FR3009598A1 - Commande de vitesse a crabots pour boite de vitesses de vehicule - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à une commande de vitesse à crabots (16) pour une boîte de vitesses de véhicule (10), comportant au moins un corps d'embrayage (18) qui est fixé à un pignon de vitesse (14) de la boîte de vitesses de véhicule (10) et qui est monté mobile en rotation et sensiblement axialement non déplaçable sur un arbre de transmission (12) mobile en rotation autour d'un axe de transmission (A), un moyeu (20) qui est monté sensiblement solidaire en rotation et axialement déplaçable sur l'arbre de transmission (12) mobile en rotation autour de l'axe de transmission (A), et un élément de changement de vitesse (22) axialement déplaçable qui est relié au moyeu (20) dans le sens axial (24), qui est axialement serré et qui forme dans le sens périphérique (26) ensemble avec le moyeu (20) une liaison par friction, l'élément de changement de vitesse (22) et le moyeu (20) étant aptes à être déplacés par rapport au corps d'embrayage (18) axialement entre une position neutre, une position de synchronisation et une position de changement de vitesse, le corps d'embrayage (18), dans la position neutre, étant sensiblement libre en rotation tant par rapport à l'élément de changement de vitesse (22) que par rapport au moyeu (20), dans la position de synchronisation, il est relié par coopération de formes à l'élément de changement de vitesse (22) dans le sens périphérique (26) et est couplé au moyeu (20) par la liaison par friction, et, dans la position de changement de vitesse, il est relié dans le sens périphérique (26) tant à l'élément de changement de vitesse (22) qu'au moyeu (20) par coopération de formes.

Description

- 1 - L'invention se rapporte à une commande de vitesse à crabots pour une boîte de vitesses de véhicule. Les commandes de vitesse à crabots pour les boîtes de vitesses de véhicule sont généralement connus de l'état de la technique et se caractérisent par leur structure constructivement simple et ainsi peu coûteuse. Les changements de vitesse à crabots présentent cependant en particulier dans le cas de vitesses de rotation différentielles élevées et/ou de couples d'inertie élevés des composants à coupler un faible confort de changement de vitesse et un développement de bruits et une sollicitation des composants élevés et non désirés.

Le but de l'invention est de créer une commande de vitesse à crabots pour une boîte de vitesses de véhicule permettant un fonctionnement de changement de vitesse peu bruyant et à faible usure avec un confort de changement de vitesse élevé. Ce but est atteint selon l'invention par une commande de vitesse à crabots pour une boîte de vitesses de véhicule, comprenant au moins un corps d'embrayage qui est fixé à un pignon de vitesse de la boîte de vitesses de véhicule et qui est monté mobile en rotation et sensiblement axialement non déplaçable sur un arbre de transmission mobile en rotation autour d'un axe de transmission, un moyeu qui est monté sensiblement solidaire en rotation et axialement déplaçable sur l'arbre de transmission mobile en rotation autour de l'axe de transmission, et un élément de changement de vitesse axialement déplaçable qui est relié au moyeu dans le sens axial et est axialement serré et qui forme dans le sens périphérique ensemble avec le moyeu une liaison par friction, l'élément de changement de vitesse et le moyeu étant aptes à être axialement déplacés par rapport au corps d'embrayage entre une position neutre, une position de synchronisation et une position de changement de vitesse. Dans la position neutre, le corps d'embrayage est sensiblement libre en rotation tant par rapport à l'élément de changement de vitesse que par rapport au moyeu, dans la position de synchronisation, il est relié par coopération de formes à l'élément de changement de vitesse dans le sens périphérique et est couplé au moyeu au moyen de liaison par friction, et, dans la position de changement de vitesse, il est relié dans le sens périphérique tant à l'élément de changement de vitesse qu'au moyeu par coopération de formes. Ainsi, l'arbre de transmission - 2 - peut tout d'abord être relié dans le sens périphérique à l'élément de changement de vitesse par coopération de formes, lequel présente un faible couple d'inertie. Une liaison par coopération de formes entre l'arbre de transmission et le pignon de vitesse fixé au corps d'embrayage, qui présentent chacun un couple d'inertie élevé, est cependant réalisée uniquement après une synchronisation partielle ou pratiquement complète des vitesses de rotation entre l'arbre de transmission et le pignon de vitesse. Ceci mène à un confort de changement de vitesse considérablement plus élevé et à un fonctionnement de la commande de vitesse à crabots moins bruyant et à une usure réduite.

