WO2018100259A1 - Dispositif de guidage d'huile de lubrification a l'interieur d'un arbre creux de boite de vitesses - Google Patents

Dispositif de guidage d'huile de lubrification a l'interieur d'un arbre creux de boite de vitesses Download PDF

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deflector
zone
guiding device
bearing
oil
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Virginie CHABERT
Flavien VILLIERS
Frédéric MAUDET
Patrice Mercay
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Renault S.A.S
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    • F16H57/0421—Guidance of lubricant on or within the casing, e.g. shields or baffles for collecting lubricant, tubes, pipes, grooves, channels or the like
    • F16H57/0426—Means for guiding lubricant into an axial channel of a shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
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    • B60B7/06—Fastening arrangements therefor
    • B60B7/12—Fastening arrangements therefor comprising an annular spring or gripping element mounted on the cover
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    • F16H57/0424—Lubricant guiding means in the wall of or integrated with the casing, e.g. grooves, channels, holes

Definitions

  • the present invention relates to the lubrication of mechanical gearboxes with parallel shafts, and more specifically, to the lubrication of a stack of gears on a gearbox hollow shaft by a flow of oil circulating inside the gearbox. this one.
  • It relates to a lubricating oil guiding device in a hollow shaft of the gearbox, comprising an oil recovery deflector at least partially capping the end of the shaft and its bearings, connected to a cannula introduced in the end of the hollow shaft.
  • the distribution of the oil in a gearbox can be carried out using a chute for collecting and distributing the oil, in the upper position of the box. After recovery of the oil projections generated by the gearboxes of the box, the chute guides the oil, by gravity, to a deflector, located in the axis of the hollow shaft supporting the idle gears to lubricate.
  • the oil can enter the shaft through a cannula penetrating the hollow shaft at one of its ends.
  • the cannula is connected to a V-wall deflector. It collects the dripping oil along the walls of the deflector and introduces it into the hollow shaft.
  • the collection of the oil for the hollow shaft carrying the gears to be lubricated can not be performed from the top, because of the difficulty of raising the oil in the box, and to recover it at the top of it.
  • the present invention aims to facilitate the rise of the oil flow projected by the rotation of the shafts of the box, as well as its collection by a deflector towards a feeding cannula from the center of a hollow shaft.
  • a lubricant raising zone by rotary drive and a V-shaped opening for the collection of the lubricant by scrapers and the orientation of the flow towards the cannula.
  • the deflector also has a bearing venting zone, allowing the air contained in the shaft and behind the deflector to escape.
  • FIG. 1 illustrates the flow of gravity oil guided by a chute and a baffle towards a hollow shaft of a gearbox
  • FIG. 2 illustrates the lubrication of a hollow shaft by low feed
  • FIG. 3 highlights the main functional areas of the proposed guiding device
  • Figure 4 shows the proposed device
  • Figure 5 shows the corresponding arrangements of the box housing.
  • Figure 1 shows a cross section of the casing 1 of the gearbox 1, showing a chute 14 and a lubricating baffle 2 from the top of the box.
  • the trough 14 is placed in the upper part of the box 1, above the hollow shaft to supply oil.
  • the deflector 2 has a opening V, and opens into a cannula 3 concentric to the shaft.
  • the arrow f indicates the path of the lubricant of the chute 14 towards the cannula 3.
  • Figure 2 illustrates another type of gearbox, in which the oil projections in the upper part of the box are non-existent, so that the oil supply is only feasible from below the hollow shaft.
  • the rotation of the shaft 4 creates a swirling blockage preventing the entry of the oil therein.
  • the installation of a deflector is necessary to break the swirling effect created by the rotation of the shaft, and allow a supply by the center of the tree.
  • the deflector is disposed opposite a throat 9 for supplying the oil to benefit from the kinetic energy of the flow. In order for the lubricant to reach a sufficient quantity in the cannula, its arrangement and orientation must therefore be carefully selected.
  • the lubricating oil guiding device in a gearbox hollow shaft of the invention which is the subject of FIG. 4, comprises a baffle 2 for oil recovery, at least partially covering the end of the gearbox. the shaft and its bearings. It is connected to an introduction cannula 3 engaged in the end of the hollow shaft.
