Brevet FR3024194A1 — publié le 20160129

"Agencement pour l'arrêt axial d'un pignon fou sur un arbre comportant une rondelle d'arrêt bloquée en rotation par encastrement axial d'éléments complémentaires entre la rondelle et une face d'épaulement de l'arbre" DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un agencement pour l'arrêt axial d'un pignon fou dans une direction sur un arbre, notamment de boîte de vitesses de véhicule automobile. ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne plus particulièrement un agencement pour l'arrêt axial d'un pignon fou dans une direction sur un arbre, notamment de boîte de vitesses de véhicule automobile, comportant : - un arbre d'axe d'orientation axiale présentant un premier tronçon avant et un deuxième tronçon arrière adjacent de diamètre plus grand, une face radiale d'épaulement orientée vers l'avant séparant les deux tronçons ; - un pignon fou monté rotatif autour du deuxième tronçon arrière ; - une rondelle d'arrêt axial du pignon fou qui est montée autour du premier tronçon avant, une face radiale arrière de la rondelle d'arrêt étant serrée axialement contre la face d'épaulement ; - des moyens de blocage en rotation de la rondelle d'arrêt par rapport à l'arbre. On connaît déjà des agencements de ce type. On retrouve notamment un tel arbre dans les boîtes de vitesses de véhicule automobile. Le pignon fou est destiné à être immobilisé temporairement en rotation pour permettre la transmission du 3024194 2 couple entre un arbre moteur et un arbre de transmission selon un rapport de vitesses déterminé. Le pignon fou est par exemple immobilisé par crabotage. Un tel agencement selon l'état de la technique a été 5 représenté à la figure 7. L'arbre est désigné par la référence 10, tandis que le pignon fou est désigné par la référence 20. Le pignon 20 fou est monté sur un tronçon 14 arrière de l'arbre. Le pignon 20 fou est ici agencé à proximité d'une extrémité avant de l'arbre. 10 Pour empêcher le pignon 20 fou de tomber de l'arbre 10, il est arrêté axialement vers l'avant par une rondelle 24 d'arrêt qui est montée sur un tronçon 12 avant de l'arbre 10. Le tronçon 12 avant est séparé du tronçon 14 arrière par une face 16 d'épaulement. 15 La rondelle 24 d'arrêt est serrée axialement contre la face d'épaulement 16, notamment au moyen d'une vis 46 qui est vissée dans l'extrémité avant de l'arbre 10. L'effort de serrage de la vis 46 est ici transmis axialement à la rondelle 24 d'arrêt par l'intermédiaire d'un pignon 40 fixe et d'un palier 32 de roulement 20 qui sont empilés sur le tronçon 12 avant de l'arbre 10 avec la rondelle 24 d'arrêt. L'effort de serrage axial de la rondelle 24 d'arrêt contre la face 16 d'épaulement est suffisamment important pour permettre un blocage en rotation de la rondelle 24 d'arrêt sur l'arbre 10 par 25 adhérence entre sa face 28 arrière et la face 16 d'épaulement. Il arrive cependant que l'effort de serrage se relâche, par exemple à cause des efforts répétés appliqués par le pignon 20 fou sur la rondelle 24 d'arrêt lorsqu'il est craboté, ou encore à cause d'un serrage insuffisant de la vis 46. Lorsque l'effort de 30 serrage devient insuffisant, la rondelle 24 d'arrêt se trouve alors libérée en rotation. Ceci risque d'entraîner des problèmes mécaniques, tels qu'un grippage, de l'usure, une rupture de l'arbre, etc. 3024194 3 Il a donc été envisagé de bloquer la rondelle d'arrêt en rotation par rapport à l'arbre par interposition circonférentielle d'un obstacle entre la rondelle et l'arbre. On a notamment proposé de réaliser des cannelures 5 externes dans le premier tronçon de l'arbre pour permettre un blocage en rotation de la rondelle d'arrêt par coopération avec des cannelures internes réalisées dans un alésage de la rondelle. Cependant, cette solution n'est pas satisfaisante car elle implique un usinage de la totalité du premier tronçon de l'arbre. 