DISPOSITIF DE COUPLAGE PAR CONES DE FRICTION POUR BOITE DE VITESSES AVEC ANNEAU INFERIEUR CENTRE S LE MOYEU La présente invention se rapporte aux synchroniseurs pour boîte de vitesses mécanique ou robotisée. Plus précisément, elle concerne dispositif de couplage d'un pignon fou avec un arbre de boîte de vitesses comportant un moyeu fixe sur ledit arbre, un baladeur de type roulement libre en rotation sur le moyeu, et des moyens de couplage entre le moyeu et le pignon, propres à égaliser par frottement les vitesses de l'arbre et du pignon, et transformer le mouvement de rotation reçu du moyeu en poussée axiale sur le pignon, de façon à transmettre eux-mêmes par friction le couple, entre le moyeu et le pignon. Par la publication FR 2 900 997, on connaît un synchroniseur de type particulier, dit à cônes de frottement auto-bloquants , le baladeur ne présente pas de denture de crabotage, mais où les anneaux de couplage transforment le mouvement de rotation reçu du moyeu, en poussée axiale contre un pignon, de façon à transmettre eux-mêmes le couple moteur entre le moyeu et le pignon, en exerçant sur celui-ci une pression constante. Toutefois, ce type de dispositif de couplage, tout comme les synchroniseurs, développe pendant la phase de glis- sement, dite de synchronisation, un couple instable de type oscillant. Le couple varie selon un motif qui se répète tous tours. Les causes de ce phénomène sont multiples : dé- fauts géométriques de surfaces coniques, défauts d'axialité 30 des anneaux coniques, mise en biais. Tant que ces oscilla- tions de couple sont générées par un synchroniseur délivrant faible couple et avec une chaîne cinématique ouverte (em- brayage ouvert), elles restent sans effet sur la prestation de passage des vitesses. Elles ne sont donc pas perçues dans 35 l'habitacle du véhicule, et n'occasionnent aucun désagrément pour les usagers. En revanche, lorsque ces oscillations sont - 2 - générées par un dispositif de couplage puissant, du type cou-pleur conique auto-assisté, délivrant un couple élevé dans une chaîne cinématique fermée (embrayage principal fermé), lors d'un changement de rapport sous couple, la pertur- bation dans la chaîne cinématique est telle, qu'un bourdonne-ment fugace est perçu dans l'habitacle. Les synchroniseurs muni-cônes, ainsi que le dispositif de couplage illustré par la publication citée ci-dessus, ont en commun une faiblesse dans le guidage des composants, no- tamment lorsque le cône inférieur est porté par le pignon fou, ou est guidé de manière approximative (dit flottante). A partir de cet appui central, les autres anneaux se centrent les uns sur les autres par leurs surfaces coniques, les uns étant entraînés par le pignon, les autres par le moyeu. Les anneaux reçoivent par ces liens, des sollicitations, qui perturbent la qualité du contact des surfaces coniques. De plus, au cours de la synchronisation, le couple développé par le coupleur conique est transmis au pignon fou, et à sa denture hélicoïdale celle-ci crée un effort axial déporté et donc un couple de basculement selon un mouvement tournant. Par son mouvement oscillant autour de son axe (inclinaison relative cyclique des axes de rotation), le pignon perturbe le frotte-ment des anneaux. Cette perturbation est susceptible de provoquer un effet oscillant sur le couple transmis. The present invention relates to synchronizers for mechanical or robotic gearboxes. BACKGROUND OF THE INVENTION More specifically, it relates to a coupling device of an idle gear with a gearbox shaft having a fixed hub on said shaft, a sliding type of drive freely rotatable on the hub, and coupling means between the hub and the gearbox. pinion, able to equalize by friction the speeds of the shaft and the pinion, and transform the rotational movement received from the hub in axial thrust on the pinion, so as to transmit themselves by friction torque, between the hub and the pinion. By the publication FR 2 900 997, there is known a particular type of synchronizer, said self-locking friction cones, the walkman does not have jaw teeth, but where the coupling rings transform the rotational movement received from the hub, in axial thrust against a