FR3104221A1 - SYSTÈME D’ACCOUPLEMENT à patin annulaire ET DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE COUPLE POUR UN VÉHICULE AUTOMOBILE - Google Patents
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Abstract
Un système d’accouplement (6) pour un dispositif de transmission de couple (10) de véhicule automobile comporte un baladeur (63) destiné à accoupler deux interfaces de crabotage (61, 62), en passant par translation parallèle un axe de révolution d’une position de retrait à une position d’accouplement. Un actionneur (65) comportant un organe mobile (651) entre une position de repos et une position activée est lié au baladeur (63) par une liaison cinématique rotative (67) comportant un poussoir (670) fixe en rotation autour de l’axe de révolution (100) et un patin annulaire (672), le patin annulaire (672) étant positionné au moins partiellement entre deux parois opposées d’une gorge annulaire (671) du poussoir (670) et au moins partiellement entre deux parois opposées d’une gorge annulaire (673) du baladeur (63).
(Figure d’abrégé : Fig. 3)
Description
Domaine technique de l’invention
L’invention se rapporte à un système d’accouplement destiné plus particulièrement, bien que de façon non exclusive, à être intégré à un dispositif de transmission de couple pour un véhicule électrique ou hybride, notamment pour un véhicule automobile électrique ou hybride.
L’invention s’applique plus particulièrement aux véhicules hybrides et aux véhicules électriques. Les vitesses d’un moteur électrique peuvent être élevées, supérieures ou égales à 15000 tours par minutes par exemple, notamment pour des chaînes de transmission électriques à deux rapports.
Pour adapter la vitesse et le couple, l’utilisation de moteurs électriques nécessite généralement une transmission comportant un dispositif de réduction de vitesse permettant d’atteindre les niveaux de vitesse et de couple de sortie souhaités à chaque roue, et un différentiel pour faire varier la vitesse entre deux roues latéralement opposées.
Pour s’adapter aux différents régimes du véhicule, il est connu d’utiliser des embrayages qui permettent de sélectionner le rapport de réduction souhaité au niveau du dispositif de réduction de vitesse. Ce type de dispositif est par exemple divulgué dans le document DE102016202723.
Ce dispositif n’est pas satisfaisant du point de vue du rendement car un couple de traînées intervient sur l’un des embrayages qui est ouvert lorsque l’autre des embrayages est fermé. Ce couple de trainée est particulièrement préjudiciable lorsque les embrayages sont humides.
En outre, les embrayages de ce dispositif transmettent un couple relativement important, ce qui implique un dimensionnement et une masse des embrayages importants, et donc un encombrement important lié aux embrayages.
Il a été proposé dans la demande FR1901916, non publiée à ce jour, un dispositif de transmission de couple pour un véhicule comprenant au moins un moteur, le dispositif de transmission de couple comprenant :
- un premier embrayage comprenant un premier élément d’entrée apte à être entraînée par le moteur et un premier élément de sortie, un couple étant transmis entre le premier élément d’entrée et le premier élément de sortie lorsque le premier embrayage est fermé,
- un deuxième embrayage comprenant un deuxième élément d’entrée apte à être entraînée par le moteur et un deuxième élément de sortie, un couple étant transmis entre le deuxième élément d’entrée et le deuxième élément de sortie lorsque le deuxième embrayage est fermé,
- un organe de transmission,
- un premier mécanisme de transmission agencé pour transmettre un couple entre le premier élément de sortie et l’organe de transmission, selon un premier rapport de vitesses,
- un deuxième mécanisme de transmission agencé pour transmettre un couple entre le deuxième élément de sortie et l’organe de transmission, selon un deuxième rapport de vitesses différent du premier rapport de vitesse, et
- un élément de connexion agencé pour autoriser ou interrompre l’entraînement mutuel en rotation entre le premier élément de sortie du premier embrayage et l’organe de transmission, par l’intermédiaire du premier mécanisme de transmission.
L’utilisation d’au moins deux rapports de vitesses permet de concilier couple de démarrage élevé et vitesse maximale et par conséquent de réduire le temps nécessaire au véhicule pour atteindre une vitesse élevée. Le choix de deux rapports de vitesse avec un moteur électrique offre un bon compromis entre complexité de la transmission, performances dynamiques, consommation du véhicule, et taille du moteur électrique.
L’utilisation des embrayages, notamment des embrayages multidisques progressifs, permet également de garantir le confort de l’utilisateur en évitant les changements de rapports brusques ainsi que les variations perceptibles d’accélération.
De plus, l’élément de connexion permet d’interrompre l’entraînement de l’élément de sortie du premier embrayage, et notamment les disques de friction de sortie du premier embrayage, lorsque le deuxième embrayage est fermé, ce qui permet d’améliorer le rendement énergétique en limitant significativement, voire en supprimant le couple de traînées au niveau du premier embrayage lorsque le deuxième embrayage est fermé.
Un tel élément de connexion intègre un actionneur dont l’organe mobile est généralement fixe en rotation, et une liaison cinématique rotative entre cet organe mobile et une pièce tournante qui vient réaliser ou interrompre l’entraînement mutuel en rotation du premier élément de sortie du premier embrayage et de l’organe de transmission.
L’organe mobile peut par exemple être une fourchette d’embrayage et la liaison cinématique rotative une butée tournante à roulement. Mais une telle disposition est encombrante et relativement complexe.
