Brevet FR3059741A1 — publié le 20180608

"Dispositif de couplage à crabot pour une boîte de vitesses de véhicule automobile" DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif de couplage à crabot d'un pignon fou sur un arbre de boîte de vitesses, notamment de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de 10 couplage à crabot d'un pignon fou sur un arbre de boîte de vitesses, comportant : - un moyeu fixé sur l'arbre de boîte et qui comporte des cannelures axiales extérieures ; - un manchon baladeur monté coulissant axialement sur le 15 moyeu et qui comporte des cannelures axiales intérieures qui sont reçues circonférentiellement entre des cannelures axiales extérieures du moyeu, et dont au moins une extrémité axiale est conformée en une dent de baladeur ; - un pignon fou de crabotage comportant une série de 20 dents axiales externes de crabot orientées en direction du manchon baladeur, dispositif dans lequel chaque dent de baladeur est apte à s'engager entre deux dents consécutives de crabot avec un jeu circonférentiel déterminé, dit jeu de denture, par coulissement 25 axial du manchon baladeur. ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION On connaît déjà des dispositifs de couplage par crabot 30 sans synchronisation. Ces dispositifs comportent un manchon baladeur réalisé par l'assemblage de trois pièces. Une première pièce est formée par un disque comportant un tube central. Le disque présente ainsi une section radiale en 3059741 2 forme de "T". La barre centrale du "T" forme une nervure annulaire tournée radialement vers l'extérieur. Une face radiale intérieure du tube comporte des cannelures assurant la liaison en rotation avec le moyeu. 5 Une deuxième et une troisième pièces sont chacune formées par une couronne crénelée dont chaque créneau forme une dent de crabot faisant saillie axialement. Les deux couronnes crénelées sont enfilées sur le tube et fixées par soudage de part et d'autre de la nervure annulaire du lo disque. Cependant, du fait de sa faible épaisseur, les opérations de soudage entraînent une déformation du disque. Il est par conséquent nécessaire d'effectuer des opérations de reprise après soudage pour corriger les défauts de géométrie du 15 manchon baladeur consécutifs aux opérations de soudage. Le coût de fabrication du manchon baladeur en trois pièces est donc très élevé. On connaît aussi un dispositif de couplage par crabot qui comporte principalement un moyeu fixé sur un arbre tournant de 20 boîte et qui comporte des cannelures extérieures ; un manchon baladeur de crabotage qui est monté coulissant axialement sur le moyeu et qui comporte des cannelures axiales intérieures qui sont reçues circonférentiellement entre des cannelures extérieures du moyeu pour lier le manchon baladeur en rotation au moyeu, 25 chacune des cannelures axiales intérieures comportant une extrémité axiale conformée en une dent de baladeur. Le dispositif comporte encore un pignon fou de crabotage comportant une série de dents axiales externes qui sont orientées axialement en direction du manchon baladeur. 30 De manière connue, dans un tel dispositif de couplage, une dent de baladeur est apte à s'engager axialement entre deux dents consécutives circonférentiellement du crabot afin de lier en rotation l'arbre de boîte et le pignon. 3059741 3 Les déplacements du manchon baladeur sont commandés par une fourchette de façon à venir craboter la denture du pignon fou. Un tel dispositif est connu en association avec des moyens 5 de synchronisation de la vitesse de rotation du pignon fou avec celle du pignon fou, correspondant à celle de l'arbre de boîte, préalablement à l'engagement des dents de baladeur entre les dents de crabot. Dans tous ces exemples connus, le jeu de denture entre les crabots ne permet en effet pas de réaliser l'opération de crabotage sans synchronisation préalable des vitesses de rotation. Selon un exemple connu, le document FR 3 006 729 propose de synchroniser les vitesses de rotation du pignon fou et du moyeu par clabotage avec jeu circonférentiel. A cet effet, le pignon fou est muni de clabots de pignon dissociés des dents de crabot, et le manchon baladeur est muni de clabots de baladeur dissociés des dents de baladeur. Les clabots de pignon s'étendent axialement vers les clabots de baladeur Les clabots de pignon s'étendent en saillie axialement par 20 rapport aux dents de crabot. De même, les clabots de baladeur s'étendent en saillie axialement par rapport aux dents de baladeur. Le fonctionnement d'un tel dispositif est réalisé en deux phases. 