pinion, so as to transmit themselves the engine torque between the hub and the pinion, exerting on it a constant pressure. However, this type of coupling device, like the synchronizers, develops during the slip phase, called synchronization phase, an unstable oscillating type torque. The couple varies according to a pattern that is repeated every turn. The causes of this phenomenon are numerous: geometrical defects of conical surfaces, axial defects of the conical rings, biasing. As long as these torque oscillations are generated by a synchronizer delivering low torque and with an open kinematic chain (open clutch), they have no effect on the shifting performance. They are therefore not perceived in the passenger compartment of the vehicle, and do not cause any inconvenience to the users. On the other hand, when these oscillations are generated by a powerful coupling device, of the self-assisted tapered con-crease type, delivering a high torque in a closed kinematic chain (closed main clutch), during a gearshift under torque, the disturbance in the driveline is such that a fleeting buzz-ment is perceived in the passenger compartment. The cone-and-cone synchronizers, as well as the coupling device illustrated by the publication cited above, share a weakness in guiding the components, especially when the lower cone is carried by the idle gear, or are guided by approximate way (called floating). From this central support, the other rings are centered on each other by their conical surfaces, some being driven by the pinion, the others by the hub. The rings receive through these links, stresses, which disturb the quality of the contact of the conical surfaces. In addition, during synchronization, the torque developed by the conical coupler is transmitted to the idler gear, and its helical toothing it creates an offset axial force and therefore a tilting torque in a rotating movement. By its movement oscillating about its axis (cyclic relative inclination of the axes of rotation), the pinion disturbs the friction of the rings. This disturbance is likely to cause an oscillating effect on the transmitted torque.
La présente invention vise à réduire le nitr u d'oscillation de couple d'un coupleur conique, pendant a phase de synchronisation. Dans ce but, elle propose que les moyens de couplage soient entièrement centrés sur le moyeu. Ainsi, le cône pré- cédemment porté et centré sur le pignon, et solidaire de ce dernier, devient un anneau inférieur bas, centré sur le moyeu, et entraîné en rotation par ce dernier. Les moyens de couplage comprennent un anneau inférieur qui est centré sur le moyeu, et entraîné en rotation par ce-35 lui-ci. The present invention aims at reducing the torque oscillation nitride of a conical coupler during a synchronization phase. For this purpose, it proposes that the coupling means are entirely centered on the hub. Thus, the cone previously carried and centered on the pinion, and integral with the latter, becomes a low lower ring, centered on the hub, and driven in rotation by the latter. The coupling means comprise a lower ring which is centered on the hub and rotated therewith.
Cette première disposition réduit niveau d'oscillation de couple du coupleur conique pendant la phase de synchronisation. En effet, il faut que les moyens de cou-plage soient entièrement centrés sur le moyeu. Ainsi, le cône précédemment porté et centré sur le pignon et solidaire de ce dernier, devient anneau inférieur centré sur le moyeu, et entraîné en rotation par ce dernier. Toutefois, pour atteindre un niveau d'oscillation très faible et sans conséquence sur la prestation, il est souhaitable que l'anneau inférieur ait les degrés de liberté de mouvements radiaux et axiaux par rapport au moyeu, pour rattraper des défauts de coaxialité engendrés par l'empilage des anneaux, ou la mise en biais de l'ensemble des anneaux par l'anneau supérieur lorsque ce dernier est entraîné par le moyeu par l'intermédiaire de rampes imparfaites. Les moyens de centrage de l'anneau inférieur sont donc contitués par une bague cylindrique de centrage, disposée entre le moyeu et l'anneau inférieur. Cette bague possède par exemple des languettes élasti- 20 quel réparties régulièrement sur sa surface extérieure, de manière à assurer, en plusieurs points de l'anneau inférieur, une poussée radiale de rappel sur celui-ci. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens de couplage comprennent un anneau supérieur en- 25 traîné par le moyeu, un anneau intermédiaire haut entraîné par un flasque solidaire du pignon, un anneau intermédiaire bas entraîné par le moyeu, un anneau inférieur haut entraîné par le flasque , et un anneau inférieur bas entraîné par le moyeu. 30 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 est une vue partielle en coupe d'une 35 boite de vitesses équipée de coupleurs coniques en position repos, - 4 - figure 2 est une vue axonométrique d'une bague fer-niée, figure 3 est une vue axonométrique d'une bague ou-verte, - la figure 4 est une vue partielle de bague mise à plat (ou dépliée), la figure 5 est une vue en coupe de bague place dans l'anneau inférieur, et la figure 6 est une vue en coupe selon A-A de bague en place entre le moyeu et l'anneau inférieur. Sur la figure 1, on a représenté, dans carter 1, l'extrémité d'un arbre primaire 2 de boîte de vitesses, supporté dans ce carter par des roulements 3. L'arbre 2 porte au moins deux pignons fous 4, séparés par un dispositif de cou- plage double, comportant deux groupes de moyens de couplage coniques symétriques Il, 12, 14, 16, 17, associés chacun à pignon fou. Le dispositif de couplage comporte deux moye 6 séparés sur l'arbre, chaque moyeu 6 supportant un groupe de moyens de couplage. Les deux groupes de moyens de couplage sont actionnés par la même fourchette de commande 7. Le dispositif de couplage d'un pignon fou avec arbre de boite de vitesses illustré par la figure 1 comporte donc deux moyeux fixes 6 sur l'arbre 2, baladeur de type roulement libre 9, en rotation sur les moyeux 6, deux groupes de moyens de couplage 11, 12, 14, 16, 17, entre le baladeur 9 et chaque pignon 4. Ces moyens sont propres à égaliser par frottement les vitesses de l'arbre 2 et d'un pignon 4, et à transformer le mouvement de rotation reçu du moyeu 6 en poussée axiale sur un pignon 6, de façon à transmettre eux- mêmes par friction le couple entre le moyeu et le pignon, grâce à des rampes de transformation du couple en poussée axiale (non représentées) selon la technologie de coupleur conique illustrée notamment par publication FR 2 900 997. This first arrangement reduces the torque oscillation level of the tapered coupler during the synchronization phase. Indeed, it is necessary that the cou-range means are entirely centered on the hub. Thus, the cone previously worn and centered on the pinion and secured to the latter, becomes lower ring centered on the hub, and rotated by the latter. However, to achieve a very low level of oscillation and of no consequence on the performance, it is desirable for the lower ring to have the degrees of freedom of radial and axial movements with respect to the hub, in order to make up for coaxiality defects caused by the stacking the rings, or skewing all the rings by the upper ring when the latter is driven by the hub through imperfect ramps. The centering means of the lower ring are therefore represented by a cylindrical centering ring, disposed between the hub and the lower ring. This ring has, for example, elastic tongues which are evenly distributed on its outer surface, so as to ensure, at several points of the lower ring, a radial pushing back on it. According to a particular embodiment of the invention, the coupling means comprise an upper ring driven by the hub, a high intermediate ring driven by a flange integral with the pinion, a low intermediate ring driven by the hub, a ring. lower top driven by the flange, and a lower bottom ring driven by the hub. The present invention will be better understood on reading the following description of a non-limiting embodiment thereof, with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a partial sectional view of a box. The invention relates to a speedometer equipped with conical couplers in the rest position, FIG. 2 is an axonometric view of an iron-nickel ring, FIG. 3 is an axonometric view of an