WO2005021998A2 - Module de synchronisation sous couple pour boite de vitesses - Google Patents

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WO2005021998A2
WO2005021998A2 PCT/FR2004/001474 FR2004001474W WO2005021998A2 WO 2005021998 A2 WO2005021998 A2 WO 2005021998A2 FR 2004001474 W FR2004001474 W FR 2004001474W WO 2005021998 A2 WO2005021998 A2 WO 2005021998A2
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WO
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synchronization module
torque
input shaft
helical
output shaft
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Application number
PCT/FR2004/001474
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English (en)
Inventor
Michel Marchisseau
Guillaume Marchisseau
Original Assignee
Michel Marchisseau
Guillaume Marchisseau
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Publication date
Application filed by Michel Marchisseau, Guillaume Marchisseau filed Critical Michel Marchisseau
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/3023—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/30—Hydraulic or pneumatic motors or related fluid control means therefor

Definitions

  • the present invention relates to a torque synchronization module between two transmission shafts.
  • the invention makes it possible to progressively couple under torque at least one rising transmission ratio, of an automatic gearbox with planetary gears or of a gearbox with ordinary gear trains.
  • the aforementioned gearboxes include a primary shaft, kinematically linked to a motor by means of a torque converter or a clutch, and a final shaft kinematically linked to a receiver.
  • the usual synchronization modules internal to automatic planetary gearboxes include clutches, brakes and freewheels.
  • a module of this type in cooperation with a torque converter, makes it possible to progressively couple an increasing transmission ratio under torque.
  • the usual synchronization modules internal to gearboxes with ordinary gear trains include a synchronizer and a dog clutch.
  • a module of this type does not perform coupling coupling alone.
  • obtaining a long service life results in a significant bulk.
  • the object of the present invention is to allow the synchronization module to be progressively coupled under torque with at least one rising transmission ratio with reduced energy loss as well as with a long service life and a reduced bulk of the components involved, even for very high torques, while making it possible to easily control the temperature of said components.
  • the input shaft and the output shaft are respectively the input and output shafts of said synchronization module, placed on the side respectively of the primary shaft and the final shaft of the box. of speed considered.
  • the motor direction is the direction of rotation obtained for the shaft considered when said gearbox operates in forward gear.
  • the engine torque is the positive torque in the engine direction received by the primary shaft of the gearbox.
  • the synchronization module is coupled in the motor direction means that the input shaft is linked in rotation in the motor direction to the output shaft; the input shaft drives the output shaft as soon as the input shaft receives positive torque in the motor direction.
  • the synchronization module is free in the receiving direction means that the rotation is free between the input shaft and the output shaft when said input shaft rotates more slowly than the output shaft; the output shaft cannot drive the input shaft.
  • the torque in the motor direction which is transmitted by the synchronization module during coupling is an increasing function of the aforementioned pressure of the hydraulic fluid.
  • the progressiveness of said coupling is managed by controlling the pressure drops which induce said pressure.
  • the hydraulic fluid therefore absorbs most of the dissipated energy necessary for said progressiveness. It is easy to control the temperature of the hydraulic fluid and consequently of all the synchronization components, by cooling the fluid hydraulic, for example in a radiator.
  • the friction losses in the helical kinematic link and in the kinematic link with positive drive in rotation and sliding in translation can be minimized and consequently the service life of the components can be very long.
  • Said hydraulic pressure generated during said coupling also induces a friction torque which is added to the torque transmitted by said helical kinematic link to progressively transmit said engine torque at the rising transmission ratio. With equal engine torque, the hydraulic pressure required is lower the higher the friction-induced torque.
  • the friction energy generated in the synchronization module is mainly transmitted by conduction to said hydraulic fluid.
  • Said helical kinematic link which cooperates with said hydraulic fluid pressure is compatible with a compact and robust construction capable of progressively rotating a very high engine torque in a reduced footprint in a reduced number of rotations and therefore limiting losses of energy linked to changes in ratio under torque.
  • the invention consists in passing said motor torque through a mechanical stop when the synchronization module according to the invention is coupled in the motor direction. This characteristic makes it possible to increase, after coupling, the torque in the motor direction passed through the synchronization module without increasing said pressure of the hydraulic fluid.
  • the invention consists in coupling in the motor direction a synchronization module according to the invention and in leaving it free in the receiving direction. The synchronization module in this case has a freewheeling function.
  • the invention consists in also disengageably coupling in the receiver direction the synchronization module according to the invention when it is coupled in the motor direction.
  • This characteristic is required to have engine brake when necessary.
  • the transmission is also equipped with a torque converter or a clutch, and the synchronization module according to the invention cooperates with a slip between the input shaft and the output shaft of said converter of torque or of said clutch, during the coupling phase of said synchronization module, in order to increase the progressiveness of the coupling under torque.
  • said sliding is a controlled sliding.
  • This invention also relates to a synchronization module between an input shaft and an output shaft for a gearbox transmission ratio. automatic with planetary gears or a gearbox with regular gear trains.
  • Said module comprises a helical kinematic connection of the screw nut type associated with a kinematic connection with positive drive in rotation and free in translation.
  • the direction of screwing of said helical kinematic connection is such that it is screwed when said input shaft rotates faster in the motor direction than said output shaft.
  • a hydraulic cylinder connects in translation the two parts which are screwed on said helical kinematic connection so that the volume of the hydraulic chamber of said cylinder is reduced when said helical kinematic connection is screwed and vice versa.
  • Said hydraulic chamber is connected to a device for controlling the hydraulic pressure.
  • Said synchronization module also includes a mechanical stop which limits the screw travel of said helical kinematic connection.
  • FIGS 1 and 2 schematically represent the main components of a synchronization module 17 according to the invention.
  • a helical kinematic connection 4, of the screw 5 and nut 6 type, associated with a kinematic connection with positive drive in rotation and free in translation 2, of the connection type by sliding splines 3, is linked in rotation on one side to a shaft d input 1 and on the other side to an output shaft 8.
  • the direction of screwing of said helical kinematic connection 4 is such that it is screwed when said input shaft 1 rotates faster in the motor direction than said shaft outlet 8.
  • a hydraulic cylinder 11 links in translation the two parts which are screwed on said helical kinematic connection 4 consisting of the screw 5 and the nut 6, so that the volume of the hydraulic chamber 12 of said hydraulic cylinder 11 is reduce when said helical kinematic connection 4 is screwed and vice versa.
  • the hydraulic chamber 12 is connected by pipes to a regulating device 13 which comprises a booster pump 15, a non-return valve 14 which prevents the return of the hydraulic fluid to the pump 15 and a regulating valve 16.
  • a mechanical stop 18 consists of two faces 9 and 10 integral respectively with the input shaft 1 and the output shaft 8. Said faces 9 and 10 are substantially radial and parallel with respect to the axis 7 of the helical kinematic connection 4.
  • Said helical kinematic link 4 can be in three different states. It can be deactivated as shown in FIG. 1. In this case, the rotation between the input shaft 1 and the output shaft 8 is free. Said helical kinematic link 4 can be engaged. In this case, the helical kinematic connection 4 is screwed if the input shaft 1 rotates faster in the motor direction than the output shaft 8 and unscrews otherwise. Finally, said helical connection 4 can be coupled in the motor direction as shown in FIG. 2.
  • the input shaft 1 and the output shaft 8 are linked in rotation in the motor direction and l input shaft 1 drives output shaft 8 when said input shaft 1 receives positive torque in the motor direction.
  • the kinematic connection with positive drive in rotation and free in translation 2 of the connection type by sliding splines 3, makes it possible to link in rotation the input shaft 1 to the screw 5 while leaving the free translation between said input shaft 1 and said screw 5, within the limit of the translational travel of the connection by sliding splines 3.
  • the input shaft 1, the output shaft 8, the nut 6 and the cylinder body 11 are held in translation by bearings. Said screw 5 can translate and be screwed or unscrewed in the nut 6.