10 De plus, cela rend plus compliqué le montage de la rondelle sur le premier tronçon de l'arbre, car il est nécessaire d'orienter correctement la rondelle avant même son montage sur l'arbre pour permettre son emboîtement avec les cannelures. De surcroît, lorsque l'agencement implique le montage d'un 15 palier de roulement sur le premier tronçon, comme cela est représenté à la figure 7, les cannelures sont préjudiciables à la précision de positionnement du palier de roulement et elles risquent en outre de provoquer une dégradation accélérée du palier de roulement. 20 On a aussi proposé de changer totalement l'empilage des différents composants sur l'arbre pour éviter de fixer la rondelle par serrage au moyen d'un élément de vissage. Cependant, cela nécessite des changements coûteux pour adapter les procédés d'usinage et d'assemblage des composants 25 sur l'arbre. BREF RESUME DE L'INVENTION L'invention propose un agencement du type décrit 30 précédemment, caractérisé en ce que la rondelle d'arrêt est bloquée en rotation sur l'arbre par encastrement axial d'éléments de formes complémentaires entre la rondelle d'arrêt et la face d'épaulement. 3024194 4 Cet agencement permet ainsi de garantir le blocage de la rondelle d'arrêt en rotation de manière peu onéreuse, tout en conservant un agencement compact. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : 5 - la rondelle d'arrêt est bloquée en rotation sur l'arbre par encastrement axial d'au moins un élément porté par la rondelle d'arrêt dans un logement de forme complémentaire formé dans la face d'épaulement ; - la face arrière de la rondelle d'arrêt comporte au moins 10 un ergot faisant saillie axialement vers l'arrière, l'ergot étant destiné à être encastré dans un logement de forme complémentaire réalisée dans la face d'épaulement de l'arbre ; - l'agencement comporte une clavette indépendante qui est destinée à être encastrée axialement dans un logement de forme 15 complémentaire correspondant de la rondelle d'arrêt et dans le logement correspondant de la face d'épaulement ; - la face arrière de la rondelle d'arrêt comporte des stries radiales qui sont susceptibles d'être encastrées axialement dans des stries radiales de forme complémentaire correspondantes de 20 la face d'épaulement ; - la face d'épaulement de l'arbre comporte au moins un ergot faisant saillie axialement vers l'avant, l'ergot étant destiné à être encastré dans un logement de forme complémentaire réalisée dans la face arrière de la rondelle d'arrêt ; 25 - la rondelle d'arrêt est serrée axialement contre la face d'épaulement par vissage d'un élément de serrage sur l'arbre ; - l'effort de serrage est transmis à la rondelle d'arrêt au moins par l'intermédiaire d'une bague interne d'un palier de roulement qui est monté sur le tronçon avant de l'arbre. 30 3024194 5 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui 5 va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale qui représente l'extrémité d'un arbre de boîte de vitesses de véhicule automobile qui comporte un agencement pour l'arrêt axial d'un 10 pignon fou réalisé selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective qui représente une rondelle d'arrêt de l'agencement de la figure 1, la rondelle comportant trois ergots sur sa face arrière ; 15 - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1 qui représente une deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel la rondelle d'arrêt est bloquée en rotation par rapport à l'arbre au moyen d'une clavette interposée axialement entre la rondelle d'arrêt et une face d'épaulement de l'arbre ; 20 - la figure 4 est une vus similaire à celle de la figure 2 qui représente un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel la face arrière de la rondelle d'arrêt est munie de stries radiales - la figure 5 est une vue en perspective qui représente 25 l'extrémité avant de l'arbre, la face d'épaulement étant