Brevet FR2327882A1 — publié le 19770513

L'invention concerne une commande à joints de cardan pour boites de vitesses de véhicules, en particulier utilitaires, comportant un levier de commande articulé sur le bloc moteur ou sur la cabine de conduite et raccordé aux trains baladeurs ou synchroniseurs de la boite de vitesse par une tringlerie pouvant éventuellement recevoir un dispositif de rallonge. L'invention a pour but d'améliorer une commande de boîte de vitesses du type cité plus haut, de façon telle qu'elle fonctionne par autoréglage. De plus, une grille de vitesses exacte, géométrique et en forme de H, et, pour le conducteur, le sentiment de pouvoir suivre facilement sa manoeuvre du levier des vitesses grace à une grille aux repères précis doivent contribuer à éviter toute erreur d'enclenchement pouvant occasionner des dégâts mécaniques. Enfin, cette commande doit pouvoir convenir aussi bien lorsque le levier de commande s'articule directement sur le moteur (c'est-à-dire sans déplacements relatifs) que lorsqu'il s'articule sur la cabine de conduite ou le châssis du véhicule (ctst-à-dire avec mouvements relatifs). L'invention résoud ces problèmes sur les commandes de bottes de vitesses du type cité plus haut par le fait que le levier de commande se raccorde à la tringlerie par un premier joint de cardan dont les axes se coupent, que la chape formée par le levier de commande et dans laquelle est logé le premier joint de cardan aboutit à un tourillon sélecteur articulé sur le bloc moteur ou sur la cabine de conduite par une pièce intermédiaire et par un second joint de cardan, que sur ce second joint de cardan, le premier axe est l'axe du tourillon sélecteur et que le second (axe d'enclenchement) se situe dans un autre plan et à une certaine distance, que le premier axe du second joint de cardan (il s'agit de l'axe du tourillon sélecteur) passe par le point de rencontre des axes du premier joint de cardan, l'écartement des plans respectifs de l'axe du tourillon sélecteur et de l'axe d'enclenchement étant déterminé par la course de manoeuvre, enfin du fait que l'axe de sélection commun à l'articulation du levier de commande et au dispositif de raccordement de la tringlerie à la botte passe par le point d'intersection des axes du premier joint de cardan. L'invention repose don sur l'idée générale suivante : réaliser l'articulation du levier de commande sur la tringlerie par un montage à deux joints de cardan, dont l'un présente deux axes situés dans des plans différents. La solution présentée par l'invention permet l'obtention d'une caractéristique précise de couple de manoeuvre lors du processus de sélection des vitesses, sélection qui sto- père avec une longueur de levier importante et efficace créant pour un angle de manoeuvre de sélection donné une largeur d'encoches de passage de levier avantageuse. I1 ne résulte en conséquence, aucune modification de longueur pour les axes de sélection et d'enclenchement. L'utilisation pour le levier de commande d'un montage à joints de cardan absorbant les efforts transversaux réduit dans les articulations meme tous les couples transversaux prenant naissance lors des manoeuvres du levier de commande.La tige de commande n'est pas soumise à des efforts parasites ; elle n'est sollicitée qu'à la torsion (manoeuvre de sélection d'une vitesse) et qu'à la traction/compression (manoeuvre d'enclenchement). Le montage à joints de cardan du levier de manoeuvre, avec la répartition sur des axes différents des mouvements de sélection et d'enclenchement toujours perpendiculaires les uns aux autres, donne au conducteur des repères précis pour sa manoeuvre de changement des vitesses. Il acquiert le sentiment d'opérer des commutations précises. L'invention préconise une solution selon laquelle l'axe de sélection commun traverse normalement le plan déterminé par l'axe d'enclenchement du premier joint de cardan et l'axe d'enclenchement du second Joint-de cardan. I1 est également préférable que le premier axe du second joint de cardan (axe du tourillon sélecteur), l'axe de sélection commun et l'axe de sélection du dispositif de raccordement à la botte de vitesse coIcident. On obtient par cette disposition une manoeuvre exacte de la tringlerie ainsi qu'une grille des vitesses encore plus précise. On réalise également de cette façon une répartition symétrique des courses de manoeuvre à partir du point mort. I1 est apparu que l'axe de sélection commun n'est souvent qutun axe théorique qui, dans la pratique, ne se maté rialise pas. La tige de commande effectivement fabriquée, qui le plus souvent consiste en un tube ou en un axe, doit être conçue en tenant compte des organes intercalés et doit contourner ces organes. En lui donnant sa forme, on doit naturellement s'efforcer de n'obtenir que des écarts réduits par rapport à l'axe de sélection commun, théoriaue, ceci pour maintenir réduit le niveau des efforts massiques. De plus, il est souvent nécessaire d'amener la grille des vitesses parcourue