FR3007095B1 - Bague de synchronisation pour une unite de synchronisation d'une boite de vitesses et unite de synchronisation presentant une telle bague de synchronisation - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à une bague de synchronisation (20) pour une unité de synchronisation (10) d'une boîte de vitesses (12), comprenant une bague d'arrêt (34) qui présente un axe de bague (A) et une denture d'arrêt (32), et une bague conique (36) séparée qui est agencée de manière coaxiale par rapport à la bague d'arrêt (34) et qui présente une première surface conique (38) avec un premier angle conique (?) ainsi qu'une deuxième surface conique (40) radialement opposée avec un deuxième angle conique (?), la première surface conique (38), à l'état monté de la bague de synchronisation (20), étant adjacente à un cône de frottement (24) côté pignon de vitesse de l'unité de synchronisation (10), et la deuxième surface conique (40) étant adjacente à une surface antagoniste conique (42) de la bague d'arrêt (34), la bague d'arrêt (34) et la bague conique (36) présentant des surfaces de butée (44, 46) associées les unes aux autres, lesquelles couplent la bague d'arrêt (34) et la bague conique (36) dans le sens périphérique (48), et les surfaces de butée (44, 46) de la bague d'arrêt (34) et/ou de la bague conique (36) étant inclinées au moins par tronçons par rapport à l'axe de bague (A) de telle sorte que la deuxième surface conique (40) et la surface antagoniste conique (42) sont sollicitées axialement en éloignement l'une de l'autre dans le cas d'un couple de rotation agissant entre la bague d'arrêt (34) et la bague conique (36).

Description

L’invention concerne une bague de synchronisation pour une unité de synchronisation d’une boîte de vitesses ainsi qu’une unité de synchronisation présentant une telle bague de synchronisation.

Les unités de synchronisation sont des embrayages coniques à friction qui produisent un couple de frottement lors de l’actionnement et qui bloquent un manchon coulissant axialement au moyen d’une géométrie d’arrêt tant qu'une vitesse de rotation différentielle est présente entre un corps de synchronisation et un pignon de vitesse de la boîte de vitesses. Pour obtenir un équilibrage rapide des vitesses de rotation, on essaye en général que les unités de synchronisation fournissent un couple de frottement aussi élevé que possible pour une force de commutation axiale prédéterminée.

Pour augmenter le couple de frottement, on utilise actuellement, en particulier pour les vitesses inférieures d’un véhicule automobile, des synchronisations à cônes multiples qui mènent cependant en comparaison avec les synchronisations à cône simple à une construction plus oompiexe, un besoin de matériel plus élevé ainsi qu’à un poids plus élevé de l’unité de synchronisation.

Il est déjà connu de l’état de la technique que le couple de frottement d'une unité de synchronisation augmente lorsque l’angle conique de la surface de frottement est réduit. Il n’est cependant pas possible de réduire l’angle conique à volonté, étant donné que des effets non désirés de blocage automatique de l’unité de synchronisation peuvent survenir au-dessous d’une limite d’environ 5°-7°. Lorsque l'angle conique se trouve dans la zone d’un blocage automatique, la liaison par frottement ne peut plus être débloquée sans le déploiement d’une force externe, ce qui mène à un confort de passage de vitesse réduit et éventuellement même à une perturbation du fonctionnement de l’unité de synchronisation.

Pour l’amélioration du confort de passage de vitesse, un petit couple d’engrenage s'est avéré avantageux pour permettre après la synchronisation des vitesses de rotation un déblocage aisé de l’unité de synchronisation, c'est-à-dire un passage libre du manchon coulissant sur une denture d’embrayage côté pignon.

Le but de l’invention est de réaliser une bague de synchronisation pour une unité de synchronisation d’une boîte de vitesses, laquelle fournit en évitant des effets de blocage automatique un couple de frottement élevé et un couple d’engrenage faible.

Ce but est atteint selon l'invention par une bague de synchronisation pour une unité de synchronisation d’une boîte de vitesses, comprenant une bague d’arrêt qui présente un axe de bague et une denture d’arrêt, ainsi qu’une bague conique séparée qui est agencée de manière coaxiale par rapport à la bague d’arrêt et qui présente une première surface conique avec un premier angle conique ainsi qu’une deuxième surface conique radialement opposée avec un deuxième angle conique, la première surface conique, à l'état monté de la bague de synchronisation, étant adjacente à un cône de frottement côté pignon de vitesse de l’unité de synchronisation, et la deuxième surface conique étant adjacente à une surface antagoniste conique de la bague d’arrêt, la bague d’arrêt et la bague conique présentant des surfaces de butée associées les unes aux autres, lesquelles couplent la bague d’arrêt et la bague conique dans le sens périphérique, et les surfaces de butée de la bague d’arrêt et/ou de la bague conique étant inclinées au moins par tronçons par rapport à l’axe de bague de telle sorte que la deuxième surface conique et la surface antagoniste conique sont sollicitées axialement en éloignement l'une de l’autre dans le cas d’un couple de rotation agissant entre la bague d'arrêt et la bague conique. Dans cette réalisation à plusieurs pièces de la bague de synchronisation, il est possible d’ajuster un couple de frottement souhaité de l’unité de synchronisation dans certaines limites au moyen du premier angle conique, tandis que le deuxième angle conique influence considérablement le détachement d’une liaison par frottement entre la bague de synchronisation et le cône de frottement côté pignon de vitesse. Pour l’augmentation du couple de frottement, le premier angle conique peut être réduit de manière correspondante même jusque dans la plage du blocage automatique, tant que le deuxième angle conique déterminant pour le détachement de la liaison par frottement se trouve nettement au-dessus de la plage du blocage automatique. Le couple d'engrenage de l’unité de synchronisation est en outre réduit par les surfaces de butée inclinées par rapport à l’axe de bague, ce qui mène suite à la réalisation d’une synchronisation des vitesses de rotation à un faible point de pression lors du passage vers une vitesse souhaitée et ainsi à un confort élevé du passage des vitesses.