  • the reduction in the volume of the hydraulic chamber 12 due to the screwing of the kinematic connection 4 causes the transfer of hydraulic fluid in the regulating device 13.
  • the latter controls the pressure of said hydraulic fluid in order to control the relative displacement in translation between the screw 5 and the nut 6.
  • the torque transmitted is generally proportional to said pressure in the hydraulic fluid, in particular when the torque transmitted by friction is negligible, as this is shown in part 30 of the curve in FIG. 3.
  • the pressure of the hydraulic fluid increases with the screwing angle of the kinematic connection 4 according to curves 41 and 42 shown in FIG. 4. These curves 41 and 42 include three zones 40, 43 and 44.
  • the first zone 40 follows the engagement of the helical kinematic connection 4.
  • said fluid pressure hy hydraulics remains low and increases slowly, it corresponds to a low translation force at the start of the screwing of the helical kinematic connection 4.
  • said pressure controlled by the regulating device 13 increases rapidly as a function of the angle of screwing said kinematic link 4 in order to increase the torque passed through the synchronization module 17 to a level approximately equal to said engine torque.
  • the pressure of the hydraulic fluid is controlled by the regulating device 13 at an almost constant level in order to slow down the screwing speed of the helical kinematic link 4 to a value zero or close to zero, all by passing all of said engine torque through said synchronization module 17.
  • the profiles of the different zones of the curves 41 or 42 and the corresponding numbers of screwing turns of the helical kinematic link 4 are defined in particular as a function of the progressiveness desired during the coupling phase of the synchronization module 17 and as a function of the mechanical strength components of said synchronization module 17.
  • the times and the numbers of tightening turns can be chosen as follows: of the order of eight tenths of a tightening turn for the area 40 of the curve 41, 42, corresponding to about five hundredths of a second, of the order of eight tenths of a turn for zone 44 in order to increase the torque transmitted by the synchronization module 17 in about five hundredths of a second and finally of the order of two turns for zone 43 of the has curve 41, 42 to standardize the rotational speeds between the input shaft 1 and the output shaft 8 in about two tenths of a second.
  • the synchronization module 17 is coupled in approximately three tenths of a second.
  • the pressure profile of curve 41 corresponds to the coupling of a higher engine torque than that corresponding to curve 42.
  • the number of revolutions made by the engine during the coupling of the ratio of a synchronization module 17 for a transmission equipped with a torque converter or a clutch is the addition of the number of turns of the screwing of the helical kinematic link 4 necessary for the coupling of said synchronization module 17 to the number of sliding turns between the input shaft and the output shaft of said torque converter or said clutch.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the invention.
  • the different component parts are shown schematically in the exploded view of FIG. 5.
  • the screw 5 of the helical kinematic connection 4, the piston of the hydraulic cylinder 11 and the sliding part of the kinematic connection with positive drive in rotation and free in translation 2 constitute the part called the screw-piston 65, in the rest of this document.
  • the nut 6 of the helical kinematic connection 4, the jacket of the hydraulic cylinder 11 and the output shaft 8 constitute the part called Fécrou-chemise 55, in the rest of this document.
  • the kinematic linkage with positive drive in rotation and free in translation 2 is produced by the splines 53 secured to the input shaft 1 which is not mobile in translation and by the complementary splines 69 produced in the piston screw 65. It allows the translation of the screw-piston 65 while said screw-piston 65 is linked in rotation to the input shaft 1.
  • the direction of the threads 54 and 66 of the sleeve nut 55 and of the screw-piston 65 is such that said helical kinematic connection 4 is screwed when the screw-piston 65 rotates faster than the sleeve nut 55 in the driving direction 75.
  • the helical kinematic connection 4 is deactivated in FIG. 6.
  • the return spring 63 makes it possible to maintain the screw-piston 65 resting on the spacer 70 held by the elastic ring 71, in order to prevent inadvertent engagement of the helical kinematic connection 4.
  • the rotation is free between the input shaft 1 and the nut- shirt 55.
  • the cinematic link he helical 4 is being engaged in Figure 7. Said engagement is controlled by hydraulic pressure which passes through the rotary joint 72, the pipes 61 and the annular groove 73 to push the finger 64 into the ramp 52.
  • the entry of the finger 64 into the ramp 52 is facilitated by a progressive groove 51 without axial component and placed in the plane of the finger 64 when the kinematic link 4 is deactivated.
  • Said groove 51 has a progressive radial input component and opens into the entrance of the ramp 52.
  • the axial slope of the ramp 52 as well as the angular orientations of the threads 54 and 66 and of the finger 64 are such that the rotation in the motor direction 75 between the piston screw 65 and the sleeve nut 55 when the finger 64 is in the ramp 52 brings the start of the thread 66 of the piston screw 65 into the inlet 58 of the thread 54 of the nut- shirt 55.
  • the inlet 58 of the thread 54 is flared in order to facilitate the engagement of the thread 66.
  • the end of the ramp 52 has a radial component 59 which causes the retraction of the finger 64 when the helical kinematic connection 4 begins to to screw.
  • the constituent parts of the hydraulic cylinder 11 include the nut 55, the piston screw 65, the drive shaft 1 and the seals 50, 67 and 68.
  • the hydraulic chamber 12 of the hydraulic cylinder 11 is formed by the three cavities 74 , 76 and 77 in communication through the hole 62 and by the interstices formed between the threads 54 and 66 of the sleeve nut 55 and the piston screw 65.
  • the seal between the piston wash 65 and the sleeve nut 55 is produced in the bore 80 by the seal 67.
  • the rotation of the screw-piston 65 in the motor direction 75 relative to the sleeve nut 55 screws the helical kinematic connection 4 and reduces the volume of the hydraulic chamber 12. As a result, the hydraulic fluid is discharged through the pipes 60 to the regulating device 13.
  • the mechanical stop 18 consists of the faces 9 and 10 machined respectively in the screw-piston 65 and the sleeve nut 55. Said faces 9 and 10 are shown in abutment in FIGS. 8 and 9.
  • the synchronization module 17 is coupled in the motor direction and free in the receiving direction. The operation of a synchronization module 17 is presented on the
  • FIG. 15 represents a schematic sectional view of the ratios n and n + 1 of a gearbox with ordinary gear trains with two shafts. The couple of
  • n is transmitted by the gears 102a and 102b via the synchronization module 17b and the rising ratio n + 1 by the gears 100a and 100b via the synchronization module 17a.
  • the primary shaft of the gearbox is also the input shaft 1a of the synchronization module 17a.
  • the final tree of said gearbox is also the output shaft 8b of the synchronization module 17b.
  • the helical kinematic connections of the two synchronization modules 17a and 17b are of opposite pitch.
  • the gear 102a is secured to the input shaft 1a and the gear 102b is secured to the sleeve nut 55b of the synchronization module 17b.
  • the input shaft rotates it in the motor direction 75a and the sleeve nut 55b rotates in the direction 75b.
  • the screw-piston 65b of the synchronization module 17b is linked in rotation to the output shaft 8b.
  • the direction of screwing of the piston screw 65b in the sleeve nut 55b corresponds to a relative rotation in the direction 75b of the gear 102b relative to the output shaft 8b.
  • the synchronization module 17b is coupled in the direction 75b.
  • the two faces 10b machined in the sleeve nut 55b are in abutment on the two faces 9b machined in the screw-piston 65b.
  • the gear 100a is integral with the nut 55a of the synchronization module 17a and the gear 100b is integral with the output shaft 8b.
  • the screw-piston 65a of the synchronization module 17a is linked in rotation to the input shaft la.
  • the direction of screwing of the piston screw 65a in the nut 55a corresponds to a relative rotation in the motor direction 75a of the input shaft 1a with respect to the gear 100a.
  • the synchronization module 17a is deactivated, the gear 100a can therefore rotate at a different speed of rotation from that of the input shaft 1a without generating torque.