L’invention vise à simplifier et rendre plus compact l’élément de connexion.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un système d’accouplement comportant:
- une première interface de crabotage apte à tourner autour d’un axe de révolution dans un référentiel fixe, et une deuxième interface de crabotage apte à tourner autour de l’axe de révolution dans le référentiel fixe et par rapport à la première interface de crabotage;
- un baladeur comportant une interface de crabotage intermédiaire engagée avec l’une des première et deuxième interfaces de crabotage, le baladeur étant apte à passer par translation parallèle à l’axe de révolution d’une position de retrait dans laquelle l’interface de crabotage intermédiaire n’est pas engagée avec l’autre des première et deuxième interfaces de crabotage à une position d’accouplement dans laquelle l’interface de crabotage intermédiaire est engagée avec l’autre des première et deuxième interfaces de crabotage et réalise un accouplement en rotation entre la première interface de crabotage et la deuxième interface de crabotage;
- un actionneur comportant un support fixe et un organe mobile, l’organe mobile étant mobile en translation parallèlement à l’axe de révolution entre une position de repos et une position activée; et
- une liaison cinématique rotative entre l’organe mobile et le baladeur, présentant un degré de liberté de rotation autour de l’axe de révolution;
Selon l’invention, la liaison cinématique comporte un poussoir fixe en rotation autour de l’axe de révolution dans le référentiel fixe, et un patin annulaire, le patin annulaire étant apte à coopérer axialement avec deux parois opposées du poussoir de sorte qu’un mouvement de translation axiale du poussoir puisse être transféré au patin annulaire dans deux sens opposés parallèles à l’axe de révolution, et le patin annulaire étant apte à coopérer axialement avec deux parois opposées du baladeur de sorte qu’un mouvement de translation axiale du patin annulaire puisse être transféré au baladeur dans les deux sens opposés, le patin annulaire étant libre en rotation autour de l’axe de révolution par rapport au baladeur; de sorte que lorsque l’organe mobile passe de la position de repos à la position activée, le patin annulaire est en appui contre l’une des faces opposées du poussoir et une des faces opposées du baladeur et entraîne le baladeur de la position de retrait à la position d’accouplement.
En pratique, la première interface de crabotage et la deuxième interface de crabotage sont constituées par des cannelures annulaires de pas identiques, dans lesquelles viennent coulisser axialement des dents de l’interface de crabotage intermédiaire. Mais l’homme du métier comprendra que d’une manière plus générale, une seule dent ou cannelure suffit sur l’interface de cabotage intermédiaire, qui peut coulisser dans une seule cannelure ou sur une seule dent de la première interface de crabotage et de la deuxième interface de crabotage.
La structure de la liaison cinématique rotative permet d’assurer très simplement la fonction de transmission des mouvements de translation sans transmission des mouvements de rotation autour de l’axe de révolution.
Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, un jeu constructif dimensionnel de translation parallèlement à l’axe de révolution, ayant une amplitude supérieure au centième et inférieure au dixième de la course entre la position de repos et la position activée, est préservé axialement entre le patin annulaire et les parois opposées du baladeur. Ce jeu permet de limiter l’interaction entre le patin et les faces opposées du baladeur aux phases transitoires de mouvement entre la position de retrait et la position d’accouplement. Dans la position de retrait comme dans la position d’accouplement, le baladeur trouve un positionnement fixe en translation et se positionne dans une position telle que le patin se trouve à distance des deux faces opposées du baladeur. On diminue ainsi fortement le couple de trainée résiduel induit par la liaison cinématique rotative. Cet autocentrage du patin est facilité par le fait que les pièces se trouvent dans un bain d’huile, et qu’un film d’huile se constitue entre le patin et les faces opposées du baladeur.
Suivant un mode de réalisation, les deux parois opposées du poussoir sont formées sur une nervure radiale annulaire du poussoir, qui pénètre dans une gorge annulaire du patin. Alternativement, et suivant un mode de réalisation préféré, les deux parois opposées du poussoir sont formées sur les flancs d’une gorge annulaire du poussoir.
De façon analogue, les deux parois opposées du baladeur peuvent être formées sur une nervure radiale annulaire du baladeur, qui pénètre dans une gorge annulaire du patin. Alternativement, et de manière préférentielle, on peut prévoir que les deux parois opposées du baladeur soient formées sur les flancs d’une gorge annulaire du baladeur.
Suivant un mode de réalisation, le patin annulaire présente une section axiale sensiblement carrée ou rectangulaire.
Suivant un mode de réalisation, le poussoir et l’organe mobile constituent un tout monobloc, et peuvent être constitué d’une pièce ou solidarisés l’un à l’autre. Suivant un autre mode de réalisation, les deux pièces sont distinctes et le poussoir est en appui contre l’organe mobile.
Suivant un mode de réalisation, l’organe mobile comprend un piston annulaire apte à coulisser axialement dans une chambre annulaire à volume variable du support fixe, reliée à un branchement d’alimentation hydraulique. L’actionneur peut être le cas échéant entièrement annulaire ce qui lui permet d’être traversé de part en part par un arbre de transmission d’un dispositif de transmission de couple auquel le système d’accouplement selon l’invention est intégré. Alternativement, l’actionneur peut délimiter une cavité fermée par un fond, pour loger une extrémité d’un arbre de transmission d’un dispositif de transmission de couple. Dans les deux cas, on peut profiter de la forme annulaire du support fixe de l’actionneur pour loger dans la cavité un palier lisse ou à roulement pour le guidage en rotation de l’arbre de transmission.