Le confort de changement de vitesse s'approche alors au confort de changement de vitesse d'un embrayage à synchronisation (à verrouillage), la commande de vitesse à crabots à amortissement par friction présentant une structure constructivement plus simple, nécessitant un espace de construction axial plus petit et générant de faibles couples de traînée, ce qui conduit à un rendement particulièrement élevé. Dans un mode de réalisation de la commande de vitesse à crabots, il est prévu un moyen de serrage sollicitant l'élément de changement de vitesse et le moyeu axialement l'un contre l'autre. Des vis ou des rivets se prêtent par exemple en tant que moyen de serrage, en particulier ensemble avec des rondelles élastiques bombées ou des disques ressort. Comparée aux changements de vitesse classiques à synchronisation (à verrouillage) (par exemple selon le principe Borg-VVarner), la force de changement de vitesse nécessaire pour le changement des vitesses de la boîte de vitesses est plus faible puisqu'il n'est pas nécessaire d'appliquer une force de synchronisation en raison de la force de précontrainte entre l'élément de changement de vitesse et le moyeu appliquée par le moyen de serrage. Le corps d'embrayage comporte de préférence des crabots axialement en saillie et l'élément de changement de vitesse des évidements de crabot ou vice versa, les crabots s'engageant dans les évidements de crabot pour une liaison par coopération de formes entre le corps d'embrayage et l'élément de changement de vitesse. Des crabots axialement en saillie et des évidements correspondants peuvent être moulés sur le corps d'embrayage ou sur l'élément - 3 - de changement de vitesse, respectivement, à peu de dépenses sur le plan de fabrication, et assurent une liaison par coopération de formes robuste et fiable. Le moyeu présente de préférence en outre des crabots axialement en saillie et le corps d'embrayage des évidements de crabot ou vice versa, les crabots s'engageant dans les évidements de crabot pour une liaison par coopération de formes entre le corps d'embrayage et le moyeu. Il est de nouveau valable que les crabots axialement en saillie et les évidements correspondants peuvent être moulés sur le moyeu ou le corps d'embrayage, respectivement, avec peu de dépenses sur le plan de la construction et assurent en outre une liaison par coopération de formes robuste et fiable. Les dimensions des crabots et des évidements de crabot dans le sens périphérique sont en particulier adaptées les unes aux autres de telle sorte que le moyeu et le corps d'embrayage sont reliés sensiblement solidaire en rotation au moyen de la liaison par coopération de formes.

Les crabots et/ou les évidements de crabot peuvent être pourvus d'un revêtement pour l'amortissement de butée. En particulier les tronçons des crabots et/ou des évidements de crabot agissant en tant que surfaces de butée dans le sens périphérique sont revêtus, grâce à quoi il en résulte une faible sollicitation des composants et un faible développement de bruits lors du fonctionnement de la commande de vitesse à crabots. En alternative au revêtement des surfaces de butée il est également possible de modifier de manière ciblée l'état de surface et l'élasticité de surface des crabots et/ou des évidements de crabot pour obtenir un amortissement de butée. Le moyeu est de manière particulièrement préférée réalisé en deux parties, une première partie de moyeu et une deuxième partie de moyeu étant serrées axialement l'une contre l'autre et prenant chacune appui sur l'élément de changement de vitesse. Dans un mode de réalisation de la commande de vitesse à crabots, l'élément de changement de vitesse est un disque transmetteur plan annulaire présentant une surface de friction sur au moins une face frontale axiale. De tels disques transmetteur sont par exemple réalisés sous forme de pièce de tôle estampée et peuvent être fabriqués de manière peu coûteuse et à moindre complexité sur le plan de fabrication. - 4 - Dans ce mode de réalisation, le disque transmetteur est de préférence agencé axialement entre les deux parties de moyeu et présente sur chacune de ses faces frontales axiales opposées une surface de friction, chaque partie de moyeu comprenant une surface de friction de moyeu qui repose à plat sur la surface de friction adjacente du disque transmetteur. Ainsi, il est possible d'appliquer et d'ajuster un couple de friction souhaité de manière simple au moyen de la liaison par friction entre l'élément de changement de vitesse et le moyeu, par exemple par la force de précontrainte d'un moyen de serrage. L'élément de changement de vitesse ou les parties de moyeu peuvent en option être revêtus d'une garniture de friction, les deux parties de moyeu prenant chacune appui sur l'élément de changement de vitesse par l'intermédiaire de la garniture de friction. La garniture de friction contribue d'une part à un couple de friction de la liaison par friction entre l'élément de changement de vitesse et le moyeu en majeure partie constant durant la durée de service de la commande de vitesse à crabots. En raison de la garniture de friction, on obtient en outre un couple de friction souhaité de la liaison par friction normalement déjà avec une force de précontrainte axiale comparativement faible. Dans un autre mode de réalisation de la commande de vitesse à crabots, l'élément de changement de vitesse est un cône de changement de vitesse annulaire dont la face intérieure radiale se rétrécit de manière conique depuis les bords axiaux vers le centre axial et forme deux surfaces coniques, le cône de changement de vitesse présentant une surface de friction sur au moins une surface conique. La force de précontrainte appliquée par exemple par un moyen de serrage est renforcée par l'angle de cône. D'une part, un couple de friction plus élevé pour une force de précontrainte plus faible est réalisé, et d'autre part, on obtient