  • the gearbox is therefore coupled in the engine direction on the ratio n. The transition from the rising transmission ratio from n to n + 1 with the construction shown in FIG. 15 is described below.
  • the first step consists in deactivating the synchronization module 17a of the ratio n + 1 by reducing the speed in the motor direction 75a of its input shaft la to a speed of rotation lower than the speed of rotation of its gear 100a.
  • the second step consists in coupling the synchronization module 17b of the gear ratio n by controlling its finger 64b for engaging its helical kinematic connection and by increasing the speed of rotation in the motor direction 75a of the input shaft la so that the gear 102b rotates faster in direction 75b than the output shaft 8b.
  • a gearbox with at least three reports said gearbox being in neutral or on a gear ratio n equipped with a synchronization module according to the invention
  • if the torque is driving it is possible to shift under torque any amount ratio of rank n + i equipped with a synchronization module according to the invention.
  • said synchronization module in row n can be deactivated at any time by reducing the speed of rotation in the driving direction of its shaft d input relative to the speed of rotation of its output shaft or alternatively by reversing the direction of rotation of its input shaft relative to the motor direction, while its output shaft rotates in the motor direction or is at stop.
  • Figure 12 shows a schematic view of a gearbox with two ratios m and m + 1 driven by a clutch 112A.
  • the torque of the ratio m is transmitted by the gears 103 c and 103 d via the synchronization module 17d.
  • the rising ratio m + 1 is equipped with the synchronization module 17c.
  • the primary shaft of the gearbox is also the input shaft 1c of the synchronization module 17c.
  • the final shaft of said gearbox is also the output shaft 8d of the synchronization module 17d.
  • a rotary actuator 90 is coupled to the input shaft le.
  • the rotary actuator 90 makes it possible, when the clutch 112A is in the disengaged position, to brake the speed of rotation in the motor direction or to reverse the speed of rotation relative to the motor direction of the input shaft le of the module synchronization 17c and the input shaft ld of the synchronization module 17d. Therefore, the actuator 90 makes it possible to increase the speed of deactivation of the synchronization modules 17c or 17d when the gearbox rotates in the motor direction and also makes it possible to deactivate the synchronization modules 17c or 17d when the output 8d does not not turn.
  • the synchronization module 17h presented in FIG. 16 includes a specific device 99 for friction drive.
  • Said specific device 99 comprises a disc 96 fitted with a friction ring 97 clamped by a plate 98 and a piston 94.
  • Said disc 96 is integral in rotation and sliding in translation relative to the input shaft lh.
  • Said plate 98 is integral with the shirt nut 55h of the synchronization module 17h.
  • a pipe 93 connects the hydraulic chamber 12h to the hydraulic chamber 95.
  • the hydraulic pressure generated in the hydraulic fluid by the reduction in the volume of the hydraulic chamber 12h due to the screwing of the screw-piston 65h in the sleeve nut 55h passes through the hydraulic chamber 95.
  • Said hydraulic fluid under pressure in the hydraulic chamber 95 generates a force which pushes the piston 94 and causes friction of at least one friction ring 97 on the plate 98.
  • Controlling said hydraulic pressure therefore makes it possible to master said translational force.
  • Said hydraulic fluid under pressure is opposed to said relative displacement in translation of said two movable parts by opposing the screwing of the nut 55h in the screw-piston 65h thanks to the fact that said hydraulic fluid under pressure generates the following couples: 1- the screwing torque of the thread of the sleeve nut 55h and of the screw-piston 65h which cooperates with said translational force generated by said hydraulic fluid under pressure in the hydraulic chamber 12h; 2- a friction torque between the sleeve nut 55h and the screw-piston 65h due to the translation force generated by said hydraulic fluid under pressure in the hydraulic chamber 12h; 3- the friction torque due to the translation force between the friction ring 97 on the plate 98 generated by said hydraulic fluid under pressure in the hydraulic chamber 95.
  • a piloted non-return valve 91 represented in FIG. 16.
  • the mounting of said valve 91 placed is such that it permanently authorizes the rise in hydraulic fluid pressure in the hydraulic chamber 95 and authorizes the reduction of said hydraulic pressure only if the piloted non-return valve 91 is commanded to open. This is obtained by the translation of the cursor 105h which pushes the rod 92 in order to open the piloted non-return valve 91.
  • FIG. 11 shows a synchronization module 17 coupled in the motor direction and locked by a disengageable lock 110. Its input shaft 1 is therefore linked in rotation in both directions to its output shaft 8. It is necessary to unlock said disengageable lock 110 to allow the unscrewing of the helical kinematic connection of this synchronization module 17.
  • the synchronization module 17e shown diagrammatically in FIG. 13 is mounted between the input gear 121 and the planets 120 of an epicyclic train.
  • FIG. 14 diagrams one of the possible assemblies of two synchronization modules 17c and 17d according to the invention at the input of two primary shafts 8c and 8d of a gearbox with ordinary gear trains with three shafts.
  • Such an assembly allows the passage under torque of the rising ratios of this type of gearbox, the consecutive ratios of which are alternately positioned on one of the two primary shafts 8c and on the other primary shaft 8d, with a single clutch 112 and ordinary synchronizers for each report.
  • Another possible arrangement for shifting the rising ratios of a gearbox with ordinary gear trains with three shafts under torque is to equip each report with a synchronization module according to the invention. This also only requires a single clutch.
  • Another example of mounting a synchronization module according to the invention is to link its input shaft in rotation to a transmission shaft downstream of a gearbox and to link its output shaft in rotation to the transmission shaft of a wheel train.
  • This invention can be applied as a synchronizer and coupler of a transmission ratio of an automatic gearbox with planetary gears or of a gearbox with ordinary gear trains and also as that synchronizer and coupler of a wheel set to make them drive or on the contrary to put them in freewheel.

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Abstract

L'invention concerne un module de synchronisation 17 qui permet de coupler sous couple un rapport de transmission montant d'une boîte de vitesses. Il comprend une liaison du type vis 5 et écrou 6 lié à un vérin hydraulique 11 dont la pression de son fluide hydraulique est maîtrisée par un dispositif de régulation 13. L'arbre d'entrée 1 est liée en rotation à la vis 5 via une liaison coulissante par cannelure 3. L'écrou 6 est lié en rotation à l'arbre de sortie 8. Le module de synchronisation selon l'invention est particulièrement destiné aux boîtes de vitesses automatique à tains épicycloïdaux et aux boites de vitesses à trains d'engrenage ordinaires.

Description

Module de synchronisation sous couple pour boîte de vitesses.
Domaine technique La présente invention concerne un module de synchronisation sous couple entre deux arbres de transmission. L'invention permet de coupler progressivement sous couple au moins un rapport de transmission montant, d'une boîte de vitesses automatique à trains épicycloïdaux ou d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages ordinaires. Usuellement les boites de vitesses précitées comportent un arbre primaire, lié cinématiquement à un moteur par l'intermédiaire d'un convertisseur de couple ou d'un embrayage, et un arbre final lié cinématiquement à un récepteur.
Technique antérieure
Les modules de synchronisation usuels internes aux boites automatiques à trains épicycloïdaux comprennent des embrayages, des freins et des roues libres. Un module de ce type, en coopération avec un convertisseur de couple, permet de coupler progressivement sous couple un rapport de transmission montant. Cependant la déperdition énergétique liée au fonctionnement de ces modules et d'un convertisseur de couple est élevée. Les modules de synchronisation usuels internes aux boites de vitesse à trains d'engrenages ordinaires comportent un synchroniseur et un crabot. Cependant, un module de ce type ne réalise pas seul, de couplage sous couple. On connaît également un module de synchronisation pour les boites de vitesse à trains d'engrenages ordinaires à deux arbres qui utilise un cône de frottement pour coupler progressivement sous couple un rapport de transmission montant. Cependant, pour les véhicules dont le couple moteur maximum est très élevé, l'obtention d'une grande durée de vie conduit à un encombrement important.
