Brevet FR3060078A1 — publié le 20180615

SYSTEME DE SYNCHRONISATION POUR BOITE DE VITESSES COMPRENANT UN MANCHON AVEC FLASQUE CENTRAL La présente invention concerne un système de synchronisation pour une boîte de vitesses de véhicule automobile, ainsi qu'une boîte de vitesses équipée de tels systèmes de synchronisation, et un véhicule automobile comportant une telle boîte de vitesses. Les véhicules automobiles comportent généralement une boîte de vitesses disposée en sortie du moteur thermique, présentant différents rapports de vitesse permettant d'ajuster la démultiplication entre le moteur et les roues motrices. Un type de boîte de vitesses connu comporte des couples de pignons portés par deux arbres parallèles, présentant pour chaque couple un pignon fixe sur son arbre et l'autre pignon qui est libre en rotation. Chaque pignon libre est associé à un système de synchronisation, comportant un manchon coulissant axialement lié en rotation avec l'arbre par des cannelures, qui commande un dispositif assurant la synchronisation de la vitesse du pignon libre, puis son crabotage afin d'effectuer l'engagement du rapport de vitesse défini par le couple de pignon. Ces boîtes de vitesses peuvent comporter un simple embrayage en entrée et une commande manuelle ou automatique, ou un double embrayage en entrée. Un type de système de synchronisation connu, présenté notamment par le document EP-A1-1239174, réalisé suivant un principe appelé « Borg Warner », comporte un manchon comprenant de chaque côté une tôle formant un rebord axial présentant à l'intérieur une denture de crabotage. La denture de crabotage du manchon comporte vers l'avant des pentes qui pressent sur des chanfreins d'entrée d'une denture d'une bague de 30 synchronisation comprenant un cône de frottement engagé sur un cône correspondant du pignon libre, formant un système de dévirage. Pendant la phase de synchronisation la différence de vitesse entre les deux cônes 3060078 2 applique un couple d'entraînement vers l'avant sur la bague de synchronisation, qui donne un décalage angulaire entre les deux dentures empêchant le manchon d'avancer. Quand la différence de vitesse devient faible le couple d'entraînement 5 s'annule pratiquement ce qui permet une petite rotation en sens arrière de la bague de synchronisation, formant un dévirage alignant les dentures, permettant l'avance rapide de la denture du manchon sur celle de cette bague, puis son engagement sur une denture de crabotage liée au pignon. Le système de dévirage est disposé entre le manchon et la bague de 10 synchronisation. La bague de synchronisation a une position axiale fixe, pendant l'engagement du rapport le manchon avance par rapport à cette bague. Ce type de système de synchronisation pose un problème d'efficacité des cônes de frottement, qui sont disposés sur un diamètre nettement 15 inférieur à celui des dentures de crabotage. Pour y remédier on peut disposer en parallèle plusieurs cônes de frottement, ce qui augmente le nombre d'éléments. On a aussi un problème de coût relativement élevé. En particulier la denture de crabotage du manchon comportant des pentes à l'avant, 20 nécessite un usinage qui entraîne des coûts. Un autre type de système de synchronisation connu, présenté notamment par le document FR-A1-2986290, comporte un manchon comprenant un flasque central disposé transversalement, présentant une partie annulaire extérieure d'entraînement déplacée par une fourchette de 25 commande. Un moyeu de crabotage fixé de chaque côté du flasque central, comporte des cannelures intérieures coulissant sur l'arbre, et sur son contour une denture extérieure de crabotage. Chaque côté du flasque central reçoit en dessous de la partie extérieure d'entraînement, un anneau présentant une forme axiale comprenant un cône intérieur tourné vers le pignon. L'anneau est poussé par un système d'armement à ressort transmettant un effort sur le cône extérieur d'une bague de synchronisation liée à ce pignon, qui peut s'escamoter 3060078 3 ensuite pour laisser le mouvement de crabotage. La bague de synchronisation comporte décalé en dessous du cône extérieur, un perçage axial équipé d'une denture intérieure de crabotage. Le déplacement du flasque central entraîne par le système d'armement 5 à ressort l'anneau axial, son cône intérieur presse sur le cône de la bague de synchronisation afin de synchroniser la vitesse du pignon libre. Quand la différence de vitesse devient faible, le système de dévirage permet l'avance du manchon, et l'engagement de la denture extérieure du moyeu de crabotage dans la denture intérieure de la bague de 10 synchronisation. L'implantation des cônes de synchronisation sur un grand diamètre à l'extérieur de la denture de crabotage, donne un couple élevé de synchronisation grâce au rayon d'action du couple de frottement qui est important. 