une influence plus faible des forces de ressort pour une courbe caractéristique de ressort non constante du moyen de serrage. Un moyen de serrage à force de ressort plutôt faible a habituellement une courbe caractéristique de ressort plate et présente donc dans la zone de travail une faible différence entre une force de ressort maximale et une force de ressort minimale. Dans ce mode de réalisation, le cône de changement de vitesse peut renfermer les deux parties de moyeu et présenter sur chacune de ses surfaces - 5 - coniques une surface de friction, chaque partie de moyeu présentant une surface de friction de moyeu sur une face extérieure radiale qui repose à plat sur la surface de friction adjacente du cône de changement de vitesse. Dans une variante particulière de ce mode de réalisation, le cône de changement de vitesse est réalisé en deux parties, un premier élément conique annulaire et un deuxième élément conique annulaire axialement adjacent présentant respectivement sur leurs faces frontales tournées les unes vers les autres dans le sens périphérique en alternance des saillies axiales et des creux, les saillies et les creux des deux éléments coniques s'engageant les unes dans les autres et couplant les éléments coniques dans le sens périphérique. Dans cette variante de réalisation de la commande de vitesse à crabots, les saillies et les creux, vus dans le sens périphérique, sont de préférence reliés par des flancs, au moins certains des flancs formant des surfaces de renforcement de force et étant chanfreinés de telle sorte que les deux éléments coniques, lors d'une rotation relative dans le sens périphérique, se déplacent l'un par rapport à l'autre également dans le sens axial. Ces surfaces de renforcement de force conduisent dans la position de synchronisation de la commande de vitesse à crabots à un renforcement de la force de friction en raison de l'écartement axial des éléments coniques et ainsi à une augmentation des forces de pression entre les cônes de friction par un serrage supplémentaire des moyens de serrage. Il est ainsi possible, dans la position neutre, de réduire la précontrainte axiale entre l'élément de changement de vitesse et le moyeu de manière considérable. Grâce au couple de friction plus élevé en raison de l'effet de renforcement de force, la vitesse de rotation différentielle entre le moyeu et le corps d'embrayage est tout d'abord rapidement réduite. Si ensuite il n'est pas possible de déplacer l'élément de changement de vitesse et le moyeu dans la position de changement de vitesse, l'effet de renforcement de force est réduit par la force de changement de vitesse axiale, grâce à quoi la vitesse de rotation différentielle restante entre le moyeu et le corps d'embrayage se réduit plus lentement. Ceci permet finalement la liaison par coopération de formes entre le moyeu et le corps d'embrayage et ainsi un changement de vitesse sûr de l'accouplement à crabots. Les saillies et les creux, vus dans le sens périphérique, peuvent en outre être reliés par des flancs, au moins certains des flancs formant des surfaces de butée - 6 - et limitant une rotation relative des éléments coniques. L'écartement axial des éléments coniques peut également être limité par ces surfaces de butée, grâce à quoi la force de pression axiale ou le couple de friction entre l'élément de changement de vitesse et le moyeu est de nouveau limité. Ceci protège les surfaces de friction contre une surcharge. Il est ainsi également possible d'adapter le couple de friction à moindre effort au train d'entraînement respectif pour éviter des vibrations non souhaitées dans le train d'entraînement lesquelles sont par exemple générées par un couple de friction trop élevé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation préférés en référence aux dessins. Ceux-ci montrent : - la figure 1 des coupes longitudinales à travers un détail d'une boîte de vitesses de véhicule avec une commande de vitesse à crabots selon l'invention dans un premier mode de réalisation dans une position neutre, une position de synchronisation et une position de changement de vitesse ; - la figure 2 une vue éclatée en perspective d'un détail d'une boîte de vitesses de véhicule avec une commande de vitesse à crabots selon l'invention dans un deuxième mode réalisation ; - la figure 3 une coupe longitudinale à travers le détail de la boîte de vitesses de véhicule selon la figure 2; - la figure 4 une autre coupe longitudinale à travers le détail de la boîte de vitesses de véhicule selon la figure 2 ; - la figure 5 une vue éclatée en perspective d'une unité de friction apte à être pré-assemblée de la commande de vitesse à crabots selon la figure 2 ; - la figure 6 une coupe longitudinale à travers l'unité de friction selon la figure 5; - la figure 7 une vue éclatée en perspective d'un élément de changement de vitesse pour une commande de vitesse à crabots selon l'invention dans un troisième mode de réalisation ; - 7 - - la figure 8 une vue en perspective de l'élément de changement de vitesse selon la figure 7 ; et - la figure 9 une vue latérale de l'élément de changement de vitesse selon la figure 8.

Les figures 1 à 9 se rapportent à une boîte de vitesses de véhicule 10, en particulier à une boîte de vitesses à double embrayage ou une boîte de vitesses automatisée, comportant un arbre de transmission 12 mobile en rotation autour d'un axe de transmission A, deux pignons de vitesse 14 montés mobile en rotation et de manière axialement non déplaçable (excepté un jeu de palier souhaité dû à la fabrication et pour le fonctionnement sûr des pignons de vitesse) sur l'arbre de transmission 12, et une commande de vitesse à crabots 16. Les pignons de vitesse 14 de la boîte de vitesses de véhicule 10 sont alors chacun reliés de manière solidaire à un corps d'embrayage 18 de la commande de vitesse à crabots 16, et sont en particulier réalisés ou soudés d'un seul tenant.

