Brevet FR3040200A1 — publié le 20170224

MANCHON DE SYNCHRONISEUR COMPRENANT UNE CANNELURE INTERNE EN PLASTIQUE ET PROCEDE DE FABRICATION DU MANCHON [0001] Le domaine de l'invention concerne un manchon de synchroniseur pour une boite de vitesses d'un véhicule automobile et un procédé de fabrication du manchon. [0002] Les boites de vitesses de véhicule automobile comprennent des synchroniseurs permettant la synchronisation et le crabotage lors de l'engagement des rapports de vitesses. Un ensemble synchroniseur comprend un manchon coulissant sur un moyeu solidaire de l'arbre primaire d'entrainement de la boite de vitesse pour se synchroniser avec la bague de synchronisation d'un pignon fou du rapport de vitesse sélectionné. La sélection d'un rapport de vitesse comprend une première phase de synchronisation des vitesses de la bague de synchronisation et du pignon fou par déplacement du manchon, puis une fois les vitesses de rotation synchronisées le crabotage de la couronne de crabots du manchon avec le pignon fou. [0003] Pour réduire l'encombrement du synchroniseur il existe des synchroniseurs pour des boites de vitesse ayant des bagues de synchronisation opérant à la fois les fonctions de synchronisation et de crabotage sous un effet dit « d'auto-coincement ». Le moyeu et la bague de synchronisation comprennent sur leurs faces latérales positionnées en regard l'une de l'autre des rampes d'appui auto-bloquantes transmettant axialement le couple de passage des vitesses. Le couple de passage des vitesses n'est plus transmis par l'intermédiaire du manchon qui est alors dépourvu d'entrées de dents et d'anti-lâcher de vitesses servant à la synchronisation et aux crabotages de la vitesse. Le manchon assure uniquement le rôle de commutateur pour l'enclenchement des séquences et déverrouille le synchroniseur pour le ramener au point mort. On connaît par exemple le brevet français FR2821652B1 décrivant un tel système. [0004] La présente invention vise à réduire le coût de fabrication d'un tel synchroniseur. [0005] Plus précisément, l'invention concerne un manchon de synchroniseur pour une boite de vitesses de véhicule automobile. Le manchon comprend une armature cylindrique métallique présentant des surfaces de frottement métalliques et partiellement recouverte sur la surface interne d'un matériau plastique formant une cannelure interne entre les surfaces de frottement. 3040200 2 [0006] De préférence, l'armature métallique présente sur la surface externe une gorge d'actionnement du manchon et est également partiellement recouverte sur la surface externe par le matériau plastique autour de la gorge. [0007] Selon une variante, l'armature métallique est formée d'un corps central cylindrique et de 5 deux flancs latéraux cylindriques et symétriques montés en opposition comprenant chacun des premières languettes rabattues sur la surface interne de sorte à former les surfaces de frottement métallique, les premières languettes rabattues étant rigidifiées par le matériau plastique occupant l'espace entre le corps central et les premières languettes rabattues. [0008] Selon une variante, l'armature métallique comprend également au moins un trou traversant 10 pour le passage du matériau plastique entre la surface interne et la surface externe du manchon. [0009] Selon une variante, l'armature métallique comprend également des deuxièmes languettes latérales encadrant la cannelure interne. [0010] Il est prévu selon l'invention, le procédé conçu spécialement pour la fabrication du manchon conforme à l'une quelconque des variantes précédentes. Il comprend : 15 [0011] - une première étape de fabrication de l'armature métallique présentant les surfaces de frottement métalliques, [0012] - une deuxième étape de pose de l'armature métallique dans un moule comprenant au moins une première chambre de moulage de la cannelure interne entre les surfaces de frottement, [0013] - une troisième étape de coulée du matériau plastique dans le moule pour former la 20 cannelure interne. [0014] Selon une variante, l'armature métallique présente également sur la surface externe une gorge d'actionnement et la troisième étape de coulée comprend également la coulée du matériau plastique partiellement sur la surface externe de l'armature métallique autour de la gorge. [0015] Selon une variante, la première étape de fabrication de l'armature métallique comprend la 25 découpe d'un corps central cylindrique et de deux flancs latéraux cylindriques et symétriques comprenant chacun les premières languettes, puis le montage desdits flancs en opposition sur le corps de sorte que les premières languettes en rabattement forment les surfaces de frottement métallique et la troisième étape de coulée comprend la coulée du matériau plastique de sorte à 3040200 3 rigidifier les premières languettes en occupant l'espace entre le corps central et les premières languettes rabattues. [0016] Selon une variante du procédé, la première étape de fabrication de l'armature métallique comprend le poinçonnage d'au moins un trou traversant permettant lors de la troisième étape de 5 coulée du matériau plastique le passage du matériau plastique entre la première chambre de moulage et une deuxième chambre de moulage de la surface externe du manchon. [0017] Il est prévu un véhicule automobile comprenant une boite de vitesses comprenant des manchons de synchroniseur, et les manchons sont conformes à l'une quelconque des variantes précédentes. 