Suivant un mode de réalisation, le système d’accouplement comporte un organe de rappel élastique fixe en rotation autour de l’axe de révolution, l’organe mobile étant apte, par l’intermédiaire du poussoir, à charger l’organe de rappel élastique en passant de la position de repos à la position activée, l’organe de rappel élastique étant apte, en se déchargeant, par l’intermédiaire du poussoir, à ramener l’organe mobile de la position activée à la position de repos et le baladeur de la position d’accouplement à la position de retrait.
De préférence, une extrémité de l’organe de rappel élastique prend appui contre un appui solidaire du support fixe.
L’organe élastique de l’actionneur confère au crabot réalisé par les trois interfaces de crabotage une fonction d’accouplement «normalement ouvert». L’organe de rappel élastique ne fait pas partie de l’équipage tournant qui doit être accéléré à chaque accouplement, ce qui limite le couple transitoire du système d’accouplement lors des phases d’accouplement. L’organe mobile de l’actionneur est quant à lui de préférence également fixe en rotation autour de l’axe de révolution, de sorte qu’il ne concourt pas non plus au moment d’inertie des masses tournantes.
L’organe de rappel élastique peut être constitué par un ou plusieurs ressorts, notamment par des ressorts hélicoïdaux dont les axes sont parallèles à l’axe de révolution et distants de l’axe de révolution, équirépartis autour de l’axe de révolution.
Suivant un mode de réalisation, le système d’accouplement comporte, interposé axialement entre la première interface de crabotage et la deuxième interface de crabotage, un synchroniseur comportant au moins une bague de synchronisation, le baladeur dans la position de retrait n’entraînant pas la bague de synchronisation, le baladeur étant apte, en passant lors d’une translation axiale de la position de retrait à la position d’accouplement, à passer par une position intermédiaire de synchronisation dans laquelle l’interface de crabotage intermédiaire est engagée dans une interface de crabotage de synchronisation de la bague de synchronisation et réalise un accouplement en rotation entre la première interface de crabotage et la bague de synchronisation, la bague de synchronisation étant apte à tourner par rapport à la deuxième interface de crabotage autour de l’axe de révolution en engendrant par friction un couple d’entraînement de la deuxième interface de crabotage. Le synchroniseur permet ainsi une mise en mouvement progressive de la deuxième interface de crabotage dans la phase transitoire d’accouplement, ce qui évite des pics de couple et des chocs trop importants entre l’interface de crabotage intermédiaire et l’autre des premières et deuxième interfaces de crabotage.
En pratique, le système d’accouplement comporte:
- un arbre de transmission apte à tourner autour de l’axe de révolution, la première interface de crabotage étant solidaire de l’arbre de transmission, et
- une roue de transmission folle apte à tourner par rapport à l’arbre de transmission autour de l’axe de révolution, la deuxième interface de crabotage étant solidaire de la roue de transmission folle.
Suivant un autre aspect de l’invention, celle-ci a pour objet un dispositif de transmission de couple pour un véhicule automobile comportant au moins un moteur, le dispositif de transmission comportant:
- un premier élément d’entrée et un deuxième élément d’entrée,
- un système d’accouplement tel que décrit précédemment,
- un premier mécanisme de transmission, agencé pour transmettre de façon permanente à la roue de transmission folle un mouvement de rotation du premier élément d’entrée, selon un premier rapport de vitesses constant,
- un deuxième mécanisme de transmission agencé pour transmettre de façon permanente un mouvement de rotation entre le deuxième élément d’entrée et l’arbre de transmission, selon un deuxième rapport de vitesses constant différent du premier rapport de vitesse.
Un tel dispositif de transmission trouve à s’appliquer notamment aux véhicules hybrides et aux véhicules électriques, se caractérisant par des vitesses de révolution élevées du rotor du moteur électrique, supérieures ou égales à 15000 tours par minutes par exemple. Comme on l’a discuté plus haut, l’utilisation d’au moins deux rapports de vitesses permet de concilier couple de démarrage élevé et vitesse maximale.
En pratique, le premier rapport de vitesse a vocation à n’être utilisé que durant de courtes phases transitoires de démarrage ou de circulation au pas, le deuxième rapport ayant quant à lui vocation à assurer la traction dans toutes les autres circonstances.
De préférence, le dispositif de transmission de couple comporte en outre au moins un embrayage apte, dans un état fermé, à transmettre un couple entre l’arbre moteur et le deuxième élément d’entrée.
Suivant un mode de réalisation, le dispositif de transmission de couple comporte en outre un autre embrayage apte, dans un état fermé, à transmettre un couple entre un arbre moteur du moteur et le premier élément d’entrée et, de préférence, une commande pour commander l’actionneur de telle sorte que l’organe mobile est dans la position d’accouplement lorsque l’autre embrayage est fermé, et que l’organe mobile est dans la position de repos lorsque l’autre embrayage est ouvert.
Alternativement, la transmission entre l’arbre moteur et le premier élément d’entrée est directe, et la fonction d’accouplement est réalisée uniquement par le système d’accouplement.
