EP4077974A1 - Dispositif de lubrification et ligne d'arbres de boite de vitesses - Google Patents

Dispositif de lubrification et ligne d'arbres de boite de vitesses

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EP4077974A1
EP4077974A1 EP20820221.8A EP20820221A EP4077974A1 EP 4077974 A1 EP4077974 A1 EP 4077974A1 EP 20820221 A EP20820221 A EP 20820221A EP 4077974 A1 EP4077974 A1 EP 4077974A1
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EP
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shaft
line
lubrication
gearbox
oil
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EP20820221.8A
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Paulo Da Silva
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New H Powertrain Holding SLU
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Renault SAS
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    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to the lubrication of components of an internal mechanism of a gearbox with parallel shafts.
  • a device for lubricating a line of gearbox shafts comprising at least one shaft inside which is formed an axial bore for the flow of oil and several bores extending radially from the latter to the right of targeted lubrication zones of the gearbox.
  • the present invention also relates to a line of gearbox shafts, provided with such a lubrication device.
  • a line of gearbox shafts includes at least one shaft carrying fixed gears, idler gears, needle cages or bearings, and synchronizing groups. All rotating parts on the shaft must be lubricated to prevent them from seizing up. Oil must always be supplied to their area of contact with the shaft. When the shaft is hollow, oil is routed to these targeted lubrication points inside the shaft.
  • the oil is collected at the bottom of the gearbox, in particular in the part containing the differential ring gear.
  • the oil is projected throughout the gearbox by rotating mechanical parts that rotate at the bottom of the gearbox, such as the ring gear of the differential.
  • the oil can be collected at the top of the gearbox, through chutes, facilitating its introduction inside a hollow shaft, where it flows to targeted lubrication points, for example to the right of the pinions. crazy running crazy on the shaft, or its bearings.
  • a device for forced lubrication of gear wheels comprising a supply cannula, fixed inside a hollow gearbox shaft, and pierced with targeted lubrication holes on the pinions.
  • the introduction of the oil inside the shaft is carried out from one of its ends.
  • the elements to be lubricated, the furthest from the oil inlet, are penalized compared to the others.
  • their lubrication becomes problematic, because the oil no longer necessarily reaches the end of the shaft lines. This problem is particularly noticeable in certain six-speed forward gearboxes, or gearboxes. hybrid vehicle, stacking on the same line of shafts the movement descent gears of a heat engine, and of an electric machine.
  • the present invention aims to improve the lubrication of a transmission shaft line.
  • the targeted lubrication areas include at least one idler of the shaft line, and / or bearings of the shaft line.
  • FIG. 1 illustrates a known lubrication device.
  • FIG. 2 illustrates the proposed device.
  • lubricating the rotating parts associated with a transmission shaft line is a necessity.
  • the oil circulates inside an axial bore, then passes through radial bores arranged in line with the parts to be lubricated.
  • the oil is introduced through one end of the shaft line (by a pump, by gravity ). It enters the shaft through its axial bore, and traverses it. Thanks to centrifugal force, the oil is pressed onto the outer faces of the borehole, and escapes through the radial bores. Much of it is captured by the first holes encountered, so that the following are at a disadvantage because they receive less oil.
  • the latter parts are therefore less well lubricated than the former, depending on their axial position and the total number of lubrication points.
  • FIG. 1 shows in section a line of shafts 1 of a hybrid gearbox (not shown entirely), and its lubricating device.
  • the line of shafts in FIGS. 1 and 2 is composed of a first hollow shaft 2 carrying an electrical machine 3, and of a second solid shaft 4 coaxial therewith, connected to a heat engine (not shown).
  • the solid shaft 4 rotates in the hollow shaft 2. It is carried by two bearings 5, 6, inside the latter.
  • An axial oil flow bore 7, as well as several bores 8a, 8b, 8c, starting radially therefrom, are formed in the shaft 4.
  • the radial bores 8a, 8b, 8c are arranged in line with zones of targeted lubrication, respectively between the two bearings 5 and 6, and to the right of two idler gears 9, 10.
  • the arrows in the diagram show that the majority of the oil mainly benefits the two bearings 5, 6, so that the two idler gears 9, 10, further away from the entry of the axial bore 7, are less well lubricated.
  • the example described relates to a gearbox supporting an electric machine 3, the length of which is added to that of the gearbox mechanism.