munie de stries radiales complémentaires de celles de la rondelle d'arrêt de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 1 qui représente un quatrième mode de réalisation de l'invention dans 30 lequel la rondelle d'arrêt est bloquée en rotation par rapport à l'arbre par encastrement d'un ergot de la face d'épaulement dans un logement correspondant de la rondelle ; 3024194 6 - la figure 7 est une vue similaire à celle de la figure 1 qui représente un agencement réalisé selon l'état de la technique dans lequel la rondelle d'arrêt est immobilisée par serrage axial contre la face d'épaulement. 5 DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront 10 désignés par des mêmes références. Dans la suite de la description, on adoptera une orientation axiale dirigée d'arrière en avant selon la direction de l'axe de rotation de l'arbre. On adoptera aussi des orientations radiales dirigées orthogonalement à l'axe de l'arbre, depuis l'intérieur vers 15 l'extérieur. On a représenté à la figure 1 un arbre 10 qui équipe un véhicule automobile. Il s'agit ici d'un arbre 10 de boîte de vitesses de véhicule automobile, par exemple un arbre secondaire. L'arbre 10 est destiné à être monté rotatif autour de son 20 axe "A" principal dans un carter de boîte de vitesses (non représenté). L'arbre 10 présente un premier tronçon 12 avant de diamètre externe déterminé. Il s'agit ici d'un tronçon d'extrémité avant de l'arbre 10. L'arbre 10 est prolongé axialement vers l'arrière par un deuxième tronçon 14 arrière adjacent de diamètre 25 externe plus grand que celui du premier tronçon 12 avant. Ainsi, une face 16 radiale d'épaulement orientée vers l'avant sépare le tronçon 12 avant du tronçon 14 arrière. Le tronçon 12 avant est ainsi délimité axialement par une face 18 d'extrémité avant libre, d'une part, et par la face 16 30 d'épaulement, d'autre part. Le tronçon 14 arrière s'étend axialement vers l'arrière depuis la face 16 d'épaulement. 3024194 7 L'arbre 10 comporte un empilement de plusieurs composants qui sont ici présentés dans l'ordre de leur disposition axiale d'arrière en avant. L'arbre 10 comporte ainsi un pignon 20 fou qui est monté 5 libre en rotation autour du deuxième tronçon 14 arrière. Pour favoriser sa rotation, l'arbre 10 est muni d'une conduite 22 de lubrification qui débouche radialement au droit du moyeu du pignon 20 fou. Le déplacement axial du pignon 20 fou est arrêté vers 10 l'arrière par des moyens d'arrêt non représentés. Il s'agit par exemple de circlips, d'une face d'épaulement ou de tout autre moyen connu et adapté à cette fonction. Le déplacement axial du pignon 20 fou vers l'avant est arrêté par une rondelle 24 d'arrêt axial du pignon fou qui est 15 montée autour du premier tronçon 12 avant, de l'arbre 10. La rondelle 24 d'arrêt se présente sous la forme d'un anneau aplati radialement qui est délimité axialement par une face 26 radiale d'extrémité avant, d'une part, et par une face 28 radiale d'extrémité arrière, d'autre part. Un alésage 30 central de la 20 rondelle 24 est prévu pour être monté coulissant sur le tronçon 12 avant de l'arbre 10. La face 28 radiale arrière de la rondelle 24 d'arrêt est montée serrée axialement contre la face 16 d'épaulement de l'arbre 10. Le diamètre externe de la rondelle 24 d'arrêt est 25 supérieur au diamètre externe de la face 16 d'épaulement de manière que la face 28 arrière de la rondelle 24 d'arrêt fasse saillie radialement par rapport au tronçon 14 arrière. Ainsi, le pignon 20 fou est susceptible d'être arrêté en coulissement axial vers l'avant par butée contre la face 28 arrière de la rondelle 24 30 d'arrêt. Un palier 32 de roulement est monté sur le tronçon 12 avant de l'arbre 10. Le palier 32 de roulement est ici un roulement à billes. Il comporte une bague 34 interne, qui est montée ajustée 3024194 8 sur l'arbre 10, et une bague 36 externe qui est montée à rotation sur la jante de la bague 34 interne par l'intermédiaire de billes 38. Le palier 32 de roulement est ici destiné à supporter l'arbre 10 en rotation dans un carter (non représenté). 