10 [0018] Grâce à l'invention, l'utilisation de matériau plastique à la place de matériau métallique permet de réduire le coût de fabrication d'un synchroniseur. L'invention permet également la réduction de la masse du synchroniseur. [0019] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l'invention 15 donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : les figures 1A et 1B représentent un manchon selon l'invention avec les parties formées d'un matériau plastique mises en évidence par des hachures sur la figure 1B ; la figure 2 représente une vue éclatée de l'armature métallique du manchon composée d'un corps central et de deux flancs latéraux lors du procédé de fabrication ; 20 . la figure 3 représente l'armature métallique assemblée dépourvue des parties formées du matériau plastique. [0020] L'invention s'applique à un ensemble synchroniseur de boite de vitesses à effet dit « auto-coincement » pour véhicule automobile. Dans ce type de synchroniseur le moyeu et la bague de synchronisation se transmettent directement le couple moteur axialement par l'intermédiaire de 25 rampes d'assistance. Le manchon du synchroniseur est actionné par une gorge extérieure au moyen d'une fourchette pilotée par le levier de vitesse. Le manchon du synchroniseur solidaire du moyeu engage un rapport de vitesse en amorçant par son déplacement axial une synchronisation avec des dents de synchronisation de la bague de synchronisation, puis une synchronisation et un crabotage axialement et directement entre le moyeu et la bague de synchronisation par coincement de la bague de synchronisation. Les rampes d'assistance du moyeu et de la bague de synchronisation sont 3040200 4 positionnées angulairement, en périphérie et en regard les unes des autres sur leurs faces latérales. Leur rotation et leur déplacement entraine l'écartement des pièces générant l'effet d'auto-coincement réalisant ainsi la synchronisation puis le crabotage. Le manchon est plus simple dans sa réalisation car il est dépourvu d'entrée de dents et d'anti-lâcher de vitesses. 5 [0021] Dans la suite de la description, le manchon et son procédé de fabrication seront décrits plus précisément. Le fonctionnement du synchroniseur n'est pas abordé en détail. L'invention s'applique à tout type de boite de vitesses dans laquelle le couple de transmission ne passe plus par l'intermédiaire du manchon. [0022] Les figures 1A, 1B représentent plus précisément un manchon 1 du synchroniseur. On notera 10 que le manchon est dépourvu de denture de crabotage. La figure 1A représente une vue filaire en trois dimensions du manchon et la figure 1B représente la même figure avec une mise en évidence par des hachures des parties en matériau plastique. Le manchon 1 présente une structure en anneau sensiblement cylindrique coulissant axialement sur le moyeu du synchroniseur. Le manchon 1 comprend une surface intérieure en contact, lorsqu'il est monté dans la boite de vitesses, avec le 15 moyeu sur sa cannelure interne 11A, 13A, 11b, 13B, 11C, 13C. Le manchon 1 comprend des surfaces de frottement métalliques 12A, 14A, 12B, 14B, 12C, 14C sur la surface interne du manchon réparties angulairement. Ces zones de frottement métalliques sont destinées à subir des efforts lors de l'engagement d'un rapport de vitesse. Les zones de frottement s'étendent sur toute la largeur du manchon 1. 20 [0023] En particulier, les trois surfaces de frottement 12A, 12B, 12C angulairement équidistantes à 120° forment des évidements sur la surface intérieure du manchon 1 qui sont destinés à recevoir des dents de synchronisation de la bague de synchronisation lors du déplacement axial du manchon 1. Les dents de synchronisation pénètrent axialement dans ces évidements et exercent un effort lors du retour de la bague de synchronisation au point mort. 25 [0024] Quant à elles les trois surfaces de frottement 14A, 14B, 14C également réparties angulairement et équidistantes à 120° sont en contact avec trois billages d'armement. Ces surfaces de frottement comprennent chacune une cavité cylindrique 141 destinée à recevoir le billage. Les cavités cylindriques sont positionnées sur l'axe central de la largeur du manchon. Le billage d'armement permet le maintien du manchon sur le point mort. De plus, lors du déplacement du 30 manchon 1, les zones de frottement 14A, 14B, 14C du manchon exercent un effort sur les billages. Dans une variante, ces billages peuvent exercer à leur tour un effort sur la bague de synchronisation pour réaliser l'essorage. 