EP1451488A1 - Pignon fou pour boite de vitesses et procede d'assemblage de celui-ci - Google Patents

Pignon fou pour boite de vitesses et procede d'assemblage de celui-ci

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EP1451488A1
EP1451488A1 EP01954076A EP01954076A EP1451488A1 EP 1451488 A1 EP1451488 A1 EP 1451488A1 EP 01954076 A EP01954076 A EP 01954076A EP 01954076 A EP01954076 A EP 01954076A EP 1451488 A1 EP1451488 A1 EP 1451488A1
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EP
European Patent Office
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section
solder
pinion
gear according
idle gear
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01954076A
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German (de)
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Inventor
Robert Losq
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/17Toothed wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K33/004Filling of continuous seams
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    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/17Toothed wheels
    • F16H55/171Toothed belt pulleys

Definitions

  • the invention relates to mechanical gearboxes, in particular for a motor vehicle.
  • It relates to the assembly of two elements into a rigid mechanical part capable of transmitting high torques, such as a idler gear of a mechanical gearbox, in particular for a motor vehicle.
  • the subject of this invention is a idler gear for a two-part gearbox fixed to one another, including a first part formed by a wheel which has an axial passage and an external toothing intended to be engaged with a toothing of another shaft of the box, and a second part formed by a hub which has a cylindrical section engaged in the axial passage of the first part, an annular projecting section forming a stop for the first part of the pinion and supporting a interconnection teeth, and a conical synchronization section.
  • the publication US 3678 557 describes several embodiments of a two-part idler gear. It proposes in particular to attach a dog clutch or a dog clutch to a toothed wheel, or to attach a tooth clutch to a hub-dog clutch.
  • the two parts of the pinion can be made of different materials, for example a forged or machined steel for the toothed wheel, and a sintered steel for the attached dog, the dog cone, or the hub-cone clutch.
  • the two parts of the pinion are fixed by electron beam welding.
  • Electron beam welding does not offer all the guarantees of precision and reliability desired for the assembly of pinions.
  • the integration of this method of fixing in a machining and pinion assembly process requires high technicality.
  • the present invention aims to produce gearbox gears in two parts, a toothed wheel and a hub, of different composition, particularly rigid and capable of transmitting high torques, according to an assembly method directly applicable in a manufacturing unit. conventional.
  • a cylindrical section of the hub is delimited on the side of the annular section by an annular groove intended to receive a closed solder ring, and has fine longitudinal grooves parallel to the axis of rotation of the pinion forming a network of capillary conduits intended to channel the solder in the liquid state
  • the side of the annular section connecting to the cylindrical section by the annular groove also has radial grooves forming a network of capillary conduits intended to channel solder in the liquid state.
  • the cylindrical section is delimited by a chamfer on its outer side
  • the invention also relates to a method of assembling such a pinion including a heat treatment which comprises a step of heating to the first temperature above the melting temperature of the brazing material, and a second step of cooling to a temperature below the solidification temperature of the solder.
  • the first stage of the heat treatment lasts the time necessary for the propagation of the solder in all of the streaks of the pinion.
  • FIG. 1 shows an axial half section of a first part of a pinion according to the present invention
  • FIG. 2 shows a second part of a idler gear according to the present invention
  • FIG. 3 shows an axial half section of the assembly of the above first and second parts of a idler gear according to the present invention and
  • FIG. 4 shows a perspective view of the hub showing the radial and longitudinal grooves and the circular groove for receiving the solder ring.
  • a idler gear 100 of a gearbox which comprises a first part 101 and a second part 102.
  • the first part 101 is constituted by a flat wheel which comprises a smooth axial cylindrical passage 103, a toothing produced at its periphery, as well as annular recesses 105 and 106 produced in its opposite sides, so that that this wheel has, outside the recesses 105 and 106, opposite radial annular surfaces 107 and 108 and, inside these recesses 105 and 106, opposite radial surfaces 109 and 110.
  • chamfers of different sizes which will recognize the direction of the part for its installation on the machining or finishing means and for its assembly.
  • the second part 102 is formed by a hub which comprises an axial bore 113, and at its periphery, successively, a conical synchronization section 114, an annular projecting section 115 at the periphery which is made a dog clutch 116 and a cylindrical section 117 delimited, on the side of the annular section 115, by an annular groove 120 intended to receive a closed solder ring 119, and on the opposite side by a chamfer 121 to facilitate the mounting the gear wheel.
  • the cylindrical section 117 has fine longitudinal grooves 117a, parallel to the axis of rotation of the latter and form a network of capillary conduits intended to channel the solder in the liquid state.
  • the face 118 of the annular section also has radial ridges 118a forming a second network of capillary conduits intended to channel the solder in the liquid state.
  • a heat treatment operation is carried out on this assembly, which consists in a first step of heating it to a temperature above the melting temperature of the brazing material 119, to maintain this temperature for the time necessary for the propagation of the brazing in the streaks provided for this purpose, to decrease the temperature to a value lower than the solidification temperature of the brazing and which corresponds at the actual heat treatment temperature.
  • the advantage of soldering is that it can join two materials of different composition.
  • the advantage of a forged or sintered sintered steel hub is the obtaining, without resumption of machining, of the toothing of the dog clutch 116 with its toothing entries and the opposite forms of antilachers, of the radial and the longitudinal grooves 118a and thus reducing its manufacturing cost.