25 Ainsi, lorsque le manchon baladeur est commandé en coulissement vers le pignon fou, les clabots de baladeur sont engagés entre les clabots de pignon tandis que les crabots ne sont pas encore engagés. Le jeu circonférentiel entre les clabots permet de réaliser cette première phase malgré le différentiel de 30 vitesses de rotation entre le pignon fou et l'arbre de boîte. Les clabots permettent ainsi de synchroniser la vitesse de rotation du pignon fou avec celle du moyeu. 3059741 4 Lors d'une deuxième phase, l'opération de crabotage intervient en continuant le coulissement du manchon alors que les vitesses sont déjà synchronisées. L'invention propose un dispositif de crabotage sans 5 synchronisation avec un manchon baladeur peu onéreux et simple à fabriquer. BREF RESUME DE L'INVENTION 10 L'invention propose un dispositif de couplage par crabot du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il est dénué de moyens de synchronisation de la vitesse de rotation du pignon fou avec celle du moyeu préalablement à l'engagement des dents de baladeur entre les dents de crabot, et en ce que le jeu de denture 15 est suffisant pour permettre l'engagement des dents de baladeur malgré le différentiel de vitesses de rotation entre le pignon fou et le moyeu. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le jeu de denture est supérieur ou égal à 1,5 mm ; - les dents de crabots sont portées par une couronne qui est rapportée sur le pignon fou ; - la couronne est fixée par soudage sur le pignon fou ; - le manchon baladeur est réalisé en une seule pièce ; - le dispositif de couplage comporte des moyens de butée pour limiter le coulissement du manchon baladeur vers le pignon fou après engagement des dents de baladeur ; - chaque dent de crabot comporte un épaulement en saillie radiale formant une face de butée contre le manchon baladeur ; - le dispositif de couplage comporte un dispositif anti-lâcher par coopération de formes entre au moins certaines dents de crabots et les dents de baladeur ; 3059741 5 - une jante périphérique externe du manchon baladeur présente une section axiale en forme de "U" destinée à coopérer avec une fourchette de commande ; - une jante périphérique externe du manchon baladeur 5 présente une section axiale en forme de "T" destinée à coopérer avec une fourchette de commande. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée qui 15 représente les différents éléments d'un dispositif de couplage par crabot réalisé selon les enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue en demi-coupe axiale qui représente le dispositif de la figure 1 dans une position crabotée ; - la figure 3 est une vue en coupe selon le plan de coupe 20 3-3 de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue de face du dispositif de la figure 2 qui représente les dents de baladeur reçues entre les dents de crabot avec un jeu de denture déterminé ; - la figure 5 est une vue en perspective de détail qui 25 représente une couronne de dents de crabot destinée à être rapportée sur le pignon fou du dispositif de la figure 2 ; - la figure 6 est une vue en perspective de détail qui représente le manchon baladeur réalisé en une pièce selon les enseignements de l'invention. 30 3059741 6 DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES Dans la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, pour en faciliter la compréhension, ainsi que celles 5 de revendications, on utilisera les termes axial et radial en référence à l'axe de rotation de l'arbre de boîte, ainsi que les termes longitudinal transversal, et vertical ou horizontal, sans référence à la gravité terrestre et en référence au trièdre L, V, T indiqué sur les figures. 10 Des composants analogues, identiques ou similaires seront désignés par les mêmes références. On a représenté aux figures 1 et 2, les principaux composants d'un dispositif 12 de couplage à crabot d'un pignon fou sur un arbre de boîte de vitesses d'axe "A" longitudinal de 15 rotation, notamment de véhicule automobile, réalisé selon les enseignements de l'invention. Celui-ci comporte un moyeu 14 lié en rotation à un arbre, non représenté, de la boîte de vitesses et dont la périphérie radiale comporte une série de cannelures 16 axiales extérieures 20 réparties circonférentiellement ou angulairement, ici, de manière régulière. Le moyeu 14 est destiné à être fixe axialement par rapport à l'arbre de boîte de vitesses. Le dispositif 12 comporte un manchon 18 baladeur de crabotage qui est une pièce de forme générale annulaire dont la 25 surface 20 cylindrique concave interne comporte une série de cannelures 22 axiales intérieures dont chacune est reçue en coulissement axial entre deux cannelures 16 adjacentes du moyeu 14. Le manchon 18 baladeur est monté coulissant axialement sur le moyeu 14 et il est lié en rotation au moyeu 14 par 30 l'intermédiaire des cannelures 16, 22. Enfin, le dispositif 12 comporte un pignon fou 24, aussi appelé pignon de crabotage, qui porte une série de dents 26 axiales radialement externes, dites dents 26 de crabot. 