Tel que déjà mentionné ci-dessus, le premier angle conique est en ce qui concerne la valeur de préférence inférieur au deuxième angle conique. Ceci est avantageux puisqu’un petit premier angle conique mène à un couple de frottement élevée normalement souhaité de la liaison par frottement, et un deuxième angle conique comparativement grand se trouvant au-delà du blocage automatique mène à un détachement de la liaison par frottement sans effets de blocage automatique. La première surface conique est en particulier une face intérieure radiale, et la deuxième surface conique une face extérieure radiale de la bague conique, de telle sorte que la bague conique se rétrécit plus fortement sur sa face extérieure radiale que sur sa face intérieure radiale.

De manière particulièrement avantageuse, | a | < 5° est valable pour le premier angle conique a de la première surface conique, et | β | >6° est valable pour le deuxième angle conique β de la deuxième surface conique. Le premier angle conique se trouve ainsi tendanciellement tant dans la zone de couples de frottement élevés que dans la zone du blocage automatique, les effets de blocage automatique étant cependant empêchés de manière fiable lors du détachement de la liaison par frottement par le deuxième angle conique qui se trouve au-delà du blocage automatique. Comparé à une bague de synchronisation classique pour des synchronisations à cône simple, il est possible avec la bague de synchronisation à plusieurs pièces telle que décrite d'obtenir des couples de frottement bien plus élevés sans produire des effets de blocage automatique non souhaités.

Un angle conique de la surface antagoniste conique de la bague d'arrêt correspond de préférence sensiblement au deuxième angle conique de la bague conique. De cette manière, la bague conique est soutenue sur toute la surface par la bague d’arrêt non-déformable et plus massive, ce qui à un effet positif sur la qualité de la liaison par frottement et le niveau du couple de frottement qui peut être obtenu.

Dans un mode de réalisation de la bague de synchronisation, la bague conique est ouverte dans le sens périphérique, la bague conique étant de manière particulièrement préférée réalisée sous forme de bague segmentée à plusieurs pièces qui présente plusieurs segments annulaires séparés. Cette réalisation fendue ou en plusieurs pièces augmente la flexibilité radiale de la bague conique et facilite un détachement de la liaison par frottement entre la bague conique et le cône de frottement côté pignon de vitesse. En effet, lorsque la bague conique n’est plus soutenue radialement par la bague d’arrêt, la bague conique peut s’éloigner du cône de frottement non seulement dans le sens axial, mais également dans le sens radial pour le détachement de la liaison par frottement.

La première surface conique de la bague conique est de préférence revêtue d’une garniture de friction. Grâce à une garniture de friction performante entre la première surface conique et le cône de frottement adjacent côté pignon de vitesse, il est possible d’encore augmenter le couple de frottement qui peut être obtenu pour une force de commutation prédéterminée. La bague conique est en particulier revêtue d’une garniture de friction en carbone ou frittée, d'autres garnitures de friction appropriées pouvant cependant bien sûr également être utilisées.

La bague d’arrêt comprend de préférence un collet radial qui présente des évidements répartis sur la périphérie de la bague, chaque évidement étant limité dans le sens périphérique par des surfaces de butée opposées qui peuvent chacune coopérer avec une surface de butée associée de la bague conique.

De manière correspondante, la bague conique peut comprendre des saillies axiales réparties sur la périphérie de la bague, chaque saillie présentant des surfaces de butée opposées dans le sens périphérique, lesquelles peuvent chacune coopérer avec une surface de butée associée de la bague d'arrêt. La réalisation d’évidements et de saillies qui s'engagent dans les évidements permet un couplage aisé en termes de fabrication de la bague d’arrêt et de la bague conique dans le sens périphérique. Avec cette réalisation, les surfaces de butée des évidements ou des saillies peuvent en outre être chanfreinées à peu d'efforts de telle sorte que le couple d’engrenage de l’unité de synchronisation diminue de manière avantageuse.