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Abstract

Pignon fou (100) pour boîte de vitesses comprenant deux parties (101, 102) fixées l'une à l'autre, dont une première partie (101) formée par une roue qui présente un passage axial (103) et une denture extérieure (104) destinée à être en prise avec une denture d'un autre arbre de la boîte, et une seconde partie (102) formée par un moyeu qui présente une section cylindrique (117) engagée dans le passage axial (103) de la première partie, une section conique de synchronisation (114), une section annulaire (115) en saillie formant butée pour la première partie et supportant une denture de crabotage (116), caractérisé en ce que la section cylindrique (117) est délimitée du côté de la section annulaire par une gorge annulaire (120) destinée à recevoir un jonc de brasure fermé (119), et possède de fines stries longitudinales (117a), parallèles à l'axe de rotation du pignon cette dernière formant un réseau de conduits capillaires destinés à canaliser la brasure à l'état liquide.

Description

PIGNON FOU POUR BOITE DE VITESSES ET PROCEDE D'ASSEMBLAGE DE CELUI-CI
L'invention se rapporte aux boîtes de vitesses mécaniques, notamment pour véhicule automobile.
Elle concerne l'assemblage de deux éléments en une pièce mécanique rigide capable de transmettre des couples élevés, telle qu'un pignon fou de boîte de vitesses mécanique, notamment pour véhicule automobile.
Plus précisément, cette invention a pour objet un pignon fou pour boîte de vitesses en deux parties fixées l'une à l'autre, dont une première partie formée par une roue qui présente un passage axial et une denture extérieure destinée à être en prise avec une denture d'un autre arbre de la boîte, et une seconde partie formée par un moyeu qui présente une section cylindrique engagée dans le passage axial de la première partie, une section annulaire en saillie formant butée pour la première partie du pignon et supportant une denture de crabotage, et une section conique de synchronisation.
La publication US 3678 557 décrit plusieurs modes de réalisation d'un pignon fou en deux parties. Elle propose notamment de rapporter un crabot ou un cône-crabot sur une roue dentée, ou de rapporter une roue dentée sur un moyeu- cône-crabot. Selon cette publication, les deux parties du pignon peuvent être réalisées en matériaux différents, par exemple un acier forgé ou usiné pour la roue dentée, et un acier fritte pour le crabot rapporté, le cône-crabot, ou le moyeu-cône-crabot. Enfin, la fixation des deux parties du pignon est effectuée par soudure à faisceau d'électrons.
La soudure par faisceau d'électrons n'offre pas toutes les garanties de précision et de fiabilité souhaitées pour l'assemblage de pignons. De plus, l'intégration de ce mode de fixation dans un process d'usinage et de montage de pignons requiert une forte technicité.
La présente invention vise à réaliser des pignons de boîte de vitesse en deux parties, une roue dentée et un moyeu, de composition différente, particulièrement rigide et capables de transmettre des couples élevés, selon un procédé d'assemblage directement applicable dans une unité de fabrication conventionnelle.
Dans ce but, elle propose qu'une section cylindrique du moyeu soit délimitée du côté de la section annulaire par une gorge annulaire destinée à recevoir un jonc de brasure fermé, et possède de fines stries longitudinales parallèles à l'axe de rotation du pignon formant un réseau de conduits capillaires destinés à canaliser la brasure à l'état liquide Selon l'invention, le flanc de la section annulaire se raccordant à la section cylindrique par la gorge annulaire possède également des stries radiales formant un réseau de conduits capillaires destinés à canaliser la brasure à l'état liquide. De préférence, la section cylindrique est délimitée par un chanfrein sur son côté extérieur
L'invention concerne également un procédé d'assemblage d'un tel pignon incluant un traitement thermique qui comporte une étape de chauffage à première température supérieure à la température de fusion du matériau de brasage, et une seconde étape de refroidissement à une température inférieure à la température de solidification de la brasure.
Conformément à l'invention, la première étape du traitement thermique dure le temps nécessaire à la propagation de la brasure dans l'ensemble des stries du pignon.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 représente une demi coupe axiale d'une première partie d'un pignon selon la présente invention ;
- la figure 2 représente une seconde partie d'un pignon fou selon la présente invention ;
- la figure 3 représente une demi coupe axiale de l'assemblage des première et deuxième parties précitées d'un pignon fou selon la présente invention et;
- la figure 4 représente une vue en perspective du moyeu montrant les stries radiales et longitudinales et la gorge circulaire d'accueil de l'anneau de brasure.
En se reportant aux figures 1 à 3, on voit qu'on a représenté un pignon fou 100 de boîte de vitesses qui comprend une première partie 101 et une seconde partie 102.
Comme le montre la figure 1, la première partie 101 est constituée par une roue plate qui comprend un passage cylindrique axial 103 lisse, une denture réalisée à sa périphérie, ainsi que des évidements annulaires 105 et 106 réalisés dans ses flancs opposés, de telle sorte que cette roue présente , à l'extérieur des évidements 105 et 106 des surfaces annulaires radiales opposées 107 et 108 et, à l'intérieur de ces évidements 105 et 106, des surfaces radiales opposées 109 et 110. A l'extrémité du passage cylindrique 103 sont prévus des chanfreins de tailles différentes qui permettront de reconnaître le sens de la pièce pour sa mise en place sur les moyens d'usinage ou de finition et pour son montage.
En se reportant à la figure 2, on voit que la seconde partie 102 est formée par un moyeu qui comprend un alésage axial 113, et à sa périphérie, successivement, une section conique de synchronisation 114, une section annulaire en saillie 115 à la périphérie de laquelle est réalisée une denture de crabotage 116 et une section cylindrique 117 délimitée, du coté de la section annulaire 115, par une gorge annulaire 120 destinée à recevoir un jonc de brasure fermé 119, et du coté opposé par un chanfrein 121 pour faciliter le montage de la roue dentée. La section cylindrique 117 possède de fines stries longitudinales 117a, parallèles à l'axe de rotation de cette dernière et forment un réseau de conduits capillaires destinés à canaliser la brasure à l'état liquide. La face 118 de la section annulaire possède également des stries radiales 118a formant un second réseau de conduits capillaires destinés à canaliser la brasure à l'état liquide.
On obtient ainsi un assemblage tel que représenté sur la figure 3 de la roue 101 montée sur le moyeu 102.
Ensuite, on effectue une opération de traitement thermique de cet assemblage, qui consiste dans une première étape à le chauffer à une température supérieure à la température de fusion du matériau de brasage 119, à maintenir cette température durant le temps nécessaire à la propagation de la brasure dans les stries prévues à cet effet, à diminuer la température à un valeur inférieure à la température de solidification de la brasure et qui correspond à la température de traitement thermique proprement dit.
L'avantage de la brasure est de pouvoir solidariser deux matériaux de composition différente. L'avantage d'un moyeu en acier fritte forgé ou fritte est l'obtention sans reprise d'usinage, de la denture de crabot 116 avec ses entrées de denture et les formes opposées d'antilachers, des stries radiales 118a et longitudinales 117a et ainsi réduire son coût de fabrication.