3040200 5 [0025] Dans une autre variante, les billages exercent des efforts uniquement pour le maintien du manchon au point mort. Le temps d'essorage est réalisé dès que le manchon pousse sur les butées de fin de course de la bague de synchronisation. A cet instant il y a indexage de la bague et sous le couple de friction celle-ci dévire à l'intérieur du manchon et vient se placer pour que les dents soient 5 en vis-à-vis des évidements et ceci jusqu'au placage des faces de dents. [0026] Par ailleurs, la surface extérieure du manchon 1 comprend une gorge annulaire 15 positionnée sur l'axe central de la largeur du manchon 1. La gorge 15 comprend une surface métallique de sorte à subir les efforts lorsque la fourchette est actionnée par le conducteur pour l'engagement d'un rapport de vitesse. Le manchon permet habituellement de sélectionner deux 10 rapports de vitesse en se déplaçant axialement à l'arbre primaire dans l'un ou l'autre sens. [0027] La cannelure interne comprend les six parties 11A, 13A, 11B, 13B, 11C, 13B positionnées sur la surface interne du manchon. Les parties de la cannelure interne sont réparties angulairement et sont formée d'un matériau plastique. L'utilisation d'un matériau plastique est rendue possible du fait que le manchon 1 ne transmet plus le couple moteur entre le moyeu et le pignon. Le manchon 1 15 comprend une armature cylindrique métallique présentant les surfaces de frottement métalliques 12A, 14A, 12B, 14B, 12C, 14C et partiellement recouverte sur la surface interne du matériau plastique formant la cannelure interne entre les surfaces de frottement. [0028] Le matériau plastique est coulé sous forme liquide dans un moule autour d'une armature métallique du manchon 1 formant notamment les surfaces de frottement 12A, 14A, 12B, 14B, 12C, 20 14C. Lors de la fabrication du manchon 1, l'ensemble formé par l'armature métallique et le moule définit les chambres de moulage des six parties de la cannelure interne. Le procédé de fabrication sera décrit plus précisément dans la suite de la description. [0029] On notera que l'armature métallique est également partiellement recouverte sur la surface externe par le matériau plastique autour de la gorge. La gorge 15 est entourée de deux anneaux de 25 plastique 10A, 10B remplissant la largeur du manchon 1. Dans une variante, la surface externe du manchon n'est pas recouverte de matériau plastique. Elle peut par exemple être soudée à une autre pièce métallique emboutie. [0030] De préférence, le matériau plastique de la cannelure interne et de la surface externe forment un même corps plastique. Ce corps plastique permet de rigidifier l'armature métallique et d'assurer 30 la formation du manchon 1 durant une même phase de coulée du plastique. 3040200 6 [0031] Par exemple, le matériau plastique est de type polyoxyméthylène (POM) chargé en fibre de verre ou polyester élastomère thermoplastique (PET) chargé en fibre de verre. [0032] L'armature métallique est recouverte partiellement du matériau plastique laissant découvertes les zones de frottement en contact avec les dents de synchronisation de la bague, les 5 billages et la fourchette de sélection. La figure 2 représente une vue éclatée dans l'armature métallique avant la phase de coulée du matériau plastique sur sa surface. [0033] Dans ce mode de réalisation, l'armature métallique est formée d'un corps central cylindrique 3 et de deux flancs latéraux 2A, 2B cylindriques et symétriques montés en opposition. [0034] Chacun des flancs comprend des premières languettes, 22A, 24A, 22B, 24B, 22C, 24C pour le 10 flanc 2A, et 27A, 29A, 27B, 29B, 27C, 29C pour le flanc 2B respectivement. Les languettes débordent sur le bord extérieur et sont rabattues en regard des unes des autres sur la surface interne de sorte à former les surfaces de frottement métallique 12A, 14A, 12B, 14B, 12C, 14C du manchon 1. Les languettes des flancs latéraux 2A, 2B sont ainsi positionnées parallèlement au plan du corps cylindrique 3. Les extrémités des languettes du premier flanc 2A sont ensuite soudées avec les 15 extrémités des languettes du deuxième flanc 2B au niveau de l'axe central du corps central 3. [0035] De préférence, l'armature métallique comprend également des deuxièmes languettes latérales 21, 26 sur le bord extérieur encadrant la cannelure interne. Ces languettes sont pliées à 