FR3089588A1 - GEARBOX HEATED LUBRICATION OF GEARBOX - Google Patents
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Abstract
Goulotte de lubrification (1) d’une ligne d’engrenages de boîte de vitesses en rotation dans un carter étanche de la boîte et de son différentiel, présentant une zone de captation (3) recevant l’huile projetée vers le haut de la boîte par la couronne du différentiel et une zone d’écoulement et de déversement (4) sur des points de lubrification ciblés le long de la ligne d’engrenages, caractérisée en ce qu’elle renferme des moyens de réchauffement (9) assurant l’élévation en température de l’huile de l’huile s’écoulant dans celle-ci dans sa zone d’écoulement et de déversement (4). Figure pour l’abrégé : figure 1Lubrication spout (1) of a line of gearboxes in rotation in a sealed casing of the gearbox and its differential, having a collection zone (3) receiving the oil sprayed up the gearbox by the differential crown and a flow and discharge zone (4) on targeted lubrication points along the gear line, characterized in that it contains heating means (9) ensuring the elevation in oil temperature of the oil flowing therein in its flow and discharge area (4). Figure for the abstract: Figure 1
Description
Titre de l’invention : GOULOTTE DE LUBRIFICATION CHAUFFANTTE DE BOITE DE VITESSESTitle of the invention: GEARBOX LUBRICATING HEATING GEARBOX
[0001] La présente invention se rapporte aux boîtes de vitesses à engrenages et à arbres parallèles. Elle concerne la lubrification des engrenages de boîte de vitesses, à partir de l’huile retenue au fond de son carter.The present invention relates to gearboxes with parallel shafts. It concerns the lubrication of gearbox gears, from the oil retained at the bottom of its casing.
[0002] Plus précisément, elle a pour objet une goulotte de lubrification d’une ligne d’engrenages de boîte de vitesses en rotation dans un carter étanche de la boîte et de son différentiel, présentant une zone de captation recevant l’huile projetée vers le haut de la boîte par la couronne du différentiel, et une zone d’écoulement et de déversement sur des points de lubrification ciblés le long de la ligne d’engrenages.More specifically, it relates to a lubrication spout for a line of gearboxes in rotation in a sealed casing of the gearbox and its differential, having a collection zone receiving the oil projected towards the top of the can by the differential crown, and a flow and spill area on targeted lubrication points along the gear line.
[0003] De tels systèmes de distribution d’huile dans une boîte de vitesses, sont illustrés notamment par la publication FR 3 044 377, à laquelle on pourra se référer.Such oil distribution systems in a gearbox are illustrated in particular by the publication FR 3 044 377, to which reference may be made.
[0004] L’huile de lubrification des boîtes de vitesses, tend à gripper les bagues de synchroniseurs à basse température. Le « collage des synchros » est un phénomène persistant, qui nécessite l’utilisation d’huiles spécifiques particulièrement coûteuses. En conditions extrêmes de roulage par grand froid, des « craquements » sont perceptibles dans la boîte, et certains passages de vitesses sont refusés. En dépit de l’adaptation des huiles aux conditions météorologiques, ces difficultés persistent, tant que la température de l’huile de lubrification reste inférieure à -10°c. Les « collages de synchro » ralentissent la chaîne cinématique, et diminuent le rendement de la boîte. Ils augmentent, par voie de conséquence, les émissions de dioxyde de carbone (CO2) du véhicule.[0004] The lubricating oil of the gearboxes tends to seize the rings of synchronizers at low temperature. "Synchro bonding" is a persistent phenomenon, which requires the use of particularly expensive specific oils. In extreme driving conditions in very cold weather, “crackles” are perceptible in the gearbox, and certain gear changes are refused. Despite the adaptation of the oils to weather conditions, these difficulties persist, as long as the temperature of the lubricating oil remains below -10 ° C. “Synchro bonding” slows down the kinematic chain, and reduces the efficiency of the gearbox. They consequently increase the vehicle's carbon dioxide (CO 2 ) emissions.
