FR2973465A1 - Systeme de couplage mecanique entre un arbre d'entree et un arbre de sortie, ledit systeme comportant un train epicycloidal - Google Patents

Systeme de couplage mecanique entre un arbre d'entree et un arbre de sortie, ledit systeme comportant un train epicycloidal Download PDF

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Abstract

Système de couplage mécanique (10) comportant un arbre d'entrée (11A) apte à coopérer avec un organe générateur de couple (11) et un arbre de sortie (12A) apte à coopérer avec un organe de transmission de couple (12), ledit système comportant en outre un train épicycloïdal (35) comportant une couronne (39) couplée à l'arbre d'entrée (11A), et un planétaire (37) solidaire de l'arbre de sortie (12A), le train épicycloïdal comportant en outre un porte satellite (35A) et des satellites (36) supportés à rotation par le porte satellite, caractérisé et en ce que le porte-satellite est supporté à rotation sur l'arbre de sortie, et en ce qu'il supporte un dispositif de synchronisation par friction (52), ledit dispositif de synchronisation comportant des moyens de blocage (50, 51) aptes à coopérer avec des moyens de blocage complémentaires (44) solidaires de l'arbre de sortie pour bloquer le train planétaire et ainsi solidariser en rotation les arbres d'entrée et de sortie ; ledit système de couplage assurant soit l'égalité des régimes entre les arbre d'entrée et de sortie quand le train planétaire est bloqué, soit la fourniture d'un rapport de régime entre les arbres d'entrée et de sortie dans le cas contraire.

Description

" Système de couplage mécanique entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie, ledit système comportant un train épicycloïdal." La présente invention est relative à un système de couplage mécanique entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie, ledit système comportant un train épicycloïdal. Il existe différentes chaînes de traction mécanique avec changement de rapports, utilisant un train épicycloïdal, notamment dans des chaînes de traction mettant en oeuvre une boîte de vitesses automatique, ainsi que dans des chaînes de traction de véhicules hybrides. Ces chaînes de traction utilisent généralement un système de couplage mécanique mettant en oeuvre un dispositif d'embrayage Un dispositif d'embrayage est généralement associé à un dispositif de changement de rapports de vitesse et permet un accouplement et un désaccouplement progressif par glissement au moment des changements de rapports Ce type de système de couplage, de par son encombrement important, impacte directement le dimensionnement d'une chaîne de traction. De part sa technologie, un dispositif d'embrayage est un dispositif dit de passage d'efforts par adhérence qui génère des échauffements parfois élevés susceptibles de provoquer des usures prématurées des organes du dispositif d'embrayage lui-même (garnitures du ou des disques d'embrayage, et du ou des disques eux-mêmes notamment) ou des organes avoisinants.
En fonction des rapports de régimes et de couples souhaités, il est possible de remplacer le dispositif d'embrayage par des synchroniseurs de boîtes de vitesses. On évite ainsi les problèmes mentionnés ci-dessus, à savoir, une élévation de température au moment des changements de rapport et un encombrement important de la fonction de changement de rapports de vitesses.
A cet effet, l'invention a pour objet un système de couplage mécanique comportant un arbre d'entrée apte à coopérer avec un organe générateur de couple et un arbre de sortie apte à coopérer avec un organe de transmission de couple, ledit système comportant en outre un train épicycloïdal comportant une couronne couplée à l'arbre d'entrée, et un planétaire solidaire de l'arbre de sortie, le train épicycloïdal comportant en outre un porte-satellite et des satellites supportés à rotation par le porte-satellite. Le système de couplage selon l'invention est caractérisé et en ce que le porte-satellite est supporté à rotation par l'arbre de sortie, et en ce qu'il supporte un dispositif de synchronisation par friction ; ledit dispositif de synchronisation comportant des moyens de blocage aptes à coopérer avec des moyens de blocage complémentaires solidaires de l'arbre de sortie pour bloquer le train planétaire et ainsi solidariser en rotation les arbres d'entrée et de sortie ; ledit système de couplage assurant soit l'égalité des régimes entre les arbre d'entrée et de sortie quand le train planétaire est bloqué , soit la fourniture d'un rapport de régime entre les arbres d'entrée et de sortie dans le cas contraire. Selon une caractéristique, le porte-satellite comporte une partie droite cylindrique formant un moyeu monté à rotation sur l'arbre de sortie supportant le dispositif de synchronisation. Selon une autre caractéristique, le dispositif de synchronisation comporte un moyeu de synchronisation solidaire du moyeu du porte-satellite et supportant un manchon de synchronisation, apte à être déplacé en translation axiale sur le moyeu, pourvu de crabots, l'ensemble manchon et crabots définissant les moyens de blocage du dispositif de synchronisation.
Selon une autre caractéristique, les moyens de blocage complémentaires comportent une couronne à crabots apte à coopérer avec les crabots du manchon de synchronisation. Selon une autre caractéristique, la couronne à crabots comporte en outre un anneau de synchronisation, solidaire de la couronne à crabots, qui pénètre à l'intérieur d'une cavité formée dans la face latérale du moyeu de synchronisation, en étant centrée atour du moyeu de synchronisation l'anneau de synchronisation supportant à rotation, une bague de synchronisation, et un ou des cônes de synchronisation, interposés entre la bague et l'anneau de synchronisation. Selon une autre caractéristique, le train planétaire comprend un boîtier ouvert, solidaire de l'arbre d'entrée, définissant une cuvette de forme générale cylindrique, montée à rotation à l'extrémité d'une première extrémité de l'arbre de sortie. Selon une autre caractéristique, le fond du boîtier est solidaire d'une cage supportée à rotation sur la première extrémité de l'arbre de sortie, en étant centré sur elle. Selon une autre caractéristique, la paroi latérale interne du boîtier est pourvue sur toute sa circonférence d'une denture définissant la couronne du train épicycloïdal.
Selon un autre caractéristique, l'ensemble formé par le boîtier, la couronne, et les satellites, est maintenu en translation sur la première extrémité de l'arbre de sortie par le porte-satellite, venant en butée axiale contre le planétaire.
Selon une autre caractéristique, le porte-satellite définit une plaque supportant les axes de rotation des satellites et forme un couvercle pour le boîtier du train épicycloïdal. Une application particulièrement intéressante de la présente invention va aux chaînes de traction de véhicule automobile et notamment aux chaînes de traction hybride thermique/électrique ou thermique/hydraulique.
Lorsque le train épicycloïdal est craboté, il est comparable à un arbre primaire et tourne à la même vitesse que le moteur thermique. Avec une boîte de vitesses classique de 5 ou 6 rapports, on retrouve le fonctionnement d'un véhicule actuel. Si le train épicycloïdal est dé-craboté, alors une démultiplication entre la sortie du moteur thermique et le pignon "arbre primaire" du train épicycloïdal est obtenue. Il y a dans ce cas en fonction de la boîte de vitesses, de nouveaux rapports étagés comme précédemment, mais avec des démultiplications différentes. L'ensemble ainsi piloté, permet de faire avec une seule boîte de vitesses et un train épicycloïdal, 10 à 12 rapports de vitesses. Le rendement global de la chaîne de traction est par ailleurs optimisé avec tous les avantages qui en découlent : augmentation de l'autonomie du véhicule et réduction de sa consommation. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin de la figure unique illustrant une vue en coupe transversale d'un système de couplage mécanique selon l'invention. Le fonctionnement d'un train épicycloïdal est 25 supposé connu. Il ne sera donc pas décrit en détail dans la présente description. En se reportant à la figure, la référence 10 désigne le système de couplage selon l'invention. Le système de couplage 10 est interposé entre un 30 organe générateur de couple, délivrant une puissance mécanique déterminée, par exemple un moteur thermique 11, et organe de transmission de couple, par exemple une boîte de vitesses 12. Par souci de simplification du dessin, le moteur 35 thermique et la boîte de vitesses sont identifiés respectivement par leurs références numériques 11 et 12.
Le système de couplage 10 comporte, du côté moteur thermique 11, un arbre d'entrée 11A couplé à la sortie du moteur thermique 11 (vilebrequin) et du côté boîte de vitesses 12, un arbre de sortie 12A couplée à l'entrée de la boîte de vitesses. L'arbre d'entrée 11A est solidaire de l'entrée d'un train épicycloïdal 35 comprenant une couronne planétaire, ou couronne 39, un pignon planétaire, ou planétaire 37, d'un porte-satellite 35A, supportant à rotation libre des satellites 36 (trois ou quatre par exemple) disposés entre la couronne 39 et le planétaire 37. La couronne 39 est solidaire à rotation de l'arbre d'entrée 11A. Le planétaire 37 est solidaire à rotation de 15 l'arbre de sortie 12A. Les arbres d'entrée 11A et de sortie 12A sont coaxiaux, de même axe XX'. Chaque satellite 36 comporte une roue dentée engrenée d'une part avec le planétaire 37 et, d'autre 20 part, à la couronne 39. Avantageusement, le train planétaire 35 comprend un boîtier ouvert 38, solidaire de l'arbre d'entrée 11A. Le boîtier 38 définit une cuvette de forme générale cylindrique, montée à rotation à l'extrémité d'une 25 première extrémité de l'arbre de sortie 12A, en étant centré sur l'arbre de sortie 12A. Le fond du boîtier 38 est solidaire d'une cage 31 coopérant avec un palier 20 (un roulement à billes dans le mode de réalisation décrit) supporté par la première 30 extrémité de l'arbre de sortie 12A ; la cage 31 étant centrée sur la bague externe du roulement 20. La paroi latérale interne du boîtier 38 est pourvue sur toute sa circonférence d'une denture définissant la couronne 39 du train épicycloïdal 35. 35 Le porte-satellite 35A définit une plaque 34 supportant les axes de rotation des satellites 36 et forme un couvercle pour le boîtier 38 du train épicycloïdal 35. L'ensemble, formé par le boîtier 38, la couronne 39, et les satellites 36, est maintenu en translation sur la première extrémité de l'arbre de sortie 12A (côté arbre d'entrée 11A) par le porte-satellite 35A, venant en butée axiale contre le planétaire 37 ; ce dernier étant "pris en sandwich" entre le porte-satellite 35A et le roulement à billes.
Le porte-satellite 35A comporte une partie droite cylindrique formant un moyeu 46 s'étendant à partir de la plaque 34 vers la deuxième extrémité de l'arbre de sortie 12A, en étant centré sur l'arbre de sortie 12A. Le moyeu 46 est monté à rotation autour de l'arbre de sortie 12A par deux paliers à billes et notamment deux roulements à aiguilles 21 et 22, disposés respectivement aux deux extrémités du moyeu 46. Le premier roulement à aiguilles 21, de plus faible portée, est disposé du côté du planétaire 37 et le deuxième roulement à aiguilles, de plus grande portée, est disposé du côté de la deuxième extrémité de l'arbre de sortie 12A. Cette deuxième extrémité de l'arbre intermédiaire 12A est pourvue d'un dispositif de blocage 42 solidarisé en translation et en rotation sur l'arbre de sortie 12A. Le dispositif de blocage 42 comporte une partie de plus grand diamètre 43 supportant une couronne à crabots 44. Un synchroniseur 52, de type synchroniseur simple à friction, est disposé axialement entre le train épicycloïdal 35 et le dispositif de blocage 42 solidaire de l'arbre de sortie 12A. Il comporte un moyeu de synchronisation 53 solidaire en rotation du moyeu 46 du porte-satellite 35A et supporte un manchon de synchronisation 51, pourvu de crabots 50 sur sa face latérale qui est en regard de la couronne à crabots 44, apte à être déplacé en translation axiale sur le moyeu 53. L'ensemble manchon 51 et crabots 50 définit les moyens de blocage du dispositif de synchronisation 52.
Le moyeu de synchronisation 53 est en butée axiale contre une plaque d'armement 57 solidaire du porte-satellite 35A La couronne à crabots 44 comporte en outre un anneau de synchronisation 56, solidaire de la couronne à crabots 44, qui pénètre à l'intérieur d'une cavité 58 formée dans la face latérale du moyeu de synchronisation 53, en étant centrée atour du moyeu de synchronisation 53. L'anneau de synchronisation 56 supporte à rotation, une bague de synchronisation 54, et un ou des cônes de synchronisation 55, interposés entre la bague 54 et l'anneau de synchronisation 56. De manière connue en soi, un déplacement axial du manchon 51 en direction de la couronne à crabots 44 (vers la gauche en se référant à la figure) par un actionneur non représenté, entraîne, après égalisation des vitesses respectives du moyeu 46 et du dispositif de blocage 42, leur solidarisation en rotation, ce qui entraîne le blocage du train épicycloïdal 35. Le porte-satellite 35A et le planétaire 37 tournent 25 alors à la même vitesse. Le moteur thermique 11 fournit, par l'arbre 11A, un couple à la couronne 39 du train épicycloïdal 35 qui entraîne le planétaire 37 en rotation via les satellites 36.
30 Le train épicycloïdal 35, ainsi bloqué, se comporte comme un simple arbre de transmission, mécanique transmettant la puissance mécanique du moteur thermique 11 à la boîte de vitesses 12 dans l'exemple d'application considéré.
35 Les régimes du moyeu du porte-satellite 35A, et des arbres de sortie 12A, et d'entrée 11A sont identiques.
5 Quand le synchroniseur 52 est au repos (manchon 51 non lié mécaniquement à la couronne à crabots 44), le porte-satellite 35A tourne librement en rotation autour de l'arbre de sortie 12A. L'arbre d'entrée 11A entraîne alors l'arbre de sortie 12A avec un rapport de démultiplication défini par la couronne 39 du train 35 et les satellites 36.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Système de couplage mécanique (10) comportant un arbre d'entrée (11A) apte à coopérer avec un organe générateur de couple (11) et un arbre de sortie (12A) apte à coopérer avec un organe de transmission de couple (12), ledit système comportant en outre un train épicycloïdal (35) comportant une couronne (39) couplée à l'arbre d'entrée (11A), et un planétaire (37) solidaire de l'arbre de sortie (12A), le train épicycloïdal comportant en outre un porte-satellite (35A) et des satellites (36) supportés à rotation par le porte-satellite, caractérisé et en ce que le porte-satellite est supporté à rotation par l'arbre de sortie, et en ce qu'il supporte friction (52), comportant des un dispositif de synchronisation par ledit dispositif de synchronisation moyens de blocage (50, 51) aptes à coopérer avec solidaires de planétaire et des moyens de blocage complémentaires (44) l'arbre de sortie pour bloquer le train ainsi solidariser en rotation les arbres d'entrée et de sortie ; ledit système de couplage assurant soit l'égalité des régimes entre les arbre d'entrée et de sortie quand le train planétaire est bloqué , soit la fourniture d'un rapport de régime entre les arbres d'entrée et de sortie dans le cas contraire.
  2. 2. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le porte-satellite comporte une partie droite cylindrique formant un moyeu (46) monté à rotation sur l'arbre de sortie supportant le dispositif de synchronisation.
  3. 3. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de synchronisation comporte un moyeu de synchronisation (53) solidaire du moyeu du porte-satellite et supportant un manchon de synchronisation (51), apte à être déplacé en translationaxiale sur le moyeu, pourvu de crabots (50), l'ensemble manchon et crabots définissant les moyens de blocage du dispositif de synchronisation.
  4. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de blocage complémentaires comportent une couronne à crabots (44) apte à coopérer avec les crabots du manchon de synchronisation.
  5. 5. Système selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la couronne à crabots comporte en outre un anneau de synchronisation (56), solidaire de la couronne à crabots, qui pénètre à l'intérieur d'une cavité (58) formée dans la face latérale du moyeu de synchronisation, en étant centrée atour du moyeu de synchronisation ; l'anneau de synchronisation supportant à rotation, une bague de synchronisation (54), et un ou des cônes de synchronisation (55), interposés entre la bague et l'anneau de synchronisation.
  6. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le train planétaire comprend un boîtier ouvert (38), solidaire de l'arbre d'entrée, définissant une cuvette de forme générale cylindrique, montée à rotation à l'extrémité d'une première extrémité de l'arbre de sortie.
  7. 7. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le fond du boîtier est solidaire d'une cage (31) supportée à rotation sur la première extrémité de l'arbre de sortie, en étant centré sur elle.
  8. 8. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la paroi latérale interne du boîtier est pourvue sur toute sa circonférence d'une denture définissant la couronne du train épicycloïdal.
  9. 9. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'ensemble formé par le boîtier, la couronne, et les satellites, est maintenu en translation sur la première extrémité de l'arbre de sortie par le porte-satellite, venant en butée axiale contre le planétaire.
  10. 10. Système selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le porte-satellite définit une plaque (34) supportant les axes de rotation des satellites et forme un couvercle pour le boîtier du train épicycloïdal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2045395A5 (fr) * 1969-04-18 1971-02-26 Gkn Birfield Transmiss
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CN100392287C (zh) * 2006-03-07 2008-06-04 史建新 自由式同步自锁制动倒档器

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