  • the same problem can be encountered on all long gearboxes, especially six-speed gearboxes.
  • the invention proposes to add a rotating cannula 11, arranged upstream of the targeted lubrication zones, in the flow of oil flow to inside the tree line.
  • the cannula 11 appears in FIG. 2. It has a section 11a for concentrating and guiding the flow of oil towards the inlet of the second shaft 4 of the line.
  • the second shaft 4 still has an axial oil flow bore 7 and several radial bores 8a, 8b, 8c, in line with targeted lubrication areas.
  • the cannula 11 allows the oil to be conveyed to these three bores 8a, 8b, 8c, instead of it being monopolized by the bearings 5 and 6, as in FIG. 1.
  • the targeted lubrication zones include at least an idle pinion 9, 10 of the line of shafts 3, 4, and bearings 5, 6, of the line of shafts.
  • these are bearings of the second shaft 4 inside the first 2. This bore opens between the bearings 5, 6.
  • the cannula 11 is clamped in the first. the shaft 4, upstream of the entry into the bore 7 of the second shaft 4. It forms a rotating funnel with the first shaft 2, and directing the oil towards the entry of the second 4.
  • the invention therefore proposes a line of shafts 2, 4, gearbox, comprising such a lubrication device.
  • the cannula 11 makes it possible to effectively lubricate both the bearings 5, 6, of the second shaft 4 in the first 2, and idle pinions 9, 10, carried by the second shaft.
  • the cannula 11 can be arranged differently in the line of shafts, provided that it is fixed inside one of them, so as to rotate integrally therewith by channeling the shaft. oil to the second.
  • the length and diameter of the cannula can be adapted to each gearbox environment, to meet specific needs, for example the lubrication of pinions and bearings between two shafts, or between a shaft and the gearbox housing.

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Abstract

Dispositif de lubrification d'une ligne d'arbres (2, 4) de boîte de vitesses comprenant au moins un arbre (4) à l'intérieur duquel est ménagé un perçage axial (7) d'écoulement d'huile et plusieurs perçages (8a, 8b, 8c) partant radialement de celui-ci au droit de zones de lubrification ciblées de la boîte, caractérisé en ce qu'il comporte une canule tournante (11) disposée en amont des zones de lubrification ciblées, dans le flux d'écoulement d'huile à l'intérieur de la ligne d'arbres.

Description

Titre de l’invention : DISPOSITIF DE LUBRIFICATION ET LIGNE D’ARBRES DE BOITE DE VITESSES
La présente invention se rapporte à la lubrification de composants d’un mécanisme intérieur de boîte de vitesses à arbres parallèles.
Plus précisément, elle a pour objet un dispositif de lubrification d’une ligne d’arbres de boîte de vitesses, comprenant au moins un arbre à l’intérieur duquel est ménagé un perçage axial d’écoulement d’huile et plusieurs perçages partant radialement de celui- ci au droit de zones de lubrification ciblées de la boîte.
La présente invention a également pour objet une ligne d’arbres de boîtes de vitesses, munie d’un tel dispositif de lubrification.
Une ligne d’arbres de boîte de vitesses, comprend au moins un arbre portant des pignons fixes, des pignons fous, des cages à aiguilles ou des roulements, et des groupes synchroniseurs. Tous les éléments en rotation sur l’arbre doivent être lubrifiés, pour éviter qu’ils se grippent II est nécessaire de faire parvenir de l’huile en permanence au niveau de leur zone de contact avec l’arbre. Lorsque l’arbre est creux, l’huile est acheminée sur ces points de lubrification ciblés à l’intérieur de l’arbre.
En l’absence de pompe de lubrification, l’huile est récupérée au fond de la boîte, en particulier dans la partie renfermant la couronne de différentiel. Avec ce type de lubrification par bain d’huile, l’huile est projetée dans toute la boîte par la mise en rotation des éléments mécaniques qui tournent au fond de celle-ci, comme la couronne du différentiel. L’huile peut être récupérée dans le haut de la boîte, par des goulottes, facilitant son introduction à l’intérieur d’un arbre creux, où elle s’écoule jusqu’à des points de lubrification ciblés, par exemple au droit des pignons fous tournant fou sur l’arbre, ou de ses roulements.
