Brevet FR3096748A1 — publié le 20201204

Description Titre de l'invention : Ensemble mécanique comportant un déflecteur de lubrifiant associé à un palier de roulement et à un aimant pour capter la pollution mécanique Domaine technique de l'invention 100011 L'invention propose un ensemble mécanique, notamment pour une boîte de vitesses de véhicule automobile, comportant des moyens de limitation de la dégradation des roulements de la boîte de vitesses due à la pollution mécanique. Arrière-plan technique [0002] La présente invention concerne notamment la durabilité et la fiabilité des boîtes de vitesses et plus précisément un dispositif de limitation de la dégradation des roulements de la boîte de vitesses due à la pollution mécanique. [0003] La durée de vie des roulements des boîtes de vitesses est fortement liée à leur endom- magement par la pollution métallique. Cette pollution, transportée par l'huile, a principalement pour origine le processus de fabrication et l'usure des pièces en fonctionnement qui provoquent la formation et la présence dans le lubrifiant de particules métalliques telles que de la limaille ou des copeaux métalliques. [0004] Il est démontré que, en l'absence de pollution dans la boîte de vitesses, la durée de vie des roulements est plus grande. [0005] Une solution connue pour lutter contre la pollution transportée par l'huile de lubri- fication consiste à utiliser un aimant qui est implanté au fond du carter de la boîte de vitesses, ou dans la zone d'interface entre deux pièces constitutives du carter. [0006] Cet aimant permet de capter la pollution métallique, produite par la fabrication et l'usure des pièces et transportée par l'huile, pour l'ensemble des roulements. [0007] L'inconvénient d'une telle solution est qu'il n'y a qu'un seul aimant pour l'ensemble des roulements, qui de plus est situé loin de ces roulements. Son efficacité n'est donc pas suffisante car la pollution par les particules contenues dans l'huile peut dégrader les roulements avant d'être retenue par l'aimant. [0008] Dans le document FR-A1-2.890.711, il a été proposé un dispositif de limitation de la dégradation des roulements d'une boîte de vitesses comprenant au moins un roulement disposé dans un logement à roulement comportant une gorge de lubrification formé dans le carter de b boîte de vitesses débouchant à proximité des roulements à rouleaux ou à billes. [0009] Selon les enseignements de ce document, le dispositif de limitation de la dégradation des roulements comporte un aimant qui est fixé dans un évidement formé dans la gorge de lubrification de chaque roulement. 2 100101 Une telle conception pose des problèmes d'implantation et de fixation des aimants. [0011] Il a aussi été proposé dans le document KR-A 1 -199990053288 d'implanter le ou les aimant(s) au niveau de la goulotte de lubrification. [0012] Une telle solution n'est pas efficace pour les roulements et les interfaces pignons fous / arbres. [0013] Par ailleurs, on connait aussi des enseignements du document FR-A 1 -3.025.580 l'agencement dans une boîte de vitesses d'un déflecteur pour favoriser la lubrification en acheminant le lubrifiant à travers un arbre creux et en aménageant un espace d'accumulation de lubrifiant à proximité d'un palier de roulement de guidage de l'arbre creux, cet espace n'étant pas en communication avec les éléments de roulement de cc palier de guidage. Résumé de l'invention [0014] L'invention propose un ensemble mécanique comportant : - un carter ; - un arbre monté rotatif autour de son axe à l'intérieure du carter ; - un palier qui est agencé à proximité d'une extrémité axiale de l'arbre pour le guidage en rotation de l'arbre , dans lequel le carter comporte un logement agencé en vis-à-vis de ladite extrémité axiale de l'arbre, et comportant un déflecteur : - qui est agencé axialement entre le palier de guidage et ledit logement pour délimiter axialemcnt dans le logement une cavité d'accumulation d'un