15 Toutefois la denture de crabotage réalisée dans un perçage axial de la bague de synchronisation, disposée sur un diamètre réduit décalé en dessous du cône extérieur de frottement, donne un effort d'engagement de ce crabot relativement important. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients 20 de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un système de synchronisation pour une boîte de vitesses, comportant au moins un pignon libre porté par un arbre disposé suivant un axe, un manchon coulissant comprenant un flasque central disposé transversalement, entrainé en rotation par l'arbre comprenant une 25 première denture de crabotage disposée sur un contour radialement extérieur, coopérant avec une deuxième denture de crabotage liée au pignon, ce manchon coulissant entraînant une bague de synchronisation comprenant un cône de frottement tourné radialement vers l'extérieur, ce système étant remarquable en ce que la bague de synchronisation est reliée 30 au flasque central par un moyen d'armement transmettant un effort axial, ce moyen d'armement étant disposé radialement en dessous des dentures de crabotage et du cône de frottement la de bague de synchronisation. 3060078 4 Un avantage de ce système de synchronisation est que le moyen d'armement étant positionné radialement en dessous des dentures de crabotage, on peut disposer radialement à la fois la première denture de crabotage et le cône de frottement de la bague de synchronisation, juste en 5 dessous d'une partie extérieure d'entrainement du flasque central pour sa commande par une fourchette de la boîte de vitesses. On a donc radialement une juxtaposition de la denture et du cône sans distance entre eux, ce qui permet d'obtenir à la fois le plus grand diamètre d'implantation de cette denture et de ce cône. 10 On réalise ainsi une optimisation des volumes du système de synchronisation, donnant simultanément les meilleures performances de synchronisation et de crabotage. Le système de synchronisation selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées 15 entre elles. Avantageusement, le flasque est réalisé dans une tôle. En particulier, le manchon peut comporter un moyeu présentant une face transversale accolée au flasque comprenant sur son contour extérieur la première denture de crabotage, ce moyeu se prolongeant vers l'arbre par un 20 déport axial tourné vers le pignon, comprenant un perçage central équipé de cannelures intérieures de liaison avec l'arbre. Avantageusement, le moyen d'armement forme une liaison en rotation de la bague de synchronisation avec le manchon, comprenant des doigts disposés axialement qui sont fixés sur cette bague de synchronisation. 25 Avantageusement, les doigts axiaux comportent une extrémité sertie sur la bague de synchronisation. Avantageusement, le manchon comporte un ressort appliquant une force sur des pentes des doigts axiaux, transmettant la poussée axiale de ce manchon sur la bague de synchronisation. 30 En particulier, le ressort peut être un jonc ouvert présentant un contour radialement extérieur pressant sur les doigts axiaux. 3060078 5 L'invention a aussi pour objet une boîte de vitesses pour un véhicule automobile, équipée de pignons libres prévus pour réaliser des rapports de vitesse, comportant des systèmes de synchronisation pour l'engagement de ces pignons libres comprenant l'une quelconque des caractéristiques 5 précédentes. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile équipé d'une boîte de vitesses disposée entre un moteur et les roues motrices, comprenant la caractéristique précédente. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et 10 avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un système de synchronisation selon l'invention prévu pour être disposé entre deux pignons libres, un seul de ces pignons étant représenté ; 15 - la figure 2 est une vue éclatée présentant les composants de ce système de synchronisation ; - la figure 3 est une vue de détail du flasque de ce système de synchronisation équipé d'un moyeu ; et - la figure 4 est une vue de ce système de synchronisation seul 20 présentant une coupe axiale partielle. Les figures 1, 2, 3 et 4 présentent un système de synchronisation comportant un manchon de synchronisation 4 disposé sur un arbre 2 d'une boîte de vitesses, présentant une symétrie par rapport à un plan transversal médian, prévu pour recevoir de chaque côté un pignon libre 6. 