La bague conique peut en particulier diminuer de manière conique depuis une première extrémité de bague axiale vers une deuxième extrémité de bague axiale, les saillies axiales de la bague conique étant réalisées à la deuxième extrémité de bague axiale et s’engageant chacune dans un évidement de la bague d’arrêt. il est an outre préféré que les saillies axiales de la bague conique diminuent dans le sens axial vers une extrémité libre. Ceci signifie en d’autres termes que les surfaces de butée antagonistes opposées d’une saillie axiale se joignent vers l'extrémité de saillie libre. Ceci peut être réalisé de façon simple en termes de fabrication et mène à une réduction avantageuse du couple d’engrenage de l’unité de synchronisation.

Dans un autre mode de réalisation de la bague de synchronisation, les surfaces de butée de la bague d’arrêt et/ou de la bague conique renferment ensemble avec l’axe de la bague un angle d’inclinaison γ avec 5° £ γ < 20°, en particulier y = 10°. Lors d’une synchronisation des vitesses de rotation au moyen de la liaison par frottement agissant entre la bague conique et le cône de frottement côté pignon de vitesse, une composante de force axiale produite dans cette zone angulaire par les surfaces de butée chanfreinées reste dans des limites acceptables, de telle sorte que les deux bagues sont couplées de manière fiable dans le sens périphérique. Après la synchronisation des vitesses de rotation, l’inclinaison des surfaces de butée dans cette zone angulaire mène à une réduction souhaitée du couple d’engrenage, ce qui mène à une commutation plus souple de l’unité de synchronisation et donc à un confort de passage de vitesse plus élevé. A l’état monté de la bague de synchronisation, la bague conique et la bague d’arrêt sont de préférence mobiles de manière limitée l’une par rapport à l’autre dans le sens axial et dans le sens périphérique. Le mouvement relatif axial limité mène à ce qu'une liaison par frottement de l’unité de synchronisation peut être débloquée sans effets de blocage automatique, même lorsque le premier angle conique se trouve dans la zone du blocage automatique. Ensemble avec le mouvement relatif limité dans le sens périphérique, un abaissement avantageux du couple d'engrenage est en outre obtenu après la synchronisation des vitesses de rotation.

La bague d'arrêt peut alors présenter une butée axiale pour la bague conique de telle sorte que la bague conique est axialement mobile par rapport à la bague d’arrêt entre une position de pression dans laquelle la deuxième surface conique de la bague conique est en appui contre la surface antagoniste conique de la bague d’arrêt, et une position de butée soulevée dans laquelle la bague conique est en appui contre la butée axiale de la bague d’arrêt. De manière particulièrement préférée, la butée est formée par des estampages sur la bague d’arrêt, lesquels s’engagent dans des évidements sur la bague conique. Ainsi, il est possible de réaliser à peu d’efforts constructifs un mouvement relatif axial limité entre la bague d’arrêt et la bague conique. L'invention comprend en outre aussi une unité de synchronisation d'une boîte de vitesses, comportant un corps de synchronisation qui est monté solidaire en rotation sur un arbre de transmission et qui est mobile en rotation autour d’un axe de transmission, un manchon coulissant qui est agencé solidaire en rotation par rapport au corps de synchronisation mais axialement dépiaçable, une bague de synchronisation telle que décrite ci-dessus pour le couplage du corps de synchronisation à un pignon de vitesse de la boîte de vitesses par une liaison par frottement, et un cône de frottement qui est relié de manière solidaire au pignon de vitesse et qui peut entrer en contact de frottement avec la bague conique de la bague de synchronisation, le premier angle conique de la bague conique correspondant sensiblement à un angle conique du cône de frottement. La surface de frottement pour la liaison par frottement et de manière correspondante également le couple de frottement de la liaison par frottement qui peut être obtenu sont ainsi maximisés. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré en faisant référence aux dessins. Ceux-ci montrent :

La figure 1 une coupe longitudinale à travers une unité de synchronisation d’une boîte de vitesses avec une bague de synchronisation classique selon l’état de la technique ;

La figure 2 deux détails de coupe longitudinale schématiques d’une bague de synchronisation selon l’invention pour l’unité de synchronisation selon la figure 1 dans une position d'arrêt de l'unité de synchronisation ;

La figure 3 deux détails de vue schématiques de la bague de synchronisation selon la figure 2 ;

La ligure 4 deux détails de coupe longitudinale schématiques de la bague de synchronisation selon l’invention pour l’unité de synchronisation selon la figure 1 dans une position neutre de l’unité de synchronisation ;

La figure 5 deux détails de vue schématiques de la bague de synchronisation selon la figure 4 ;

La figure 6 deux détails de coupe longitudinale schématiques de la bague de synchronisation selon l’invention pour l’unité de synchronisation selon la figure 1 dans une position de commutation de l’unité de synchronisation ; et

La figure 7 deux détails de vue schématiques de la bague de synchronisation selon la figure 6.