lubrifiant du mécanisme ; - et qui comporte au moins un passage pour le lubrifiant en direction de l'extrémité axiale de l'arbre et/ou du palier de guidage , caractérisé en ce que au moins un aimant est agencé dans la cavité d'accumulation du lubrifiant. [0015] Selon d'autres caractéristiques de l'ensemble mécanique : - le déflecteur comporte un élément de retenue de l'aimant à l'intérieur de la cavité d'accumulation du lubrifiant ; [0016] - l'aimant est en appui axial contre une paroi de fond de la cavité d'accumulation du lubrifiant, et l'élément de retenue est un doigt axial de retenue qui coopère avec une portion en vis-à-vis de l'aimant pour le maintenir en appui axial contre une portion de paroi de fond de la cavité d'accumulation du lubrifiant ; [0017] - en variante, l'élément de retenue est un doigt axial de retenue qui porte l'aimant ; [0018] - l'aimant est implanté dans un alvéole formé dans la paroi du carter ; [0019] - en variante, le déflecteur est une pièce réalisée en une seule pièce par moulage, et l' aimant est un insert noyé au moins en partie dans le déflecteur ; 3 100201 - le déflecteur s'étend dans un plan radial orthogonal à l'axe de rotation de l'arbre, et le logement est délimité par une portion de paroi raciale du carter ; [0021] - le déflecteur est fixé dans le logement du carter par emboîtement d'une jupe péri- phérique du déflecteur dans une portée annulaire complémentaire du logement ; [0022] - en variante, le déflecteur est fixé à une bague extérieure fixe du palier ; [0023] - le déflecteur comporte une canule axiale qui est engagée dans un alésage axial de l'arbre formé à ladite extrémité axiale de l'arbre, pour permettre le passage du lubrifiant de la cavité d'accumulation du luhrifiant vers cet alésage ; [0024] - le déflecteur comporte au moins une ouverture pour permettre le passage du lu- brifiant de la cavité d'accumulation du luhrifiant vers le palier de guidage ; [0025] - le palier de guidage comporte un roulement de guidage. [0026] - le déflecteur est une pièce réalisée par moulage en matière plastique. [0027] L'invention propose un déflecteur de lubrifiant pour une boîte de vitesses qui comporte une coupelle en forme de disque qui, en son centre, comporte une canule qui s'étend axialcment pour être est engagée axialement dans un alésage axial de l'arbre pour l'alimenter en lubrifiant, et qui comporte une série d'ouvertures pour le passage de lubrifiant vers le palier de guidage. [0028] L'invention propose aussi une boîte de vitesses de véhicule automobile caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble mécanique selon l'invention. Brève description des figures [0029] 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 : [0030] [fig.1] - la figure 1 est une vue partielle en perspective et en coupe axiale et verticale qui représente un tronçon d'extrémité axiale d'un arbre creux d'une boîte de vitesses qui est monté dans un carter et qui est équipé d'un déflecteur et d'un aimant selon un exemple dc réalisation de l'invention ; [0031] [fig.]- la figure 2 est une vue dc détail à plus grande échelle qui représente, en perspective éclatée, le roulement dc palier, le déflecteur, l'aimant et le logement formé dans le carter illustrés à la figure 1 ; [0032] [fig.3] - la figure 3 est une vue en coupe axiale et verticale qui représente à grande échelle l'agencement de l'aimant et sa retenue par le déflecteur ; [0033] [fig.4] - la figure 4 est une vue à grande échelle et en perspective avant du déflecteur illustré aux figures 1 à 3 ; et [0034] [fig.5] - la figure 5 est une vue à grande échelle et en perspective irrière du dé- flecteur illustré aux figures 1 à 3. Description détaillée de l'invention [0035] Pour la description de l'invention et la compréhension des revendications, on adoptera à titre non limitatif et sans référence limitative à la gravité terrestre les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué aux figures dont les axes