Selon les figures 2 à 4, il est prévu sur la face (gauche) de la commande de vitesse à crabots 16 tournée vers le pignon de vitesse 14 plus petit un disque d'embrayage 19 séparé associé au corps d'embrayage 18, lequel est pressé de manière solidaire sur le pignon de vitesse 14. La commande de vitesse à crabots 16 pour la boîte de vitesses de véhicule 10 comprend deux corps d'embrayage 18 qui sont chacun fixés à l'un des pignons de vitesse 14 de la boîte de vitesses de véhicule 10 et qui sont ainsi montés mobiles en rotation et axialement non déplaçables sur l'arbre de transmission 12, un moyeu 20 qui est monté sensiblement solidaire en rotation et axialement déplaçable sur l'arbre de transmission 12, et un élément de changement de vitesse 22 axialement déplaçable qui est relié de manière sensiblement solidaire au moyeu 20 dans le sens axial 24, qui est axialement serré et qui forme ensemble avec le moyeu 20 une liaison par friction dans le sens périphérique 26. L'élément de changement de vitesse 22 et le moyeu 20 sont axialement déplaçables par rapport au corps d'embrayage 18 entre une position neutre (illustration gauche de la figure 1), une position de synchronisation (illustration au centre de la figure 1) et une position de changement de vitesse (illustration droite de la figure 1). Le corps d'embrayage 18, dans la position neutre, est alors sensiblement libre en rotation par rapport à - 8 - l'élément de changement de vitesse 22 et par rapport au moyeu 20, dans la position de synchronisation, il est relié dans le sens périphérique 26 à l'élément de changement de vitesse 22 par coopération de formes et est couplé au moyeu 20 par la liaison par friction, et dans la position de changement de vitesse, il est relié dans le sens périphérique 26 tant à l'élément de changement de vitesse 22 qu'au moyeu 20 par coopération de formes. Le moyeu 20 de la commande de vitesse à crabots 16 est réalisé en plusieurs parties et dans les exemples de réalisation illustrés en particulier en deux parties, une première partie de moyeu 28 et une deuxième partie de moyeu 30 étant axialement serrées l'une contre l'autre par une force de précontrainte Fv réglable et prenant chacune appui sur l'élément de changement de vitesse 22 (voir en particulier les figures 1, 4 et 6). Pour le serrage du moyeu 20, il est prévu un moyen de serrage 32 qui sollicite l'élément de changement de vitesse 22 et les parties de moyeu 28, 30 axialement l'une contre l'autre. Des moyens de serrage appropriés 32 sont par exemple des vis, en particulier des vis de serrage 34, comme indiqué à la figure 1, ou des rivets 36, en particulier avec des rondelles élastiques bombées ou des disques ressort 38, comme illustré aux figures 2, 4, 5 et 6. Grâce au moyen de serrage 32, il est possible d'ajuster la force de précontrainte axiale Fv qui sollicite les deux parties de moyeu 28, 30 axialement l'une vers l'autre et contre l'élément de changement de vitesse 22. Comme indiqué dans la partie de détail de la figure 1 et à la figure 5, l'élément de changement de vitesse 22 ou les parties de moyeu 28, 30 peuvent être revêtus d'une garniture de friction 39, les deux parties de moyeu 28, 30 prenant chacune appui sur l'élément de changement de vitesse 22 par l'intermédiaire de la garniture de friction 39. La garniture de friction 39 fournit alors un couple de friction entre l'élément de changement de vitesse 22 et le moyeu 20 ou les parties de moyeu 28, 30 qui est ajustable et en majeure partie constant sur la durée de service de la commande de vitesse à crabots 16.

La figure 1 montre trois coupes longitudinales schématiques à travers un détail de la boîte de vitesses de véhicule 10 dans la position neutre, la position de synchronisation et la position de changement de vitesse avec la commande de vitesse à crabots 16 selon un premier mode de réalisation. - 9 - Dans ce premier mode de réalisation de la commande de vitesse à crabots 16, chaque corps d'embrayage 18 présente des crabots 40 axialement en saillie et l'élément de changement de vitesse 22 des évidements de crabots 42, les crabots 40 s'engageant dans les évidements de crabot 42 tant dans la position de synchronisation que dans la position de changement de vitesse de la commande de vitesse à crabots 16 pour relier le corps d'embrayage 18 et l'élément de changement de vitesse 22 par coopération de formes. Le moyeu 20, concrètement chaque partie de moyeu 28, 30 présente en outre des crabots 44 axialement en saillie et chaque corps d'embrayage 18 des évidements de crabot 46, les crabots 44 s'engageant dans les évidements de crabot 46 dans la position de changement de vitesse de la commande de vitesse à crabots 16 pour relier le corps d'embrayage 18 au moyeu 20 ou à la partie de moyeu 28, 30 associée par coopération de formes. Les dimensions des crabots 44 et des évidements de crabot 46 sont alors de préférence adaptées les unes aux autres dans le sens périphérique 26 de telle sorte que le moyeu 20 et le corps d'embrayage 18 sont reliés sensiblement solidaire en rotation par la liaison par coopération de formes dans la position de changement de vitesse (illustration droite de la figure 1). Selon la figure 1, l'élément de changement de vitesse 22 de la commande de vitesse à crabots 16 est un disque transmetteur plat annulaire qui présente une surface de friction 50 sur au moins une face frontale axiale 48. Dans l'exemple de réalisation représenté avec un moyeu 20 en deux parties, le disque transmetteur est agencé axialement entre les deux parties de moyeu 28, 30 et présente sur ses faces frontales axiales opposées 48 une surface de friction 50 respective, chaque partie de moyeu 28, 30 comprenant une surface de friction de moyeu 52 qui repose à plat sur la surface de friction adjacente 50 du disque transmetteur. Les figures 2 à 6 montre un deuxième mode de réalisation de la commande de vitesse à crabots 16 pour la boîte de vitesses de véhicule 10 laquelle est en particulier réalisée sous forme de boîte de vitesses à double embrayage ou de boîte de vitesses automatisée. Selon les figures 2 à 6, l'élément de changement de vitesse 22 de la commande de vitesse à crabots 16 est un cône de changement de vitesse annulaire dont la face intérieure radiale se rétrécit de manière conique depuis les - 10 - bords axiaux vers le plan médian axial E et forme deux surfaces coniques 54, le cône de changement de vitesse présentant une surface de friction 50 sur au moins une surface conique 54. Dans l'exemple de réalisation représenté avec un moyeu 20 en deux parties, le cône de changement de vitesse renferme les deux parties de moyeu 28, 30 et présente sur les deux surfaces coniques 54 une surface de friction 50 respective, chaque partie de moyeu 28, 30 présentant sur sa face extérieure radiale une surface de friction de moyeu 52 conique qui repose à plat sur la surface de friction 50 adjacente du cône de changement de vitesse. Contrairement à la surface de friction de moyeu 52 plate côté face frontale selon la figure 1, la surface de friction de moyeu 52 dans le deuxième mode de réalisation de la commande de vitesse à crabots 16 est réalisée sous forme de surface enveloppante d'un tronc de cône, un angle de cône de la surface de friction de moyeu 52 et un angle de cône de la surface conique 54 étant adaptés l'un à l'autre et étant en particulier même identiques.