25 Chaque pignon 6 comporte un moyeu présentant un alésage lisse de guidage sur le diamètre extérieur des cannelures de l'arbre 2, une denture extérieure 10, et entre les deux sur la face latérale tournée vers le manchon 4, un épaulement circulaire de centrage 38. Le manchon 4 comporte un flasque central 30 formant une rondelle 30 plate, présentant une couronne extérieure prévue pour être engagée dans une fourchette de commande de la boîte de vitesses, assurant un coulissement axial de ce manchon. 3060078 6 Chaque côté du flasque central 30, reçoit un moyeu 20 en tôle présentant une face transversale plane qui se prolonge vers l'arbre 2 par un déport axial 24 tourné vers le pignon 6, se terminant par un rebord radial comportant un perçage central présentant des cannelures intérieures 26 qui 5 s'ajustent sur celles de l'arbre 2 afin d'assurer l'entraînement. Les deux moyeux 20 sont fixés ensemble avec le flasque 30 intercalé entre eux, par six rivets 42 traversant des perçages 44 de ces moyeux et du flasque, présentant un épaulement de sertissage à chaque extrémité. Le contour extérieur de chaque moyeu 20 comporte une denture de 10 crabotage 28 présentant pour chaque dent un côté tourné vers le pignon 6 qui est taillé en pointe. Chaque pignon 6 reçoit sur son épaulement de centrage 38 une couronne de crabotage 32 réalisée en tôle, comportant une partie transversale plane présentant un perçage central ajusté sur cet épaulement, 15 qui est fixée au pignon par une soudure. La couronne de crabotage 32 comporte radialement vers l'extérieur un rebord axial 34 tourné vers le manchon 4, comprenant à son extrémité une denture de crabotage 36 découpée dans la tôle, présentant pour chaque dent une extrémité taillée en pointe, prévue pour recevoir axialement la 20 denture 28 du moyeu 20 disposé en face afin d'assurer une liaison d'entraînement entre le manchon 4 et le pignon 6. Le rebord axial 34 de chaque couronne de crabotage 32 présente une face intérieure légèrement conique, se resserrant vers le pignon 6, recevant un cône de frottement tourné radialement vers l'extérieur d'une bague de 25 synchronisation 40, qui s'ajuste dedans. Les deux bagues de synchronisation 40, les deux moyeux 20 ainsi que le flasque central 30 comportent trois séries de perçages formant chacun un alignement traversant cet ensemble. Chaque alignement de perçages 50 reçoit un doigt axial sensiblement cylindrique 52, présentant à chaque 30 extrémité 54 une partie affinée qui s'ajuste dans le perçage 50 d'une bague de synchronisation 40 afin d'être sertie pour assurer une fixation rigide sur ces bagues. 3060078 7 Le flasque central 30 présente un perçage central recevant à l'intérieur un jonc d'armement ouvert 60, dont l'ouverture est retenue par un bossage 62 dépassant à l'intérieur de ce perçage. Le jonc 60 est calé latéralement de chaque côté par la face transversale plane d'un moyeu 20, qui est serrée sur 5 le côté du flasque central 30. Chaque doigt axial 52 présente une face plane parallèle à l'axe, tournée vers l'arbre 2, comportant une rainure en forme de « V » disposée perpendiculairement à l'axe. Quand le manchon 4 est dans sa position centrale de repos, le contour radialement extérieur du jonc 60 est ajusté dans 10 la rainure en « V », en pressant radialement vers l'extérieur par son élasticité sur le fond de cette rainure. La partie affinée centrale 56 de chaque doigt axial 52, est reliée de chaque côté à une partie de plus grand diamètre par une partie conique. Le fonctionnement du système de synchronisation est le suivant. Quand 15 le manchon 4 est dans sa position centrale, le jonc 60 appuie sur le fond de la rainure des doigts axiaux 52 ce qui maintient ces doigts ainsi que les bagues de synchronisation 40 dans une position au repos, leurs cônes de frottement étant légèrement éloignés des faces intérieures coniques des couronnes de crabotage 32 pour éviter un frottement et une perte d'énergie. 20 Lors du déplacement du manchon 4 d'un côté pendant la phase d'armement, le jonc ouvert 60 restant au fond de la rainure des doigts 52, transmet par ces doigts une poussée axiale limitée sur la bague de synchronisation 40 de ce côté, prenant appui sur la couronne de crabotage 32 en synchronisant la vitesse de son pignon 6. 25 On obtient un couple de synchronisation sur la bague de synchronisation 40, qui s'applique par l'intermédiaire des doigts 52 sur les perçages 50 du flasque central 30 et des moyeux 20 recevant ces doigts. En parallèle les parties coniques des doigts 52 prenant appui sur les côtés des perçages 50 pour transmettre le couple de synchronisation, 30 s'opposent à la fin du mouvement axial du manchon 4 afin d'éviter l'engagement des dentures de crabotage 28, 36 entre elles. 