Dl SPOSI Tl F DE COUPLAGE PAR CONE DE FRI CTI ON POUR BOI TE DE

VITESSES

La présente invention se rapporte aux synchroniseurs pour boîte de vitesses mécanique ou robotisée.

Plus précisément, elle concerne un dispositif de couplage entre un arbre de boîte de vitesses et un pignon f ou porté par celui-ci comportant un moyeu f ixé sur l'arbre, et des moyens de couplage propres à égaliser par f rottement les vitesses de l'arbre et du pignon et à transf ormer le mouvement de rotation reçu du moyeu en poussée axiale sur le pignon, de manière à transmettre eux-mêmes par f riction le couple entre le moyeu et le pignon.

Ces moyens comprennent un ensemble de synchronisation multi- cônes dont un anneau supérieur est solidaire du moyeu, un anneau in- termédiaire est solidaire du pignon, un anneau inf érieur est solidaire du moyeu et enf in un cône est solidaire du pignon. Un ressort de mise au repos, agit sur l'anneau supérieur en repoussant ce dernier vers le moyeu à l'écart des autres anneaux.

Dans un tel dispositif , le baladeur ne présente pas de denture de crabotage, mais les moyens de couplage transf orment le mouvement de rotation reçu du moyeu en poussée axiale contre le pignon, de f açon à transmettre eux-mêmes le couple moteur entre le moyeu et le pignon, en exerçant sur celui-ci une pression constante.

Par la publication FR 2 821 652, on connaît un synchroniseur particulier, dit à «cônes de f rottement aut o-bloquant s», où les moyens de couplage sont constitués par un ensemble de synchronisation multi- cônes, comprenant un anneau supérieur solidaire en rotation du moyeu, un anneau conique intermédiaire, et un anneau conique inf érieur.

Dans ce synchroniseur, l'anneau conique inférieur est monté sur un f lasque immobilisé par des cannelures sur le pignon fou. L'anneau supérieur et l'anneau inférieur sont solidaires du moyeu, tandis que l'anneau intermédiaire et le cône sont solidaires en rotation du pignon fou par l'intermédiaire du f lasque.

La mise en service du dispositif de couplage est assurée par le déplacement axial des anneaux et par la mise en contact des surfaces coniques en vis à vis, à l'aide d'un baladeur de type roulement à billes dont le déplacement axial est obtenu par le mouvement axial d'une fourchette qui encercle le roulement.

Certains composants du synchroniseur décrit dans cette publication, tels que l'anneau supérieur et le f lasque recevant le cône, sont diff iciles à réaliser où à assembler, et rendent le système global relativement onéreux. On a constaté par exemple que la fabrication des anneaux de l'ensemble muticônes, notamment celle de l'anneau supérieur avec ses rampes d'assistance (qui assurent la transformation du couple en poussée axiale sur les moyens de couplage lors du couplage), exige des opérations d'usinage, que l'immobilisation du f lasque sur le pignon par des cannelures est diff icile à réaliser, et que la lubrif ication des moyens de couplage n'est pas suff isante.

La présente invention vise à réduire le coût de fabrication du dispositif de couplage connu, en rendant possible la réalisation de tous les composants en technologie tôle. Dans ce but elle propose que l'anneau supérieur soit pourvu dans sa partie périphérique intérieure de dents avec des rampes d'assistance transformant le couple du moyeu en poussée axiale sur les autres anneaux, et de pattes décalées axialement vers l'extérieur par rapport aux dents, de manière à définir une position d'appui des moyens de couplage contre le moyeu au repos.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le cône et l'anneau intermédiaire sont solidaires d'un flasque lié au pignon.

Conformément à l'invention, l'ensemble des anneaux, du cône et du flasque peuvent être composés de simples flancs de tôle d'épaisseur constante, découpés et emboutis.

Ces mesures ont pour effet, de diminuer l'engagement de matière nécessaire à la fabrication des composants su synchroniseur, de supprimer de nombreuses opérations d'usinage, et d'optimiser la lubri- f icat ion du disposit if . D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation non limitatifs de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 est une vue partielle d'une boîte de vitesses équipée du dispo- sitif proposé en position de repos, avec une liaison cannelée entre le pignon et le f lasque d'ent raînement ,

- la figure 2 est une vue partielle d'une boîte de vitesses équipée du dispositif proposé en position repos, avec une liaison soudée entre le pignon et le f lasque d'entraînement, - les figures 3A et 3B sont une vue et une coupe de l'anneau supérieur du dispositif proposé,

- la figure 4 est une vue du flasque de liaison du cône et de l'anneau intermédiaire, au pignon,

- les figures 5A et 5B sont une vue et une coupe vue du même flasque as- semblé sur le avec et de montage du f lasque sur le pignon, et

- les figures 6A et 6B montrent un mode de liaison particulier du flasque sur le pignon.

