45, visible sur la figure 5. L'anneau présente un cône extérieur de frottement 45,a coopérant avec un cône complémentaire 41,b du pignon intermédiaire de sortie 41. Intérieurement, l'anneau présente deux types de zones : trois portions cylindriques 45,b pour le centrage sur les zones correspondantes 43,d du pignon intermédiaire 43 (voir figure 4), et six excroissances vers le centre 45,c. Les trois secteurs cylindriques de centrage 45,b sur le premier pignon intermédiaire 42-43, sont répartis à 120 degrés. Les excroissances 45,c et les secteurs de centrage 45,b de l'anneau 45 sont délimitées d'un côté par des flancs d'indexage biseautés 45,d qui assurent son indexage pour la phase de synchronisation, en butant contre les flancs 43,e du premier pignon intermédiaire 42, 43. De l'autre côté, ils sont délimités par des flancs droits d'indexage 45,e, se mettant en contact du flanc 43,e correspondant sur le pignon 43. L'autre composant du synchroniseur est d'armement 46, localisé dans la gorge 43,b du intermédiaire 43. Au repos, l'anneau de synchronisation un jonc pignon 45 est guidé, et centré, sur le pignon 43. L'engagement de la marche arrière commence par une phase d'armement. Le jonc d'armement 46 est localisé au départ dans la gorge 43,b du pignon 43. Le déplacement du pignon 43 vers la droite, entraîne le jonc, 46, et met ce dernier en contact avec l'anneau 45. Celui-ci est repoussé jusqu'à ce que sa surface conique 45,a entre en contact avec la surface conique complémentaire 41,b du pignon 41. Les surfaces 45,a et 41,b ont une vitesse de rotation différentielle. Leur frottement entraine l'anneau en rotation par rapport au pignon 43 jusque dans la limite autorisée par l'angle d'indexage. L'anneau 45 se place par rapport au pignon 41, dans la position de la figure 6. Son flanc d'indexage 45,e est contre le flanc d'indexage 43,e du pignon 43. Leurs flancs biseautés 45,d et 43,b sont en vis-à-vis. Chaque limite angulaire des portions de centrage 45,b de l'anneau 45, constitue la surface d'indexage angulaire de celui-ci. La position d'indexage est maintenue sous effort, jusqu'à la synchronisation complète, où l'anneau 45 réalise une rotation inverse de l'indexage, pour permettre au pignon 42-43 de poursuivre sa course jusqu'au crabotage. L'anneau 45 réalise alors une rotation inverse de l'indexage, pour permettre au pignon 43 de poursuivre sa course jusqu'au crabotage. Les dents 41,c du pignon 41 s'engagent alors dans les dents 42,c du pignon 42,c, situées sur un diamètre plus grand que celui du dispositif de synchronisation. En effet, les dents de crabotage 42,c, 41,c des pignons intermédiaires 42-43, 41 sont disposées en vis- à-vis sur chaque pignon, sur un diamètre plus grand que le cône de synchronisation 45. Le système intermédiaire 40 atteint à ce stade l'état de la figure 7. Le jonc d'armement 46 est engagée sur la rampe 43,c, et reste en contact sur l'arrière de l'anneau 45. A l'inverse, lors du désengagement de la marche arrière, le pignon 42 est séparé, et éloigné du pignon 41. Le jonc 46 glisse sur la rampe 43, et rejoint la gorge de repos 43,b. Dans ce mouvement, il repousse l'anneau, et le replace en position d'attente pour une nouvelle synchronisation. En résumé, l'invention propose un dispositif de synchronisation de marche arrière pour boîte de vitesses compact, agencé sur l'axe intermédiaire de marche arrière 44. Ce dispositif comporte un anneau de synchronisation 45 à cône extérieur 45,a coopérant avec le cône complémentaire 41,b du pignon intermédiaire de sortie 41. Cet anneau est centré sur le pignon intermédiaire d'entrée 42-43 par les portions cylindriques 43,d. Ses flancs 45,2 assurent son indexage pour la phase de synchronisation, en butant contre les flancs 43,e du pignon 43. L'espace axial occupé par les parties coniques et par le centrage, conduit à reporter radialement vers l'extérieur la fonction crabotage. Les crabots 41,c et 42,c sont ainsi disposés sur un rayon plus grand que le cône de synchronisation. REVENDICATIONS1. Dispositif de transmission de marche arrière pour boîte de vitesses comprenant un axe intermédiaire de marche arrière (44) portant d'une part un premier pignon intermédiaire d'entrée de marche arrière (42-43) en prise avec un arbre primaire (20) de la boîte et fixé axialement sur l'axe (44) et d'autre part un deuxième pignon intermédiaire de sortie de marche arrière (41) en prise avec un arbre secondaire (30) de la boîte et immobilisé axialement dans celle-ci, les pignons intermédiaires (42-43, 41) transmettant le mouvement de l'arbre primaire (20) à l'arbre secondaire (30) en inversant son sens de rotation sur le rapport de marche arrière lorsqu'ils sont crabotés, avec un système de synchronisation de marche arrière (40) agencé autour de l'axe (44) muni d'un anneau de synchronisation (45) intercalé entre les deux pignons intermédiaires (42-43, 41) et centré sur l'un d'eux, caractérisé en ce que les dents de crabotage (42,c, 41,c) des pignons intermédiaires (42-43, 41) sont disposées en vis-à-vis sur chaque pignon sur un diamètre plus grand que le cône de synchronisation (45). 2. Dispositif de transmission de marche arrière selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau de 25 synchronisation (45) est centré sur le premier pignon intermédiaire (42-43). 3. Dispositif de transmission de marche arrière selon la revendication 1, ou 2, caractérisé en ce que l'anneau de synchronisation (45) présente trois secteurs 30 cylindriques de centrage (45,b) sur le premier pignon intermédiaire (42-43), répartis à 120 degrés. 4. Dispositif de transmission de marche arrière selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque limite angulaire des portions de centrage (45,b) de l'anneau 35 (45) constitue la surface d'indexage angulaire de celui-ci. 5. Dispositif de transmission de marche arrière selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier pignon intermédiaire (42-43) est maintenu axialement sur l'axe (44) par une goupille transversale (49) et par un épaulement (44,e) de l'axe 44. 6. Dispositif de transmission de marche arrière selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pignon 41 est maintenu axialement par un doigt (61) implanté dans le carter (60) de boîte et engagé dans une rainure (41,d) de celui-ci. 7. Dispositif de transmission de marche arrière selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau de synchronisation (45) présente un cône extérieur de frottement (45,a) coopérant avec un cône complémentaire (41,b) du pignon intermédiaire de sortie (41). 8. Dispositif de transmission de marche arrière selon la revendication 3 à 7, caractérisé en ce que les secteurs de centrage (45,b) de l'anneau (45) sont délimités par des flancs d'indexage biseautés (45,d) qui assurent son indexage pour la phase de synchronisation, en butant contre les flancs (43, e) du premier pignon intermédiaire (42, 43). 9. Dispositif de transmission de marche arrière selon la revendication 8, caractérisé en ce la position d'indexage est maintenue sous effort, jusqu'à la synchronisation complète, où l'anneau (45) réalise une rotation inverse de l'indexage, pour permettre au premier pignon intermédiaire (42-43) de poursuivre sa course jusqu'au crabotage.