Exposé de l'invention
La présente invention a pour but de permettre de coupler progressivement sous couple le module de synchronisation d'au moins un rapport de transmission montant avec une déperdition d'énergie réduite ainsi qu'avec une grande longévité et un encombrement réduit des composants impliqués, même pour les couples très élevés, tout en permettant de maîtriser aisément la température desdits composants. Elle propose de coupler dans le sens moteur l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie d'un module de synchronisation d'au moins un rapport de transmission montant de rang n+1 d'une boîte de vitesses automatique à trains épicycloïdaux ou d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages ordinaires, ladite boîte de vitesses étant initialement au point mort ou sur un rapport de transmission de rang n, ladite boîte de vitesses recevant un couple moteur pendant ledit couplage, en engageant une liaison cinématique hélicoïdale associée à une liaison cinématique à entraînement positif en rotation et coulissante en translation, puis en vissant ladite liaison cinématique hélicoïdale tout en maîtrisant le déplacement relatif en translation entre ses deux parties mobiles grâce à une force de translation générée par un fluide hydraulique sous une pression globalement croissante qui s'oppose au dit déplacement relatif en translation, afin de transmettre progressivement ledit couple moteur au rapport de transmission de rang n+1 jusqu'à ce que l'intégralité dudit couple moteur passe par le rapport de transmission de rang n+1, le rapport de transmission de rang n, lorsqu'il est engagé initialement, étant découplé dès cet instant, puis en poursuivant la maîtrise de la pression dudit fluide hydraulique afin de réduire la vitesse de vissage de ladite liaison cinématique hélicoïdale jusqu'à l'arrêt dudit vissage sans coincement. Ce paragraphe donne la définition de termes utilisés dans le paragraphe précédent et/ou dans la suite du présent document. L'arbre d'entrée et l'arbre de sortie, sans autre précision, sont respectivement les arbres d'entrée et de sortie dudit module de synchronisation, placés du coté respectivement de l'arbre primaire et de l'arbre final de la boîte de vitesse considérée. Le sens moteur est le sens de rotation obtenu pour l'arbre considéré lorsque ladite boîte vitesse fonctionne en marche avant. Le couple moteur est le couple positif dans le sens moteur reçu par l'arbre primaire de la boîte de vitesse. Le module de synchronisation est couplé dans le sens moteur signifie que l'arbre d'entrée est lié en rotation dans le sens moteur à l'arbre de sortie ; l'arbre d'entrée entraîne l'arbre de sortie dès que l'arbre d'entrée reçoit un couple positif dans le sens moteur. Le module de synchronisation est libre dans le sens récepteur signifie que la rotation est libre entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie lorsque ledit arbre d'entrée tourne plus lentement que l'arbre de sortie ; l'arbre de sortie ne peut pas entraîner l'arbre d'entrée. Selon l'invention, le couple dans le sens moteur qui est transmis par le module de synchronisation en cours de couplage est une fonction croissante de la pression précitée du fluide hydraulique. La progressivité dudit couplage est gérée par la maîtrise des pertes de charge qui induisent ladite pression. Le fluide hydraulique absorbe donc l'essentiel de l'énergie dissipée nécessaire à ladite progressivité. Il est aisé de maîtriser la température du fluide hydraulique et par suite de tous les composants de synchronisation, en refroidissant le fluide hydraulique, par exemple dans un radiateur. De part ailleurs, les pertes par frottements dans la liaison cinématique hélicoïdale et dans la liaison cinématique à entraînement positif en rotation et coulissante en translation peuvent être minimisées et par suite la durée de vie des composants peut être très longue. Ladite pression hydraulique générée pendant ledit couplage induit également un couple par frottement qui s'additionne au couple transmis par ladite liaison cinématique hélicoïdale pour transmettre progressivement ledit couple moteur au rapport de transmission montant. A couple moteur égal, la pression hydraulique nécessaire est d'autant plus faible que le couple induit par frottement est élevé. L'énergie de frottement générée dans le module de synchronisation est transmise pour l'essentiel par conduction audit fluide hydraulique. Ladite liaison cinématique hélicoïdale qui coopère avec ladite pression du fluide hydraulique est compatible avec une construction compacte et robuste apte à coupler progressivement en rotation un couple moteur très élevé dans un encombrement réduit en un nombre réduit de rotations et par suite, de limiter les pertes d'énergie liées aux changements de rapport sous couple. Selon une autre caractéristique, l'invention consiste à faire passer ledit couple moteur par une butée mécanique lorsque le module de synchronisation selon l'invention est couplé dans le sens moteur. Cette caractéristique permet d'accroître, après le couplage, le couple dans le sens moteur passé par le module de synchronisation sans accroître ladite pression du fluide hydraulique. Selon une autre caractéristique, l'invention consiste à coupler dans le sens moteur un module de synchronisation selon l'invention et à le laisser libre dans le sens récepteur. Le module de synchronisation a dans ce cas une fonction de roue libre. Selon une autre caractéristique, l'invention consiste à coupler également de façon débrayable dans le sens récepteur le module de synchronisation selon l'invention lorsqu'il est couplé dans le sens moteur. Cette caractéristique est requise pour avoir du frein moteur lorsque cela est nécessaire. Selon une autre caractéristique, la transmission est également équipée d'un convertisseur de couple ou d'un embrayage, et le module de synchronisation selon l'invention coopère avec un glissement entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie dudit convertisseur de couple ou dudit embrayage, pendant la phase de couplage dudit module de synchronisation, afin d'accroître la progressivité du couplage sous couple. Selon une autre caractéristique, ledit glissement est un glissement contrôlé. Cette invention concerne également un module de synchronisation entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie pour un rapport de transmission d'une boîte de vitesses automatique à trains épicycloïdaux ou d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages ordinaires. Ledit module comprend une liaison cinématique hélicoïdale du type vis écrou associée à une liaison cinématique à entraînement positif en rotation et libre en translation. Le sens de vissage de ladite liaison cinématique hélicoïdale est tel qu'elle se visse lorsque ledit arbre d'entrée tourne plus vite dans le sens moteur que ledit arbre de sortie. Un vérin hydraulique lie en translation les deux parties qui se vissent de ladite liaison cinématique hélicoïdales de sorte que le volume de la chambre hydraulique dudit vérin se réduise lorsque ladite liaison cinématique hélicoïdale se visse et vice-versa. Ladite chambre hydraulique est reliée à un dispositif de maîtrise de la pression hydraulique. Ledit module de synchronisation comporte également une butée mécanique qui limite la course de vissage de ladite liaison cinématique hélicoïdale.
Description sommaire des dessins
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, de modes de réalisation non limitatifs donnés à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement les principaux composants du module de synchronisation lorsqu'il est désactivé ; - la figure 2 représente schématiquement les principaux composants du module de synchronisation lorsqu'il est couplé ; - la figure 3 représente le couple moteur transmis en fonction de la pression du fluide hydraulique ; - la figure 4 représente la pression du fluide hydraulique en fonction de l'angle de vissage de la liaison cinématique hélicoïdale ; - la figure 5 est une vue schématique éclatée en coupe du module de synchronisation ; - la figue 6 est une vue schématique en coupe axiale du module de synchronisation lorsqu'il est désactivé ; - la figue 7 est une vue schématique en coupe axiale du module de synchronisation en cours d'engagement ; - la figue 8 est une vue schématique en coupe axiale du module de synchronisation couplé dans le sens moteur ; - la figue 9 est une vue schématique en coupe radiale du module de synchronisation couplé dans le sens moteur ; - la figue 10 représente un synoptique de fonctionnement du module de synchronisation ; - La figure 11 schématise le module de synchronisation couplé et verrouillé ; - La figure 12 schématise le montage pour les rapports n et n+1 d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages ordinaires équipée d'un embrayage simple ; - La figure 13 schématise un montage possible sur un train épicycloïdal ; - La figure 14 schématise l'un des montages possibles pour une boîte de vitesses à trains d'engrenages ordinaires à trois arbres équipée d'un embrayage simple ; - la figure 15 est une vue schématique en coupe des rapports de transmission n et n+1 pour deux trains d'engrenages ordinaires ; - la figure 16 est une vue schématique en coupe d'un module de synchronisation équipé d'un dispositif spécifique d'entraînement par frottement.