3059741 7 Comme on peut le voir notamment à la figure 2, l'extrémité libre de chaque cannelure 22 du moyeu 14 est conformée en une dent 28 de baladeur qui est apte à s'engager axialement entre deux dents 26 consécutives de crabot lors du coulissement du 5 manchon 18 baladeur en direction du pignon 24 fou. A cet effet, les dents 26 axiales externes de crabot sont orientées en direction du manchon 18 baladeur, comme cela est représenté aux figures 2 et 3. Le pignon 24 fou porte ici une série de trente dents 26 de 10 crabot. De même, le manchon 18 baladeur comporte trente dents 28 de baladeur orientées vers le pignon 24 fou. Dans le mode de réalisation représenté aux figures, les deux extrémités axiales libres des cannelures 22 du manchon 18 baladeur sont conformées en dent 28 de baladeur. Le manchon 18 15 baladeur est en effet destiné à coulisser dans un sens opposé pour lier en rotation par crabotage un autre pignon fou (non représenté) avec le moyeu 14. Comme représenté aux figures 3 et 4, chaque dent 28 de baladeur est apte à s'engager entre deux dents 26 consécutives 20 de crabot avec un jeu circonférentiel déterminé, dit jeu "J" de denture, par coulissement du manchon 18 baladeur. Ce jeu "J" de denture permet un débattement angulaire du manchon 18 baladeur par rapport au pignon 24 fou autour de l'axe "A". Selon les enseignements de l'invention, le dispositif 12 de 25 couplage est dénué de moyens de synchronisation de la vitesse de rotation du pignon 24 fou avec celle du moyeu 14 préalablement à l'engagement des dents 28 de baladeur entre les dents 26 de crabot. Le jeu "J" de denture est déterminé pour permettre l'engagement des dents 28 de baladeur malgré le 30 différentiel de vitesses de rotation entre le pignon 24 fou et le moyeu 14. 3059741 8 Le jeu "J" de denture est par exemple supérieur ou égal à 1,5 mm. Dans l'exemple représenté aux figures, le jeu "J" de denture est égal à 1,5 mm. Selon le mode de réalisation de l'invention représenté aux 5 figures 2 et 5, les dents 26 de crabots sont portées par une couronne 30 qui est rapportée sur une face 32 avant du pignon 24 fou. La couronne 30 est par exemple fixée par soudage sur le pignon 24 fou. Comme représenté à la figure 6, le manchon 18 baladeur lo est réalisé en une seule pièce. Une jante 34 périphérique du manchon 18 baladeur présente une section axiale en forme de "T" dont la barre centrale est dirigée axialement vers l'extérieur pour former une nervure 36 circulaire. 15 Une telle jante 34 est destinée à coopérer avec une fourchette (non représentée) de commande qui vient embrasser la nervure 36 circulaire pour commander le coulissement du manchon 18 baladeur dans les deux sens. En variante non représentée de l'invention, la jante 20 périphérique du manchon baladeur présente une section axiale en forme de "U" dont l'ouverture est tournée vers l'extérieur. La fourchette de commande en coulissement du manchon baladeur est alors reçue entre les deux branches du "U". En outre, le dispositif 12 de couplage comporte des 25 moyens de butée axiale pour limiter le coulissement du manchon 18 baladeur vers le pignon 24 fou après engagement des dents 28 de baladeur. Dans l'exemple représenté à la figure 5, chaque dent 26 de crabot comporte un épaulement en saillie radiale formant une face 30 38 de butée contre un bord 40 périphérique d'extrémité axiale du manchon 18 baladeur. Les faces 38 de butée sont ici portées par des ergots 42 qui s'étendent en saillie radialement vers l'extérieur 3059741 9 depuis l'extrémité des dents 26 de crabots qui est tournée vers le pignon 24 fou. Les faces 38 de butée s'étendent dans un plan radial commun. Dans le mode de réalisation représenté aux figures, les 5 faces 38 de butée permettent de limiter l'engagement des dents 28 de baladeur entre les dents 26 de crabot sur une distance axiale déterminée, par exemple de 3 mm. Dans ce mode de réalisation, les faces 38 de butée sont ainsi portées par la couronne 30 rapportée. 10 En variante non représentée de l'invention, la face radiale de butée est formée directement sur le pignon fou. Le dispositif 12 comporte en outre un dispositif anti-lâcher par coopération de forme entre au moins certaines dents 26 de crabots et les dents 28 de baladeur. 