[0005] En implantant des réchauffeurs d’huiles dans la boîte, notamment dans le fond du carter, on peut réduire ce phénomène. Les véhicules commercialisés dans certains pays très froids, sont pourvus à cet effet, de systèmes de réchauffage d’huile, intégrés dans la réserve d’huile principale de la boîte. Ces systèmes sont généralement équipés de thermoplongeurs. Ils sont efficaces, mais ne ciblent pas directement les groupes de synchronisation. L’huile se réchauffe d’une manière homogène, mais très progressive.By installing oil heaters in the box, especially in the bottom of the housing, this phenomenon can be reduced. Vehicles sold in certain very cold countries are fitted with oil heating systems for this purpose, integrated in the main oil reserve of the gearbox. These systems are generally equipped with immersion heaters. They are effective, but do not directly target synchronization groups. The oil heats up evenly, but very gradually.
[0006] Un autre inconvénient des réchauffeurs d’huile à thermoplongeurs connus, provient de leur encombrement dans le réservoir d’huile. Leur présence peut avoir des répercussions négatives sur les flux d’huile, car ces derniers sont impactés par le moindre changement d’architecture interne de la boîte. En effet, l’implantation de toute pièce additionnelle dans une boîte de vitesses, remet en cause la mise au point de sa lubrification.Another drawback of oil heaters with known immersion heaters comes from their size in the oil tank. Their presence can have negative repercussions on oil flows, since these are affected by the slightest change in the internal architecture of the gearbox. Indeed, the installation of any additional part in a gearbox, calls into question the development of its lubrication.
[0007] La présente invention vise à accélérer le réchauffement des groupes synchroniseurs, en utilisant des pièces existantes dans la boîte de vitesses, de manière à ne pas impacter l’acheminement des flux d’huile vers les points de lubrification.The present invention aims to accelerate the heating of the synchronizing groups, by using existing parts in the gearbox, so as not to impact the routing of the oil flows to the lubrication points.
[0008] Dans ce but la goulotte renferme des moyens de réchauffement assurant l’élévation en température de l’huile s’écoulant dans sa zone d’écoulement et de déversement.For this purpose the chute contains heating means ensuring the rise in temperature of the oil flowing in its flow and discharge area.
[0009] De préférence, les moyens de réchauffement de l’huile sont intégrés dans le plancher de la zone d’écoulement et de déversement.Preferably, the oil heating means are integrated into the floor of the flow and discharge zone.
[0010] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d’un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels.The present invention will be better understood on reading the following description of a non-limiting embodiment thereof, with reference to the accompanying drawings, in which.
[0011] [fig.l] est un schéma d’ensemble du dispositif.[Fig.l] is an overall diagram of the device.
[0012] [fig.2] détaille son alimentation électrique.[Fig.2] details its electrical supply.
[0013] La goulotte 1 faisant l’objet de l’invention est une goulotte de lubrification d’un train d’engrenages (non représenté) de boîte de vitesses, en rotation dans un carter étanche de mécanisme et de différentiel. Ce carter forme dans sa partie inférieure un réservoir de lubrifiant, où est immergé le bas de la couronne du différentiel. La rotation de la couronne de différentiel provoque l’élévation et la projection du lubrifiant en direction de la goulotte 1, qui capte le lubrifiant projeté et le distribue sur des points de lubrification ciblés du train d’engrenages.The chute 1 which is the subject of the invention is a lubrication chute for a gear train (not shown) of a gearbox, rotating in a sealed casing of the mechanism and the differential. This casing forms in its lower part a lubricant reservoir, where the bottom of the differential crown is immersed. The rotation of the differential crown causes the lubricant to rise and project in the direction of chute 1, which collects the projected lubricant and distributes it to targeted lubrication points on the gear train.