  • this new deflector has several functional zones:
  • zone b cut to recover the lubricant from the bottom of the gearbox, - a zone c, lubricant rise by rotary drive,
  • a V-shaped opening for the collection of the lubricant by scrapers, and the orientation of the flow towards the cannula.
  • the first functional zone does not participate directly in supplying the shaft with lubricant: it is sealed to optimize the filling volume of the bearing 10.
  • zone c the lubricant is rotated upwards by the rotating parts.
  • the crankcase bearing also has special features:
  • the obturation zone has the function of optimizing the volume of fuel entering the bearing of the hollow shaft. It is materialized by a circular inlet flange 6 of the deflector 2.
  • the arrangements of the can housing la and deflector 3 visible in Figures 4 and 5, are provided to introduce the oil inside a hollow shaft (not shown) rotating in the clockwise direction.
  • a lubricant supply duct 9 in the zone a is visible in Figure 5. It is made in the mass of the casing la.
  • the deflector 2 has a positioning wall 4 vis-à-vis the bearing 9, in which is cut an opening 4a corresponding to the oil recovery zone b. It faces the groove 9.
  • the lubricant is introduced through the opening 4a of the positioning wall 4.
  • a pocket limiting the volume of lubricant in the baffle is created, thanks to the partial closure of the volume by an inlet flange 6, whose wall is close to the rotating parts with the shaft.
  • the opening 4a and the inlet rim 6 allow efficient filling of the functional recovery zone b.
  • the rise of the lubricant (zone c) is facilitated by the smooth wall 2a of the deflector 3, which can be adjusted to the proximity of the rotating parts vis-à-vis to optimize the flow to the V formed by the sidewalls 7 , 8 of the wall 2a.
  • the collection of lubricant in the cannula takes place in zone d.
  • Lubricant rotated back up. It is projected onto scrapers 8a, 8b of the baffle (see FIG. 4) and the bottom 10a of the bearing 10 (see FIG. 5) partially exposed by the V-shaped opening of the deflector.
  • the lubricant stopped by the scrapers 8a and 8b flows along the sidewalls 7, 8 and on the bottom of the bearing 10a. It is recovered by the cannula 3.
  • the scrapers 8a, 8b of the deflector 2 are arranged on at least one sidewall 8 of its opening d. They can extend over the entire height of the sidewall 8, insofar as the parts facing each other allow it.
  • the sidewall 8 opposite to the direction of rotation of the shaft makes it possible to recover the flow of oil returned by the scraper 3d, thanks to the projection force of the lubricant.
  • the deflector 2 has an area of the air vent bearing e, which allows the escape of the air contained in the shaft and behind the deflector.
  • the bearing 10 has a groove 13 to allow the vertical escape of the air present in the zone.
  • the V of the deflector is open in front of the groove 12, to facilitate degassing.
  • an indexing of the deflector is necessary to correctly orient the V (flanks 7, 8 of the deflector), and to ensure that the recovery zone b of the lubricant is in front of the oil inlet groove 7 of the crankcase mechanisms, the box.
  • the indexing of the recovery zone b is carried out in the zone f, by a notch 11 in the bottom of the bearing 10a, and by an indexing stud 12 on the deflector 2.
  • the pin 12 is carried for example by the wall 4a positioning of the deflector on the bearing 10.
  • the proposed oil guiding device can be manufactured by various methods, including plastic injection, 3D plastic wire printing, stamped sheet metal and welded assembly, etc. It has only one direction fitting determining the orientation of the deflector in the bearing.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Dispositif de guidage d'huile de lubrification dans un arbre creux de boîte de vitesses (1), comportant un déflecteur (2) de récupération d'huile coiffant au moins partiellement l'extrémité de l'arbre et de ses roulements, raccordé à une canule d'introduction (3) engagée dans l'extrémité de l'arbre creux, caractérisé en ce que le déflecteur (2) présente les zones fonctionnelles suivantes: -une zone (a) obturée pour optimiser le volume de remplissage du palier, -une zone (b) découpée pour récupérer le lubrifiant en provenance du bas de la boîte de vitesses, -une zone (c) de remontée du lubrifiant par entrainement en rotation, -une ouverture en V (d) pour la collecte du lubrifiant par des racleurs et l'orientation du flux vers la canule.