longitudinal L et transversal T s'étendent dans un plan horizontal. [0036] Par convention, l'axe longitudinal L est orienté de l'arrière vers l'avant, et il correspond ici à l'orientation axiale de l'arbre rotatif. [0037] Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. [0038] On a représenté à la figure 1 une partie d'une boîte de vitesses 10 réalisée selon l'invention. [0039] La boîte 10 de vitesses comporte notamment un carter 12 fixe dans lequel un arbre 14 est monté rotatif autour de son axe "A". [0040] Il s'agit par exemple d'un arbre de sortie ou d'un arbre secondaire de la boîte de vitesses 10. La figure 1 représente un tronçon d'extrémité axiale avant 13 de l'arbre 14. L'arbre 14 comporte un alésage 16 axial débouchant à l'extrémité axiale avant 15 de l'arbre 14. [0041] Un palier 18 de guidage, qui est ici un palier comportant un roulement 17, est agencé à proximité de l'extrémité axiale avant 15 de l'arbre 14 pour le montage à rotation de l'arbre 14 dans le carter 12. [0042] Le roulement 17 comporte une bague extérieure fixe 20 qui est montée dans un logement du carter 12 et une bague intérieure tournante qui est montée solidaire en rotation du tronçon d'extrémité avant 13 de l'arbre 14. Une rangée annulaire d'éléments 22 de roulement, ici des rouleaux 24, est interposée radialement entre les bagues extérieure 20 et intérieure 22 pour assurer le guidage en rotation par roulement de la bague intérieure 22 par rapport à la bague extérieure 20. [0043] Un déflecteur 26 de lubrifiant coiffe le tronçon d'extrémité avant 13 de l'arbre 14. [0044] Le déflecteur 26 est ici une pièce moulée en matière plastique qui comporte une coupelle 28 en forme de disque qui s'étend dans un plan radial et qui est délimitée par une face an-ière 27 et par une face avant 29. [0045] Dans l'exemple de réalisation illustrée aux figures, le déflecteur 26 et sa coupelle 28 sont indépendants du palier 18, le déflecteur étant rapporté dans un logement en vis-à-vis du carter 12. [0046] A titre d'exemple non limitatif, le déflecteur 26 n'est donc pas fixé à la bague ex- térieure 20 du roulement 17 car cette bague extérieure est susceptible d'être ôtée du carter 12 indépendamment du déflecteur 26. [0047] En son centre, la coupelle 28 comporte une canule 30 qui s'étend axialement d'avant en arrière et qui est engagée axialement avec jeu radial dans l'alésage 16 axial de l'arbre 14. [0048] La canule 30 permet d'alimenter l'alésage 16 en lubrifiant. [0049] La coupelle 28 et la canule 30 sont ici formées en une seule pièce. En variante non représentée de l'invention, la canule et la coupelle sont deux pièces indépendantes. La canule est alors fixée à la coupelle, par exemple par ajustement serré, par soudage, par collage, etc. [0050] La coupelle 28 se prolonge par une jupe périphérique annulaire 32 qui s'étend axialement en direction de la bague extérieure du palier 18 de roulement. [0051] Pour le montage et la fixation du déflecteur 26, une portion radiale du carter 12 agencée en vis-à-vis du tronçon d'extrémité axiale avant 13 de l'arbre 14 comporte un logement 50 de forme générale cylindrique circulaire et qui est globalement centré autour de l'axe A de rotation de l'arbre 14. [0052] Le logement 50 est délimité par une paroi radiale de fond 52 et par une paroi latérale cylindrique concave 54. [0053] Le déflecteur 26 est monté et fixé dans le logement 50, par exemple par emboîtement axial à force de sa jupe périphérique 32 dans la paroi latérale 54 et en appui axial vers l'avant contre la paroi radiale de fond 54. [0054] A cet effet, et comme on peut notamment le voir aux figures 3 et 4, un tronçon conique périphérique 34 du déflecteur 26, qui relie la jupe périphérique 32 au disque de la coupelle 28, porte une série d'ailettes radiales 35 de renfort et de positionnement qui viennent en appui axial contre la paroi radiale de fond 54 du logement 50. [0055] Axialement vers l'avant et au-delà du plan radial de la paroi