[0014] La goulotte 1 comprend une zone de captation 3 recevant l’huile projetée vers le haut de la boîte par la couronne du différentiel, et une zone d’écoulement et de déversement 4 sur des points de lubrification ciblés le long de la ligne d’engrenages. La gouttière 1 est retenue dans le carter 2, par au moins deux supports de fixation 5a, 5b visibles sur le schéma. La zone de déversement 4 est divisée sur sa longueur, par une paroi, 4a délimitant deux secteurs d’arrosage parallèles 4b, 4c. Le premier secteur 4b présente sur sa face inférieure des orifices 6 pourvus par exemple de becs de déversement 7, s’étendant vers le bas, de manière à orienter l’huile sur les points à lubrifier, en particulier les groupes de synchronisation. Les becs 7 sont de préférence calibrés pour garantir une bonne lubrification de tous les groupes de pignons. Le second secteur 4c est dépourvu de points de déversement intermédiaires. Il se termine à son extrémité opposée à la zone de captation 3, par un déversoir 8 arrosant le palier de l’arbre de pignons.The chute 1 comprises a collection zone 3 receiving the oil sprayed towards the top of the box by the crown of the differential, and a flow and discharge zone 4 on targeted lubrication points along the line. of gears. The gutter 1 is retained in the casing 2, by at least two fixing supports 5a, 5b visible in the diagram. The discharge area 4 is divided along its length, by a wall, 4a delimiting two parallel sprinkler sectors 4b, 4c. The first sector 4b has on its underside orifices 6 provided for example with pouring spouts 7, extending downward, so as to orient the oil on the points to be lubricated, in particular the synchronization groups. The spouts 7 are preferably calibrated to guarantee good lubrication of all the groups of pinions. The second sector 4c has no intermediate discharge points. It ends at its end opposite to the collection zone 3, by a weir 8 watering the bearing of the pinion shaft.
[0015] Conformément à l’invention, la goulotte 1 renferme des moyens de réchauffement assurant l’élévation en température de l’huile s’écoulant dans celle-ci dans sa zone d’écoulement et de déversement. Ces moyens de réchauffement sont intégrés de préférence dans le plancher de la zone d’écoulement et de déversement. Ils sont constitués par des fils résistants 9, intégrés dans le plancher de la zone d’écoulement et de déversement 4.According to the invention, the chute 1 contains heating means ensuring the temperature rise of the oil flowing therein in its flow and discharge area. These heating means are preferably integrated into the floor of the flow and discharge zone. They consist of resistant wires 9, integrated into the floor of the flow and discharge zone 4.
[0016] Un des supports 5b de la goulotte 1 présente un tube creux 10, pour le passage des câbles d’alimentation 12 de la résistance chauffante 9, au travers du carter 2. Les fils résistants 9 sont alimentés électriquement, à partir de l’extérieur de la boîte. Les câbles 12 traversent le carter 2, à l’intérieur du tube étanche 10. Le tube 10 appartient dans cet exemple à l’une des fixations 5b. Il est porté dans le carter 2, au travers d’un joint étanche, par exemple un joint torique 11.One of the supports 5b of the chute 1 has a hollow tube 10, for the passage of the power cables 12 of the heating resistor 9, through the casing 2. The resistive wires 9 are supplied electrically, from l outside the box. The cables 12 pass through the casing 2, inside the sealed tube 10. The tube 10 in this example belongs to one of the fasteners 5b. It is carried in the casing 2, through a tight seal, for example an O-ring 11.
[0017] La gouttière 1 est de préférence métallique, par exemple en alliage d’aluminium, de cuivre et/ou de laiton. Les résistances sont de préférence métalliques, par exemple en aluminium. L’intégration du réseau de fil résistant 9 au cœur de la gouttière 1 peut être effectué par insertion au pliage de feuilles métalliques, ou lors de la coulée sous pression de la gouttière. Enfin, l’incorporation d’au moins une micro sonde thermique (non représentée) au fond de la réserve d’huile de la boîte, est nécessaire pour assurer le contrôle et la régulation du réchauffage de l’huile dans la goulotte.The gutter 1 is preferably metallic, for example an alloy of aluminum, copper and / or brass. The resistors are preferably metallic, for example aluminum. The integration of the resistant wire network 9 at the heart of the gutter 1 can be carried out by insertion in the folding of metal sheets, or during the pressure casting of the gutter. Finally, the incorporation of at least one micro thermal probe (not shown) at the bottom of the oil reserve of the box, is necessary to ensure the control and regulation of the heating of the oil in the chute.