Sur la figure 1, on a représenté dans un carter 1 de boîte de vitesses, fermé par un couvercle 2, les arbres primaire 3 et secondaire 4 de la boîte, et un

dispositif de couplage entre l'arbre primaire 3, et deux pignons f ous 7, portés par celui-ci. Ce dispositif , composé de deux coupleurs coniques symétriques 6, est montré en position de repos. I l comporte un moyeu 8, f ixé sur l'arbre 3, et des moyens de couplage entre le moyeu 8 et les pignons 7. Ces moyens incluent un ensemble de synchronisation mul- ti-cônes composé d'un anneau supérieur 9 solidaire du moyeu, d'un anneau intermédiaire 11 solidaire du pignon 7, d'un anneau inf érieur 12 solidaire du moyeu 8, et d'un dernier anneau, ou cône, 13 solidaire du pignon 7. Le cône 13 et l'anneau intermédiaire 11 sont solidaires d'un flasque 14 lié au pignon. Les moyens de couplage comprennent également un ressort 16 de rappel en position de repos, tel qu'une rondelle ondulée disposée entre deux rondelles planes 17 retenues par un circlips 18. Le ressort 16 agit sur l'anneau supérieur 9, en repoussant ce dernier vers le moyeu 8 à l'écart des autres anneaux, 11, 12, 13. Conformément à la publication FR 2821652. Les moyens de couplage sont propres à égaliser par f rottement les vitesses de l'arbre 3, et d'un pignon 7, et à transf ormer le mouvement de rotation reçu du moyeu 8 en poussée axiale sur un pignon 7, de manière à transmettre eux- mêmes le couple par f riction. L'anneau présente à cet ef f et des dents 9a, pourvues de rampes d'assistance 9r, grâce auxquelles il est capable de transformer le couple du moyeu en poussée axiale sur les autres anneaux. Les rampes 9r n'apparaissent pas sur la f igure 1, mais sont montrées sur les f igures 3A et 3B.La f igure 12 mont re en revanche des pattes 9b, qui sont décalées axialement des autres dents vers le cône, et servent de plan d'appui du dispositif au repos.

Le schéma met aussi en évidence le système de lubrif ication du dispositif de couplage, à partir de l'alésage central de l'arbre 3. L'arbre 3 renf erme une tubulure de distribution 19, percée de trous d'alimentation 21, qui coïncident avec des conduits radiaux 22 de

l'arbre. Ces derniers communiquent avec des perçages radiaux 23 du pignon 7, qui débouchent par des gorges 24, découpées dans la matière du pignon 7 sous le f lasque 14. Les gorges 24 s'ét endent en part ie sous des encoches 26 du f lasque, de sorte que l'huile provenant de l'arbre 3peut lubrifier l'ensemble des anneaux de synchronisation 9, 11, 12, 13.

La mise en service du dispositif de couplage est assurée par le déplacement axial des anneaux 9, 11, 12, 13, et par la mise en contact des surfaces coniques en vis à vis, à l'aide d'un baladeur 27 de type roulement à billes, dont le déplacement axial est obtenu par le mouve- ment axial d'une fourchette 27a qui encercle le roulement 27b.

Sur la f igure 1, la liaison entre le f lasque 14 et le pignon 7, est assurée par des cannelures 28. La f igure 2 diffère de la f igure 1 en ce que la liaison entre le f lasque et le pignon n'est pas assurée par des cannelures mais par des zones de soudure 29 mises en évidence sur le schéma. Cette f igure illustre donc un deuxième mode de réalisation part iculier de l'invent ion, selon lequel le flasque 14 est lié au pignon 7 par soudure.

L'anneau supérieur 9, détaillé sur les figures 3A et 3B, est solidaire du moyeu 8, par l'intermédiaire des dents 9a à f lancs inclinés, en forme de dièdre, avec des rampes d'assistance 9r, qui permettent la transformation du couple transmis entre le moyeu et l'anneau supérieur en poussée axiale sur l'anneau. Conformément à l'invention L'anneau supérieur, 9 réalisé de préférence à partir d'un f lanc de tôle, a une épaisseur constante. Les dents 9a, réalisées par emboutissage, sont réparties dans la périphérie intérieure. Sur les f igures 3A, 3B, on retrouve aussi les pattes 9b de l'anneau supérieur, visibles sur les f igures 1 et 2. Ces pattes, obtenues aussi par déformation, sont au moins au nombre de trois, ou regroupées en trois groupes de pattes, réparties angulairement de manière équidistante sur l'anneau 9.

L'anneau 9 peut par exemple présenter trois secteurs identiques de dents 9a, et trois secteurs équidistants comportant au moins chacun une patte 9b, ou un groupe de pattes.