5 La bague 34 interne du palier 32 de roulement est en appui axial contre la face 26 avant de la rondelle 24 d'arrêt. En revanche, la bague 36 externe n'est en contact avec aucun élément de l'arbre. L'empilement comporte enfin un pignon 40 fixe qui est 10 monté sur le tronçon 12 avant en butée axiale vers l'arrière contre la bague 34 interne du palier 32 de roulement. Le pignon 40 fixe est monté solidaire en rotation avec l'arbre 10. A cet effet, la face cylindrique externe d'une partie d'extrémité avant du tronçon 12 avant est munie de cannelures 42 15 qui engrènent avec des cannelures complémentaires d'un alésage 44 central du pignon 40 fixe. Les cannelures 42 s'interrompent axialement vers l'arrière sensiblement aux abords d'une face avant de la bague 34 interne du palier 32 de roulement. Il est en effet préférable que la bague 20 34 interne soit montée autour d'une face cylindrique lisse pour éviter toute usure prématurée du palier 32 de roulement. L'ensemble des composants ainsi empilés axialement, sans jeu axial entre eux, est immobilisé axialement en position par des moyens de serrage axial contre la face 16 d'épaulement de l'arbre 25 10. La rondelle 24 d'arrêt est plus particulièrement serrée axialement contre la face 16 d'épaulement par vissage d'un élément de serrage sur l'arbre 10. Ces moyens sont ici formés par une vis 46 axiale qui est vissée dans un taraudage 48 central de la face 18 d'extrémité 30 avant de l'arbre 10. Une rondelle 50 d'appui est interposée axialement entre la tête de la vis 46 et la face 18 d'extrémité avant de l'arbre 10. 3024194 9 Cette rondelle 50 d'appui est appuyée axialement par la vis 46 contre le pignon 40 fixe. Pour garantir le serrage axial des composants de l'empilement contre la face 16 d'épaulement l'épaisseur axiale du pignon 40 fixe est déterminée de manière à 5 dépasser axialement vers l'avant par rapport à la face 18 d'extrémité avant de l'arbre 10. L'effort de serrage axial, orienté vers l'arrière, de la vis 46 est ainsi transmis à la rondelle 24 d'arrêt par l'intermédiaire de la rondelle 50 d'appui, du pignon 40 fixe et de la bague 34 interne 10 du palier 32 de roulement. En variante non représentée de l'invention, l'élément de serrage est formé par un écrou qui est vissé sur un tronçon fileté de l'arbre 10. Pour assurer l'intégrité des composants de l'empilement, la 15 rondelle 24 d'arrêt est bloquée en rotation par rapport à l'arbre 10 par des moyens de blocage par obstacle. Selon les enseignements de l'invention, la rondelle 24 d'arrêt est bloquée en rotation sur l'arbre 10 par encastrement axial d'éléments de formes complémentaires entre la rondelle 24 20 d'arrêt et la face 16 d'épaulement. Selon un premier mode de réalisation qui est représenté aux figures 1 et 2, la rondelle 24 d'arrêt est bloquée en rotation avec l'arbre 10 par encastrement axial d'au moins un élément porté par la rondelle 24 d'arrêt dans un logement de forme 25 complémentaire associé formé dans la face 16 d'épaulement. Plus particulièrement, la face 28 arrière de la rondelle 24 d'arrêt comporte au moins un ergot 52 faisant saillie axialement vers l'arrière. L'ergot 52 est ici agencé radialement à distance de l'alésage intérieur 30 de la rondelle 24 d'arrêt. 