15 Comme on peut le voir à la figure 3, de manière connue, au moins une dent de crabot 26 est délimitée latéralement par deux flancs latéraux et opposés qui sont convergents axialement et en contre-dépouilles. Pour constituer le dispositif anti-lâcher, un tronçon axial 20 d'extrémité de chaque dent 28 de baladeur est délimité latéralement par des flancs latéraux eux aussi convergents axialement en contre-dépouilles. Ainsi, et comme illustré à la figure 2, en position engagée, les surfaces 44 et 46 - en fonction du sens de rotation S - 25 coopèrent entre elles de manière à convertir une partie de l'effort tangentiel FT en une composante axiale FA sous couple pour ainsi maintenir la vitesse engagée de manière fiable. Lors du fonctionnement du dispositif 12 de couplage, le manchon 18 baladeur est tout d'abord écarté axialement du 30 pignon 24 fou, de sorte que ce dernier tourne à une vitesse différente de celle du moyeu 14. Puis, le manchon 18 baladeur est coulissé axialement en direction du pignon 24 fou. Du fait de la présence d'un jeu "J" de 3059741 10 denture suffisant, les dents 28 de baladeur s'engagent entre les dents 26 de crabot malgré la différence de vitesses de rotation entre le moyeu 14 et le pignon 24 fou. Le pignon 24 fou est ainsi couplé par crabotage avec le 5 moyeu 14. Le pignon 24 fou est alors solidaire en rotation avec l'arbre de boîte de vitesses. Comme illustré à la figure 1, on peut conserver la fonction de billage pour stabiliser la position du manchon baladeur sur le moyeu avec des profils 48 de rampes intégrées sur le sommet de lo certaines cannelures, par exemple trois fois à 120°. Le dispositif 12 de couplage réalisé selon les enseignements de l'invention permet avantageusement de réaliser un couplage par crabotage sans synchronisation préalable de la vitesse de rotation du pignon 24 fou avec celle du moyeu 14. Ce 15 couplage est rendu possible par un jeu "J" de denture suffisant. En outre, le manchon 18 baladeur en une seule pièce est simple et peu onéreux à fabriquer. Un tel manchon 18 baladeur peut présenter indifféremment une jante 34 à profil axial en "T" ou à profil axial en "U". 20 REVENDICATIONS1. Dispositif (12) de couplage à crabot d'un pignon (24) fou sur un arbre de boîte de vitesses, comportant : - un moyeu (14) fixé sur l'arbre de boîte et qui comporte des cannelures (16) axiales extérieures ; - un manchon (18) baladeur monté coulissant axialement sur le moyeu (14) et qui comporte des cannelures (22) axiales intérieures qui sont reçues circonférentiellement entre des cannelures (16) axiales extérieures du moyeu (14), et dont au moins une extrémité axiale est conformée en une dent (28) de baladeur ; - un pignon (24) fou de crabotage comportant une série de dents (26) axiales externes de crabot orientées en direction du manchon (18) baladeur, dispositif (12) dans lequel chaque dent (28) de baladeur est apte à s'engager entre deux dents (26) consécutives de crabot avec un jeu circonférentiel déterminé, dit jeu (J) de denture, par coulissement axial du manchon (18) baladeur, caractérisé en ce qu'il est dénué de moyens de synchronisation de la vitesse de rotation du pignon (24) fou avec celle du moyeu (14) préalablement à l'engagement des dents (28) de baladeur entre les dents (26) de crabot, et en ce que le jeu (J) de denture est suffisant pour permettre l'engagement des dents (28) de baladeur malgré le différentiel de vitesses de rotation entre le pignon (24) fou et le moyeu (14). 2. Dispositif (12) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jeu (J) de denture est supérieur ou égal à 1,5 mm. 3. Dispositif (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dents (26) 30 de crabots sont portées par une couronne (30) qui est rapportée sur le pignon (24) fou. 3059741 12 4. Dispositif (12) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couronne (30) est fixée par soudage sur le pignon (24) fou. 5. Dispositif (12) selon l'une quelconque des 5 revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon (18) baladeur est réalisé en une seule pièce. 6. Dispositif (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de butée pour limiter le coulissement du manchon (18) 10 baladeur vers le pignon (24) fou après engagement des dents (28) de baladeur. 7. Dispositif (12) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque dent (26) de crabot comporte un épaulement en saillie radiale formant une face (38) de butée 15 contre le manchon (18) baladeur. 8. Dispositif (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif anti-lâcher par coopération de formes entre au moins certaines dents (26) de crabots et les dents (28) de baladeur. 20 9. Dispositif (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une jante (34) périphérique externe du manchon (18) baladeur présente une section axiale en forme de "U" destinée à coopérer avec une fourchette de commande. 25 10. Dispositif (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une jante (34) périphérique externe du manchon (18) baladeur présente une section axiale en forme de "T" destinée à coopérer avec une fourchette de commande.