Comme dans le premier mode de réalisation selon la figure 1, le moyeu 20 ou la partie de moyeu 28, 30 respective présente des crabots 44 axialement en saillie et le corps d'embrayage 18 des évidements de crabot 46, les crabots 44 s'engageant dans les évidements de crabot 46 dans la position de changement de vitesse de la commande de vitesse à crabots 16 pour relier le corps d'embrayage 18 au moyeu 20 ou à la partie de moyeu 28, 30 associée par coopération de formes. Les crabots 44 et les évidements de crabot 46 sont de nouveau de préférence en majeure partie réalisés avec un ajustage précis de telle sorte que dans la position de changement de vitesse, le moyeu 20 et le corps d'embrayage 18 sont reliés l'un à l'autre de manière sensiblement solidaire en rotation par la liaison par coopération de formes. Contrairement au premier mode de réalisation de la commande de vitesse à crabots 16 selon la figure 1, l'élément de changement de vitesse 22 présente, dans le deuxième mode de réalisation selon les figures 2 à 6, des crabots 56 axialement en saillie et chaque corps d'embrayage 18 des évidements de crabot 58, les crabots 56 s'engageant tant dans la position de synchronisation que dans la position de changement de vitesse de la commande de vitesse à crabots 16 dans les évidements de crabot 58 pour relier le corps d'embrayage 18 et l'élément de changement de vitesse 22 par coopération de formes. Cette différence constructive entre les deux modes de réalisation est sensiblement due à des raisons de technique de production. Les figures 5 et 6 montrent une vue éclatée en perspective ainsi qu'une coupe longitudinale à travers une unité de friction 76 pré-assemblée de la commande de vitesse à crabots 16 selon le deuxième mode de réalisation. Il est bien visible en particulier dans la coupe selon la figure 6 que par rapport à un plan médian axial E, les crabots 56 de l'élément de changement de vitesse 22 sont axialement plus en saillie que les crabots 44 du moyeu 20 ou des parties de moyeu 28, 30.

L'importance de ces crabots 56, 44 en saillie sur différentes distances ressortira clairement de la description de fonctionnement suivante de la commande de vitesse à crabots 16 ou de la boîte de vitesses de véhicule 10, respectivement. Au cas où il est nécessaire de passer une autre vitesse dans la boîte de vitesses de véhicule 10, laquelle est en particulier réalisée sous forme de boîte de vitesses automatisée, une force de changement de vitesse axiale Fs est appliquée à l'élément de changement de vitesse 22 de la commande de vitesse à crabots 16 (voir illustration gauche de la figure 1 et figure 3). L'élément de changement de vitesse 22 est en conséquence déplacé dans le sens axial 24 vers le pignon de vitesse 14 à commuter. Une liaison par coopération de formes entre le corps d'embrayage 18 et l'élément de changement de vitesse 22 est alors réalisée par l'intermédiaire des crabots 40, 56 et des évidements de crabot 42, 58. Ceci signifie en d'autres termes que l'élément de changement de vitesse 22 et le moyeu 20 sont déplacés par rapport au corps d'embrayage 18 axialement depuis la position neutre (illustration gauche de la figure), dans laquelle le corps d'embrayage 18 est sensiblement libre en rotation par rapport à l'élément de changement de vitesse 22 et aussi par rapport au moyeu 20, vers la position de synchronisation (illustration au centre de la figure 1), dans laquelle le corps d'embrayage 18 est relié à l'élément de changement de vitesse 22 dans le sens périphérique 25 par coopération de formes et est couplé au moyeu 20 par l'intermédiaire de la liaison par friction. - 12 - Etant donné que les crabots 40, 56 pour la liaison par coopération de formes entre l'élément de changement de vitesse 22 et le corps d'embrayage 18 sont axialement plus en saillie que les crabots 44 pour la liaison par coopération de formes entre le moyeu 20 et le corps d'embrayage 18, une liaison par coopération de formes est certes déjà produite entre le corps d'embrayage 18 et l'élément de changement de vitesse 22 dans la position de synchronisation, mais pas encore de liaison par coopération de formes entre le corps d'embrayage 18 et le moyeu 20. Grâce à la liaison par coopération de formes entre le corps d'embrayage 18 et l'élément de changement de vitesse 22, une rotation relative entre l'élément de changement de vitesse 22 et le moyeu 20 est générée en raison de la différence des vitesses de rotation entre le moyeu 20 et le pignon de vitesse 14. Lors de cette rotation relative, un couple de friction est produit en raison de la précontrainte axiale (force de précontrainte Fv) et des surfaces de friction 50, 52 en appui les unes sur les autres, lequel adapte les vitesses de rotation de l'arbre de transmission 12 et du pignon de vitesse 14 les unes aux autres. Dès que la différence des vitesses de rotation passe au-dessous d'une valeur limite et/ou dès qu'un temps de synchronisation prédéterminé est dépassé, une force de changement de vitesse Fs est de nouveau appliquée à l'élément de changement de vitesse 22 (voir illustration de la figure 1), grâce à quoi l'élément de changement de vitesse 22 et le moyeu 20 sont encore poussés axialement en direction du pignon de vitesse 14 à commuter jusqu'à ce qu'une liaison par coopération de formes soit établie entre le corps d'embrayage 18 et le moyeu 20. En d'autres termes, l'élément de changement de vitesse 22 et le moyeu 20 sont déplacés dans le sens axial 24 depuis la position de synchronisation (illustration au centre de la figure 1), dans laquelle le corps d'embrayage 18 est relié dans le sens périphérique 26 par coopération de formes à l'élément de changement de vitesse 22 et est couplé au