90° avec l'anneau cylindrique du flanc. Ainsi, la cannelure interne présente sur ses parois latérales une partie métallique protégeant le matériau plastique des contacts latéraux et d'une déformation du 20 plastique. [0036] Une fois le processus de fabrication du manchon terminé, les premières languettes rabattues sont rigidifiées par le matériau plastique occupant l'espace entre le corps central 3, les premières languettes rabattues des flancs latéraux 2A, 2B, ainsi que les deuxièmes languettes pliées à 90°. [0037] Par ailleurs, l'armature métallique comprend également des trous traversant pour le passage 25 du matériau plastique entre la surface interne et la surface externe du manchon. Dans ce mode de réalisation, le corps central 3 comprend six paires de fentes 31A, 31B, 31C, 31D, 31E, 31F autour d'une nervure centrale formant le fond de la gorge 15. Les fentes facilitent également l'indexage pour la pose des flancs latéraux 2A, 2B. Les flancs latéraux comprennent chacun six passages traversant 20A, 25A, 20B, 25B, 20C, 25C, 20D, 25D, 20E, 25E, 20F, 25F. Ces passages sont des 30 ouvertures destinées à être montées en regard des fentes du corps central 3, notamment pour le passage du matériau plastique. 3040200 7 [0038] Il est prévu selon l'invention le procédé de fabrication qui comprend les étapes suivantes : [0039] - une première étape de fabrication de l'armature métallique présentant les surfaces de frottement métalliques, [0040] - une deuxième étape de pose de l'armature métallique dans un moule comprenant au 5 moins une première chambre de moulage de la cannelure interne entre les surfaces de frottement, [0041] - une troisième étape de coulée du matériau plastique dans le moule pour former la cannelure interne, et de préférence également la coulée du matériau plastique partiellement sur la surface externe de l'armature métallique autour de la gorge. [0042] L'armature cylindrique est formée du corps central 3 et des flancs latéraux 2A, 2B. Dans un 10 premier temps, le corps central 3 est découpé dans une plaque de tôle, formant ainsi une bande ayant la largeur du manchon 1. La bande est travaillée pour obtenir les fentes 31A, 31B, 31C, 31D, 31E, 31F et la nervure centrale. La bande est ensuite roulée formant le corps central cylindrique 3 visible sur la figure 2. [0043] Les flancs latéraux 2A, 2B sont fabriqués par emboutissage et découpe des languettes 22A, 15 24A, 22B, 24B, 22C, 24C pour le flanc 2A, et des languettes 27A, 29A, 27B, 29B, 27C, 29C pour le flanc 2B. Ces languettes sont ensuite rabattues vers le centre. Les languettes métalliques de bord des cannelures 21, 26 en matériau plastique sont pliées à 90°. Les passages 20A, 25A, 20B, 25B, 20C, 25C, 20D, 25D, 20E, 25E, 20F, 25F sont poinçonnés dans les flancs lors de cette première étape de fabrication de l'armature. De plus, les passages sont utilisés pour l'indexage des flancs latéraux 2A, 20 2B avec les fentes du corps cylindrique central 3. [0044] Par ailleurs, le poinçonnage des passages traversant permet lors de la troisième étape de coulée du matériau plastique le passage du matériau plastique entre la première chambre de moulage et la deuxième chambre de moulage de la surface externe du manchon [0045] Les bordures des flancs 2A, 2B destinées à être positionnées au centre du corps central 25 forment lorsqu'ils sont montés en opposition les bords de la gorge 15 du manchon 1. Les flancs sont centrés par pions sur machine au moyen des passages de coulée pour finaliser leur positionnement. [0046] La figure 3 représente l'armature métallique 4 assemblée et nue, prête pour la phase de coulée du plastique liquide. L'évidemment de frottement 12A et la surface de frottement d'un billage 14A sont alors soudés. Les languettes de bord 21, 26 délimitent les chambres de la cannelure. Les 3040200 8 passages 20A autorisent la coulée du plastique liquide entre la surface interne et la surface externe de l'armature métallique 4. [0047] Une fois que les flancs latéraux 2A, 2B sont assemblés et soudés sur le corps central 3, l'armature métallique 4 est installée dans le moule du matériau plastique. Le moule comprend la 5 chambre interne ayant le profil de la cannelure interne, et de préférence la chambre externe pour la surface externe de l'armature métallique. Le matériau plastique liquide passe de la chambre interne à la chambre externe du moule au travers des passages de l'armature. On notera que les évidements des zones de frottements 12A, 14A, 12B, 14B, 12C, 14C sont étanchés par la définition du moule d'injection. Par ailleurs, les languettes de bord des cannelures 21, 26 participent à la définition des 10 chambres de moulage des cannelures. [0048] Lors de la troisième étape de coulée du plastique liquide, le matériau plastique