Manières de réaliser l'invention
Les figures 1 et 2 représentent schématiquement les principaux composants d'un module de synchronisation 17 selon l'invention. Une liaison cinématique hélicoïdale 4, du type vis 5 et écrou 6, associée à une liaison cinématique à entraînement positif en rotation et libre en translation 2, du type liaison par cannelures coulissantes 3, est liée en rotation d'un coté à un arbre d'entrée 1 et de l'autre coté à un arbre de sortie 8. Le sens de vissage de ladite liaison cinématique hélicoïdale 4 est tel qu'elle se visse lorsque ledit arbre d'entrée 1 tourne plus vite dans le sens moteur que ledit arbre de sortie 8. Un vérin hydraulique 11 lie en translation les deux parties qui se vissent de ladite liaison cinématique hélicoïdales 4 constituées de la vis 5 et de l'écrou 6, de sorte que le volume de la chambre hydraulique 12 dudit vérin hydraulique 11 se réduise lorsque ladite liaison cinématique hélicoïdale 4 se visse et vice-versa. La chambre hydraulique 12 est reliée par des tuyauteries à un dispositif de régulation 13 qui comporte une pompe de gavage 15, un clapet anti-retour 14 qui empêche le retour du fluide hydraulique vers la pompe 15 et une vanne de régulation 16. Une butée mécanique 18 est constituée de deux faces 9 et 10 solidaires respectivement de l'arbre d'entrée 1 et de l'arbre de sortie 8. Lesdites faces 9 et 10 sont sensiblement radiales et parallèles par rapport à l'axe 7 de la liaison cinématique hélicoïdale 4. Elles sont positionnées pour se mettre en butée au cours du vissage de ladite liaison cinématique hélicoïdale 4 afin de limiter sa course de vissage sans coincement. Ladite liaison cinématique hélicoïdale 4 peut être dans trois états différents. Elle peut être désactivée comme cela est représenté sur la figure 1. Dans ce cas, la rotation entre l'arbre d'entrée 1 et l'arbre de sortie 8 est libre. Ladite liaison cinématique hélicoïdale 4 peut être engagée. Dans ce cas, la liaison cinématique hélicoïdale 4 se visse si l'arbre d'entrée 1 tourne plus vite dans le sens moteur que l'arbre de sortie 8 et se dévisse dans le cas contraire. Enfin, ladite liaison hélicoïdale 4 peut être couplée dans le sens moteur comme cela est représenté sur la figure 2. Dans ce cas, l'arbre d'entrée 1 et l'arbre de sortie 8 sont liés en rotation dans le sens moteur et l'arbre d'entrée 1 entraîne l'arbre de sortie 8 lorsque ledit arbre d'entrée 1 reçoit un couple positif dans le sens moteur. Pour le mode de réalisation présenté sur les figures 1 et 2, la liaison cinématique à entraînement positif en rotation et libre en translation 2, du type liaison par cannelures coulissantes 3, permet de lier en rotation l'arbre d'entrée 1 à la vis 5 tout en laissant la translation libre entre ledit arbre d'entrée 1 et ladite vis 5, dans la limite de la course en translation de la liaison par cannelures coulissantes 3. L'arbre d'entrée 1, l'arbre de sortie 8, l'écrou 6 et le corps du vérin 11 sont tenus en translation par des paliers. Ladite vis 5 peut se translater et se visser ou se dévisser dans l'écrou 6. La diminution du volume de la chambre hydraulique 12 due au vissage de la liaison cinématique 4 provoque le transfert de fluide hydraulique dans le dispositif de régulation 13. Ce dernier maîtrise la pression dudit fluide hydraulique afin de maîtriser le déplacement relatif en translation entre la vis 5 et l'écrou 6. Le couple transmis est généralement proportionnel à ladite pression dans le fluide hydraulique, en particulier lorsque le couple transmis par frottement est négligeable, comme cela est représenté sur la partie 30 de la courbe de la figure 3. La pression du fluide hydraulique croît avec l'angle de vissage de la liaison cinématique 4 selon les courbes 41 et 42 représentées sur la figure 4. Ces courbes 41 et 42 comportent trois zones 40, 43 et 44. La première zone 40 succède à l'engagement de la liaison cinématique hélicoïdale 4. Dans cette zone 40, ladite pression du fluide hydraulique reste faible et croît lentement, elle correspond à une force de translation faible au début du vissage de la liaison cinématique hélicoïdale 4. Dans la seconde zone 44, ladite pression maîtrisée par le dispositif de régulation 13 croît rapidement en fonction de l'angle de vissage de ladite liaison cinématique 4 afin d'accroître le couple passé par le module de synchronisation 17 jusqu'à un niveau approximativement égal audit couple moteur. Dans la troisième zone 43, la pression du fluide hydraulique est maîtrisée par le dispositif de régulation 13 à un niveau quasi-constant afin de ralentir la vitesse de vissage de la liaison cinématique hélicoïdale 4 jusqu'à une valeur nulle ou proche de zéro, tout en passant l'intégralité dudit couple moteur par ledit module de synchronisation 17. Les profils des différentes zones des courbes 41 ou 42 et les nombres de tours de vissage correspondants de la liaison cinématique hélicoïdale 4 sont définis notamment en fonction de la progressivité souhaitée pendant la phase de couplage du module de synchronisation 17 et en fonction de la résistance mécanique des composants dudit module de synchronisation 17. Par exemple, en ce qui concerne ledit nombre de tours de vissage, pour un différentiel de vitesse de rotation de mille tours par minutes entre l'arbre d'entrée 1 et l'arbre de sortie 8, les temps et les nombres de tours de vissage peuvent être choisis comme suit : de l'ordre de huit dixième de tour de vissage pour la zone 40 de la courbe 41, 42, correspondant â environ cinq centièmes de seconde, de l'ordre de huit dixième de tour pour la zone 44 afin de faire croître le couple transmis par le module de synchronisation 17 en environ cinq centièmes de seconde et enfin de l'ordre de deux tours pour la zone 43 de la courbe 41, 42 pour uniformiser les vitesses de rotation entre l'arbre d'entrée 1 et l'arbre de sortie 8 en environ deux dixièmes de seconde. Dans ce cas, le couplage du module de synchronisation 17 est réalisé en environ trois dixièmes de seconde. Notons que le profil de pression de la courbe 41 correspond au couplage d'un couple moteur supérieur à celui correspondant à la courbe 42. Le nombre de tours réalisés par le moteur pendant le couplage du rapport d'un module de synchronisation 17 pour une transmission équipée d'un convertisseur de couple ou d'un embrayage est l'addition du nombre de tours du vissage de la liaison cinématique hélicoïdale 4 nécessaires au couplage dudit module de synchronisation 17 au nombre de tours de glissement entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie dudit convertisseur de couple ou dudit embrayage. Lorsque la vitesse de vissage de la liaison cinématique hélicoïdale 4 est faible tout en étant différente de zéro, ledit vissage est interrompu lorsque les faces 9 et 10 de la butée mécanique 18 arrivent en butée. Le couple dans le sens moteur transmis par le module de synchronisation 17 est alors indépendant de la pression du fluide hydraulique dans la chambre hydraulique 12. Ensuite, ladite pression peut rester constante ou décroître alors que le couple moteur transmis croît, comme cela est représenté sur les parties 31 et 32 de la courbe de la figure 3. Lorsque les deux parties de la liaison cinématique hélicoïdales 4 constituées de la vis 5 et de l'écrou 6 se dévissent, le volume de la chambre hydraulique 12 du vérin hydraulique 11 croît. La pompe 15 maintient alors une pression de gavage en fluide hydraulique dans la chambre hydraulique 12 via les tuyauteries qui relient ladite chambre hydraulique 12 au dispositif de régulation 13 de sorte que ladite chambre hydraulique 12 reste remplie de fluide hydraulique. Les figures 5 à 7 présentent un exemple de réalisation