moyeu 20 par l'intermédiaire de la liaison par friction, vers la position de changement de vitesse (illustration droite de la figure 1) dans laquelle le corps d'embrayage 18 est relié dans le sens périphérique 26 par coopération de formes à l'élément de changement de vitesse 22 et au moyeu 20. La vitesse souhaitée est alors passée. Le pignon de vitesse 14 est tout d'abord relié par le corps d'embrayage 18 à l'élément de changement de vitesse 22 lequel présente un faible couple d'inertie. - 13 - C'est seulement après une synchronisation partielle ou pratiquement complète des vitesses de rotation qu'une liaison par coopération de formes est réalisée par l'intermédiaire du moyeu 20 avec l'arbre de transmission 12 qui présente un couple d'inertie comparativement élevé. Comparé à des changements de vitesse à crabots classiques, il en résulte une sollicitation des matériaux plus faible et un confort de changement de vitesse considérablement amélioré en ce qui concerne les bruits et les vibrations non souhaités. Comparé aux synchronisations à verrouillage connues de l'état de la technique, par exemple selon Borg-VVarner, l'agencement constructif est moins complexe et axialement plus compacte. Comparé aux synchronisations à verrouillage, il est en outre possible de réduire la force de changement de vitesse axiale Fs étant donné qu'en raison des surfaces de friction précontraintes, il n'est plus nécessaire d'appliquer une force de synchronisation. La durée d'arrêt dans la position de synchronisation et le couple de friction entre l'élément de changement de vitesse 22 et le moyeu 20 apte à être ajusté par exemple par l'intermédiaire de la garniture de friction 39 et/ou la force de précontrainte Fv doivent alors être adaptés l'une à l'autre de telle sorte que lors du déplacement de l'élément de changement de vitesse 22 et du moyeu 20 de la position de synchronisation vers la position de changement de vitesse, une petite différence des vitesses de rotation est présente pour assurer de manière fiable une commutation vers la position de changement de vitesse. Dans la mesure où un engagement immédiat des crabots 44 du moyeu 20 dans les évidements de crabot 46 du corps d'embrayage 18 n'est pas possible, les crabots 44 glissent en effet en raison de la différence des vitesses de rotation restante le long corps d'embrayage 18 jusqu'à ce qu'ils atteignent un évidement de crabot 46 et s'y engagent axialement en raison de la force de changement de vitesse F. Au cas où une harmonisation complète des vitesses de rotation à déjà eu lieu avant que les crabots 44 s'engagent dans les évidements de crabot 46, il est possible d'introduire un couple d'entraînement dans la commande de vitesse à crabots 16 par l'intermédiaire de l'embrayage de séparation de la boîte de vitesses de véhicule 10. Ce couple produit une certaine rotation relative entre le moyeu 20 et le corps d'embrayage 18 de sorte que les crabots 44 s'engagent - 14 - alors de manière sûre dans les évidements de crabot 46 et qu'une commutation fiable vers la position de changement de vitesse est assurée. Comme indiqué aux figures 5 et 6, les crabots 40, 44, 56 et/ou les évidements de crabot 42, 46, 58 peuvent être pourvus d'un revêtement 60 pour l'amortissement de butée, le revêtement 60 étant en particulier prévu sur les surfaces qui servent de surfaces de butée dans le sens périphérique 26. En alternative au revêtement 60 il est également possible de prévoir des modifications de l'état de surface ou de l'élasticité de surface dans ces zones. Les figures 7 à 9 montrent des vues d'un élément de changement de vitesse 22 pour la commande de vitesse à crabots 16 selon un troisième mode de réalisation. Le troisième mode de réalisation de la commande de vitesse à crabots 16 se distingue du deuxième mode de réalisation seulement en ce que l'élément de changement de vitesse 22 monobloc selon les figures 2 à 6 est remplacé par le cône de changement de vitesse en deux parties selon les figures 7 à 9. En ce qui concerne la structure générale de la commande de vitesse à crabots 16 et le principe de fonctionnement, nous renvoyons donc aux explications ci-dessus concernant les autres modes de réalisation. Seules les différences constructives et fonctionnelles par rapport au deuxième mode de réalisation seront expliquées dans ce qui suit. Selon les figures 7 à 9, le cône de changement de vitesse est réalisé en deux parties, un premier élément conique annulaire 62 et un deuxième élément conique annulaire 64 axialement adjacent présentant dans le sens périphérique 26 sur leurs faces frontales tournées les unes vers les autres en alternance des saillies axiales 66 et des creux 68, les saillies 66 et les creux 68 des deux éléments coniques 62, 64 s'engageant les uns dans les autres et couplant les éléments coniques 62, 64 l'un à l'autre dans le sens périphérique 26. Vus dans le sens périphérique 26, les saillies 66 et les creux 68 sont reliés par des flancs, au moins certains des flancs formant des surfaces de renforcement de force 70 et étant chanfreinés de telle sorte que les deux éléments coniques 62, 64 glissent l'un le long de l'autre lors d'une rotation relative dans le sens périphérique 26 de telle sorte qu'ils se déplacent également - 15 - l'un par rapport à l'autre dans le sens axial 24. Les surfaces de renforcement de force 70 se trouvent alors dans un plan s'étendant dans le sens radial et de manière inclinée par rapport au sens axial. Au moins certains des flancs forment en outre des surfaces de butée 72 et limitent ainsi une rotation relative des éléments coniques 62, 64. Les surfaces de butée 72 se trouvent dans un plan s'étendant tant dans le sens radial que dans le sens