Description

DISPOSITIF DE GUIDAGE D ' HUILE DE LUBRIFICATION A L' INTERIEUR D ' UN ARBRE CREUX DE BOITE DE VITESSES
La présente invention se rapporte à la lubrification des boîtes de vitesses mécaniques à arbres parallèles, et plus précisément, à la lubrification d'un empilement de pignons sur un arbre creux de boîte de vitesses par un flux d'huile circulant à l'intérieur de celui-ci.
Elle a pour objet un dispositif de guidage d'huile de lubrification dans un arbre creux de boîte de vitesses, comportant un déflecteur de récupération d'huile coiffant au moins partiellement l'extrémité de l'arbre et de ses roulements, raccordé à une canule d'introduction engagée dans l'extrémité de l'arbre creux.
La distribution de l'huile dans une boîte de vitesses peut s'effectuer à l'aide d'une goulotte de collecte et de distribution de l'huile, en position haute de la boîte. Après récupération des projections d'huile générées par les pignons de la boîte, la goulotte guide l'huile, par gravité, jusqu'à un déflecteur, situé dans l'axe de l'arbre creux supportant les pignons fous à lubrifier .
Comme décrit la publication FR 2 879 709, l'huile peut pénétrer dans l'arbre par une canule pénétrant dans l'arbre creux à l'une de ses extrémités. La canule est raccordée à un déflecteur à parois en V. Elle rassemble l'huile ruisselant le long des parois du déflecteur, et l'introduit à l'intérieur de l'arbre creux .
Dans certaines architectures de boîte de vitesses, la collecte de l'huile pour l'arbre creux portant les pignons à lubrifier, ne peut d'effectuer par le haut, en raison de la difficulté à faire remonter l'huile dans la boîte, et à la récupérer en haut de celle-ci .
La présente invention vise à faciliter la remontée du flux d'huile projeté par la rotation des arbres de la boîte, ainsi que sa collecte par un déflecteur en direction d'une canule d'alimentation du centre d'un arbre creux.
Dans ce but, elle propose un dispositif de guidage muni d'un déflecteur présentant plusieurs zones fonctionnelles :
- une zone obturée pour optimiser le volume de remplissage du palier,
une zone découpée pour récupérer le lubrifiant en provenance du bas de la boîte de vitesses,
une zone de remontée du lubrifiant par entraînement en rotation, et une ouverture en V pour la collecte du lubrifiant par des racleurs et l'orientation du flux vers la canule.
De préférence, le déflecteur présente également une zone de mise à l'air du palier, permettant l'échappement de l'air contenu dans l'arbre et derrière le déflecteur.
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 reportant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 illustre la circulation d'huile gravitaire guidée par une goulotte et un déflecteur vers un arbre creux de boîte de vitesses,
- la figure 2, illustre la lubrification d'un arbre creux par alimentation basse,
la figure 3 met en évidence les principales zones fonctionnelles du dispositif de guidage proposé,
la figure 4, montre le dispositif proposé, et la figure 5 indique les aménagements correspondants du carter de boîte.
La figure 1 présente une coupe transversale de carter la de boîte de vitesses 1, montrant une goulotte 14 et un déflecteur de lubrification 2 par le haut de la boîte. La goulotte 14 est placée dans la partie supérieure de la boîte 1, au-dessus de l'arbre creux à alimenter en huile. Le déflecteur 2 a une ouverture en V, et débouche dans une canule 3 concentrique à l'arbre. La flèche f, indique le trajet du lubrifiant de la goulotte 14, vers la canule 3.
La figure 2 illustre un autre type de boîte de vitesses, dans laquelle les projections d'huile dans la partie haute de la boîte sont inexistantes, de sorte que l'alimentation en huile n'est réalisable que par le dessous de l'arbre creux. Sans goulotte ou déflecteur, la rotation de l'arbre 4 crée une obturation tourbillonnaire empêchant l'entrée de l'huile dans celui-ci. La mise en place d'un déflecteur est donc nécessaire pour briser l'effet tourbillonnaire créé par la rotation de l'arbre, et permettre une alimentation par le centre de l'arbre. Le déflecteur est disposé en face d'une gorge 9 d'amenée de l'huile pour bénéficier de l'énergie cinétique du flux. Pour que le lubrifiant parvienne en quantité suffisante dans la canule, sa disposition et son orientation doivent donc être choisies avec soin .