par la poignée du levier de commande dans un plan qui soit le plus commode possible pour le conducteur, plan qui ne peut pas toujours être horizontal et qui est, de fait, souvent incliné. A cet effet, l'invention prévoit que par rapport à l'axe de sélection commun, l'axe du tourillon sélecteur du second joint de cardan comme l'axe de sélection du dispositif de raccordement à la botte de vitesses aient une position inclinée dans un plan vertical. Ceci est réalisé, sur une première forme d'exécution, par le fait que les deux axes s'écartent vers le haut de l'axe de sélection commun. Selon une autre forme d'exécution, on réalise cette condition en faisant en sorte que l'un des axes s'écarte vers le haut et l'autre vers le bas par rapport à l'axe de sélection commun. L'angle de déviation peut, suivant les conditions existantes, avoir une valeur variable ; toutefois l'invention préfère la solution suivant laquelle l'angle de déviation est le même pour chaque axe par rapport à l'axe de sélection commun.On évite ainsi d'introduire une inégalité des formes dans le système de commande. L'invention prévoit également que l'axe du tourillon sélecteur soit dévié latéralement dans son plan horizontal par rapport à l'axe de sélection commun. I1 doit être cependant indiqué, qu'il ne s'agit pas ici du plan strictement "horizontal", mais plutôt du plan qui, d'une part, contient l'axe de sélection commun et, d'autre part, est perpendiculaire au plan vertical contenant aussi l'axe de sélection commun. Avec ces dispositions, on peut éliminer les déformations des trajectoires de sélection que parcourt la tête du levier de commande. Cettedispositianest applicable avec une articulation simple à fourche de la tige de commande sur la boîte de vitesses pour un axe de torsion 28c à écart angulaire Dans ce qui suit l'invention est décrite plus en détail à l'aide d'exemples d'exécution illustrés par des figures. Celles-ci représentent : Fig. la , lb . Le schéma de montage, en vue latérale et en vue de dessus, d'une commande de botte de vitesses conforme à l'invention. Fig. 2 et 3. Deux autres formes d'exécution avec axes inclinés (mêmes types de représentation). Fig. 4 (de a à c). Le schéma de montage d'une commande à joints de cardan pour une boîte de vitesses équipée d'un tunnel vertical de transmission de commande (en vue latérale, en vue de dessus et en vue frontale). Fig. 5. L'articulation, côté moteur, du levier de commande sur la tringlerie (en coupe). Sur la fig. 1, le levier de commande des vitesses 10 est équipé à sa partie inférieure formant chape Il d'un premier joint de cardan 12 dont les deux axes se recoupent comme habituellement. Au croisillon 13 se raccorde le levier de commande 10, cependant qu'à l'autre axe 14 de ce croisillon se raccorde par une chape 15 la tige de commande 16 dont la conformation de détail ne nous interesse pas ici. La chape Il est associée au tourillon sélecteur 17 dont l'axe (axe géométrique de tourillon 18) passe par le point d'intersection des axes-du premier joint de cardan 12. Ce tourillon est logé dans une pièce intermédiaire 19 et monté par articulation au moyen d'un second joint de cardan 20 sur une entretoise 22 fixée au bloc moteur 21.Les deux axes de ce second joint de cardan (axe de tourillon 18 et axe de commande 23), se situent dans deux plans distincts dont l'écart est déterminé par la course de manoeuvre désirée. Cet écart agit donc sur la démultiplication du levier de commande des vitesses. A la partie supérieure 24 de la botte de vitesses, est prévu un axe pivotant 25 de changement de vitesses. Cet axe pivotant 25 commande la botte de vitesses d'une façon qui n'intéresse pas directement l'invention ; le pivotement de l'axe 25 permet la sélection d'un rapport de vitesses et la translation axiale de cet axe enclenche un nouveau rapport. La tige de commande 16 est raccordée à l'axe rotatif 25 par un joint de cardan 26. Cette liaison est conçue de telle sorte que l'axe géométrique commun 27 (qui passe par le point d'intersection des axes du premier joint de cardan 12), l'axe 18 de tourillon sé lecteur et l'axe 28 du dispositif de raccordement à la botte de vitesses (donc par conséquent également l'axe pivotant 25), soient alignés.De plus, la pièce intermédiaire 19 est constituée et montée de telle sorte que le plan commun à l'axe 14 du premier joint de cardan 12 et à l'axe 23 du deuxième joint de cardan 20, soit traversé normalement par l'axe commun 27. Avec cette disposition, le levier de commande de vitesses 10 peut se déplacer suivant une grille de vitesses ayant exactement la forme d'un H. Ainsi, les courses du levier dans les deux directions sont de même longueur (symétrie du H) et le mouvement de sélection et le mouvement d'enclenchement s'effectuent perpendiculairement l'un à l'autre. La symétrie des courses de commande se traduit sur une grille située dans un plan normal au levier de commande 10 lui-même. Comme on le voit déjà sur la fig. 1, la tige de commande 16 s'écarte de