or-green ring, FIG. Figure 5 is a sectional view of a ring placed in the lower ring, and Figure 6 is a sectional view along AA of ring in place between the hub and the lower ring. FIG. 1 shows, in casing 1, the end of a primary shaft 2 of gearbox, supported in this casing by bearings 3. The shaft 2 carries at least two idle gears 4, separated by a double coupling device, comprising two groups of symmetrical conical coupling means II, 12, 14, 16, 17, each associated with idle gear. The coupling device comprises two separate means 6 on the shaft, each hub 6 supporting a group of coupling means. The two groups of coupling means are actuated by the same control fork 7. The coupling device of an idle gear with gearbox shaft illustrated in FIG. 1 therefore comprises two fixed hubs 6 on the shaft 2 free rotation type 9, rotating on the hubs 6, two groups of coupling means 11, 12, 14, 16, 17 between the player 9 and each pinion 4. These means are able to equalize by friction the speeds of the 2 and a pinion 4, and to transform the rotational movement received from the hub 6 in axial thrust on a pinion 6, so as to transmit themselves by friction the torque between the hub and the pinion, thanks to axial thrust transformation ramps (not shown) according to the conical coupler technology illustrated in particular by publication FR 2 900 997.
Les moyens de couplage de chaque partie, groupe couplage, du dispositif, sont les suivants. - 5 - anneau supérieur 11 entraîné par un moyeu 6, un anneau intermédiaire haut 12, entraîné par un flasque 13 solidaire du pignon 4, anneau intermédiaire bas 14, entraîné par moyeu 6, 5 par l'intermédiaire de l'anneau inférieur bas, , anneau inférieur haut 16, entraîné par le 'asque 13, anneau inférieur bas 17, entraîné par un moyeu 6, dont l'entraînement peut être réalisé par les mêmes rampes l'anneau supérieur 11 : l'anneau inférieur 17 est donc porté par un moyeu 6, et entraîné en rotation par celui-ci. Ces moyens de couplage 11, 12, 14, 16, 17, présentent quatre surfaces de couplage conique. Selon la disposition non limitative de la figure 1, certaines faces sont revêtues de matériau de friction 18, par exemple la face supérieure de 15 l'anneau intermédiaire haut 12, la face supérieure de l'anneau intermédiaire bas 14, et les deux faces de l'anneau intermédiaire bas 16. L'anneau supérieur 11 applique sur les autres anneaux un effort presseur, composé d'un effort extérieur apporté par la 20 fourchette 7, et d'un effort induit élevé, par le contact dans les lans inclinés de rampes d'assistance (non représentées), conformes à la technologie des coupleurs coniques. Ces rampes donnent toutefois une position imparfaite à l'anneau supérieur 11, par mauvais centrage et mise en biais de celui- 25 ci. Or l'anneau supérieur 11 détermine la position des autres anneaux. Grâce à leurs surfaces d'appui coniques, les anneaux intermédiaires 12, 14, et l'anneau inférieur haut 16, trou-vent leur place par rapport à l'anneau supérieur 11. En revanche, l'anneau inférieur bas 17 doit se positionner par rapport au moyeu 6. Pour permettre ce positionnement, on prévoit donc d'introduire un élément intermédiaire élastique entre l'anneau inférieur 17 et le moyeu 6, tel qu'une bague élastique cylindrique 19, pour assurer l'appui cylindrique de l'anneau 17 en dépit de ses défauts de position ra- 35 diale autour du moyeu 6. L'anneau inférieur bas 17 est ainsi porté sur le moyeu 6 par l'intermédiaire de la bague élasti- - que cylindrique de centrage 19, qui lui procure degré de liberté dans les mouvements radiaux. 11 peut ainsi être centré sur le moyeu 6. De préférence, mais non obligatoirement, la bague 19 est métallique. Conformément à la figure 2, la bague 19 peut être fermée. Conformément à la figure elle peut aussi présenter une ouverture 19b. La bague possède des languettes élastiques 19a réparties régulièrement sur sa surface extérieure, par exemple selon la disposition non limitative, illustrée par la figure 4. Une telle disposition alternée des languettes 19a est propre à assurer plusieurs points de l'anneau inférieur 17 une poussée radiale de rappel, précharge sur celui-ci. Sur la figure 5, la bague 19 est en place entre l'anneau inférieur et le moyeu, et la languette 19a est pré chargée. Sur figure 6, la bague 19 est en place entre le moyeu l'anneau inférieur, et la languette 19a est libre. En résumé, la bague 19 est centrée sur un des éléments de couplage du dispositif. Dans l'application non limitative de l'invention illustrée par la figure 1, les languettes autorisent les déplacements radiaux de l'anneau inférieur dans toutes les directions et selon une course limitée, et languettes 19a exercent, grâce à leur raideur, une force de rappel et donc de centrage, de cet anneau IV. Par ailleurs, l'anneau inférieur bas 17 est retenu 25 axialement sur le moyeu 6 par un anneau d'arrêt 23 sur celui-ci formant butée. On prévoit également une rondelle, ou cale de réglage 22, dont l'épaisseur détermine la course d'ouverture des moyens de couplage. La rondelle 22 peut être disposée entre l'anneau inférieur bas 17 et son anneau 30 d'arrêt 23. Enfin, une rondelle d'appui élastique type rondelle Belleville 21 est également prévue, pour rattraper la mise en biais. L'anneau inférieur bas 17 prend appui sur l'anneau 23 par l'intermédiaire de la cale de réglage 22 de la rondelle élastique 21 plaquée contre celle-ci. Il est 35 poussé en position d'ouverture du dispositif de couplage par ressort d'ouverture 24. The coupling means of each part, coupling group, of the device are as follows. - 5 - upper ring 11 driven by a hub 6, a high intermediate ring 12, driven by a flange 13 integral with the pinion 4, low intermediate ring 14, driven by hub 6, 5 via the lower lower ring, , upper lower ring 16, driven by the 'asque 13, lower lower ring 17, driven by a hub 6, whose drive can be achieved by the same ramps the upper ring 11: the lower ring 17 is therefore worn by a hub 6, and rotated by it. These coupling means 11, 12, 14, 16, 17 have four conical coupling surfaces. According to the non-limiting arrangement of FIG. 1, certain faces are coated with friction material 18, for example the upper face of the upper intermediate ring 12, the upper face of the lower intermediate ring 14, and the two faces of the lower intermediate ring 16. The upper ring 11 applies on the other rings a pressure force, composed of an external force provided by the fork 7, and a high induced force, by the contact in the inclined lanes of assistance ramps (not shown) in accordance with conical coupler technology. These ramps, however, give an imperfect position to the upper ring 11, by improper centering and biasing thereof. Or the upper ring 11 determines the position of the other rings. Thanks to their conical bearing surfaces, the intermediate rings 12, 14, and the upper lower ring 16, hole-vent their place relative to the upper ring 11. In contrast, the lower bottom ring 17 must be positioned relative to the hub 6. To allow this positioning, it is therefore expected to introduce an elastic intermediate element between the lower ring 17 and the hub 6, such as a cylindrical elastic ring 19, to ensure the cylindrical support of the ring 17 despite its radial position defects around the hub 6. The lower bottom ring 17 is thus carried on the hub 6 by means of the cylindrical centering elastic ring 19, which provides it degree of freedom in radial movements. It can thus be centered on the hub 6. Preferably, but not necessarily, the ring 19 is metallic. According to Figure 2, the ring 19 can be closed. According to the figure it can also have an opening 19b. The ring has elastic tongues 19a regularly distributed on its outer surface, for example according to the non-limiting arrangement, illustrated in FIG. 4. Such an alternating arrangement of the tongues 19a is able to ensure several points of the lower ring 17 a radial thrust recall, preload on it. In Figure 5, the ring 19 is in place between the lower ring and the hub, and the tongue 19a is pre-loaded. In Figure 6, the ring 19 is in place between the hub and the lower ring, and the tongue 19a is free. In summary, the ring 19 is centered on one of the coupling elements of the device. In the nonlimiting application of the invention illustrated in FIG. 1, the tongues allow the radial displacements of the lower ring in all directions and in a limited stroke, and tabs 19a exert, thanks to their stiffness, a force of reminder and so centering, this ring IV. Furthermore, the lower lower ring 17 is retained axially on the hub 6 by a stop ring 23 on the latter forming a stop. There is also provided a washer, or shim 22, the thickness of which determines the opening stroke of the coupling means. The washer 22 can be arranged between the lower lower ring 17 and its stop ring 23. Finally, a washer Belleville type spring washer 21 is also provided, to make up the biasing. The lower bottom ring 17 bears on the ring 23 via the shim 22 of the spring washer 21 pressed against it. It is pushed into the open position of the spring coupling device 24.
L'anneau inférieur 17 étant retenu axialement par le moyeu, les efforts axiaux générés par l'auto-assistance sont repris par cette butée. La boucle des efforts d'auto-assistance ne passe donc pas par le pignon fou 4, mais seule-ment par le moyeu 6. Enfin, l'anneau inférieur bas 17 étant indépendant du pignon 4, il n'est pas perturbé par les mouvements s'oscillation de ce dernier. Dans le but de faciliter le montage et le réglage de la course d'ouverture et le montage dans la boîte de vitesses, I0 le dispositif de couplage proposé présente deux moyeux 6 séparés : chaque groupe de moyens de couplage 11, 12, 14, 16, 17, dispose ainsi de son propre moyeu 6, qu'il ne partage pas avec le deuxième groupe de moyen de couplage du dispositif. Cette disposition facilite considérablement le montage et le 15 réglage du dispositif, en autorisant un préassemblage des moyens de couplage sur leur moyeu, avant la mise en place de l'ensemble sur l'arbre 2 de la boîte. En conclusion, le dispositif de couplage décrit ci-dessous présente de nombreux avantages. Parmi ceux-ci, il 20 faut souligner le fait que l'anneau inférieur bas a les de-grés de liberté de mouvements radiaux et axiaux par rapport au moyeu, ce qui permet de remédier aux défauts de coaxiali- ', engendrés par l'empilage des anneaux, et de rattraper la mise en biais des anneaux, notamment lorsque l'anneau supé- 25 rieur est entraîné par le moyeu par l'intermédiaire de rampes imparfaites. La présente invention permet de réduire le niveau d'oscillation de couple du coupleur conique pendant la phase de synchronisation. Ce résultat est obtenu en premier lieu 30 par disposition de l'anneau intérieur sur le moyeu, mais aussi grâce à la bague élastique entre le moyeu et l'anneau inférieur, et grâce à la rondelle élastique d'appui sur son anneau d'arrêt. The lower ring 17 being retained axially by the hub, the axial forces generated by the self-help are taken up by this stop. The loop of the self-help forces does not pass through the idler gear 4, but only by the hub 6. Finally, the bottom lower ring 17 being independent of the pinion 4, it is not disturbed by the oscillation movements of the latter. In order to facilitate the assembly and adjustment of the opening stroke and the mounting in the gearbox, the proposed coupling device has two separate hubs 6: each group of coupling means 11, 12, 14, 16 , 17, thus has its own hub 6, it does not share with the second group of coupling means of the device. This arrangement considerably facilitates the assembly and adjustment of the device, by allowing a pre-assembly of the coupling means on their hub, before the assembly is placed on the shaft 2 of the box. In conclusion, the coupling device described below has many advantages. Among these, it should be emphasized that the lower bottom ring has de-rigged freedom of radial and axial movement relative to the hub, which makes it possible to remedy the coaxial defects caused by the stacking the rings, and catching the biasing of the rings, especially when the top ring is driven by the hub through imperfect ramps. The present invention makes it possible to reduce the level of torque oscillation of the conical coupler during the synchronization phase. This result is obtained firstly by arranging the inner ring on the hub, but also by virtue of the resilient ring between the hub and the lower ring, and by virtue of the elastic washer for bearing on its stop ring. .