axial. Lorsqu'une vitesse doit être passée dans une boîte de vitesses de véhicule 10 avec une commande de vitesse à crabots 16 selon le troisième mode de réalisation, une force de changement de vitesse axiale Fs est alors appliquée à l'élément de changement de vitesse 22 de la commande de vitesse à crabots 16 par analogie aux deux modes de réalisation précédents, par exemple au moyen d'une fourchette de changement de vitesse 74 selon la figure 9. L'élément de changement de vitesse 22 et le moyeu 20 sont ainsi déplacés depuis la position neutre vers la position de synchronisation. Dans la position de synchronisation, les crabots 56 de l'un des éléments coniques 62, 64 s'engagent dans les évidements de crabots 58 du corps d'embrayage 18 associé de telle sorte que cet élément conique 62, 64 tourne par rapport à l'autre élément conique 64, 62 jusqu'à une butée formée par les surfaces de butée 72. En alternative ou en plus des surfaces de butée 72, cette butée pour la limitation de la rotation relative entre les éléments coniques 62, 64 peut également être réalisée par un dimensionnement axial à ajustage précis de la fourchette de changement de vitesses 74. Grâce à la rotation des éléments coniques 62, 64 l'un par rapport à l'autre, les éléments coniques 62, 64 sont écartés axialement par l'intermédiaire des surfaces de renforcement de force 70, grâce à quoi la force axiale sur les surfaces de friction 50, 52 et ainsi le couple de friction entre l'élément de changement de vitesse 22 et le moyeu 20 sont augmentés Ce couple de friction augmenté par l'effet de renforcement de force assure une diminution rapide des différences de vitesse de rotation entre le moyeu 20 et le corps d'embrayage 18, l'effet de renforcement de force diminuant avec l'augmentation de l'harmonisation des vitesses de rotation. - 16 - Dès que la vitesse de rotation différentielle passe au-dessous d'une valeur limite et/ou dès qu'un temps de synchronisation prédéterminé est dépassé, l'élément de changement de vitesse 22 en deux parties et le moyeu 20 en deux parties sont déplacés axialement plus loin vers le pignon de vitesse 14 à commuter. Lorsque les crabots 44 du moyeu 20 rencontrent les évidements de crabot 46 adjacents du corps d'embrayage 18, il est possible de déplacer l'élément de changement de vitesse 22 et le moyeu 20 axialement dans leur position de changement de vitesse. La vitesse souhaitée est alors passée. Si les crabots 44 du moyeu 20 ne rencontrent pas d'évidements de crabot 46 du corps d'embrayage 18, les éléments coniques 62, 64 sont tournés à l'envers et sont axialement poussés l'un vers l'autre, c'est-à-dire déplacés axialement l'un vers l'autre. Le couple de friction est ainsi réduit à un minimum. En raison du faible couple de rotation, la différence des vitesses de rotation entre le moyeu 20 et le corps d'embrayage 18 est réduite plus lentement que dans le cas d'un couple de friction entier. Cette synchronisation des vitesses de rotation plus lente à la fin du changement de vitesse assure que chaque crabot 44 du moyeu 20 glisse le long du corps d'embrayage 18 jusqu'à ce qu'il atteigne un évidement de crabot 46 et s'engage dans celui-ci. La vitesse souhaitée est ainsi passée. L'avantage dans ce troisième mode de réalisation de la commande de vitesse à crabots 16 est que le couple de friction peut être influencé de manière avantageuse par la précontrainte axiale, tandis que le couple de friction dans les autres modes de réalisation de la commande de vitesse à crabots 16 est déterminé par la force de précontrainte Fv appliquée dans la position neutre et reste sensiblement contant. En raison du couple de friction réduit à la fin du changement de vitesse, la commande de vitesse à crabots 16 peut être commutée dans la position de changement de vitesse de manière particulièrement simple et fiable. Cet avantage du troisième mode de réalisation de la commande de vitesse à crabots 16 s'oppose cependant à l'inconvénient de dépenses de fabrication considérablement plus élevées pour l'élément de changement de vitesse 22 en deux parties.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Commande de vitesse à crabots pour boîte de vitesses de véhicule (10), comprenant : au moins un corps d'embrayage (18) qui est fixé à un pignon de vitesse (14) de la boîte de vitesses de véhicule (10) et qui est monté mobile en rotation et axialement non déplaçable sur un arbre de transmission (12) mobile en rotation autour d'un axe de transmission (A) ; un moyeu (20) qui est monté solidaire en rotation et sensiblement axialement déplaçable sur l'arbre de transmission (12) qui est mobile en rotation autour de l'axe de transmission (A), et un élément de changement de vitesse (22) axialement déplaçable qui est relié au moyeu (20) dans le sens axial (24), qui est axialement serré et qui forme dans le sens périphérique (26) ensemble avec le moyeu (20) une liaison par friction, l'élément de changement de vitesse (22) et le moyeu (20) étant aptes à être axialement déplacés par rapport au corps d'embrayage (18) entre une position neutre, une position de synchronisation et une position de changement de vitesse, le corps d'embrayage (18), dans la position neutre, étant sensiblement libre en rotation tant par rapport à l'élément de changement de vitesse (22) que par rapport au moyeu (20), dans la position de synchronisation, il est relié par coopération de formes à l'élément de changement de vitesse (22) dans le sens périphérique (26) et est couplé au moyeu (20) par la liaison par friction, et, dans la position de changement de vitesse, il est relié dans le sens périphérique (26) tant à l'élément de changement de vitesse (22) qu'au moyeu (20) par coopération de formes.