Les pattes 9b sont décalées axialement vers l'extérieur du dis- positif par rapport au plan de l'anneau, et sont toujours en appui contre le ressort 16. Elles déf inissent une face d'appui, qui reçoit en permanence la poussée du ressort, même dans la position de repos du dispositif .

Lors de la mise en service du dispositif de couplage, les pattes 9b repoussent dans un premier temps le ressort de rappel 16 vers l'extérieur, avant que les rampes d'assistance 9r n'entament la transformation du couple reçu du moyeu en poussée axiale sur les autres anneaux. Grâce à la présence des pattes 9b, les rampes d'assistance 9r n'ont pas à repousser elles-mêmes le ressort 16, de sorte qu'elles peu- vent être réalisées par simple emboutissage dans la tôle de l'anneau. Enf in, la surf ace conique est susceptible de recevoir un revêtement de f rict ion.

Le second anneau 11, dit intermédiaire, qui n'est pas représenté en détail sur les f igures comme l'anneau supérieur, a une surface coni- que extérieure qui coopère avec la surface conique intérieure de l'anneau supérieur 9, et une surface conique intérieure qui coopère avec la surface conique extérieure de l'anneau inférieur 12. L'anneau intermédiaire 11 est solidaire du f lasque 14 de support du cône 13, par une série de dents latérales à f lanc parallèles à son axe de symétrie (non représentées). I I est réalisé à partir d'un f lanc de tôle à épaisseur constante et l'une ou les deux surfaces coniques sont susceptibles de recevoir un revêtement de f riction.

Le troisième anneau 12, dit inférieur, qui n'est pas non plus représenté en détail sur les f igures, est solidaire du moyeu 8 dans sa

périphérie intérieure par l'intermédiaire de dents à f lancs parallèles à l'axe de rotation qui ne créent pas de poussée axiale induite sur l'anneau. La surf ace conique intérieure coopère avec la surf ace conique du cône 13. I l est réalisé à part ir d'un f lanc de t Ole à épaisseur cons- tante et l'une ou les deux surf aces coniques sont susceptibles de recevoir un revêtement de f riction.

Le quatrième anneau 13, appelé simplement cône dans la présente description, apparaît sur la f igure 5B. I l est porté, et centré, par le f lasque 14, qui assure sa liaison avec le pignon 7. Le cône 13 est solidaire du f lasque 14 par une série de dent s latérales 13a à f lanc parallèles à son axe de rotation et réparties de manières équidist ant es. I l est réalisé à partir d'un f lanc de tôle à épaisseur constante et sa surf ace conique extérieure est susceptible de recevoir un revêtement de f riction. Le f lasque 14 est composé d'un f lanc plat perpendiculaire à son axe de rotation. Dans sa périphérie extérieure sont découpées de manière équidist ante des encoches 14a, 14b, montrées sur la figure 4, qui reçoivent les dents latérales 13a du cône, et celles de l'anneau intermédiaire. Les encoches 14a reçoivent seulement les dents latérale (non représentées) de l'anneau intermédiaire 11. D'autres encoches 14b, sont plus profondes, car elles reçoivent aussi les dents latérales 13a du cône 13. De préférence, au moins trois encoches équidist ant es 14b sont plus prof ondes, pour pouvoir entraîner le cône 13 et l'anneau intermédiaire 11.

L'assemblage du cône 13 et du f lasque 14, peut être f ait sous presse. L'ajustement des dents 13a et des encoches 14b donne alors un montage stable serré. Le cône peut aussi être monté flottant sur le flasque. Avec ce montage libre et f lot tant , le cône s'aut o cent re.

Comme indiqué plus haut, dans un premier mode de réalisation, la liaison du f lasque et du pignon est assurée par descannelures (cf .

f igure 1), et, dans un deuxième mode de réalisation, cette liaison est réalisée par soudure (cf . f igure 2).

Les figures 6A et 6B montrent un autre mode de réalisation, selon lequel le flasque 14 est engagé dans des encoches 7a du pignon. Dans ce cas, il n'y adonc ni cannelures, ni soudures entre le flasque et le pignon. Sur ces f igures, on retrouve les encoches 26 des f igures 1 et 2, qui sont découpées dans le f lasque pour laisser passer l'huile. La partie centrale cylindrique 14c permet l'assemblage du f lasque 14 sur la périphérie extérieure du f ût du pignon 7, grâce à des retours de tôle 14d engagés dans les encoches 7a du pignon.

En conclusion, il f aut souligner que les contacts coniques entre les dif f érents anneaux sont indépendants et peuvent être dif f érents. Notamment l'angle de cône de contact de l'anneau supérieur et du premier anneau intermédiaire est choisi de manière à optimiser la trans- f ormation du couple transmis en poussée axiale, et que les anneaux, le cône et le f lasque sont composés de f lancs de tôle d'épaisseur constante découpés et emboutis.