3060078 8 En fin de synchronisation le couple de synchronisation devenant suffisamment faible, les parties coniques des doigts 52 ne s'opposent plus à l'avance du manchon 4. On obtient un dévirage permettant une rotation en arrière du pignon 6 sous l'effet de ces parties coniques. 5 Le jonc 60 sort de la rainure en « V » des doigts 52, le manchon 4 peut rapidement avancer en réalisant grâce aux pointes des extrémités de la denture 36 de la couronne de crabotage 32, un engagement facile sur la denture 28 du moyeu 20. On notera que sur la couronne de crabotage 32, la denture de 10 crabotage 36 est disposée radialement juste en dessous de la partie extérieure de commande du flasque central 30 par une fourchette, et que la face intérieure conique de frottement de cette couronne est disposée juste en dessous, au plus près de cette denture. On obtient les plus grands diamètres possibles à la fois pour les 15 dentures de crabotage 28, 36 et pour les faces coniques de frottement, qui donnent la meilleure efficacité des fonctions synchronisation et crabotage. Ces fonctions nécessitent en particulier une poussée axiale minimum de commande, ce qui assure le confort de conduite du véhicule. Le système de synchronisation est formé de manière simple et 20 économique, avec notamment le manchon 4 comprenant le flasque central 30 et les deux moyeux 20, et les couronnes de crabotage 32, qui sont réalisés par des tôles découpées et embouties présentant un coût réduit. On peut en particulier prévoir tous types de matière ou de revêtement pour les cônes et les faces coniques de frottement, apportant un coefficient 25 de frottement élevé et une résistance à l'usure. On peut aussi prévoir toute autre forme pour le système de dévirage. REVENDICATIONS1 - Système de synchronisation pour une boîte de vitesses, comportant au moins un pignon libre (6) porté par un arbre (2) disposé suivant un axe, un manchon coulissant (4) comprenant un flasque central (30) disposé transversalement, entrainé en rotation par l'arbre (2), comprenant une première denture de crabotage (28) disposée sur un contour radialement extérieur, coopérant avec une deuxième denture de crabotage (36) liée au pignon (6), ce manchon coulissant (4) entraînant une bague de synchronisation (40) comprenant un cône de frottement tourné radialement vers l'extérieur, caractérisé en ce que la bague de synchronisation (40) est reliée au flasque central (30) par un moyen d'armement transmettant un effort axial, ce moyen d'armement étant disposé radialement en dessous des dentures de crabotage (28, 36) et du cône de frottement la de bague de synchronisation (40). 2 - Système de synchronisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flasque (30) est réalisé dans une tôle. 3 - Système de synchronisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon (4) comporte un moyeu (20) présentant une face transversale accolée au flasque (30) comprenant sur son contour extérieur la première denture de crabotage (28), ce moyeu (20) se prolongeant vers l'arbre par un déport axial (24) tourné vers le pignon (6) comprenant un perçage central équipé de cannelures intérieures (26) de liaison avec l'arbre (2). 4 - Système de synchronisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'armement forme une liaison en rotation de la bague de synchronisation (40) avec le manchon (4), comprenant des doigts disposés axialement (52), qui sont fixés sur cette bague de synchronisation (40). 5 - Système de synchronisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les doigts axiaux (52) comportent une extrémité (54) sertie sur la bague de synchronisation (40). 3060078 10 6 - Système de synchronisation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le manchon (4) comporte un ressort (60) appliquant une force sur des pentes des doigts axiaux (52), transmettant la poussée axiale de ce manchon (4) sur la bague de synchronisation (40). 5 7 - Système de synchronisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ressort (60) est un jonc ouvert présentant un contour radialement extérieur pressant sur les doigts axiaux (52). 8 - Boîte de vitesses pour un véhicule automobile, comportant des pignons libres (6) prévus pour réaliser des rapports de vitesse, caractérisée 10 en ce qu'elle comporte des systèmes de synchronisation pour l'engagement de ces pignons libres (6), réalisés selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9 - Véhicule automobile comportant une boîte de vitesses disposée entre un moteur et les roues motrices, caractérisé en ce que cette boîte de 15 vitesses est selon la revendication 8.