[0018] L’invention tire profit des optimisations déjà réalisées sur les architectures des gouttières d’acheminement connues, pour y insérer des résistances chauffantes. Le réchauffement de l’huile se fait par conduction sur le plancher de la gouttière. La surface de contact avec l’huile est importante, et les points ciblés sont arrosés par de l’huile réchauffée. La goulotte déverse l’huile réchauffée directement sur les groupes de synchronisation de la ligne d’engrenages par les becs de déversement 7. Elle déverse également l’huile réchauffée sur le roulement de l’arbre supportant la ligne d’engrenage, opposé au différentiel.The invention takes advantage of the optimizations already carried out on the architectures of known routing gutters, to insert heating resistors therein. The oil is heated by conduction on the floor of the gutter. The oil contact surface is large, and the targeted points are sprayed with heated oil. The chute discharges the heated oil directly onto the synchronization groups of the gear line by the discharge spouts 7. It also pours the heated oil onto the bearing of the shaft supporting the gear line, opposite the differential .
[0019] L’huile est canalisée sur les points à lubrifier, qui sont également les points à réchauffer au plus vite, pour garantir les résultats escomptés, notamment la suppression des grippages de synchroniseur, l’amélioration de la prestation de passage et du bilan en CO2 par réduction des frottements dans la boîte. Le système peut être contrôlé en temps réel par un système simplifié de régulation d’alimentation en courant.The oil is channeled on the points to be lubricated, which are also the points to be heated as quickly as possible, to guarantee the expected results, in particular the elimination of synchronizer jams, the improvement of the passage performance and of the balance sheet. in CO 2 by reducing friction in the box. The system can be controlled in real time by a simplified current supply control system.
[0020] Les dispositions proposées permettent de réchauffer l’huile dirigée sur les points à lubrifier, sans incidence sur son trajet, ni sur les contraintes de mise au point du circuit de lubrification.The proposed arrangements allow the oil directed to the points to be lubricated to be heated, without affecting its path or the development constraints of the lubrication circuit.
[0021] Le réchauffage des groupes de synchronisation est assuré par des températures extrêmes, dès la mise en déplacement du véhicule. Grâce à l’invention, la qualité des passages de vitesses pendant la phase de mise en route du véhicule est garantie par des températures extérieures excessivement froides. Le phénomène de « collage » des synchroniseurs est évité. L’usure des pièces de cabotage liée aux craquements est réduite. Le rendement de la boîte de vitesses, ainsi que le bilan consommation / émissions de CO2 pendant la phase de réchauffement de l’huile, sont améliorés. Le réchauffement rapide des points visés, s’effectue sans rajouter dans le carter, de composants qui pourraient entraver, ou modifier les flux hydrauliques calibrés lors de la mise au point. En conclusion, l’invention permet de garantir, pour un coup d’exploitation très réduit, le réchauffement rapide des groupes fonctionnels ciblés, par exemple les groupes de synchronisation des arbres primaire ou secondaire d’une boîte de vitesses.The heating of the synchronization groups is ensured by extreme temperatures, as soon as the vehicle is moved. Thanks to the invention, the quality of the gear changes during the start-up phase of the vehicle is guaranteed by excessively cold outside temperatures. The phenomenon of "sticking" of synchronizers is avoided. The wear of the coasting parts linked to cracking is reduced. The efficiency of the gearbox, as well as the consumption / CO 2 emissions balance during the oil heating phase, are improved. The rapid reheating of the targeted points is carried out without adding components to the casing which could impede or modify the calibrated hydraulic flows during development. In conclusion, the invention makes it possible to guarantee, for a very reduced operating blow, the rapid heating of the targeted functional groups, for example the synchronization groups of the primary or secondary shafts of a gearbox.
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