30 Dans l'exemple représenté à la figure 2, la rondelle 24 d'arrêt comporte trois ergots 52 qui sont répartis régulièrement autour de l'axe "A" central. Les ergots 52 sont identiques et ils 3024194 10 sont agencés sur un même cercle centré sur l'axe "A" de la rondelle 24 d'arrêt. En variante non représentée de l'invention, la rondelle d'arrêt comporte un autre nombre d'ergots. La rondelle d'arrêt 5 peut par exemple comporter un seul ergot, deux ergots ou plus de trois ergots. Les ergots 52 sont ici réalisés en une pièce avec la rondelle 24 d'arrêt. En variante non représentée de l'invention, les ergots sont 10 fixés à la rondelle d'arrêt. Chaque ergot 52 est destiné à être encastré axialement dans un logement 54 de forme complémentaire correspondant réalisé dans la face 16 d'épaulement de l'arbre 10. A cet effet, chaque ergot 52 est agencé axialement vis-à-vis de la face 16 15 d'épaulement lorsque la rondelle 24 d'arrêt est montée sur l'arbre 10. Ainsi, il suffit que l'effort de serrage exercé par la vis 46 soit suffisant pour immobiliser axialement la rondelle 24 d'arrêt pour garantir que celle-ci restera bloquée en rotation par rapport 20 à l'arbre 10 par contact circonférentiel entre l'ergot 52 et les bords du logement 54 complémentaire. De plus, le montage de la rondelle 24 d'arrêt sur l'arbre 10 est très simple. Il suffit en effet d'enfiler la rondelle 24 d'arrêt sur le tronçon 12 avant. Lorsque la rondelle 24 d'arrêt arrive en butée 25 contre la face 16 d'épaulement, elle est maintenue radialement par l'arbre 10. Il suffit alors de pivoter de la rondelle 24 d'arrêt autour de son axe "A" en appuyant axialement contre la face 16 d'épaulement jusqu'à ce que la rondelle 24 d'arrêt soit dans une position angulaire d'encastrement dans laquelle les ergots 52 sont 30 en coïncidence avec leur logement 54. Un nombre élevé d'ergots 52 identiques répartis régulièrement sur un même cercle permet avantageusement de réduire l'angle maximal de pivotement appliqué à la rondelle 24 3024194 11 d'arrêt pour parvenir à une position d'encastrement de la rondelle 24 d'arrêt lors de l'opération de montage. Selon un deuxième mode de réalisation des moyens de blocage en rotation de la rondelle 24 d'arrêt, qui est représenté à 5 la figure 3, l'ergot 52 du premier mode de réalisation est remplacé par une clavette 56 axiale indépendante de la rondelle 24 d'arrêt qui remplit la même fonction que l'ergot 52. La clavette 56 indépendante est encastrée axialement dans un logement 58 correspondant de la face 28 arrière de la rondelle 10 24 d'arrêt de manière à faire saillie axialement par rapport à la face 28 arrière de la rondelle 24 d'arrêt. La partie en saillie de la clavette 56 est reçue en encastrement axial dans le logement 54 complémentaire de la face 16 d'épaulement. Lorsque la rondelle 24 d'arrêt est serrée 15 contre la face 16 d'épaulement, la clavette 56 se retrouve ainsi emprisonnée axialement entre le fond du logement 58 de la rondelle 24 d'arrêt et le fond du logement 54 de la face 16 d'épaulement. La rondelle 24 d'arrêt est ainsi bloquée en rotation par rapport à l'arbre 10 par l'intermédiaire de la clavette 56. 20 On a représenté aux figures 4 et 5 un troisième mode de réalisation des moyens de blocage en rotation de la rondelle 24 d'arrêt par rapport à l'arbre. La face 28 arrière de la rondelle 24 d'arrêt comporte ici stries 60 radiales qui sont susceptibles d'être encastrées 25 axialement dans des stries 62 radiales de formes complémentaires de la face d'épaulement. Les stries radiales 60, 62 présentent par exemple en coupe circonférentielle un profil périodique triangulaire qui permet de guider automatiquement la rondelle 24 d'arrêt dans une position 30 angulaire d'encastrement lorsqu'elle est poussée axialement vers l'arrière contre la face 16 d'épaulement par glissement des stries 60 radiales de la rondelle 24 d'arrêt sur les stries 62 radiales de 3024194 12 la face 16 d'épaulement jusqu'à ce encastrement des stries 60, 62 les unes avec les autres. On a représenté à la figure 6 un quatrième mode de réalisation des moyens de blocage en rotation de la rondelle 24 5 d'arrêt. Ce quatrième mode de réalisation est une inversion mécanique du premier mode de réalisation. Ainsi, la face 16 d'épaulement de l'arbre 10 comporte ici au moins un ergot 64 faisant saillie axialement vers l'avant. Chaque ergot 64 est 10 destiné à être encastré axialement