Ces dispositions permettent d’assurer un bon rendement énergétique en évitant d’entraîner les composants du premier embrayage et du système d’accouplement lorsque le deuxième embrayage est fermé.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent:
la figure 1, une vue en coupe, suivant les traces de plans de coupe I-I de la figure 4 d’un système de transmission de couple intégrant un système d’accouplement selon un exemple de réalisation de l’invention, dans une position de retrait du système d’accouplement;
la figure 2, une autre vue en coupe, suivant les traces de plans de coupe II de la figure 4 du système de transmission de couple de la figure 1, dans la position de retrait du système d’accouplement;
la figure 3, un détail de la figure 2;
la figure 4, une vue de face du système de transmission de couple de la figure 1;
la figure 5, une vue en coupe du système de transmission de couple de la figure 1, dans une position d’accouplement du système d’accouplement;
la figure 6, une autre vue en coupe du système de transmission de couple de la figure 1, dans la position d’accouplement du système d’accouplement;
la figure 7, un détail de la figure 6.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
description DÉTAILLÉE de modes de réalisation
Dans la description et les revendications, on utilisera les termes "externe" et "interne" ainsi que les orientations "axiale" et "radiale" pour désigner, selon les définitions données dans la description, des éléments du dispositif de transmission. Par convention, l'orientation "radiale" est dirigée orthogonalement à l’orientation axiale. L’orientation axiale se rapporte, suivant le contexte, à l’axe de rotation de l’un des arbres, par exemple l’arbre de sortie du moteur ou l’arbre de transmission5. L'orientation "circonférentielle" est dirigée orthogonalement à la direction axiale et orthogonalement à la direction radiale. Les termes "externe" et "interne" sont utilisés pour définir la position relative d'un élément par rapport à un autre, par rapport à l’axe de référence, un élément proche de l'axe est ainsi qualifié d'interne par opposition à un élément externe situé radialement en périphérie.
Les différents organes du dispositif de transmission disposent chacun d’une entrée de couple appelé aussi élément d’entrée ainsi que d’une sortie de couple appelée aussi élément de sortie. L’entrée est située, d’un point de vue cinématique, du côté du moteur et la sortie est située du côté des roues du véhicule.
Sur la figure1est illustré un système de transmission de couple comprenant un moteur électrique4de véhicule automobile apte à faire avancer le véhicule, et un ensemble de transmission de couple.
L’ensemble de transmission de couple comporte un dispositif de transmission10et un différentiel7apte à entraîner deux roues latéralement opposées, ou deux trains de roues avant et arrière motorisés du véhicule. Le dispositif de transmission de couple10comprend un organe de sortie9couplé au différentiel7.
De façon précédemment décrite dans la demande antérieure FR1901916, le dispositif de transmission de couple10comporte:
- un premier embrayage1comprenant un premier élément d’entrée apte à être entraînée par le moteur4et un premier élément de sortie, un couple étant transmis entre le premier élément d’entrée et le premier élément de sortie lorsque le premier embrayage est fermé,
- un deuxième embrayage2comprenant un deuxième élément d’entrée apte à être entraînée par le moteur et un deuxième élément de sortie, un couple étant transmis entre le deuxième élément d’entrée et le deuxième élément de sortie lorsque le deuxième embrayage est fermé,
- un organe de transmission5, qui est ici un arbre de transmission,
- un premier mécanisme de transmission11agencé pour transmettre un couple entre le premier élément de sortie et l’organe de transmission5, selon un premier rapport de vitesses,
- un deuxième mécanisme de transmission12agencé pour transmettre un couple entre le deuxième élément de sortie et l’organe de transmission5selon un deuxième rapport de vitesses différent du premier rapport de vitesse,
- un système d’accouplement6agencé pour autoriser ou interrompre l’entraînement mutuel en rotation entre le premier élément de sortie du premier embrayage1et l’organe de transmission5, par l’intermédiaire du premier mécanisme de transmission11.
On entend par rapport de vitesse, le ratio entre la vitesse à la sortie du mécanisme de transmission et la vitesse à l’entrée du mécanisme de transmission.
Le premier élément d’entrée du premier embrayage1et le deuxième élément d’entrée du deuxième embrayage2sont agencés pour être entraînés par un arbre d’entrée de couple commun8qui est ici l’arbre de sortie du moteur4. Les embrayages1et2sont placés cinématiquement au plus près du moteur4, en amont des dispositifs de réduction, ce qui signifie que les deux embrayages sont placés dans une portion la chaîne de transmission où le couple est le plus faible. Dans le cas d’embrayages progressifs par friction notamment, cette disposition permet une meilleure compacité des embrayages. De préférence, le premier embrayage1est un embrayage progressif par friction et le deuxième embrayage2est un embrayage progressif par friction. Ainsi les changements de vitesses peuvent être lisses et progressifs sans accélérations brusques. On entend par embrayage progressif, un embrayage dont le couple transmissible est contrôlable de façon progressive. Le cas échéant, le premier embrayage1et le deuxième embrayage2peuvent former conjointement un double embrayage.
Pour augmenter le couple et baisser la vitesse de rotation à la sortie du dispositif de transmission de couple, un réducteur de vitesse14est ici formé par l’organe de sortie9et le différentiel7au moyen d’un pignon formant l’organe de sortie9engrenant avec une roue dentée70agencée à l’entrée du différentiel7.
Le système d’accouplement6est agencé pour autoriser l’entraînement mutuel en rotation entre le premier élément de sortie du premier embrayage1et l’arbre de transmission5, par l’intermédiaire du premier mécanisme de transmission11, lorsque le premier embrayage1est fermé, et pour interrompre l’entraînement mutuel en rotation entre le premier élément de sortie du premier embrayage1et l’arbre de transmission5, par l’intermédiaire du premier mécanisme de transmission11, lorsque le premier embrayage est ouvert et le deuxième embrayage fermé.