La figure 1 montre une unité de synchronisation 10 d’une boîte de vitesses 12, comprenant un corps de synchronisation 14 qui est monté solidaire en rotation sur un arbre de transmission 16 et qui est mobile en rotation autour d’un axe de transmission A, ainsi qu’un manchon coulissant 18 qui est agencé solidaire en rotation par rapport au corps de synchronisation 14, mais axialement déplaçable. L’unité de synchronisation 10 comprend un outre une bague de synchronisation 20’ classique selon l'état de la technique pour le couplage du corps de synchronisation 14 à un pignon de vitesse 22 de la boîte de vitesses 12 par une liaison par frottement, la bague de synchronisation 20’ étant couplée dans le sens périphérique 48 au corps de synchronisation 14, mais étant mobile en rotation de façon limitée. Il est en outre prévu un cône de frottement 24 qui est relié de manière solidaire au pignon de vitesse 22 et qui peut entrer en contact de frottement avec la bague de synchronisation 20’. Le cône de frottement 24 fait par exemple partie d’un corps de couplage 28 qui, selon la figure 1, comprend outre le cône de frottement 24 une denture d'embrayage 30. L’unité de synchronisation 10 représentée de la boîte de vitesses 12 est une synchronisation d’arrêt à cône simple selon le principe BorgWamer dont la structure et le fonctionnement sont déjà suffisamment connus de l’état de la technique de telle sorte que ceci ne sera que brièvement expliqué dans ce qui suit :

Selon la figure 1, l’unité de synchronisation 10 se trouve dans une position neutre dans laquelle le manchon coulissant 18 est maintenu axialement au centre par rapport au corps de synchronisation 14 au moyen d'une unité de pré-synchronisation 26.

Lors de l'application d’une force de commutation axiale sur le manchon coulissant 18 au début d’un passage de vitesse, la bague de synchronisation 20’ est pressée axialement contre le cône de frottement 24 côté pignon de vitesse au moyen de l'unité de pré-synchronisation 26.

Lors d'un contact par frottement entre la bague de synchronisation 20' et le cône de frottement 24, la bague de synchronisation 20’ se tord par rapport au corps de synchronisation 14 dans une position d’arrêt dans laquelle une denture d'arrêt 32’ de la bague de synchronisation 20’ empêche un passage axial du manchon coulissant 18 sur la denture d’embrayage 30. C'est seulement après une synchronisation des vitesses de rotation entre le corps de synchronisation 14 et le pignon de vitesse 22 que le couple de déblocage résultant de la force de commutation axiale appliquée est suffisant pour faire passer une denture du manchon coulissant 18 axialement devant la denture d'arrêt 32’ de la bague de synchronisation 20’ sous torsion de la bague de synchronisation 20’ et ensuite pour la faire passer sur la denture d’embrayage 30 du corps de couplage 28.

Dans cette position de commutation de l’unité de synchronisation 10, le corps de synchronisation 14 est alors relié au pignon de vitesse 22 par coopération de formes et sensiblement solidaire en rotation au moyen du manchon coulissant 18.

Pour éviter des effets de blocage automatique lors du détachement de la liaison par frottement entre la bague de synchronisation 20’ et le cône de frottement 24, un angle conique de la bague de synchronisation 20’ ou du cône de frottement 24 ne devait jusqu’à présent pas être inférieur à un angle limite d'environ 5° à 7°. Etant donné que le couple de frottement qui peut être obtenu lors d’une synchronisation des vitesses de rotation pour une force de commutation prédéterminée augmente avec la diminution de l'angle conique, l’angle conique était choisi jusqu’à présent à peine au-dessus de l’angle limite pour éviter, d’une part, des effets de blocage automatique et pour fournir, d’autre part, un couple de frottement aussi élevé que possible pour une synchronisation des vitesses de rotation.

Pour encore augmenter le couple de frottement en empêchant de manière fiable le blocage automatique et pour obtenir en outre un couple d’engrenage aussi faible que possible de l'unité de synchronisation 10, la bague de synchronisation 20’ selon la figure 1 connue de l’état de la technique est remplacée par la suite par une bague de synchronisation 20 de l’invention selon les figures 2 à 7. La construction et le fonctionnement de principe de l’unité de synchronisation 10 n’en sont pas modifiés de sorte qu’à ce sujet, il est explicitement fait référence aux explications concernant la figure 1 et que dans la suite, seules les différences structurelles et fonctionnelles seront expliquées.

Les figures 2 et 3 montrent la bague de synchronisation 20 pour l’unité de synchronisation 10 de la boîte de vitesses 12 dans une position d’arrêt de l'unité de synchronisation 10, les figures 2a et 2b montrant chacune une coupe schématique à travers la bague de synchronisation 20, et les figures 3a et 3b, respectivement, montrant chacune un détail de vue schématique associé de la bague de synchronisation 20.

De manière correspondante, la bague de synchronisation 20 est montrée dans les figures 4 et 5 dans une position neutre, et dans les figures 6 et 7 dans une position de commutation de l’unité de synchronisation 10, les figures 4a et 4b, et 6a et 6b, respectivement, représentant chacune une coupe schématique à travers la bague de synchronisation 20, et les figures 5a et 5b, et 7a et 7b, respectivement, représentant chacune un détail de vue schématique associé de la bague de synchronisation 20.