selon l'invention. Les différentes pièces constitutives sont montrées schématiquement sur la vue éclatée de la figure 5. La vis 5 de la liaison cinématique hélicoïdale 4, le piston du vérin hydraulique 11 et la partie coulissante de la liaison cinématique à entraînement positif en rotation et libre en translation 2 constituent la pièce appelée la vis-piston 65, dans la suite du présent document. L'écrou 6 de la liaison cinématique hélicoïdale 4, la chemise du vérin hydraulique 11 et l'arbre de sortie 8 constituent la pièce appelée Fécrou-chemise 55, dans la suite du présent document. La liaison cinématique à entraînement positif en rotation et libre en translation 2 est réalisée par les cannelures 53 solidaires de l'arbre d'entrée 1 non mobile en translation et par les cannelures complémentaires 69 réalisées dans la vis-piston 65. Elle permet la translation de la vis-piston 65 alors que ladite vis-piston 65 est liée en rotation à l'arbre d'entrée 1. Le sens des filets 54 et 66 de l'écrou-chemise 55 et de la vis- piston 65 est tel que ladite liaison cinématique hélicoïdale 4 se visse lorsque la vis- piston 65 tourne plus vite que l'écrou-chemise 55 dans le sens moteur 75. La liaison cinématique hélicoïdale 4 est désactivée sur la figure 6. Le ressort de rappel 63 permet de maintenir la vis-piston 65 en appui sur l' entretoise 70 maintenue par l'anneau élastique 71, afin d'empêcher un engagement intempestif de la liaison cinématique hélicoïdale 4. La rotation est libre entre l'arbre d'entrée 1 et l'écrou-chemise 55. La liaison cinématique hélicoïdale 4 est en cours d'engagement sur la figure 7. Ledit engagement est commandée par une pression hydraulique qui transite par le joint tournant 72, les canalisations 61 et la gorge annulaire 73 pour pousser le doigt 64 dans la rampe 52. L'entrée du doigt 64 dans la rampe 52 est facilitée par une gorge progressive 51 sans composante axiale et placée dans le plan du doigt 64 lorsque la liaison cinématique 4 est désactivée. Ladite gorge 51 a une composante d'entrée radiale progressive et débouche dans l'entrée de la rampe 52. La pente axiale de la rampe 52 ainsi que les orientations angulaires des filets 54 et 66 et du doigt 64 sont tels que la rotation dans le sens moteur 75 entre la vis-piston 65 et l'écrou-chemise 55 lorsque le doigt 64 est dans la rampe 52 amène le début du filet 66 de la vis-piston 65 dans l'entrée 58 du filet 54 de l'écrou-chemise 55. L'entrée 58 du filet 54 est évasée afin de faciliter l'engagement du filet 66. La fin de la rampe 52 a une composante radiale 59 qui provoque l'escamotage du doigt 64 lorsque la liaison cinématique hélicoïdale 4 commence à se visser. Les pièces constitutives du vérin hydraulique 11 comprennent Fécrou- chemise 55, la vis-piston 65, l'arbre moteur 1 et les joints d'étanchéité 50, 67 et 68. La chambre hydraulique 12 du vérin hydraulique 11 est formée des trois cavités 74, 76 et 77 en communication par le trou 62 et par les interstices formés entres les filets 54 et 66 de l'écrou-chemise 55 et de la vis-piston 65. L'étanchéïté entre lavis- piston 65 et l'écrou-chemise 55 est réalisée dans l'alésage 80 par le joint 67. La rotation de la vis-piston 65 dans le sens moteur 75 par rapport à la l'écrou-chemise 55 visse la liaison cinématique hélicoïdale 4 et réduit le volume de la chambre hydraulique 12. De ce fait, le fluide hydraulique est refoulé par les canalisations 60 vers le dispositif de régulation 13.
5 La butée mécanique 18 est constituée des faces 9 et 10 usinées respectivement dans la vis-piston 65 et Fécrou-chemise 55. Lesdites faces 9 et 10 sont représentées en butée sur les figures 8 et 9. Le module de synchronisation 17 est couplé dans le sens moteur et libre dans le sens récepteur. Le fonctionnement d'un module de synchronisation 17 est présenté sur le
10 synoptique de la figure 10. Lorsque la liaison cinématique hélicoïdale 4 est désactivée et le doigt 64 désengagé, la rotation entre l'arbre 1 d'entrée et l'arbre de sortie 8 est libre. Si le doigt 64 est engagé dans la rampe 52 et si la vitesse de l'arbre d'entrée 1 est supérieure dans le sens moteur 75 à la vitesse de l'arbre de sortie 8, la vis 5 avance vers l'écrou 6. Si le doigt 64 n'est plus commandé ou si la
15 vitesse de l'arbre d'entrée 1 est inférieure dans le sens moteur 75 à la vitesse de l'arbre de sortie 8 avant l'engagement de la liaison hélicoïdale 4, le doigt 64 est repoussé par son ressort de rappel ou par la composante radiale de la gorge 51 et la liaison cinématique hélicoïdale 4 est désactivée. Sinon la liaison hélicoïdale 4 s'engage, alors si la vitesse de l'arbre d'entrée 1 est supérieure dans le sens moteur
20 75 à la vitesse de l'arbre de sortie 8, la liaison hélicoïdale 4 se visse, le doigt 64 est désengagé au début dudit vissage par la composante radiale 59 de la rampe 52. Ensuite, si la vitesse de l'arbre d'entrée 1 est toujours supérieure dans le sens moteur 75 à la vitesse de l'arbre de sortie 8, le vissage se poursuit jusqu'à l'arrivée en butée des faces 9 et 10 ce qui stoppe ledit vissage et réalise le couplage dans le
25 sens moteur 75 entre l'arbre d'entrée 1 et l'arbre de sortie 8. Lorsque la liaison hélicoïdale 4 est engagée ou couplée dans le sens moteur 75, si la vitesse de l'arbre d'entrée 1 devient inférieure dans le sens moteur 75 à la vitesse de l'arbre de sortie 8, la liaison hélicoïdale 4 se dévisse. Si la vitesse de l'arbre d'entrée 1 reste inférieure dans le sens moteur 75 à la vitesse de l'arbre de sortie 8 jusqu'à ce que la
30 liaison cinématique hélicoïdale 4 soit dévissée, cette dernière se désactive et le doigt 64 est repoussé. Dans le cas contraire, la liaison cinématique hélicoïdale reste engagée. La figure 15 représente une vue schématique en coupe des rapports n et n+1 d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages ordinaires à deux arbres. Le couple du
35 rapport n est transmis par les engrenages 102a et 102b via le module de synchronisation 17b et le rapport montant n+1 par les engrenages 100a et 100b via le module de synchronisation 17a. L'arbre primaire de la boîte de vitesses est également l'arbre d'entrée la du module de synchronisation 17a. L'arbre final de ladite boîte de vitesses est également l'arbre de sortie 8b du module de synchronisation 17b. Les liaisons cinématiques hélicoïdales des deux modules de synchronisation 17a et 17 b sont de pas inverses. L'engrenage 102a est solidaire de l'arbre d'entrée la et l'engrenage 102b est solidaire de l'écrou-chemise 55b du module de synchronisation 17b. En marche avant, l'arbre d'entrée la tourne dans le sens moteur 75a et l'écrou-chemise 55b tourne dans le sens 75b. La vis-piston 65b du module de synchronisation 17b est liée en rotation à l'arbre de sortie 8b. Le sens de vissage de la vis-piston 65b dans l'écrou-chemise 55b correspond à une rotation relative dans le sens 75b de l'engrenage 102b par rapport à l'arbre de sortie 8b. Sur la figure 15, le module de synchronisation 17b est couplé dans le sens 75b. Les deux faces 10b usinées dans l'écrou-chemise 55b sont en butée sur les deux faces 9b usinées dans la vis-piston 65b. L'engrenage 100a est solidaire de l'écrou- chemise 55a du module de synchronisation 17a et l'engrenage 100b est solidaire de l'arbre de sortie 8b. La vis-piston 65a du module de synchronisation 17a est liée en rotation à l'arbre d'entrée la. Le sens de vissage de la vis-piston 65a dans l'écrou- chemise 55a correspond à une rotation relative dans le sens moteur 75a de l'arbre d'entrée la par rapport à l'engrenage 100a. Sur la figure 15, le module de synchronisation 17a est désactivé, l'engrenage 100a peut donc tourner à une vitesse de rotation différente de cette de