Le dispositif de guidage d'huile de lubrification dans un arbre creux de boîte de vitesses de l'invention, qui fait l'objet de la figure 4, comporte un déflecteur 2 de récupération d'huile, coiffant au moins partiellement l'extrémité de l'arbre et de ses roulements. Il est raccordé à une canule d'introduction 3 engagée dans l'extrémité de l'arbre creux.
En référence à la figure 3, ce nouveau déflecteur, présente plusieurs zones fonctionnelles :
une zone a, obturée pour optimiser le volume de remplissage du palier,
une zone b, découpée pour récupérer le lubrifiant en provenance du bas de la boîte de vitesses, - une zone c, de remontée du lubrifiant par entraînement en rotation,
une ouverture en V (zone d) pour la collecte du lubrifiant par des racleurs, et l'orientation du flux vers la canule . La première zone fonctionnelle (zone a) ne participe pas directement à l'alimentation de l'arbre en lubrifiant : elle est obturée pour optimiser le volume de remplissage du palier 10. Dans la zone c, le lubrifiant est entraîné en rotation vers le haut par les pièces tournantes . Le palier du carter présente également des aménagements particuliers :
une zone e, de mise à l'air du palier permettant l'échappement de l'air contenu dans l'arbre et dans la zone du déflecteur,
une zone f, d' indexage du déflecteur dans le palier. La zone d'obturation a, a pour fonction d'optimiser le volume de carburant entrant dans le palier de l'arbre creux. Elle est matérialisée par un rebord d'entrée circulaire 6 du déflecteur 2.
Les aménagements du carter de boîte la et du déflecteur 3 visibles sur les figures 4 et 5, sont prévus pour introduire de l'huile à l'intérieur d'un arbre creux (non représenté) tournant dans le sens horaire. Un conduit d'amenée du lubrifiant 9 dans la zone a, est visible sur la figure 5. Il est réalisé dans la masse du carter la. Le déflecteur 2 présente une paroi de positionnement 4 vis-à-vis du palier 9, dans laquelle est découpée une ouverture 4a correspondant à la zone de récupération d'huile b. Celle-ci fait face à la gorge 9. L'entrée du lubrifiant se fait par l'ouverture 4a de la paroi de positionnement 4. Une poche limitant le volume de lubrifiant dans le déflecteur est créée, grâce l'obturation partielle du volume par un rebord d'entrée 6, dont la paroi est proche des pièces tournant avec l'arbre. L'ouverture 4a et le rebord d'entrée 6, permettent un remplissage efficace de la zone fonctionnelle de récupération b. La remontée du lubrifiant (zone c) est facilitée par la paroi lisse 2a du déflecteur 3, dont on peut régler la proximité avec les pièces tournantes en vis-à- vis pour d'optimiser le débit arrivant dans le V formé par les flancs 7,8 de la paroi 2a. La collecte du lubrifiant dans la canule s'effectue dans la zone d. La rotation de l'arbre dans le sens horaire, met le lubrifiant en rotation dans le même sens. Le lubrifiant entraîné en rotation remonte. Il est projeté sur des racleurs 8a, 8b du déflecteur (cf. figure 4) et le fond 10a du palier 10 (cf. figure 5) découvert partiellement par l'ouverture en V du déflecteur. Le lubrifiant arrêté par les racleurs 8a et 8b ruissèle le long des flancs 7, 8, et sur fond du palier 10a. Il est récupéré par la canule 3. Les racleurs 8a, 8b du déflecteur 2 sont disposés sur au moins un flanc 8 de son ouverture d. Ils peuvent s'étendre sur toute la hauteur du flanc 8, dans la mesure où les pièces en vis- à-vis le permettent. Enfin, le flanc 8 opposé au sens de rotation de l'arbre, permet de récupérer le flux d'huile renvoyé par le racleur 3d, grâce à la force de projection du lubrifiant.