La bague de synchronisation 20 comprend une bague d’arrêt 34 qui présente un axe de bague A identique à l'axe de transmission A ainsi qu'une denture d’arrêt 32, et une bague conique 36 séparée agencée de manière coaxiale à la bague d’arrêt 34, laquelle présente une première surface conique 38 avec un premier angle conique a, et une deuxième surface conique 40 radialement opposée avec un deuxième angle conique β, la première surface conique 38 étant, à l'état monté de la bague de synchronisation 20 selon la figure 1, adjacente au cône de frottement 24 côté pignon de vitesse de l’unité de synchronisation 10, et la deuxième surface conique 40 étant adjacente à une surface antagoniste conique 42 de la bague d'arrêt 34.

Le couplage de la bague d'arrêt 34 et de la bague conique 36 dans le sens périphérique 48 est représenté dans les figures 2a et 3a, 4a et 5a, et 6a et 7a.

Selon les figures 3a, 5a et 7a, la bague d'arrêt 34 et la bague conique 36 présentent des surfaces de butée 44, 46 associées les unes aux autres lesquelles couplent la bague d’arrêt 34 et la bague conique 36 dans le sens périphérique 48, les surfaces de butée 44, 46 de la bague d'arrêt 34 et/ou de la bague conique 36 étant au moins par tronçons inclinées par rapport à l'axe de bague A de telle sorte que la deuxième surface conique 40 et la surface antagoniste conique 42 sont sollicitées axialement en éloignement l’une de l’autre dans le cas d’un couple de rotation agissant entre la bague d’arrêt 34 et la bague conique 36.

La bague d'arrêt 34 comprend dans l’exemple de réalisation présent un collet radial 50 avec des évidements 52 répartis régulièrement sur la périphérie de bague, chaque évidement 52 étant limité dans le sens périphérique 48 par des surfaces de butée 44 opposées qui peuvent chacune coopérer avec une surface de butée 46 associée de la bague conique 36. La bague conique 36 présente de manière correspondante des saillies axiales 54 réparties régulièrement sur la périphérie de bague, chaque saillie présentant des surfaces de butée 46 opposées dans le sens périphérique 48 qui peuvent chacune coopérer avec une surface de butée 44 associée de la bague d’arrêt 34.

Il est visible aux figures 2a, 4a et 6a que la bague conique 36 diminue de manière conique depuis une première extrémité de bague 56 axiale vers une deuxième extrémité de bague 58 axiale, les saillies axiales 54 de la bague conique 36 étant réalisées à la deuxième extrémité de bague 58 axiale et s’engageant chacune dans un évidement 52 de la bague d’arrêt 34.

Les figures 3a, 5a et 7a montrent respectivement la zone de couplage des figures 2a, 4a et 6a, respectivement, depuis « le bas », c'est-à-dire par rapport à l'axe de bague A, vu radialement depuis l’intérieur vers l’extérieur. Il apparaît alors que les saillies axiales 54 de la bague conique 36 diminuent dans le sens axial 60 vers une extrémité libre 62 des saillies 54. En d'autres termes, les surfaces de butée 46 opposées de chaque saillie axiale 54 se joignent vers leur extrémité de saillie 62 libre. Pour maintenir les pressions de surface à un niveau faible lors d’un couple de rotation entre la bague d’arrêt 34 et la bague conique 36, les surfaces de butée 44 de la bague d’arrêt 34 sont chacune réalisées parallèles aux surfaces de butée 46 adjacentes de la bague conique 36. Les surfaces de butée 44 de la bague d’arrêt 34 et les surfaces de butée 46 de la bague conique 36 renferment en outre ensemble avec l’axe de bague A un angle d’inclinaison γ, avec 5° £ γ s 20°, en particulier γ = 10°. Pour la fonction désirée de la bague de synchronisation 20, il serait en principe suffisant que seules les surfaces de butée 44 de la bague d’arrêt 34 ou seules les surfaces de butée 46 de la bague conique 36 renferment avec l’axe de bague A l'angle d’inclinaison γ, tandis que les autres surfaces de butée respectives 46 ou 44, respectivement, s’étendent de manière parallèle à l’axe de bague A.

Dans l’exemple de réalisation présent, la géométrie des évidements 52 de la bague d'arrêt 34 et des saillies axiales 54 de la bague conique 36 est choisie de telle sorte que la bague d'arrêt 34 et la bague conique 36 sont couplées par coopération de formes l’une à l’autre sans mouvement relatif axial l’une par rapport à l’autre dans le sens périphérique 48 et en majeure partie de manière solidaire en rotation selon la position relative axiale.

Si cependant un mouvement relatif axial est possible entre la bague d’arrêt 34 et la bague conique 36, les surfaces de butée 44, 46 associées les unes aux autres peuvent glisser le long les unes des autres dans le cas d’un couple de rotation agissant entre la bague d'arrêt 34 et la bague conique 36, grâce à quoi le collet 50 de la bague d'arrêt 34 s’éloigne axialement de la bague conique 36 et se tord légèrement dans le sens périphérique 48 par rapport à la bague conique 36. La bague conique 36 n’est ainsi plus soutenue radialement vers l'extérieur et peut être détachée du cône de frottement 24.