l'arbre d'entrée la sans générer de couple. La boîte de vitesse est donc couplée dans le sens moteur sur le rapport n. Le passage du rapport de transmission montant de n à n+1 avec la construction représentée sur la figure 15 est décrit ci-après. Il est nécessaire de translater le curseur 105a qui permet, en coopération avec la pente 103 a, de pousser le doigt 64a dans la rampe 52a. Compte tenu du fonctionnement selon l'invention du module de synchronisation 17a, cette action provoque l'engagement dudit module de synchronisation, puis le vissage de sa liaison cinématique hélicoïdale si la vis-piston 65a tourne plus vite dans le sens moteur 75a que l'écrou-chemise 55a. La pression hydraulique nécessaire au couplage progressif du module de synchronisation 17a est alors contrôlée par l'obturation ou la libération de trous calibrés 101a, 101b, 101c, lOld, 101 e, lOlf. Ces obturations et ces libérations sont réalisées par un obturateur 106a. Lorsque le module de synchronisation 17a est couplé, le couple moteur passe par ledit module de synchronisation 17a et par les engrenages 100a et 100b. De ce fait compte tenu des rapport des diamètres primitifs des engrenages 100a, 100b, 102a et 102b, Fécrou-chemise 55b tourne moins vite dans le sens 75b que la vis-piston 65b ce qui dévisse la liaison cinématique hélicoïdale du module de synchronisation 17b, compte tenu du sens de vissage de cette dernière. En conséquence, le module de synchronisation 17b se désactive. Rétrograder du rapport n+1 au rapport n avec la construction représentée sur la figure 15 nécessite les deux étapes décrites ci-après. La première étape consiste à désactiver le module de synchronisation 17a du rapport n+1 en réduisant la vitesse dans le sens moteur 75a de son arbre d'entrée la à une vitesse de rotation inférieure à la vitesse de rotation de son engrenage 100a. La seconde étape consiste à coupler le module de synchronisation 17b du rapport n en commandant son doigt 64b d'engagement de sa liaison cinématique hélicoïdale et en augmentant la vitesse de rotation dans le sens moteur 75a de l'arbre d'entrée la afin que l'engrenage 102b tourne plus vite dans le sens 75b que l'arbre de sortie 8b. Dans une boîte de vitesses à au moins trois rapports, ladite boîte de vitesses étant au point mort ou sur un rapport de rang n équipé d'un module de synchronisation selon l'invention, si le couple est moteur il est possible de passer sous couple n'importe quel rapport montant de rang n+i équipé d'un module de synchronisation selon l'invention. De même, quelque soit le rapport engagé de rang n équipés d'un module de synchronisation selon l'invention, ledit module de synchronisation de rang n peut être désactivé à tout moment en réduisant la vitesse de rotation dans le sens moteur de son arbre d'entrée par rapport à la vitesse de rotation de son arbre de sortie ou encore en inversant la sens de rotation de son arbre d'entrée par rapport au sens moteur, alors que son arbre de sortie tourne dans le sens moteur ou est à l'arrêt. La figure 12 présente une vue schématique d'une boîte de vitesses à deux rapports m et m+1 entraînée par un embrayage 112A. Le couple du rapport m est transmis par les engrenages 103 c et 103 d via le module de synchronisation 17d. Le rapport montant m+1 est équipé du module de synchronisation 17c. L'arbre primaire de la boîte de vitesses est également l'arbre d'entrée le du module de synchronisation 17c. L'arbre final de ladite boîte de vitesses est également l'arbre de sortie 8d du module de synchronisation 17d. Un actionneur rotatif 90 est accouplé à l'arbre d'entrée le. L'actionneur rotatif 90 permet, lorsque l'embrayage 112A est en position débrayée, de freiner la vitesse de rotation dans le sens moteur ou d'inverser la vitesse de rotation par rapport au sens moteur de l'arbre d'entrée le du module de synchronisation 17c et de l'arbre d'entrée ld du module de synchronisation 17d. De ce fait, l'actionneur 90 permet d'accroître la vitesse de désactivation des modules de synchronisation 17c ou 17d lorsque la boîte de vitesse tourne dans le sens moteur et permet également de désactiver les modules de synchronisation 17c ou 17d lorsque de sortie 8d ne tournent pas. Le module de synchronisation 17h présenté sur la figure 16 comporte un dispositif spécifique 99 d'entraînement par frottement. Ledit dispositif spécifique 99 comporte un disque 96 équipé de bague de frottement 97 pinces par un plateau 98 et un piston 94. Ledit disque 96 est solidaire en rotation et coulissant en translation par rapport à l'arbre d'entrée lh. Ledit plateau 98 est solidaire de l'écrou-chemise 55h du module de synchronisation 17h. Une canalisation 93 relie la chambre hydraulique 12h à la chambre hydraulique 95. La pression hydraulique générée dans le fluide hydraulique par la diminution du volume de la chambre hydraulique 12h due au vissage de la vis-piston 65h dans l'écrou chemise 55h transite dans la chambre hydraulique 95. Ledit fluide hydraulique sous pression dans la chambre hydraulique 95 génère une force qui pousse le piston 94 et provoque un frottement d'au moins une bague de frottement 97 sur le plateau 98. Ledit frottement induit un couple entre les pièces solidaires respectivement de la vis-piston 65h et l'écrou-chemise 55h. Lorsque le couple est moteur et le module de synchronisation 17h en cours de couplage, le couple transmis par dispositif spécifique 99 d'entraînement par frottement, du type de celui présenté sur la figure 16, s'additionne au couple transmis par la liaison cinématique hélicoïdale constituée par l'écrou-chemise 55h et la vis-piston 65h. Selon l'invention, le vissage de ladite liaison cinématique hélicoïdale est maîtrisé par le déplacement relatif en translation entre ses deux parties mobiles grâce à une force de translation générée par ledit fluide hydraulique sous une pression qui s'oppose au dit déplacement relatif en translation. Ladite force de translation est quasiment proportionnelle à ladite pression du fluide hydraulique comme cela est représenté sur la partie 30 de la courbe de la figure 3. La maîtrise de ladite pression hydraulique, réalisée par exemple grâce à un dispositif de régulation 13, permet donc de maîtriser ladite force de translation. Ledit fluide hydraulique sous une pression s'oppose au dit déplacement relatif en translation desdites deux parties mobiles en s'opposant au vissage de l'écrou- chemise 55h dans la vis-piston 65h grâce au fait que ledit fluide hydraulique sous une pression génère les couples suivants : 1- le couple de vissage du au pas de vis de l'écrou-chemise 55h et de la vis- piston 65h qui coopère avec ladite force de translation généré par ledit fluide hydraulique sous pression dans la chambre hydraulique 12h ; 2- un couple de frottement entre l'écrou-chemise 55h et la vis-piston 65h du à la force de translation généré par ledit fluide hydraulique sous pression dans la chambre hydraulique 12h ; 3- le couple de frottement du à la force de translation entre la bague de frottement 97 sur le plateau 98 généré par ledit fluide hydraulique sous pression dans la chambre hydraulique 95. De part ailleurs, la communication entre les chambres hydrauliques 12h et 95 est contrôlée par un clapet anti-retour piloté 91, représenté sur la figure 16. Le montage dudit clapet 91 placé est tel qu'il autorise en permanence la montée en pression du fluide hydraulique dans la chambre hydraulique 95 et n'autorise la diminution ladite pression hydraulique que si le clapet anti-retour piloté 91 est commandé en ouverture. Cela est obtenu par la translation du curseur 105h qui pousse la tige 92 afin d'ouvrir le clapet anti-retour piloté 91. Un dispositif spécifique 99 