rigidifie les premières languettes formant les zones de frottement en occupant l'espace entre le corps central 3 et les premières languettes rabattues. Ce procédé de fabrication est avantageux, car l'armature est rigidifiée d'une part par la soudure du corps central et des flancs latéraux et d'autre part par le 15 matériau plastique qui recouvre l'armature. [0049] Le procédé de fabrication par moulage d'un plastique liquide offre un processus pérenne en terme de répétabilité du procédé de fabrication et surtout l'obtention de manchons de synchroniseur ayant une masse et un coût très inférieur aux manchons conventionnels entièrement métallique. L'invention tire avantage de l'architecture du synchroniseur dans lequel le couple moteur 20 ne passe plus par le manchon. REVENDICATIONS1. Manchon (1) de synchroniseur pour une boite de vitesses de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une armature cylindrique métallique (4) présentant des surfaces de frottement métalliques (12A, 14A, 12B, 14B, 12C, 14C) et partiellement recouverte sur la surface interne d'un matériau plastique formant une cannelure interne (11A, 13A, 11b, 13B, 11C, 13C) entre les surfaces de frottement. 2. Manchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature métallique (4) présente sur la surface externe une gorge (15) d'actionnement du manchon et est également partiellement recouverte sur la surface externe par le matériau plastique (10A, 10B) autour de la gorge. 3. Manchon selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'armature métallique (4) est formée d'un corps central cylindrique (3) et de deux flancs latéraux (2A, 2B) cylindriques et symétriques montés en opposition comprenant chacun des premières languettes rabattues (22A, 24A, 22B, 24B, 22C, 24C ; 27A, 29A, 27B, 29B, 27C, 29C) sur la surface interne de sorte à former les surfaces de frottement métallique (12A, 14A, 12B, 14B, 12C, 14C), les premières languettes rabattues étant rigidifiées par le matériau plastique occupant l'espace entre le corps central et les premières languettes rabattues. 4. Manchon selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'armature métallique (4) comprend également au moins un trou traversant (20A) pour le passage du matériau plastique entre la surface interne et la surface externe du manchon. 5. Manchon selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'armature métallique (4) comprend également des deuxièmes languettes latérales (21, 26) encadrant la cannelure interne. 6. Procédé conçu spécialement pour la fabrication du manchon conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend : - une première étape de fabrication de l'armature métallique (4) présentant les surfaces de frottement métalliques (12A, 14A, 12B, 14B, 12C, 14C), 3040200 10 - une deuxième étape de pose de l'armature métallique dans un moule comprenant au moins une première chambre de moulage de la cannelure interne entre les surfaces de frottement, - une troisième étape de coulée du matériau plastique dans le moule pour former la cannelure interne (11A, 13A, 11b, 13B, 11C, 13C). 5 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'armature métallique (4) présente également sur la surface externe une gorge d'actionnement (15) et la troisième étape de coulée comprend également la coulée du matériau plastique partiellement sur la surface externe de l'armature métallique autour de la gorge. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la première étape de 10 fabrication de l'armature métallique comprend la découpe d'un corps central cylindrique (3) et de deux flancs latéraux (2A, 2B) cylindriques et symétriques comprenant chacun les premières languettes (22A, 24A, 22B, 24B, 22C, 24C ; 27A, 29A, 27B, 29B, 27C, 29C), puis le montage desdits flancs en opposition sur le corps de sorte que les premières languettes en rabattement forment les surfaces de frottement métallique (12A, 14A, 12B, 14B, 12C, 14C) et en ce que la troisième étape de 15 coulée comprend la coulée du matériau plastique de sorte à rigidifier les premières languettes en occupant l'espace entre le corps central et les premières languettes rabattues. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendication 6 à 8, caractérisé en ce que la première étape de fabrication de l'armature métallique comprend le poinçonnage d'au moins un trou traversant (20A) permettant lors de la troisième étape de coulée du matériau plastique le 20 passage du matériau plastique entre la première chambre de moulage et une deuxième chambre de moulage de la surface externe du manchon. 10. Véhicule automobile comprenant une boite de vitesses comprenant des manchons de synchroniseur, caractérisé en ce que les manchons sont conformes à l'une quelconque des revendications 1 à 5. 25