Le système d’accouplement est agencé de façon à autoriser ou interrompre l’entraînement mutuel directement entre l’arbre de transmission5et le premier mécanisme de transmission11. En évitant d’entraîner le premier mécanisme de transmission de façon inutile, on évite d’avoir des pertes de rendements préjudiciables au niveau du premier mécanisme de transmission, pertes qui pourraient être liées en particulier au barbotage des éléments de transmission tournants.
Le premier mécanisme de transmission11est un train d’engrenages réducteur de vitesse. Le deuxième mécanisme de transmission12est également un train d’engrenages réducteur de vitesse. Ces trains d’engrenage peuvent être montés de façon à barboter dans l’huile. Le premier mécanisme de transmission11a un rapport de vitesse plus faible que le deuxième mécanisme de transmission12. Le premier mécanisme de transmission est utilisé pour propulser le véhicule à des vitesses relativement basses, et le deuxième mécanisme de transmission est utilisé pour propulser le véhicule à des vitesses relativement élevées.
Le premier mécanisme de transmission11comprend un premier arbre d’entrée41solidaire en rotation d’une première roue dentée d’entrée42ou pignon42, une roue dentée de sortie43engrenant ici directement avec la première roue dentée d’entrée42.
Le deuxième mécanisme de transmission12comprend un deuxième arbre d’entrée51solidaire en rotation d’une deuxième roue dentée d’entrée52ou pignon52, une deuxième roue dentée de sortie53engrenant ici directement avec la deuxième roue dentée d’entrée52.
Le deuxième arbre d’entrée est un arbre creux51et le premier arbre d’entrée41s’étend à l’intérieur de cet arbre creux51. Le deuxième arbre d’entrée51et le premier arbre d’entrée41sont coaxiaux.
Le pignon42peut être monté ou formé d’une seule pièce avec le premier arbre d’entrée41. De même, le pignon52peut être monté ou formé d’une seule pièce avec le deuxième arbre d’entrée51.
La deuxième roue dentée de sortie53est solidaire en rotation de l’arbre de transmission5, par exemple via des cannelures. La première roue dentée de sortie43est une roue folle qui tourne autour de l’axe de révolution100de l’arbre de transmission5, mais peut être rendue solidaire en rotation de l’arbre de transmission5par l’intermédiaire du système d’accouplement6. Un roulement à aiguilles430assure le guidage en rotation de la première roue dentée de sortie43sur une portée cylindrique de l’arbre de transmission5.
Le système d’accouplement6 ,illustré en détail sur les figures3et7, comporte une première interface de crabotage61constituée ici par une première cannelure formée à la périphérie d’une roue610frettée ou solidarisée par des cannelures sur l’arbre de transmission5, une deuxième interface de crabotage62constituée par une deuxième cannelure formée à la périphérie d’une bague620frettée sur la première roue dentée de sortie43et un baladeur63comportant une interface de crabotage intermédiaire64formé par une cannelure intermédiaire agencée pour coopérer avec la première cannelure61et la deuxième cannelure62.
De façon plus spécifique, les cannelures61,62,64sont composées de gorges séparées par des nervures ou dents, qui s’étendent axialement parallèle à l’axe de révolution100. Les dents de la cannelure intermédiaire64sont ici tournées radialement vers l’intérieur pour pénétrer dans les gorges correspondantes de la première cannelure61et de la deuxième cannelure62. La cannelure intermédiaire64est engagée de façon permanente avec la première cannelure61. Le baladeur63qui porte la cannelure intermédiaire64est apte à passer, par translation parallèlement à l’axe de révolution100, d’une position de retrait illustrée sur les figures1à3, dans laquelle la cannelure intermédiaire64n’est pas engagée avec la deuxième cannelure62, à une position d’accouplement dans laquelle la cannelure intermédiaire est engagée avec la deuxième cannelure et réalise un accouplement en rotation entre la première cannelure et la deuxième cannelure, et par ce truchement entre la première roue dentée de sortie43et l’arbre de transmission5.
De façon optionnelle, un organe de maintien élastique630est disposé entre la roue610et le baladeur63pour maintenir le baladeur63dans la position de retrait tant qu’un effort axial supérieur à un seuil prédéterminé n’est pas exercé sur le baladeur63par le piston651.
Le système d’accouplement6comporte en outre un actionneur65comportant un support fixe650et un organe mobile651constitué par un piston annulaire apte à coulisser axialement dans une chambre annulaire652à volume variable du support fixe650, cette chambre annulaire652étant reliée à un branchement d’alimentation hydraulique653. Optionnellement, un capteur654permet de détecter la position de l’organe mobile651.
Le vérin hydraulique constitué par le piston annulaire651coulissant dans la chambre annulaire652est monodirectionnel et permet d’entraîner le baladeur63de la position de retrait à la position d’accouplement.
Un organe de rappel élastique66, constitué ici par des ressorts hélicoïdaux660alignés sur des axes parallèles à l’axe de révolution100et répartis autour de l’axe de révolution100, assure quant à lui le retour du baladeur de la position d’accouplement à la position de retrait. L’organe de rappel élastique66est positionné en opposition au piston651, de manière à se charger lorsque la pression dans la chambre annulaire652contraint le piston651à pousser le baladeur63de la position de retrait à la position d’accouplement, et à se décharger en repoussant le piston651jusqu’à la position de retrait, dès relâchement de la pression dans la chambre652.
Une liaison cinématique67est interposée entre le baladeur63d’une part, et l’actionneur65et son organe de rappel élastique66d’autre part. La liaison cinématique comporte un poussoir670formant une gorge de commande671, entre deux parois opposées de laquelle est pincée une portion radialement extérieure d’un patin annulaire672, dont une portion radialement intérieure est logée avec un jeu axial entre deux parois opposées d’une gorge673du baladeur63.
Des tiges655(figure2) solidement vissées dans le corps du support fixe650, traversent des lumières formées dans le poussoir670dans l’axe des ressorts660de l’organe de rappel élastique66, traversent également les ressorts660et comportent chacune une tête656servant de butée pour une extrémité du ressort660associé. Les ressorts660se trouvent ainsi pincés entre les têtes656des tiges655et le poussoir670.
Le poussoir670, pincé entre le piston651et l’organe de rappel élastique66, est guidé en translation par les tiges655de manière à ne pas tourner autour de l’axe de révolution100. Ainsi, l’équipage mobile constitué par le poussoir670, l’organe de rappel élastique66et le piston651est mobile en translation axiale, sans rotation autour de l’axe de révolution100. Le poussoir670peut être d’une pièce ou, comme visible sur la figure3, constitué de deux tôles adjacentes plaquées l’une contre l’autre et délimitant la gorge671.
Le patin672, pincé dans la gorge671du poussoir670et positionné dans la gorge673du baladeur63, assure un guidage en rota tion entre le poussoir670et le baladeur63, qui permet de transmettre au baladeur63les mouvements de translation du poussoir670mais sans empêcher une libre rotation du baladeur63autour de l’axe de révolution100par rapport au poussoir670. Les mouvements de translation sont assurés lorsque le poussoir670, se déplaçant axialement sous l’impulsion du piston651ou de l’organe de rappel élastique66, entraîne le patin672en appui contre l’une des parois latérales opposées de la gorge673et contraint le patin672à pousser axialement le baladeur63dans la même direction que le poussoir670. Le patin672est constitué en matière à faible coefficient de frottement, idéalement imprégné de lubrifiant solide, pour un frottement minimal avec les parois latérales de la gorge673.
Le jeu axial agencé entre le patin672et les parois opposées de la gorge annulaire673doit être faible par rapport à la course totale du poussoir entre la position de retrait et la position d’accouplement. En pratique, ce jeu a une amplitude inférieure au dixième de la course entre la position de repos et la position activée. Ce jeu permet, une fois que le poussoir672a atteint la position d’accouplement, de quasiment éliminer toute pression, voire tout contact, entre le patin672et les parois de la gorge673, dans la mesure où l’accouplement entre les cannelures61,62et64n’engendre, une fois réalisé, aucun effort axial significatif. Ainsi le patin672n’oppose-t-il aucun couple de traînée notable à la rotation de la première roue dentée de sortie43.
Suivant un mode de réalisation, le poussoir 672 comprend deux couvercles adjacents définissant la gorge annulaire dans laquelle est maintenu axialement le patin.
Le poussoir 672 comprend une collerette contre laquelle les ressorts 660 sont en appui, collerette dans laquelle sont formées les lumières du poussoir 672. Les tiges 655 passent dans ces lumières de sorte que les tiges 655 assurent le guidage axial du poussoir 672.
Le poussoir 672 comprend une collerette contre laquelle les ressorts 660 sont en appui, collerette dans laquelle sont formées les lumières du poussoir 672. Les tiges 655 passent dans ces lumières de sorte que les tiges 655 assurent le guidage axial du poussoir 672.
Le système d’accouplement6comporte en outre, interposé axialement entre la première interface de crabotage61et la deuxième interface de crabotage62, un synchroniseur68comportant au moins une bague de synchronisation680libre en rotation autour de l’axe de révolution100et, le cas échéant, une ou plusieurs bagues intermédiaires de friction681entre la bague de synchronisation680et la première roue dentée de sortie43. La bague de synchronisation680présente au moins une dent ou gorge axiale682constituant une interface de crabotage de synchronisation.
Le baladeur63dans la position de retrait n’a aucune interaction avec la bague de synchronisation680. Lorsque le baladeur débute son mouvement de translation axiale de la position de retrait vers la position d’accouplement, il passe par une position intermédiaire de synchronisation dans laquelle la cannelure intermédiaire64et l’interface de crabotage de synchronisation681de la bague de synchronisation680s’engagent l’une dans l’autre et réalisent un accouplement en rotation entre la première interface de crabotage64et la bague de synchronisation680. Dans l’hypothèse où la roue610portant la première cannelure61engagée avec la cannelure intermédiaire64du baladeur63est entraînée en rotation par l’arbre intermédiaire5, alors que la première roue dentée de sortie43n’est pas en mouvement, la friction générée entre la bague de synchronisation680et la roue dentée de sortie43, directement ou par l’intermédiaire des bagues de friction681, met en mouvement la roue dentée de sortie, alors que le baladeur63poursuit sa course vers la position d’accouplement. Lorsque la cannelure intermédiaire64vient au contact de la deuxième cannelure62, la différence de vitesse entre la roue dentée43portant la deuxième cannelure62et la cannelure intermédiaire64du baladeur63est faible, de sorte que l’engagement entre la cannelure intermédiaire64et la deuxième cannelure62peut avoir lieu sans chocs et sans bruit.
La première roue dentée de sortie43comporte un voile430et un tambour périphérique431sur lequel sont formées les dents engrenant avec la première roue dentée d’entrée42. Pour augmenter la compacité axiale du système d’accouplement6, le tambour périphérique431est positionné au moins partiellement en porte-à-faux par rapport au voile430, de manière à constituer un logement432dans lequel certains éléments constitutifs du système d’accouplement6peuvent être entièrement ou partiellement logés au moins dans la position d’accouplement. C’est ainsi que l’organe de rappel élastique66, la liaison cinématique67et une partie du poussoir63, de même que le synchroniseur68et la bague620portant la deuxième cannelure62sont positionnés dans le logement432dans toutes les positions d’utilisation. Le piston651pénètre quant à lui dans le logement432dans la position d’accouplement.
On notera également qu’un logement657est constitué dans le support650pour loger un roulement501de guidage de l’arbre de transmission5, ce qui contribue également à la compacité axiale du système.
Lorsque le premier rapport de vitesses est engagé, le premier embrayage1, normalement ouvert, est maintenu fermé par l’application d’une commande de fermeture, alors que le deuxième embrayage, normalement ouvert, est maintenu ouvert et que le système d’accouplement6, normalement ouvert, est maintenu fermé par l’application d’une pression dans la chambre652. L’arbre de transmission5est entraîné par l’intermédiaire du premier arbre d’entrée41, de la première roue dentée d’entrée42et de la première roue dentée de sortie43accouplée à la roue610. Mais la deuxième roue dentée de sortie53entraîne également inutilement la deuxième roue dentée d’entrée52et le deuxième arbre d’entrée51. Cet état est donc consommateur d’énergie et n’est destiné qu’à des phases de démarrage ou de circulation à basse vitesse.
Le passage du premier rapport de vitesse au deuxième rapport de vitesse est obtenu en cessant d’alimenter en énergie la commande de fermeture du premier embrayage1, appliquant une commande de fermeture au deuxième embrayage2et en cessant d’alimenter en énergie la commande d’alimentation en pression de la chambre652. Le premier embrayage1et le système d’accouplement6retournent alors d’eux-mêmes dans leur position stable, à savoir la position ouverte, et le deuxième embrayage passe dans sa position fermée.
Le système de transmission de couple est alors peu consommateur d’énergie, puisque la première roue dentée de sortie43, montée folle sur l’arbre de transmission5, n’est pas entraînée par celui-ci et n’entraîne pas inutilement le premier arbre d’entrée41.
Selon une variante, le deuxième embrayage est normalement fermé et le premier embrayage est normalement ouvert. Le système de transmission de couple est alors encore mieux optimisé dans le deuxième rapport, puisqu’ aucune des commandes n’est alimentée en énergie dans ce mode de fonctionnement le plus usuel.
En pratique, on prévoit un interverrouillage hydraulique ou par l’intermédiaire d’une commande électronique, entre le premier embrayage1et le système d’accouplement6, pour coordonner les ouvertures et fermetures des deux composants.
Suivant un autre mode de réalisation, on peut prévoir d’équiper la deuxième roue dentée de sortie53du deuxième mécanisme de transmission12d’un système d’accouplement similaire au système d’accouplement6.
En variante, certains au moins des trains d’engrenage peuvent être remplacés par des transmissions à courroie. Pour une démultiplication plus importante, certains au moins des trains d’engrenages peuvent inclure une roue intermédiaire entre roue dentée d’entrée et roue dentée de sortie.
Les interfaces de crabotage61,62,64ont été décrites par commodité comme des cannelures, mais peuvent comporter chacune une ou plusieurs dents et/ou une ou plusieurs gorges ou cannelures longitudinales, parallèles à l’axe de révolution100, pour permettre un coulissement de baladeur.
Le poussoir670peut être d’une pièce avec le piston651.
Le patin annulaire651peut être d’une pièce ou constitué de plusieurs anneaux empilés axialement ou superposés radialement en couches coaxiales. Il peut également être constitué de plusieurs secteurs angulaires, afin de faciliter le montage dans les gorges671et673.
On peut également envisager que les gorges671et/ou673soient formées dans le patin, et coopèrent avec des nervures radiales correspondantes du poussoir670et/ou du baladeur63.
Selon un autre mode de réalisation, le piston de l’actionneur est entraîné par un mécanisme centrifuge. Ainsi, lorsqu’un seuil de vitesse prédéterminé est atteint, le système d’accouplement6est permuté pour interrompre l’entraînement.
Selon un autre mode de réalisation, le premier embrayage1peut être omis, le système d’accouplement6constituant alors le seul élément d’accouplement entre le premier arbre moteur41et l’arbre de transmission5.
Le système d’accouplement selon l’invention peut s’intégrer à d’autres dispositifs de transmission de couple, tels qu’illustrés par exemple sur les figures2et4de la demande FR1901916.
Claims (14)
- Système d’accouplement (6) comportant:
- une première interface de crabotage (61) apte à tourner autour d’un axe de révolution (100) dans un référentiel fixe, et une deuxième interface de crabotage (62) apte à tourner autour de l’axe de révolution (100) dans le référentiel fixe et par rapport à la première interface de crabotage (61);
- un baladeur (63) comportant une interface de crabotage intermédiaire (64) engagée avec l’une des première et deuxième interfaces de crabotage (61, 62), le baladeur (63) étant apte à passer par translation parallèle à l’axe de révolution (100) d’une position de retrait dans laquelle l’interface de crabotage intermédiaire (64) n’est pas engagée avec l’autre des première et deuxième interfaces de crabotage (61, 62) à une position d’accouplement dans laquelle l’interface de crabotage (64) intermédiaire est engagée avec l’autre des première et deuxième interfaces de crabotage (61, 62) et réalise un accouplement en rotation entre la première interface de crabotage (61) et la deuxième interface de crabotage (62);
- un actionneur (65) comportant un support fixe (650) et un organe mobile (651), l’organe mobile (651) étant mobile en translation parallèlement à l’axe de révolution (100) entre une position de repos et une position activée; et
- une liaison cinématique rotative (67) entre l’organe mobile (651) et le baladeur (63), présentant un degré de liberté de rotation autour de l’axe de révolution (100);
- Système d’accouplement (6) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’un jeu constructif dimensionnel de translation parallèlement à l’axe de révolution (100), ayant une amplitude supérieure au centième et inférieure au dixième de la course entre la position de repos et la position activée, est préservé axialement entre le patin annulaire (672) et les parois opposées du baladeur (63).
- Système d’accouplement (6) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux parois opposées du poussoir (670) sont formées sur les flancs d’une gorge annulaire du poussoir (670).
- Système d’accouplement (6) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux parois opposées du baladeur (63) sont formées sur les flancs d’une gorge annulaire du baladeur (63).
- Système d’accouplement (6) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le patin annulaire a une section axiale sensiblement carrée ou rectangulaire.
- Système d’accouplement (6) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poussoir (670) est en appui contre l’organe mobile (651).
- Système d’accouplement (6) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe mobile (651) comprend un piston annulaire (651) apte à coulisser axialement dans une chambre annulaire (652) à volume variable du support fixe (650), reliée à un branchement d’alimentation hydraulique (653).
- Système d’accouplement (6) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système d’accouplement comporte un organe de rappel élastique (66) fixe en rotation autour de l’axe de révolution (100), l’organe mobile (651) étant apte, par l’intermédiaire du poussoir (670), à charger l’organe de rappel élastique (66) en passant de la position de repos à la position activée, l’organe de rappel élastique (66) étant apte, en se déchargeant, par l’intermédiaire du poussoir (670), à ramener l’organe mobile (651) de la position activée à la position de repos et le baladeur (63) de la position d’accouplement à la position de retrait.
- Système d’accouplement (6) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’une extrémité de l’organe de rappel élastique (66) prend appui contre un appui (656) solidaire du support fixe (650).
- Système d’accouplement (6) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte, interposé axialement entre la première interface de crabotage (61) et la deuxième interface de crabotage (62), un synchroniseur (68) comportant au moins une bague de synchronisation (680), le baladeur (63) dans la position de retrait n’entraînant pas la bague de synchronisation (680), le baladeur (63) étant apte, en passant lors d’une translation axiale de la position de retrait à la position d’accouplement, à passer par une position intermédiaire de synchronisation dans laquelle l’interface de crabotage intermédiaire (64) est engagée dans une interface de crabotage de synchronisation (682) de la bague de synchronisation (680) et réalise un accouplement en rotation entre la première interface de crabotage (61) et la bague de synchronisation (680), la bague de synchronisation (680) étant apte à tourner par rapport à la deuxième interface de crabotage (62) autour de l’axe de révolution (100) en engendrant par friction un couple d’entraînement de la deuxième interface de crabotage (62).
- Système d’accouplement (6) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système d’accouplement comporte:
- un arbre de transmission (5) apte à tourner autour de l’axe de révolution (100), la première interface de crabotage (61) étant solidaire de l’arbre de transmission (5), et
- une roue de transmission folle (43) apte à tourner par rapport à l’arbre de transmission (5) autour de l’axe de révolution (100), la deuxième interface de crabotage (62) étant solidaire de la roue de transmission folle (43).
- Dispositif de transmission de couple (10) pour un véhicule automobile comportant au moins un moteur (4), le dispositif de transmission comportant:
- un premier élément d’entrée (41) et un deuxième élément d’entrée (51),
- un système d’accouplement (6) selon la revendication 11,
- un premier mécanisme de transmission (11), agencé pour transmettre de façon permanente à la roue de transmission folle (43) un mouvement de rotation du premier élément d’entrée (41), selon un premier rapport de vitesses constant,
- un deuxième mécanisme de transmission (12) agencé pour transmettre de façon permanente un mouvement de rotation entre le deuxième élément d’entrée (51) et l’arbre de transmission (5), selon un deuxième rapport de vitesses constant différent du premier rapport de vitesse.
- Dispositif de transmission de couple (10) selon la revendication 12, caractérisé en ce que qu’il comporte en outre au moins un embrayage (2) apte, dans un état fermé, à transmettre un couple entre l’arbre moteur (8) et le deuxième élément d’entrée (51).
- Dispositif de transmission de couple (10) selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un autre embrayage (1) apte, dans un état fermé, à transmettre un couple entre un arbre moteur (8) du moteur (4) et le premier élément d’entrée (41) et, de préférence, une commande pour commander l’actionneur de telle sorte que l’organe mobile (651) est dans la position d’accouplement lorsque l’autre embrayage (1) est fermé, et que l’organe mobile (651) est dans la position de repos lorsque l’autre embrayage (1) est ouvert.
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