Par la publication FR 2 877065, on connaît un dispositif de lubrification forcé de roues d’engrenages, comprenant une canule d’alimentation, fixée à l’intérieur d’un arbre creux de boîte de vitesses, et percée de trous de lubrification ciblés sur les pignons. Dans cet exemple, l’introduction de l’huile à l’intérieur de l’arbre, s’effectue à partir d’une de ses extrémités. Les éléments à lubrifier, les plus éloignés de l’entrée d’huile, sont pénalisés par rapport aux autres. Avec l’augmentation de la longueur des boîtes de vitesses, leur lubrification devient problématique, car l’huile ne parvient plus forcément jusqu’au bout des lignes d’arbres. Ce problème est particulièrement sensible dans certaines boîtes de vitesses à six rapports de marche avant, ou des boîtes de véhicule hybride, empilant sur une même ligne d’arbres des pignons de descente de mouvement d’un moteur thermique, et d’une machine électrique.
La présente invention vise à améliorer la lubrification d’une ligne d’arbre de boîte de vitesses.
Dans ce but, elle propose de disposer une canule tournante en amont des zones de lubrification ciblées, dans le flux d’écoulement d’huile à l’intérieur de la ligne d’arbres. De préférence, les zones de lubrification ciblée incluent au moins un pignon fou de la ligne d’arbres, et/ou des roulements de la ligne d’arbres.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d’un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés.
[Fig. 1] illustre un dispositif de lubrification connu.
[Fig. 2] illustre le dispositif proposé.
Comme indiqué ci-dessus, la lubrification des pièces tournantes associées à une ligne d’arbres de boîte de vitesses est une nécessité. Pour parvenir jusqu’aux composants tournant autour d’un arbre, l’huile circule à l’intérieur d’un perçage axial, puis emprunte des perçages radiaux disposés au droit des pièces à lubrifier. L’huile est introduite par une extrémité de la ligne d’arbres (par une pompe, par gravité...). Elle pénètre dans l’arbre par son perçage axial, et parcourt celui-ci. Grâce à la force centrifuge, l’huile est plaquée sur les faces extérieures du perçage, et s’échappe par les perçages radiaux. Elle est captée en grande partie par les premiers perçages rencontrés, de sorte que les suivants sont défavorisés, car ils reçoivent moins d’huile. Les dernières pièces sont donc moins bien lubrifiées que les premières, selon leur position axiale et le nombre total de points de lubrification.
Ce problème est illustré de façon non limitative par la figure 1 , montrant en section une ligne d’arbres 1 de boîte de vitesses hybride (non représentée entièrement), et son dispositif de lubrification. La ligne d’arbres des figures 1 et 2, est composée d’un premier arbre creux 2 portant une machine électrique 3, et d’un deuxième arbre plein 4 coaxial à celui-ci, relié à un moteur thermique (non représenté). L’arbre plein 4 tourne dans l’arbre creux 2. Il est porté par deux roulements 5, 6, à l’intérieur de celui-ci. Un perçage axial d’écoulement d’huile 7, ainsi que plusieurs perçages 8a, 8b, 8c, partant radialement de celui-ci sont ménagés dans l’arbre 4. Les perçages radiaux 8a, 8b, 8c, sont disposés au droit de zones de lubrification ciblées, respectivement entre les deux roulements 5 et 6, et au droit de deux pignons fous 9, 10. Les flèches du schéma montrent que la majorité de l’huile bénéficie principalement aux deux roulements 5, 6, de sorte que les deux pignons fous 9, 10, plus éloignés de l’entrée du perçage axial 7, sont moins bien lubrifiés.
En résumé, plus les points à lubrifier sont distants de l’arrivée d’huile, plus ils sont difficiles à lubrifier. L’exemple décrit est relatif à une boîte de vitesses supportant une machine électrique 3, dont la longueur s’ajoute à celle du mécanisme de la boîte. Le même problème peut se rencontrer sur toutes les boîtes de grande longueur, notamment les boîtes à six rapports.