Le couple de rotation agissant entre la bague d'arrêt 34 et la bague conique 36 est en particulier un couple résistant dans la soi-disant « phase de libération » de l’unité de synchronisation 10 ou un couple d’engrenage produit par la force de commutation, grâce auquel la bague de synchronisation 20 est tournée par rapport au cône de frottement 24 côté pignon de vitesse.

En raison des surfaces de butée 44, 46 inclinées de la bague d'arrêt 34 et de la bague conique 36, l’unité de synchronisation 10 peut être détachée par un mouvement relatif entre la bague d’arrêt 34 et la bague conique 36 après la synchronisation des vitesses de rotation de telle sorte qu'il en résulte un couple d’engrenage particulièrement faible.

Dans le cas de surfaces de butée 44, 46 orientées de manière axiale, c'est-à-dire dans le cas d’un angle d’inclinaison de γ = 0°, ni le couple résistant ni le couple d’engrenage ne produiraient une composante de force axiale qui détache la bague d’arrêt 34 de la bague conique 36 et enlève le soutien radial de la bague conique 36. De manière correspondante, il est nécessaire pour détacher l’unité de synchronisation 10 par une rotation de la bague de synchronisation 20 par rapport au pignon de vitesse 22, de surmonter le blocage automatique entre la bague conique 36 et le cône de frottement 24 côté pignon de vitesse. Le couple d’engrenage nécessaire pour cela est bien plus élevé par rapport à une réalisation avec des surfaces de butée 44, 46 inclinées, ce qui a un effet négatif sur le confort de passage de vitesse de l’unité de synchronisation 10.

Les figures 2b, 4b et 6b montrent par analogie avec les figures 2a, 4a et 6a, respectivement, chacune une coupe longitudinale schématique à travers la bague de synchronisation 20, cependant dans la zone d’une butée axiale 64 qui limite un mouvement relatif axial entre la bague d’arrêt 34 et la bague conique 36 à une grandeur s déterminable.

Les figures 3b, 5b et 7b montrent de manière correspondante par analogie avec les figures 3a, 5a et 7a, respectivement, une vue de la bague de synchronisation 20 dans la zone de coupe des figures 2b, 4b et 6b depuis « le bas », c’est-à-dire vu par rapport à l'axe de bague A radialement depuis l’intérieur vers l’extérieur.

La butée axiale 64 limite le mouvement relatif entre la bague d’arrêt 34 et la bague conique 36 de telle sorte qu’à l'état monté de la bague de synchronisation 20 selon la figure 1, la bague conique 36 et la bague d'arrêt 34 sont mobiles l’une par rapport à l’autre uniquement de manière limitée dans le sens axial 60 et dans le sens périphérique 48.

Selon les figures 2b, 4b et 6b, la butée axiale 64 est réalisée par des estampages sur la bague d'arrêt 34 de telle sorte que la bague conique 36 est axialement mobile par rapport à la bague d'arrêt entre une position de pression dans laquelle la deuxième surface conique 40 de la bague conique 36 est en appui contre la surface antagoniste conique 42 de la bague d’arrêt 34 (figure 2b), et une position de butée soulevée dans laquelle la bague conique 36 est en appui contre la butée axiale 64 de la bague d'arrêt 34 (figures 4b et 6b). Dans l’exemple de réalisation représenté, la bague conique 36 présente à la première extrémité de bague 56 axiale des évidements 66 dans lesquels s’engagent les estampages de la bague d’arrêt 34 servant de butée axiale 64 (figures 3b, 5b et 7b).

Dans une position neutre de l'unité de synchronisation 10 selon les figures 4 et 5, la bague conique 36 est axialement librement mobile par rapport à la bague d’arrêt 34 entre la position de pression et la position de butée soulevée, et est rotative de manière limitée dans le sens périphérique 48, la rotation dépendant de la position relative axiale. Ainsi, par rapport à la position de pression dans laquelle elles sont à peine rotatives mais de préférence reliées pratiquement solidaire en rotation (voir la figures 3a), la bague conique 36 et la bague d’arrêt 34 présentent dans la position de butée soulevée un plus grand jeu dans le sens périphérique 48 (voir les figures 5a et 7a).

Dans une position d’arrêt de l'unité de synchronisation 10 selon les figures 2 et 3, la bague d’arrêt 34 et la bague conique 36 sont sollicitées dans la positon de pression par la force de commutation axiale appliquée, dans laquelle elles prennent appui l’une contre l’autre dans le sens périphérique 48 au moyen de surfaces de butée 44, 46 associées les unes aux autres des évidements 52 et des saillies 54, de telle sorte que la denture d’arrêt 32 de la bague de synchronisation 20 bloque un passage du manchon coulissant 18 sur la denture d’embrayage 30 du corps de couplage 28 (voir la figure 3a).