d'entraînement par frottement équipé d'un clapet anti-retour piloté 91, du type de celui présenté sur la figure 16, permet à un module de synchronisation 17h selon l'invention couplé ou engagé, soit de transmettre un couple inverse à celui du couple moteur, soit d'être libre dans le sens récepteur. La figure 11 présente un module de synchronisation 17 couplé dans le sens moteur et verrouillé par un verrou débrayable 110. Son arbre d'entrée 1 est donc lié en rotation dans les deux sens à son arbre de sortie 8. Il est nécessaire de déverrouiller ledit verrou débrayable 110 pour permettre le dévissage de la liaison cinématique hélicoïdale de ce module de synchronisation 17. Le module de synchronisation 17e schématisé sur la figure 13 est monté entre l'engrenage d'entrée 121 et les planétaires 120 d'un train épicycloïdal. La figure 14 schématise l'un des montages possibles de deux modules de synchronisation 17c et 17d selon l'invention en entrée de deux arbres primaires 8c et 8d d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages ordinaires à trois arbres. Un tel montage permet le passage sous couple des rapports montant de ce type de boîte de vitesses, dont les rapports consécutifs sont alternativement positionnés sur l'un des deux arbres primaire 8c et sur l'autre arbre primaire 8d, avec un embrayage simple 112 et des synchroniseurs ordinaires pour chaque rapport. Un autre montage possible pour passer sous couple les rapports montants d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages ordinaires à trois arbres est d'équiper chaque rapport d'un module de synchronisation selon l'invention. Ca cas également ne requière qu'un embrayage simple. Un autre exemple de montage d'un module de synchronisation selon l'invention est de lier en rotation son arbre d'entrée à un arbre de transmission en aval d'une boîte de vitesses et de lier en rotation son arbre de sortie à l'arbre de transmission d'un train de roues.
Possibilités d'application industrielle Cette invention peut s'appliquer en tant que synchroniseur et coupleur d'un rapport de transmission d'une boîte de vitesses automatiques à trains épicycloïdaux ou d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages ordinaires et également en tant que synchroniseur et coupleur d'un train de roues pour les rendre motrices ou au contraire pour les mettre en roue libre.

Claims

REVENDICATIONS
1) Module de synchronisation 17, 17a, 17b, 17c, 17d, 17 e, 17f, 17g, 17h entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie, caractérisé en ce qu'il comporte : - une liaison cinématique hélicoïdale 4 du type vis 5 et écrou 6 associée à une liaison cinématique à entraînement positif en rotation et libre en translation 2, le sens de vissage de ladite liaison cinématique hélicoïdale 4 étant tel qu'elle se visse lorsque ledit arbre d'entrée tourne plus vite dans le sens moteur que ledit arbre de sortie, ladite liaison cinématique hélicoïdale 4 étant soit désactivée, soit engagée, soit couplée dans le sens moteur ; - un vérin hydraulique 11 qui lie en translation les deux parties qui se vissent de ladite liaison cinématique hélicoïdales 4 de sorte que le volume de la chambre hydraulique 12, 12h dudit vérin 11 se réduise lorsque ladite liaison cinématique hélicoïdale 4 se visse et vice-versa ; - un dispositif de maîtrise de la pression hydraulique relié à ladite chambre hydraulique 12 - une butée mécanique 18 qui limite la course de vissage de ladite liaison cinématique hélicoïdale 4.
2) Module de synchronisation 17 selon la revendications 1, caractérisé en ce que la liaison cinématique à entraînement positif en rotation et libre en translation 2 est du type liaison par cannelures coulissantes 3.
3) Module de synchronisation 17, 17a, 17b, 17c, 17d, 17 e, 17f, 17g, 17h selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la butée mécanique 18 est constituée de deux faces 9 et 10 solidaires respectivement de l'arbre d'entrée 1 et de l'arbre de sortie 8.
4) Module de synchronisation 17a, 17b selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de maîtrise de la pression hydraulique comporte des trous 101a, 101b, 101c, lOld, 101 e, lOlf qui coopèrent avec un obturateur coulissant 106a pour réguler les pertes de charge dans le fluide hydraulique.
5) Module de synchronisation 17h en cous de couplage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un dispositif spécifique 99 d'entraînement par frottement transmet un couple qui s'additionne au couple transmis par la liaison cinématique hélicoïdale constituée par l'écrou-chemise 55h et la vis-piston 65h. 6) Module de synchronisation 17h selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que un dispositif spécifique 99 d'entraînement par frottement est équipé pour permettre au module de synchronisation 17h couplé ou engagé, soit de transmettre un couple inverse à celui du couple moteur, soit d'être libre dans le sens récepteur.
7) Module de synchronisation 17 selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un verrou débrayable commandé 110 permet de laisser libre ou de verrouiller toute rotation relative entre son arbre d'entrée et son arbre de sortie lorsque ledit module de synchronisation 17 est couplé.
8) Module de synchronisation 17, 17a, 17b, 17c, 17d, 17 e, 17f, 17g, 17h selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il permet de synchroniser et de coupler dans le sens moteur un rapport de transmission d'une boîte de vitesses automatiques à trains épicycloïdaux ou d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages ordinaires.
9) Procédé de couplage dans le sens moteur de l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie d'un module de synchronisation 17, 17a, 17b, 17c, 17d, 17 e, 17ζ 17g, 17h d'au moins un rapport de transmission montant de rang n+1 d'une boîte de vitesses automatique à trains épicycloïdaux ou d'une boîte de vitesses à trains d'engrenages ordinaires, ladite boîte de vitesses étant initialement au point mort ou sur un rapport de transmission de rang n, ladite boîte de vitesses recevant un couple moteur pendant ledit couplage, caractérisé en ce qu'il consiste à engager une liaison cinématique hélicoïdale 4, du type vis 5 et écrou 6, associée à une liaison cinématique à entraînement positif en rotation et coulissante en translation 2, puis à visser ladite liaison cinématique hélicoïdale 4 tout en maîtrisant le déplacement relatif en translation entre ses deux parties mobiles grâce à une force de translation générée par un fluide hydraulique sous une pression globalement croissante qui s'oppose au dit déplacement relatif en translation, afin de transmettre progressivement ledit couple moteur au rapport de transmission de rang n+1 jusqu'à ce que l'intégralité dudit couple moteur passe par le rapport de transmission de rang n+1, le rapport de transmission de rang n, lorsqu'il est engagé initialement, étant découplé dès cet instant, puis à poursuivre la maîtrise de la pression dudit fluide hydraulique afin de réduire la vitesse de vissage de ladite liaison cinématique hélicoïdale 4 jusqu'à l'arrêt dudit vissage sans coincement. 10) Procédé de couplage selon la revendication 9, la transmission étant également équipée d'un convertisseur de couple ou d'un embrayage, caractérisée en que le module de synchronisation 17, 17a, 17b, 17c, 17d, 17 e, 17f, 17g, 17h coopère avec un glissement contrôlé entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie dudit convertisseur de couple ou dudit embrayage, pendant la phase de couplage dudit module de synchronisation 17, 17a, 17b, 17c, 17d, 17 e, 17f, 17g, 17h , afin d'accroître la progressivité du couplage sous couple.
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