radiale de fond 54, le logement se prolonge par une cavité 56 qui est ici réalisée brute de fonderie et qui est délimité par sa paroi de fond 58 et par la portion en vis-à-vis de la face avant 29 de la coupelle 28 du déflecteur 26. [0056] Dans une telle boîte de vitesses 10, la lubrification des différents éléments mobiles est généralement réalisée par "barbotage" qui consiste à immerger totalement ou partiellement les trains d'engrenages dans un lubrifiant liquide contenu dans le carter qui est étanche vis-à-vis de l'extérieur. [0057] Ainsi, le fond ou partie basse du carter 12 forme un réservoir contenant le lubrifiant dans lequel au moins une roue d'engrenage trempe en permanence. La rotation de cette roue provoque l'entraînement d'une partie du lubrifiant et son éjection par centrifugation en direction des parois internes du carter. [0058] Une partie du lubrifiant éjecté ruisselle sur les différentes portions des parois internes du carter 12 et elle est orientée par des nervures de fonderie portées par ces portions de paroi au moins vers le palier de guidage 18. [0059] Le lubrifiant s'écoule entre la bague 20 extérieure et le carter 12 par l'intermédiaire de sillons ou canaux 59 réalisés dans le carter 12 qui débouchent en direction du logement 50 pour alimenter en lubrifiant la cavité 56 qui constitue une cavité d'accumulation de 6 lubrifiant pour la lubrification du roulement 17 du palier de guidage 18 et pour l'alimentation de l'alésage 16 par la canule 30. [0060] La canule 30 permet ainsi de faire communiquer axialement les espaces situés axialement de part et d'autre de la coupelle 28. [0061] Le lubrifiant débouche dans la cavité d'accumulation 56 et il coule le long de la coupelle 28 jusqu'à atteindre la canule 30. Le lubrifiant s'accumule dans la cavité d'accumulation 56 et lorsque son niveau atteint la canule 30, le lubrifiant alimente alors l'alésage 16. L'alésage 16 permet ensuite d'acheminer le lubrifiant jusqu'à des passages radiaux (non représentés) qui mènent aux éléments mobiles à lubrifier. [0062] Pour le passage de lubrifiant de la cavité d'accumulation 56 vers le palier de guidage 18, la coupelle comporte une série d'ouvertures ou trous débouchant 36. [0063] On comprend que le lubrifiant qui s'accumule dans la cavité d'accumulation 56 ne peut sortir de celle-ci qu'à travers les passages prévus à cet effet dans le déflecteur que sont la canule 30 et les trous 36 de la coupelle 28. [0064] Il est nécessaire d'éviter que des particules portées par le lubrifiant ne viennent notamment endommager le palier 18 de roulement et/ou d'autres composants du mécanisme de boîte de vitesses agencé dans le carter 12. [0065] A cet effet, l'invention prévoit d'agencer au moins un aimant 60 qui est agencé dans la cavité 56 d'accumulation du lubrifiant. [0066] Comme on peut le voir aux figures 1 à 3, l'aimant 60 est ici en forme d'une pastille cylindrique qui est implantée dans un alvéole 62 formé dans le fond de la paroi 58 de la cavité d'accumulation 56. [0067] L'aimant est ainsi globalement retenu en position dans le plan radial et il est en appui contre la paroi radiale de fond 64 de l'alvéole 62. [0068] Pour retenir l'aimant 60 axialement en appui vers l'avant dans l'alvéole 62 de la cavité d'accumulation 56, le déflecteur 26 comporte ici un doigt axial de retenue 40 qui s'étend axialement vers l'avant depuis la face avant 29 de la coupelle 28 et dont l'extrémité axiale avant 42 est en appui axialement conte une portion en vis-à-vis de la face radiale avant 61 de l'aimant 60. [0069] Ainsi, le déflecteur 26 monté dans son logement 30 plaque l'aimant axialement dans l'alvéole 62 du carter 12. 