dans un logement 58 de forme complémentaire réalisé dans la face 28 arrière de la rondelle 24 d'arrêt. La disposition et le nombre des ergots 64 est similaire à ce qui a été décrit dans le premier mode de réalisation pour obtenir 15 les mêmes avantages. L'agencement réalisé selon l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention permet de réaliser l'arrêt du pignon 20 fou en modifiant très peu de pièces par rapport à ce qui était réalisé dans l'état de la technique représenté à la figure 7. Le 20 blocage en rotation de la rondelle 24 d'arrêt est ainsi réalisé de manière efficace et peu onéreux. En outre l'agencement réalisé selon les enseignements de l'invention permet de conserver un encombrement axial et radial identique à ce qui était réalisé dans l'état de la technique. 25 La position axiale du palier 32 de roulement demeure aussi inchangée par rapport à l'état de la technique. REVENDICATIONS1. Agencement pour l'arrêt axial d'un pignon (20) fou dans une direction sur un arbre (10), notamment de boîte de vitesses de véhicule automobile, comportant : - un arbre (10) d'axe (A) d'orientation axiale présentant un premier tronçon (12) avant et un deuxième tronçon (14) arrière adjacent de diamètre plus grand, une face (16) radiale d'épaulement orientée vers l'avant séparant les deux tronçons (12, 14) ; - un pignon (20) fou monté rotatif autour du deuxième tronçon (14) arrière ; - une rondelle (24) d'arrêt axial du pignon (20) fou qui est montée autour du premier tronçon (12) avant, une face (28) radiale arrière de la rondelle (24) d'arrêt étant serrée axialement contre la face (16) d'épaulement ; - des moyens de blocage en rotation de la rondelle (24) d'arrêt par rapport à l'arbre (10) ; caractérisé en ce que la rondelle (24) d'arrêt est bloquée en rotation sur l'arbre (10) par encastrement axial d'éléments de formes complémentaires entre la rondelle (24) d'arrêt et la face (16) d'épaulement. 2. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la rondelle (24) d'arrêt est bloquée en rotation sur l'arbre (10) par encastrement axial d'au moins un élément (52, 56) porté par la rondelle (20) d'arrêt dans un logement (54) de forme complémentaire formé dans la face (16) d'épaulement. 3. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face (28) arrière de la rondelle (24) d'arrêt comporte au moins un ergot (52) faisant saillie axialement vers l'arrière, l'ergot (52) étant destiné à être encastré dans un logement (54) de forme complémentaire réalisée dans la face (16) d'épaulement de l'arbre (10). 3024194 14 4. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une clavette (56) indépendante qui est destinée à être encastrée axialement dans un logement (58) de forme complémentaire correspondant de la rondelle (24) d'arrêt et dans 5 le logement (54) correspondant de la face d'épaulement. 5. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face (28) arrière de la rondelle (24) d'arrêt comporte des stries (60) radiales qui sont susceptibles d'être encastrées axialement dans des stries (62) radiales de forme complémentaire 10 correspondantes de la face (16) d'épaulement. 6. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face (16) d'épaulement de l'arbre (10) comporte au moins un ergot (64) faisant saillie axialement vers l'avant, l'ergot (64) étant destiné à être encastré dans un logement (58) de forme 15 complémentaire réalisée dans la face (28) arrière de la rondelle (24) d'arrêt. 7. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rondelle (24) d'arrêt est serrée axialement contre la face (16) d'épaulement par vissage 20 d'un élément (46) de serrage sur l'arbre (10). 8. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'effort de serrage est transmis à la rondelle (24) d'arrêt au moins par l'intermédiaire d'une bague (34) interne d'un palier (32) de roulement qui est monté sur le tronçon (12) 25 avant de l'arbre (10).