2. 2. Commande de vitesse à crabots selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu un élément de serrage (32) sollicitant l'élément de changement de vitesse (22) et le moyeu (20) axialement l'un contre l'autre.
3. 3. Commande de vitesse à crabots selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce le corps d'embrayage (18) présente des crabots- 18 - (40) axialement en saillie et l'élément de changement de vitesse (22) des évidements de crabots (42) ou vice versa, les crabots (40) s'engageant dans les évidements de crabot (42) pour une liaison par coopération de formes entre le corps d'embrayage (18) et l'élément de changement de vitesse (22).
4. 4. Commande de vitesse à crabots selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyeu (20) présente des crabots (44) axialement en saillie et le corps d'embrayage (18) des évidements de crabots (46) ou vice versa, les crabots (44) s'engageant dans les évidements de crabot (46) pour une liaison par coopération de formes entre le corps d'embrayage (18) et le moyeu (20).
5. 5. Commande de vitesse à crabots selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les crabots (40, 44, 56) et/ou les évidements de crabot (42, 46, 58) sont pourvus d'un revêtement (60) pour l'amortissement de butée.
6. 6. Commande de vitesse à crabots selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyeu (20) est réalisé en deux parties, une première partie de moyeu (28) et une deuxième partie de moyeu (30) étant axialement serrées l'une contre l'autre et prenant chacune appui sur l'élément de changement de vitesse (22).
7. 7. Commande de vitesse à crabots selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément de changement de vitesse (22) est un disque transmetteur plat annulaire qui présente une surface de friction (50) sur au moins une face frontale axiale (48).
8. 8. Commande de vitesse à crabots selon les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que le disque transmetteur est agencé axialement entre les deux parties de moyeu (28, 30) et présente sur chacune de ses faces frontales axiales (48) opposées une surface de friction (50), chaque partie de moyeu (28, 30) comprenant une surface de friction de moyeu (52) qui repose à plat sur la surface de friction adjacente (50) du disque transmetteur.
9. 9. Commande de vitesse à crabots selon la revendication 6 ou 8, caractérisée en ce que l'élément de changement de vitesse (22) ou les parties de moyeu (28, 30) sont revêtus d'une garniture de friction (39), les deux parties de- 19 - moyeu (28, 30) prenant chacune appui sur l'élément de changement de vitesse (22) par l'intermédiaire de la garniture de friction (39).
10. 10. Commande de vitesse à crabots selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'élément de changement de vitesse (22) est un cône de changement de vitesse annulaire dont la face intérieure radiale se rétrécit de manière conique depuis les bords axiaux vers le centre axial et forme deux surfaces coniques (54), le cône de changement de vitesse présentant une surface de friction (50) sur au moins une surface conique (54).
11. 11. Commande de vitesse à crabots selon les revendications 6 et 10, caractérisée en ce que le cône de changement de vitesse renferme les deux parties de moyeu (28, 30) et présente une surface de friction (50) sur chacune de ses surfaces conique (54), chaque partie de moyeu (28, 30) présentant sur une face extérieure radiale une surface de friction de moyeu (52) qui repose à plat sur la surface de friction (50) adjacente du cône de changement de vitesse.
12. 12. Commande de vitesse à crabots selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que le cône de changement de vitesse est réalisé en deux parties, un premier élément conique (62) annulaire et un deuxième élément conique (64) annulaire axialement adjacent présentant respectivement en alternance dans le sens périphérique (26) des saillies axiales (66) et des creux (68) sur leurs faces frontales tournées les unes vers les autres, les saillies (66) et les creux (68) des deux éléments coniques (62, 64) s'engageant les unes dans les autres et couplant les éléments coniques (62, 64) dans le sens périphérique (26).
13. 13. Commande de vitesse à crabots selon la revendication 12, caractérisée en ce que les saillies (66) et les creux (68), vus dans le sens périphérique (26), sont reliés par des flancs, au moins certains des flancs formant des surfaces de renforcement de force (70) et étant chanfreinés de telle sorte que les deux éléments coniques (62, 64) se déplacent l'un par rapport à l'autre également dans le sens axial (24) lors d'un mouvement relatif dans le sens périphérique (26).
14. 14. Commande de vitesse à crabots selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que les saillies (66) et les creux (68), vus dans le sens- 20 - périphérique (26), sont reliés par des flancs, au moins certains des flancs formant des surfaces de butée (72) et limitant un mouvement relatif des éléments coniques (62, 64).5