7 REVENDICATIONS[Revendication 1] Ensemble mécanique comportant : - un carter (12) ; - un arbre (14) monté rotatif autour dc son axe (A) à l'intérieure du carter (12) ; - un palier (18) qui est agencé à proximité d'une extrémité axiale (13, 15) dc l'arbre (14) pour le guidage en rotation de l'arbre (14), dans lequel le carter (12) comporte un logement (50, 62) agencé en vis-à-vis dc ladite extrémité axiale (13, 15) de l'arbre (14), et comportant un déflecteur (26) : - qui est agencé axialement entre le palier de guidage (18) et ledit logement (30) pour délimiter axialement dans le logement une cavité (56) d'accumulation d'un lubrifiant du mécanisme ; - et qui comporte au moins un passage (30, 36) pour le lubrifiant en direction de l'extrémité axiale (13, 15) de l'arbre (14) et/ou du palier de guidage (18), caractérisé en ce que au moins un aimant (60) est agencé dans la cavité (56) d'accumulation du lubrifiant. [Revendication 2] Ensemble mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur (26) comporte un élément (40) de retenue de l'aimant (60) à l'intérieur de la cavité (56) d'accumulation du lubrifiant. [Revendication 3] Ensemble mécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'aimant (60) est en appui axial contre une paroi de fond () de la cavité (56) d'accumulation du lubrifiant, et en ce que l'élément de retenue est un doigt axial de retenue (40) qui coopère avec une portion en vis-à-vis (61) de l'aimant pour le maintenir en appui axial contre une portion de paroi de fond (64) de la cavité (56) d'accumulation du lubrifiant. [Revendication 4] Ensemble mécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de retenue est un doigt axial de retenue qui porte l'aimant (60). [Revendication 5] Ensemble mécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'aimant (60) est implanté dans un alvéole (62) formé dans la paroi du carter (12). [Revendication 6] Ensemble mécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le déflecteur (26) est une pièce réalisée en une seule pièce par moulage, et en ce que l'aimant (60) est un insert noyé au moins en partie clans le déflecteur (26). [Revendication 7] Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications pré- 8 cédentes, caractérisé en ce que le déflecteur (26) s'étend dans un plan radial orthogonal à l'axe (A) de rotation de l'arbre (14), et le logement (50) est délimité par une portion de paroi radiale du carter. [Revendication 8] Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le déflecteur (26) est fixé à une bague (20) extérieure fixe du palier. [Revendication 9] Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le déflecteur (26) est fixé dans le logement (30) du carter (12) par emboîtement d'une jupe périphérique (32) du déflecteur dans une portée annulaire complémentaire (54) du logement (30). [Revendication 10] Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en cc que le déflecteur (26) comporte une canule (30) axiale qui est engagée dans un alésage (16) axial de l'arbre (14) formé à ladite extrémité axiale (13, 15) de l'arbre (14), pour permettre le passage du lubrifiant de la cavité (56) d'accumulation du lubrifiant vers cet alésage (16). [Revendication 11] Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le déflecteur (26) comporte au moins une ouverture (36) pour permettre le passage du lubrifiant de la cavité (56) d'accumulation du lubrifiant vers le palier de guidage (18). [Revendication 12] Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le déflecteur (26) comporte une coupelle (28) en forme de disque qui, en son centre, comporte une canule (30) qui s'étend axialement pour être est engagée axialement dans un alésage (16) axial de l'arbre (14) pour l'alimenter en lubrifiant, et qui comporte une série d'ouvertures (36) pour le passage de lubrifiant vers le palier de guidage (18). [Revendication 13] Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le palier de guidage (18) comporte un roulement (17) de guidage. [Revendication 14] Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le déflecteur (26) est une pièce réalisée par moulage en matière plastique. [Revendication 15] Boîte de vitesses (10) de véhicule automobile caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes.