FR3006729A1

FR3006729A1 - DEVICE AND METHOD FOR CLUTCH COUPLING OF AN IDLE PINION ON A GEARBOX SHAFT

Info

Publication number: FR3006729A1
Application number: FR1355153A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Garnier
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-12-12
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: FR3006729B1

Abstract

Dispositif de couplage à clabots d'un pignon fou (2) sur un arbre de boîte de vitesses, comprenant un moyeu (1) fixé sur l'arbre du pignon, une couronne à clabots (3) solidaire du pignon fou (2), et un baladeur à clabots (4) coulissant le long de cannelures (la) du moyeu (1) en vue de lier en rotation l'arbre et le pignon (2) par engagement de ses clabots (4a) entre les clabots (3a) de la couronne (3), caractérisé en ce que la couronne à clabots (3) comporte une rangée circulaire de dents d'accrochage (7) dissociées de ses clabots (3a) qui coopèrent avec des crabots d'accrochage (8) du baladeur (4) dissociés de ses propres clabots (4a).Clutch coupling device for an idler gear (2) on a transmission shaft, comprising a hub (1) fixed to the pinion shaft, a clapper ring (3) integral with the idler gear (2), and a clipless walker (4) sliding along splines (1a) of the hub (1) for rotationally connecting the shaft and pinion (2) by engaging its clabots (4a) between the cleats (3a) of the ring gear (3), characterized in that the ratchet ring (3) comprises a circular row of hooking teeth (7) dissociated from its clabots (3a) which cooperate with clutch dogs (8) of the player (4) dissociated from his own clabots (4a).

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE COUPLAGE A CLABOTS D'UN PIGNON FOU SUR UN ARBRE DE BOITE DE VITESSES L'invention se situe dans le domaine des boites de vitesses manuelles, automatiques ou robotisées, ainsi que de tout type de transmission hybride équipant des véhicules terrestres à moteur, intégrant un système de passage de vitesses à clabots. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif et un procédé de couplage à clabots d'un pignon fou sur un arbre de boîte de vitesses, comprenant un moyeu fixé sur l'arbre du pignon, une couronne à clabots solidaire du pignon fou, et un baladeur à clabots coulissant le long de cannelures du moyeu, en vue de lier en rotation l'arbre et le pignon par engagement de ses clabots entre les clabots de la couronne. Le moyeu est généralement lié en rotation par des cannelures internes, à des cannelures externes de l'arbre. Dans tout système de couplage de boîte de vitesses par baladeurs à clabots, les clabots permettent d'assurer les changements de rapports et la transmission du couple moteur vers les roues du véhicule. Les clabots ont donc deux fonctions principales : permettre l'engagement du rapport sans synchronisation, et assurer le passage du couple sans sauts de vitesses, en rapport engagé. L'insertion des clabots du baladeur dans les clabots du pignon, nécessite de ménager un jeu de denture suffisant entre les clabots. Compte tenu des conditions de rotation différentielles des pièces et de la vitesse axiale du baladeur lors du passage de vitesses, le jeu permet d' « entrer » du premier coup, sans rebond ni retour, pour lier les pièces en rotation. La valeur idéale du jeu entre les clabots du pignon et ceux du baladeur dépend des contraintes fonctionnelles du passage de vitesses. Cependant, le jeu nécessaire à la fonction « passage de vitesses » est conservé pendant la poursuite de la pénétration des clabots, et également lorsque les pièces sont couplées en rotation. Dans l'exemple de la figure 1, la valeur du jeu est de 1.17 mm +/- 0.17 mm, soit un maximum de 1.34 millimètres.The invention is in the field of manual gearboxes, automatic or robotized, as well as any type of hybrid transmission equipping terrestrial vehicles with a gearbox. engine, incorporating a clutch shift system. More specifically, it relates to a device and a clutch coupling method of an idler gear on a gearbox shaft, comprising a hub fixed on the pinion shaft, a clutch crown integral with the idler gear, and a sliding runner sliding along the splines of the hub, in order to link in rotation the shaft and the pinion by engaging its clabots between the clabots of the crown. The hub is generally rotatably connected by internal splines, to external splines of the shaft. In any gearbox coupling system cliploaders, the cleats allow to ensure gear shifts and the transmission of engine torque to the wheels of the vehicle. The clabots have two main functions: to allow the engagement of the report without synchronization, and to ensure the passage of torque without jumps, in gear engaged. The insertion of the sliders of the walkman in the clabots of the pinion, requires to provide a sufficient backlash of teeth between the clabots. Given the differential rotation conditions of the parts and the axial speed of the player when shifting gears, the game allows to "enter" the first shot, without rebound or return, to bind rotating parts. The ideal value of the game between the clanglings of the pinion and those of the player depends on the functional constraints of the gearshift. However, the clearance necessary for the "shifting" function is maintained during the further penetration of the cleats, and also when the parts are coupled in rotation. In the example of Figure 1, the value of the game is 1.17 mm +/- 0.17 mm, a maximum of 1.34 millimeters.

Pour assurer un effort de maintien axial du baladeur sur la pièce liée sous couple (pignon ou arbre), on aménage des contre-dépouilles appelées « anti-lâchers », sur les flancs des clabots, comme sur la figure 2. Cette solution permet d'assurer une conversion du couple en effort axial, et ainsi d'éviter les sauts de vitesses. Cependant, dans les situations intermédiaires entre le « tirage » (entraînement du véhicule par le moteur) et « le rétro » (entraînement du moteur par le véhicule, l'effort axial de maintien disparaît.To ensure a force of axial retention of the player on the linked part under torque (pinion or shaft), we develop undercuts called "anti-release" on the flanks of the clabots, as in Figure 2. This solution allows to ensure a conversion of the torque in axial force, and thus to avoid jumps of speeds. However, in the intermediate situations between the "draw" (drive of the vehicle by the engine) and "the retro" (driving of the engine by the vehicle, the axial retaining force disappears.

Le jeu de battement angulaire entre le pignon et le baladeur autorise alors leur mise en biais. Celle-ci peut entraîner des sauts de vitesses. Sur les crabots de boites de vitesses synchronisées, les jeux de battement sont habituellement de l'ordre de 0,45 à 0,65 millimètres. Des jeux plus importants peuvent faciliter l'accostage des dentures. En contrepartie, ils augmentent inévitablement les risques de sauts de vitesses. Par la publication FR 2 887 604, on connaît un pignon fou à clabots de longueurs différenciées. Le pignon fou présente des clabots longs séparés par des clabots plus courts, permettant de réduire les jeux entre les clabots du baladeur et ceux du pignon fou avec lesquels ils doivent coopérer, sans modifier la fenêtre d'engagement. La réduction du jeu permet de diminuer les bruits de denture à l'inversion de couple. Toutefois, elle n'augmente pas la sécurité de l'accrochage. La présente invention vise à réduire le jeu de débattement entre les clabots en rapport engagé, de manière à limiter les risques de sauts de vitesses, sans pour autant réduire leur jeu d'accostage. Dans ce but, elle propose que la couronne à clabots comporte une rangée circulaire de dents d'accrochage dissociées de ses clabots, qui coopèrent avec des crabots d'accrochage du baladeur, dissociés de ses propres clabots.The set of angular beat between the pinion and the walkman then allows them to be skewed. This can cause shifts. On synchronized gear box jaws, the beat games are usually of the order of 0.45 to 0.65 millimeters. Larger games can facilitate the docking of the teeth. In return, they inevitably increase the risk of shifting. Publication FR 2 887 604 discloses a crazy gear with cleats of different lengths. The idler gear has long clabots separated by shorter cleats, to reduce the clearance between the clamshell of the player and those of the idler gear with which they must cooperate, without changing the engagement window. The reduction of the clearance makes it possible to reduce the noise of teeth to the inversion of torque. However, it does not increase the safety of the hanging. The present invention aims to reduce the clearance clearance between the clabots in gear engaged, so as to limit the risk of jumps, without reducing their docking game. For this purpose, it proposes that the claw crown comprises a circular row of clawing teeth dissociated from its clabots, which cooperate with claw claws of the player, dissociated from its own clabots.

Le procédé de couplage correspondant présente deux phases distinctes, au cours desquelles on réalise successivement : - l'accostage et l'engagement de clabots appartenant respectivement à une couronne de pignon et à un baladeur de couplage, qui assurent transfert du couple entre l'arbre et le pignon avec un jeu de battement relativement important, et - l'accrochage du baladeur sur le pignon par des crabots d'accrochage du baladeur, qui s'accrochent sur des dents d'accrochage de la couronne de pignon, avec un jeu plus limité que celui des clabots, de manière à verrouiller la liaison entre le baladeur et le pignon. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non 10 limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 met en évidence le jeu de denture d'un coupleur à clabots connu, la figure 2 fait ressortir ses « anti-lâchers », 15 la figure 3 est une vue éclatée d'un dispositif de couplage conforme à l'invention, les figures 4A et4B sont des vues en perspective de la couronne à clabots, et du baladeur de la figure 3, - les figures 5A à 5C, illustrent la situation du 20 dispositif au point mort, les figures 6A à 6C, en phase d'accostage, les figures 7A à 7C, en phase d'engagement, et les figures 8A à 8C, une fois l'accrochage réalisé. 25 Le dispositif de couplage de couplage à clabots d'un pignon fou 2 sur un arbre de boîte de vitesses de la figure 3, ne présente pas d'anneaux de synchronisation. Il est composé principalement d'un moyeu 1 fixé sur l'arbre du pignon, d'une couronne à clabots 3 solidaire du pignon fou 2, 30 et d'un baladeur à clabots 4 coulissant le long de cannelures 6 du moyeu 1, en vue de lier en rotation l'arbre et le pignon 2 par engagement de ses clabots 4a entre les clabots 3a de la couronne 3. Le baladeur 4 dispose de dentures intérieures 5, qui lui permettant de coulisser axialement sur des dentures 35 extérieures 6 du moyeu 1 en direction du pignon fou 2. Les dentures intérieures 5 se terminent à leurs extrémités par des crabots d'accrochage 8 sur la couronne à clabots 3. Le baladeur 4 est pourvu, sur chacune de ses faces, de clabots droits (sans anti-lâchers) 4a, faisant face aux clabots 3a de la couronne à clabots 3. La couronne 3 dispose sur sa face latérale, d'une rangée circulaire de clabots droits 3a, et d'une rangée circulaire de dents d'accrochage 7.The corresponding coupling method has two distinct phases, during which successively: - the docking and engagement of cleats belonging respectively to a pinion ring and a coupling player, which ensure transfer of torque between the shaft and the pinion with a relatively high play of flapping, and - the attachment of the sliding gear on the pinion by claw clutch of the player, which cling on the attachment teeth of the pinion gear, with a game more limited that the clabots, so as to lock the connection between the player and the pinion. The present invention will be better understood on reading the following description of a non-limiting embodiment thereof, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 shows the backlash of a 2 is an exploded view of a coupling device in accordance with the invention, FIGS. 4A and 4B are perspective views of the FIG. FIGS. 5A to 5C illustrate the situation of the dead center device, FIGS. 6A to 6C, in the docking phase, FIGS. 7A to 7C, in the engagement phase. , and Figures 8A to 8C, once the hooking done. The clutch coupling coupling device of an idler gear 2 on a gearbox shaft of FIG. 3 does not have synchronization rings. It is composed mainly of a hub 1 fixed on the pinion shaft, a clapper ring 3 integral with the idle gear 2, 30 and a clamshell 4 sliding along the grooves 6 of the hub 1, in to link in rotation the shaft and the pinion 2 by engaging its clabots 4a between the clabots 3a of the crown 3. The player 4 has internal teeth 5, which allows it to slide axially on the outer teeth 6 of the hub 1 in the direction of the idler 2. The inner teeth 5 end at their ends by hooking dogs 8 on the claw crown 3. The player 4 is provided on each of its faces, straight clabots (without anti- 4a, facing the clabots 3a of the clappers 3. The crown 3 has on its lateral face, a circular row of straight clabots 3a, and a circular row of attachment teeth 7.

Sur la figure 4A, on a isolé la couronne 3, portant la rangée circulaire de clabots 3a, et la rangée circulaire de crabots d'accrochage 7. La couronne à clabots 3 comporte une rangée circulaire de dents d'accrochage 7 dissociées de ses clabots 3a, qui coopèrent avec des crabots d'accrochage 8 du baladeur 4, dissociés de ses propres clabots 4a. Les dents d'accrochage 7 de la couronne 3, sont disposées radialement à l'intérieur de ses clabots 3a, et sont axialement en retrait par rapport à ces derniers en direction du baladeur 4. La figure 4B montre la disposition symétrique des deux rangées de clabots 4a du baladeur, faisant face à deux pignons fous (non représentés). Les crabots d'accrochage 8 du baladeur 4, sont disposés radialement à l'intérieur de ses clabots 4a, et sont axialement en retrait par rapport à ces derniers, en direction de la couronne 3.In FIG. 4A, the ring 3, carrying the circular row of clusters 3a, and the circular row of claw dogs 7 have been isolated. The claw ring 3 comprises a circular row of clawing teeth 7 separated from its cleats. 3a, which cooperate with claw claws 8 of the player 4, separated from its own clabots 4a. The hooking teeth 7 of the ring 3 are arranged radially inside its clabots 3a, and are axially recessed with respect to the latter in the direction of the sliding device 4. FIG. 4B shows the symmetrical arrangement of the two rows of clabots 4a of the player, facing two crazy gears (not shown). The hook claws 8 of the player 4, are arranged radially inside its clabots 4a, and are axially recessed with respect to the latter, in the direction of the ring 3.

Le dispositif de couplage illustré par les figures 5A à 8C est conforme aux figures 3, 4A et 4B. Il s'agit d'un dispositif de couplage double, dont le baladeur permet de lier en rotation l'un ou l'autre de deux pignons fous sur leur arbre (non représenté). La figure 5A est une section principale du dispositif au point mort, passant par l'axe du moyeu. La section 5B (selon B-B de la figure 5A) passe par les dents d'accrochage 7 des couronnes, et les crabots 8 du baladeur. La section 5C (selon C-C de la figure 5A) passe par les clabots 3a et 4a. Sur ces trois figures, les clabots 4a du baladeur sont en position centrée, à l'écart des pignons. Les figures 6A à 6C montrent le dispositif en situation d'accostage. Le baladeur 4, s'est déplacé en direction du pignon de droite. Ses clabots 4a sont en butée contre les clabots 3a de la couronne 3. A ce stade, les crabots 8 n'ont pas encore rencontré les dents 8. Sur les figures 7A à 7C, le dispositif est en phase d'engagement. Les clabots 4a du baladeur ont réussi à s'engager entre les clabots 3a de la couronne 3. Ils assurent, dès ce stade, la fonction « passage de vitesse » en transférant le couple entre le pignon 2 et le baladeur 3 avec un jeu de débattement qui peut être relativement important (par exemple jusqu'à 1, 34 mm), sans que le baladeur soit encore réellement accroché au pignon. L'accrochage est réalisé sur les figures 8A à 8C, où les crabots 8 du baladeur sont accrochés sur les dents 7 de la couronne : à ce stade, les clabots 4a du baladeur ont fini leur course d'engagement entre les clabots 3a de la couronne 3. En résumé, on utilise : - les clabots pour la phase accostage, puis d'engagement du rapport (dans un exemple d'application standard, les clabots peuvent assurer la fonction passage de vitesses avec jeu de battement maximum de 1, 34 mm), et - les crabots d'accrochage en fin de passage pour verrouiller le lien entre le baladeur et le pignon fou grâce aux anti-lâchers, et au jeu réduit (jusqu'à 0, 64 millimètres dans le même exemple). Le procédé illustré par ces figures présente ainsi 20 deux phases distinctes : une phase d'accostage et d'engagement de clabots appartenant respectivement à une couronne de pignon et à un baladeur de couplage, qui assurent transfert du couple entre l'arbre et le pignon avec jeu de battement relativement 25 important, et une phase d'accrochage du baladeur sur le pignon, au cours de laquelle des crabots d'accrochage du baladeur s'accrochent sur les dents de la couronne, avec un jeu plus limité que les clabots, de manière à verrouiller la liaison 30 entre le baladeur e le pignon. En résumé, l'invention consiste essentiellement à introduire une fonction dédiée à l'accrochage sur la couronne à clabots et sur le baladeur. Le baladeur possède déjà des cannelures lui permettant de coulisser sur le moyeu. Il 35 suffit de rajouter des entrées de denture et des anti-lâchers comme sur un baladeur destiné à équiper un coupleur traditionnel. La fonction accrochage, côté couronne à clabots, est assurée par une fonction crabots avec anti- lâchers et des entrées de denture traditionnelles. De fait, les anti-lâchers sont supprimés sur les clabots du baladeur et de la couronne. Comme montré sur la figure 3, on peut conserver la fonction de billage sur le baladeur avec des profils de rampes intégrées sur le sommet de certaines cannelures, par exemple trois fois à 120°. Sans sortir du cadre de l'invention, la couronne à clabots peut être une pièce unique forgée, une pièce unique frittée, ou encore un empilage axial de deux couronnes portant respectivement les clabots d'engagement et dents d'accrochage les couronne à clabots, qui sont emmanchées et soudées ensemble. Dans tous les cas, la couronne à clabots peut elle-même être emmanchée et soudée sur le pignon. Les avantages de l'invention sont nombreux. Parmi ceux-ci, il faut souligner qu'elle permet de conserver un jeu de dentures important pour l'accostage lors du passage de vitesses, et d'avoir un jeu deux fois plus faible en rapport engagé, pour s'affranchir des sauts de vitesses. Par ailleurs, la suppression des anti-lâchers sur les clabots, résultant du fait de la dissociation des fonctions d'engagement et d'accrochage, facilite la réalisation de la couronne.The coupling device illustrated in FIGS. 5A to 8C is in accordance with FIGS. 3, 4A and 4B. This is a dual coupling device, the player allows to link in rotation one or the other of two idle gears on their shaft (not shown). Figure 5A is a main section of the dead center device, passing through the hub axle. Section 5B (according to B-B of FIG. 5A) passes through the hooking teeth 7 of the crowns, and the claws 8 of the player. Section 5C (according to C-C of FIG. 5A) passes through cleats 3a and 4a. In these three figures, clabots 4a of the player are in the centered position, away from the pinions. Figures 6A to 6C show the device in docking situation. Walkman 4 moved to the right gear. Its clabots 4a abut against the clabots 3a of the crown 3. At this stage, the jaw 8 have not yet met the teeth 8. In Figures 7A to 7C, the device is in the engagement phase. Clusters 4a of the player have managed to engage between the clabots 3a of the crown 3. They ensure, at this stage, the function "gear shift" by transferring the torque between the pinion 2 and the player 3 with a set of clearance that can be relatively large (for example up to 1, 34 mm), without the player is still really hooked to the pinion. The hooking is carried out in FIGS. 8A to 8C, where the dogs 8 of the player are hooked on the teeth 7 of the crown: at this stage, the clabots 4a of the player have finished their engagement race between the clabots 3a of the 3. In summary, we use: - the clabots for the docking phase, then the engagement of the report (in an example of standard application, the clabots can provide the gearshift function with a maximum play of 1, 34 mm), and - the locking dogs at the end of the passage to lock the link between the player and the idler thanks to anti-release, and reduced clearance (up to 0, 64 millimeters in the same example). The method illustrated by these figures thus has two distinct phases: a docking and engagement phase of clutch respectively belonging to a pinion gear and a coupling player, which ensure transfer of torque between the shaft and the pinion with a relatively large beat play, and a hooking phase of the player on the pinion, during which claws hooking of the player cling on the teeth of the crown, with a game more limited than the clabots, so as to lock the connection 30 between the player and the pinion. In summary, the invention essentially consists in introducing a function dedicated to the attachment on the clapper ring and on the player. The player already has grooves allowing him to slide on the hub. It suffices to add toothing inputs and anti-release as on a player intended to equip a traditional coupler. The snap-on function, on the crown side, is ensured by a dog clutch function with anti-release and traditional toothing inputs. In fact, the anti-leters are removed on the clabots of the walkman and the crown. As shown in FIG. 3, the blasting function can be maintained on the player with ramp profiles integrated on the top of certain flutes, for example three times at 120 °. Without departing from the scope of the invention, the ratchet crown may be a single piece forged, a single piece sintered, or an axial stack of two rings respectively carrying engagement claws and hooking teeth the crown clusters, which are fitted and welded together. In all cases, the clipped crown can itself be fitted and welded to the pinion. The advantages of the invention are numerous. Among these, it should be noted that it allows to maintain a significant backlash for docking when shifting gears, and to have a game twice as low gear engaged, to overcome the jumps of speeds. In addition, the suppression of anti-release on the clabots, resulting from the fact of the dissociation of the functions of engagement and hooking, facilitates the realization of the crown.

Claims

REVENDICATIONS1. Clutch coupling device for an idler gear (2) on a transmission shaft, comprising a hub (1) fixed to the pinion shaft, a clapper ring (3) integral with the idler gear (2), and a clipless walker (4) sliding along splines (6) of the hub (1) for rotationally connecting the shaft and the pinion (2) by engaging its clabots (4a) between the clabots (3a) of the ring gear (3), characterized in that the ratchet ring (3) comprises a circular row of hooking teeth (7) dissociated from its clabots (3a) which cooperate with clutch dogs (8) of the player (4) dissociated from his own clabots (4a).

2. Coupling device according to claim 1, characterized in that the attachment teeth (7) of the ring (3) are arranged radially inside its clabots (3a) and are axially indented with respect to these last in direction of the walkman (4).

3. Coupling device according to claim 1 or 2, characterized in that the engagement claws (8) of the player (4) are arranged radially inside its clabots (4a), and are axially recessed relative to to these in the direction of the crown (3).

4. Coupling device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the attachment teeth (7) of the ring gear (3) and the hooking jaws (8) of the player have (4) releases.

5. Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the claw crown (3) is a single piece forged.

6. Coupling device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flanged ring (3) is a single piece sintered.

7. Coupling device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flanged ring (3) is an axial stack of two rings respectively carrying engagement claps (3a) and hooking teeth , which are fitted and welded together.

8. Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the claw crown (3) is fitted and welded to the pinion (2).

9. A coupling coupling method of a idler gear 5 (2) on a gearbox shaft, characterized in that it has two distinct phases in which: a docking and clutch engagement phase ( 3a, 4a) respectively belonging to a pinion gear (3) and a coupling gear (4), which provide transfer of the torque between the shaft and the pinion (2) with a relatively large backlash, and a phase hooking of the player (4) on the pinion (2) during which claw claws (8) of the player (4) dissociated from its clabots (4a) cling on teeth 15 (7) of the crown (3) with a game more limited than that of clabots (3a, 4a), so as to lock the connection between the player and the pinion.