Tel que déjà décrit ci-dessus, l’unité de synchronisation 10 peut être détachée après la réalisation d'une synchronisation des vitesses de rotation par un mouvement relatif entre la bague d’arrêt 34 et la bague conique 36. A partir de la position de pression de la bague de synchronisation 20 dans la position d’arrêt de l’unité de synchronisation 10, les surfaces de butée 44, 46 associées les unes aux autres glissent le long les unes des autres jusqu'à ce que la bague d’arrêt 34 et la bague conique 36 prennent la position de butée soulevée selon les figures 6 et 7. Dans cette position, la bague conique 36 peut se détacher du cône de frottement 24 côté pignon de vitesse de telle sorte que la bague de synchronisation 20 tourne par rapport au pignon de vitesse 22 et le manchon coulissant 18 peut passer dans la denture d'embrayage 30 côté pignon de vitesse. L'unité de synchronisation 10 se trouve alors dans sa position dite de commutation.

Concernant les figures 2, 4 et 6, il est visible que le premier angle conique a est inférieur au deuxième angle conique β de la bague conique 36. Etant donné que la première surface conique 38 forme une face intérieure radiale et que la deuxième surface conique 40 forme une face extérieure radiale de la bague conique 36, la bague conique 36 diminue sur sa face extérieure radiale plus fortement que sur sa face intérieure radiale de telle sorte qu’il en résulte une section transversale de bague en forme de clavette.

De préférence, [ a | < 5°, en particulier | a | »3° est valable pour le premier angle conique a de la première surface conique 38, et ] β | > 6°, en particulier | β| » 10° est valable pour le deuxième angle conique β de la deuxième surface conique 40.

Pour le reste, le premier angle conique a de la bague conique 36 correspond sensiblement à un angle conique du cône de frottement 24 côté pignon de vitesse, tandis que le deuxième angle conique β de la bague conique 36 correspond sensiblement à un angle conique de la surface antagoniste conique 42 de la bague d’arrêt 34.

La bague conique 36 est une pièce métallique, par exemple une bague en tôle, une surface conique de la bague en tôle tournée vers le cône de frottement 24 étant revêtue d'une garniture de friction annulaire 68, en particulier d’une garniture de friction en carbone ou frittée pour maximiser le couple de frottement qui peut être obtenu. La première surface conique 38 de la bague conique 36 est dans ce cas formée par la surface conique de la garniture de friction 68 adjacente au cône de frottement 24 côté pignon de vitesse. Les angles de cône α, β différents peuvent alors concrètement être réalisés par une section transversale de bague en forme de clavette de la bague de tôle (voir les figures 2a et 2b) et/ou une section transversale de bague en forme de clavette de la garniture de friction 68.

Pour pouvoir débloquer plus facilement la liaison par frottement entre la bague conique 36 et le cône de frottement 24 en cas de besoin, la bague conique 36 est réalisée sous forme d'anneau en C ouvert dans le sens périphérique 48, ou bien sous forme d’anneau segmenté en plusieurs pièces présentant plusieurs segments annulaires séparés. La bague d’arrêt 34 est par contre une bague métallique solide fermée dans le sens périphérique 48.

En ce qui concerne le mode de fonctionnement de l’unité de synchronisation 10 expliqué à l’aide de la figure 1, il résulte grâce à la bague de synchronisation 20 selon les figures 2 à 7 les avantages suivants :

Le premier angle conique a de la bague conique 36 peut être choisi très petit et en particulier être dans la plage du blocage automatique, grâce à quoi le couple de frottement de l’unité de synchronisation 10 qui peut être obtenu augmente considérablement.

Bien que le premier angle conique a puisse dans certains cas se trouver dans la plage du blocage automatique, des effets de blocage automatique non souhaités ne surviennent pas lors du détachement de la liaison par frottement entre la bague conique 36 et le cône de frottement 24. Le détachement de la liaison par frottement est en effet effectué par un mouvement relatif entre la bague d’arrêt 34 et la bague conique 36, La deuxième surface conique 40 avec le deuxième angle conique β glisse alors le long de la surface antagoniste conique 42 de la bague d’arrêt 34, le deuxième angle conique β ne se trouvant pas dans la plage du blocage automatique.

Finalement, il en résulte en raison des surfaces de butée inclinées 44, 46 de la bague d’arrêt 34 et/ou de la bague conique 36 après un équilibrage des vitesses de rotation entre l’arbre de transmission 16 et le pignon 22 un couple d’engrenage particulièrement faible de l'unité de synchronisation 10, ce qui mène à un confort de passage de vitesse particulièrement élevé de la boîte de vitesses 12.