Claims

REVENDICATIONS
[ 1] Pignon fou ( 100) pour boîte de vitesses comprenant deux parties (101, 102) fixées l'une à l'autre, dont une première partie (101) formée par une roue qui présente un passage axial (103) et une denture extérieure ( 104) destinée à être en prise avec une denture d'un autre arbre de la boîte, et une seconde partie ( 102) formée par un moyeu qui présente une section cylindrique ( 117) engagée dans le passage axial (103) de la première partie, une section annulaire en saillie (115) formant butée pour la première partie et supportant une denture de crabotage ( 116), et une section conique de synchronisation (114), caractérisé en ce que la section cylindrique ( 117) est délimitée du côté de la section annulaire par une gorge annulaire (120) destinée à recevoir un jonc de brasure fermé ( 119), et possède de fines stries longitudinales (117a), parallèles à l'axe de rotation du pignon formant un réseau de conduits capillaires destinés à canaliser la brasure à l'état liquide.
[2] Pignon fou selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flanc de la section annulaire (115) se raccordant à la section cylindrique ( 117) sur la gorge annulaire( 120) possède également des stries radiales (118a) formant un réseau de conduits capillaires destinés à canaliser la brasure à l'état liquide.
[3] Pignon fou selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la section cylindrique ( 117) est délimitée par un chanfrein (121) sur son côté extérieur
[4] Pignon fou selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la seconde partie (102) est en acier fritte.
[5] Pignon fou selon la revendication 4, caractérisé en ce qua seconde partie ( 102) est en acier fritte forgé.
[6] Pignon fou selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première partie (101) est en acier forgé
[7] Procédé d'assemblage d'un pignon fou conforme à l'une des revendications précédentes consistant à disposer un jonc de brasure (119) dans la gorge(120), à engager la première partie (101) du pignon sur la seconde ( 102), jusqu'à ce qu'elle vienne en appui contre la section annulaire (115) de celle-ci, et à effectuer un traitement thermique de cet assemblage qui comporte une étape de chauffage à première température supérieure à la température de fusion du matériau de brasage, et une seconde étape de refroidissement à une température inférieure à la température de solidification de la brasure (119), caractérisé en ce que la première étape dure le temps nécessaire à la propagation de la brasure dans l'ensemble des stries ( 117a, 118a) du pignon.
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