Pour aider l’acheminement de l’huile jusqu’aux éléments les plus lointains de la source, l’invention propose de rapporter une canule tournante 11 , disposée en amont des zones de lubrification ciblées, dans le flux d’écoulement d’huile à l’intérieur de la ligne d’arbres. La canule 11 , apparait sur la figure 2. Elle présente une section 11a de concentration et de guidage du flux d’huile vers l’entrée du deuxième arbre 4 de la ligne. Le deuxième arbre 4 présente toujours un perçage axial 7 d’écoulement d’huile et plusieurs perçages radiaux 8a, 8b, 8c, au droit de zones de lubrification ciblées. La canule 11 permet d’acheminer l’huile jusqu’à ces trois perçages 8a, 8b, 8c, au lieu qu’elle soit accaparée par les roulements 5 et 6, comme sur la figure 1. Les zones de lubrification ciblée incluent au moins un pignon fou 9, 10 de la ligne d’arbres 3, 4, et des roulements 5, 6, de la ligne d’arbres. Dans l’exemple de réalisation non limitatif illustré par la figure 2, il s’agit de roulements du deuxième arbre 4 à l’intérieur du premier 2. Ce perçage débouche entre des roulements 5, 6. La canule 11 est serrée dans le premier l’arbre 4, en amont de l’entrée dans le perçage 7 du deuxième arbre 4. Elle forme un entonnoir tournant avec le premier arbre 2, et orientant l’huile vers l’entrée du deuxième 4.
L’invention propose donc une ligne d’arbres 2, 4, de boîte de vitesses, comportant un tel dispositif de lubrification. Dans cet agencement, la canule 11 permet de lubrifier efficacement à la fois des roulements 5, 6, du deuxième arbre 4 dans le premier 2, et des pignons fous 9, 10, portés par le deuxième arbre.
Sans sortir de l’invention, la canule 11 peut être agencée différemment dans la ligne d’arbres, pourvu qu’elle soit fixée à l’intérieur de l’un deux, de manière à tourner solidairement avec celui-ci en canalisant l’huile vers le second.
La longueur et le diamètre de la canule, sont adaptables à chaque environnement de boîte de vitesses, pour répondre à des besoins spécifiques, par exemple la lubrification de pignons et de roulements entre deux arbres, ou entre un arbre et le carter de boîte.
Il est ainsi possible de faire des perçages sur la canule elle-même, pour créer des points de fuite vers des zones de lubrification spécifiques, ou de la fixer directement sur un arbre portant des perçages de lubrification.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de lubrification d’une ligne d’arbres (2, 4) de boîte de vitesses comprenant au moins un arbre (4) à l’intérieur duquel est ménagé un perçage axial (7) d’écoulement d’huile et plusieurs perçages (8a, 8b, 8c) partant radialement de celui-ci au droit de zones de lubrification ciblées de la boîte, caractérisé en ce qu’il comporte une canule tournante (11) disposée en amont des zones de lubrification ciblées, dans le flux d’écoulement d’huile à l’intérieur de la ligne d’arbres.
2. Dispositif de lubrification selon la revendication 1 , caractérisé en ce les zones de lubrification ciblée incluent au moins un pignon fou (9, 10) de la ligne d’arbres (2, 4).
3. Dispositif de lubrification selon la revendication 1 , caractérisé en ce les zones de lubrification ciblée incluent des roulements (5, 6) de la ligne d’arbres (2, 4).
4. Dispositif de lubrification ciblée selon la revendication 1 , 2 ou 3, caractérisé en ce que la canule (11) est fixée sur un premier arbre (2) de la ligne d’arbres (2, 4), dans le sens d’écoulement de l’huile.
5. Dispositif de lubrification selon la revendication 4, caractérisé en ce que la canule (11 ) présente une section de concentration et de guidage (11 a) du flux d’huile vers l’entrée d’un deuxième arbre (4) de la ligne d’arbres (2, 4).
6. Dispositif de lubrification selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième arbre (4) présente un perçage axial d’écoulement d’huile (7) et des perçages radiaux (8a, 8b, 8c), au droit de zones de lubrification ciblées de la ligne d’arbres (2, 4).
7. Dispositif de lubrification selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la canule (11 ) forme un entonnoir tournant avec le premier arbre (2), et orientant l’huile vers l’entrée du deuxième arbre (4).
8. Dispositif de lubrification selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le deuxième arbre (4) présente au moins un perçage radial (8a) assurant la lubrification de roulements (5, 6) du deuxième arbre (4) à l’intérieur du premier arbre (2).
9. Dispositif de lubrification selon la revendication 8, caractérisé en ce que le deuxième arbre (4) présente au moins un perçage radial (8a) débouchant entre deux roulements (5, 6) du deuxième arbre (4) à l’intérieur du premier arbre (2).
10. Ligne d’arbre (2, 4) de boîte de vitesses caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif de lubrification conforme à l’une des revendications précédentes.
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