Claims (14)

1. Revendications

   1. Bague de synchronisation pour une unité de synchronisation (10) d’une boîte de vitesses (12), comprenant une bague d’arrêt (34) qui présente un axe de bague (A) et une denture d’arrêt (32), et une bague conique (36) séparée qui est agencée de manière coaxiale par rapport à la bague d’arrêt (34) et qui présente une première surface conique (38) avec un premier angle conique (a) ainsi qu’une deuxième surface conique (40) radialement opposée avec un deuxième angle conique (β), la première surface conique (38), à l’état monté de la bague de synchronisation (20), étant adjacente à un cône de frottement (24) côté pignon de vitesse de l’unité de synchronisation (10), et la deuxième surface conique (40) étant adjacente à une surface antagoniste conique (42) de la bague d’arrêt (34), la bague d’arrêt (34) et la bague conique (36) présentant des surfaces de butée (44, 46) associées les unes aux autres, lesquelles couplent la bague d’arrêt (34) et la bague conique (36) dans le sens périphérique (48), les surfaces de butée (44, 46) de la bague d’arrêt (34) et/ou de la bague conique (36) étant inclinées au moins par tronçons par rapport à l’axe de bague (A) de telle sorte que la deuxième surface conique (40) et la surface antagoniste conique (42) sont sollicitées axialement en éloignement l’une de l’autre dans le cas d’un couple de rotation agissant entre la bague d’arrêt (34) et la bague conique (36), caractérisée en ce que le premier angle conique (a), en ce qui concerne la valeur, est inférieur au deuxième angle conique (β).
2. 2. Bague de synchronisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que pour le premier angle conique (a) de la première surface conique (38), | a | < 5°, et pour le deuxième angle conique (β) de la deuxième surface conique (40), | β| > 6° est valable.
3. 3. Bague de synchronisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’un angle conique de la surface antagoniste conique (42) de la bague d’arrêt (34) correspond sensiblement au deuxième angle conique (β) de la bague conique (36).
4. 4. Bague de synchronisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague conique (36) est ouverte dans le sens périphérique (48).
5. 5. Bague de synchronisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague conique (36) est une bague segmentée en plusieurs parties présentant plusieurs segments annulaires séparés.
6. 6. Bague de synchronisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première surface conique (38) de la bague conique (36) est revêtue d’une garniture de friction (68).
7. 7. Bague de synchronisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague d’arrêt (34) présente un collet radial (50) avec des évidements (52) répartis sur la périphérie de bague, chaque évidement (52) étant limité dans le sens périphérique (48) par des surfaces de butée (44) opposées qui peuvent chacune coopérer avec une surface de butée (46) associée de la bague conique (36).
8. 8. Bague de synchronisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague conique (36) présente des saillies axiales (54) réparties sur la périphérie de bague, chaque saillie (54) présentant des surfaces de butée (46) opposées dans le sens périphérique (48) qui peuvent chacune coopérer avec une surface de butée (44) associée de la bague d’arrêt (34).
9. 9. Bague de synchronisation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la bague conique (36) diminue de manière conique d’une première extrémité de bague (56) axiale vers une deuxième extrémité de bague (58) axiale, les saillies axiales (54) de la bague conique (36) étant réalisées à la deuxième extrémité de bague (58) axiale et s’engageant chacune dans un évidement (52) de la bague d’arrêt (34).
10. 10. Bague de synchronisation selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que les saillies axiales (54) de la bague conique (36) diminuent dans le sens axial (60) vers une extrémité libre (62).
11. 11. Bague de synchronisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les surfaces de butée (44, 46) de la bague d’arrêt (34) et/ou de la bague conique (36) renferment ensemble avec l’axe de bague (A) un angle d’inclinaison (γ), avec 5° < γ < 20°, en particulier γ « 10°.
12. 12. Bague de synchronisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’à l’état monté de la bague de synchronisation (20), la bague conique (36) et la bague d’arrêt (34) sont mobiles l’une par rapport à l’autre de façon limitée dans le sens axial (60) et dans le sens périphérique (48).
13. 13. Bague de synchronisation selon la revendication 12, caractérisée en ce que la bague d’arrêt (34) présente une butée axiale (64) pour la bague conique (36), de telle sorte que la bague conique (36) est axialement mobile par rapport à la bague d’arrêt (34) entre une position de pression dans laquelle la deuxième surface conique (40) de la bague conique (36) est en appui contre la surface antagoniste (42) conique de la bague d’arrêt (34), et une position de butée soulevée dans laquelle la bague conique (36) est en appui contre la butée axiale (64) de la bague d’arrêt (34).
14. 14. Unité de synchronisation d’une boîte de vitesses (12), comprenant un corps de synchronisation (14) qui est monté solidaire en rotation sur un arbre de transmission (16) et qui est mobile en rotation autour d’un axe de transmission (A), un manchon coulissant (18) qui est agencé solidaire en rotation par rapport au corps de synchronisation (14) mais axialement déplaçable, une bague de synchronisation (20) selon l’une des revendications précédentes pour le couplage du corps de synchronisation (14) à un pignon de vitesse (22) de la boîte de vitesses (12) par une liaison par frottement, et un cône de frottement (24) qui est relié de manière solidaire au pignon de vitesse (22) et qui peut entrer en contact par frottement avec la bague conique (36) de la bague de synchronisation (20), le premier angle conique (a) de la bague conique (36) correspondant sensiblement à un angle conique du cône de frottement (24).