Comme indiqué plus haut, le déflecteur 2 présente une zone le de mise à l'air du palier e, qui permet l'échappement de l'air contenu dans l'arbre et derrière le déflecteur. Dans cette zone, le palier 10 présente une gorge 13 pour permettre l'échappement vertical de l'air présent dans la zone. Le V du déflecteur est ouvert en face de la gorge 12, pour faciliter le dégazage.
Enfin, un indexage du déflecteur est nécessaire pour orienter correctement le V (flancs 7, 8 du déflecteur), et pour s'assurer que la zone de récupération b du lubrifiant soit en face de la gorge d'arrivée d'huile 7 du carter de mécanismes la, de la boîte. L' indexage de la zone de récupération b est réalisé dans la zone f, par une encoche 11 dans le fond du palier 10a, et par un téton d' indexage 12 sur le déflecteur 2. Le téton 12 est porté par exemple par la paroi de positionnement 4a du déflecteur sur le palier 10.
Le dispositif de guidage d'huile proposé, peut être fabriqué par diverses méthodes, notamment par injection plastique, en impression 3D par fil plastique, en tôle emboutie et assemblage soudé, etc. Il n'a qu'un seul sens montage déterminant l'orientation du déflecteur dans le palier.
Ses avantages principaux sont les suivants : • la suppression du risque d'usure des pignons portés par l'arbre, pour lesquels le dispositif de lubrification a été créé,
• l'optimisation de la vitesse d'alimentation en huile de l'arbre creux, et
« la persistance de l'alimentation en huile dans toutes les configurations d'utilisation du véhicule, accélération, inclinaison, etc.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de guidage d'huile de lubrification dans un arbre creux de boîte de vitesses (1), comportant un déflecteur (2) de récupération d'huile coiffant au moins partiellement l'extrémité de l'arbre et de ses roulements, raccordé à une canule d'introduction (3) engagée dans l'extrémité de l'arbre creux, caractérisé en ce que le déflecteur (2) présente les zones fonctionnelles suivantes :
- une zone (a) obturée pour optimiser le volume de remplissage du palier
une zone (b) découpée pour récupérer le lubrifiant en provenance du bas de la boîte de vitesses,
une zone (c) de remontée du lubrifiant par entraînement en rotation,
une ouverture en V (d) pour la collecte du lubrifiant par des racleurs et l'orientation du flux vers la canule.
une zone (f) réalisant l'indexage de la zone de récupération (b) réalisée, par un téton d' indexage (12) du déflecteur (2) sur une encoche (11) dans le fond du palier 10a.
2. Dispositif de guidage d'huile de lubrification selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur (2) présente une zone (e) de mise à l'air du palier, permettant l'échappement de l'air contenu dans l'arbre et derrière le déflecteur (2) .
3. Dispositif de guidage d'huile selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le déflecteur (2) présente une paroi de positionnement (4) vis-à-vis du palier (5) dans laquelle est découpée une ouverture (4a) correspondant à la zone de récupération d'huile (b) .
4. Dispositif de guidage d'huile selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la zone d'obturation (a) est matérialisée par un rebord d'entrée circulaire (6) du déflecteur (2) .
5. Dispositif de guidage d'huile de lubrification selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les racleurs (2a, 2b, 2c) du déflecteur (2) sont disposés sur un flanc (8) de son ouverture (d) .
6. Dispositif de guidage d'huile selon la revendication
5, caractérisé en ce que les racleurs (8a, 8b), s'étendent sur toute la longueur d'un flanc (8) .
7. Dispositif de guidage d'huile selon, l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de récupération d'huile (b) fait face à une gorge d'arrivée d'huile (9) du carter de mécanismes (la) de la boîte de vitesses (1) .
8. Dispositif de guidage d'huile selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'indexage de la zone de récupération (b) est réalisé par une encoche (11) dans le fond du palier (10) de l'arbre creux et un téton d' indexage (12) sur le déflecteur (2) .
9. Dispositif de guidage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le téton d' indexage (12) est porté par la paroi de positionnement (4) du déflecteur sur le palier (10) .
10. Dispositif de guidage selon l'une des revendications, caractérisé en ce que le palier (10) présente une gorge (13) pour permettre l'échappement vertical de l'air.
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