l'axe général, car elle doit passer par le bloc moteur 21 ou par une autre pièce. I1 a déjà été mentionné que i'écart de cette tige par rapport à l'axe commun devait être maintenu aussi réduit que possible pour éviter la naissance d'efforts massiques inutiles. Cependant, le dispositif de transmission à la botte de vitesse n'est pas toujours assez simple pour admettre la solution illustrée sur la fig. 1. Pour obtenir des déplacements de levier de commande sans effort de torsion et une grille de manoeuvre précise, on doitfaire en sorte que la position réciproque des axes géométriques précités soit déterminée à l'avance avec précision.Un dispositif répondant à ce critère est montré à la Fig. 2, où l'on voit que l'axe géométrique 28a et l'axe de tourillon 18a forment avec l'axe commun 27 des angles égaux. Les écarts angulaires se situent ici du même côté, c'est-à-dire que les droites portant l'axe 18a du tourillon et l'axe 28a de la botte de vitesses se coupent au-dessus de l'axe commun 17. Le système est le même que celui représenté à la Fig. 1, avec la différence que le tourillon 17a est dirigé au-dessus de la boîte de vitesses et vers elle. Sur le plan dynamique, il n'y a toutefois aucune différence. Sur la fig. 3, où le système présente la même déviation angulaire que sur la fig. 2 et où les points de raccordement sont les mêmes, les écarts de l'axe de tourillon 18b et de l'axe 28b par rapport/géométrique commun 27 sont en sens inverse. Dans l'hypothèse où ces écarts angulaires ont la même valeur, les deux axes 18b et 28b sont parallèles. Sur les Fig. 4 (de 4a à 4c), une tige 31 est logée dans un tunnel de transmission monté verticalement sur la botte de vitesses. Cette tige peut se déplacer en translation axiale (sélection de rapports) et autour de son axe propre (enclenchement des rapports). La tige 31 forme à sa partie supérieure un coude en L raccordé par une articulation à rotule 32 à l'extrémité 33, également en forme de L, de la tige de commande 16, tige qui pour le reste à la forme dans laquelle elle est représentée sur la fig. 1. La tige de commande 16 est raccordée côté botte de vitesses au moyen d'une articulation à rotule 34 montée sur une tige d'appui 35, elle-même montée sur la botte de vitesses par une articulation à rotule. La tige de commande, manoeuvrée, se déplace vers l'avant ou vers l'arrière, la rotule 32 décrivant alors un arc de cercle autour de l'axe de la tige 31 du tunnel, cette tige subissant sur elle-même le pivotement correspondant. La rotule 34 se déplace sur un arc de cercle correspondant, de sorte que la tige d'appui 35 s'incline non pas dans le sens longitudinal, mais dans le sens transversal. Lors de la sélection d'un rapport, la tige de commande 16 pivote autour de l'axe de sélection commun 27, ce qui a pour effet de soulever ou d'abaisser la rotule 32 et aussi la tige 31 du tunnel. La tige d'appui 35 absorbe alors le couple et s'incline transversalement. Cependant, étant donné que l'axe -de sélection commune 27 est incliné sur l'horizontale, il se produit aussi lors de cette manoeuvre de sélection, en raison de la forme en L de l'extrémité 33 de la tige de commande 16, un déplacement longitudinal réduit, de valeur e, de l'articulation à rotule 32 (autoréglage dû à l'écart angulaire entre l'axe de sélection 27 et l'axe de torsion 28c du tunnel). I1 se produit donc une certaine déformation de la grille des vitesses (le H qu'elle forme perd la perpendicularité de ses éléments). Le point de raccordement du levier de commande 10 à la tige de commande est conforme à sa représentation des fig. 2 et 3, c'est-à-dire que le tourillon sélecteur 17c est dirigé vers l'avant. Pour compenser la déformation décrite, l'axe 18c du tourillon sélecteur (voir en particulier la fig. 4b) est incliné transversalement par rapport à l'axe de sélection commun 27. Cette inclinaison s'effectue dans un plan contenant l'axe de sélection 27 et qui est perpendiculaire au plan vertical passant par l'axe de sélection. Du fait de cette inclinaison, la grille des vitesses reprend presque la forme exacte d'un H. La fig. 5 montre l'articulation du levier de commande 10 sur la tige de commande 16, conformément au système de la fig. 1. Sur une console 37 fixée au bloc moteur 21, est fixé un support 38 portant une bride intermédiaire 40 par deux bras 39 dirigés vers l'avant. Cette bride sert d'une part à la fixation d'un manchon d'étanchéité 41 et, d'autre part, au montage d'un tourillon 43 tournant dans deux oeillets 42, tourillon dont l'axe 23 constitue le second axe du deuxième joint de cardan. Sur ce tourillon 43, vient s'articuler la pièce intermédiaire 19, dont la partie alésée 44 sert de logement au tourillon sélecteur 17. Cette pièce intermédiaire 19 forme avec ses deux axes, l'axe de commande 23 et l'axe 18 du tourillon sélecteur, le second joint de cardan. Le levier de commande 10 forme à son extrémité inférieure en chape il une sorte d'oeillet fermé, la chape il aboutissant au tourillon sélecteur 17. Dans cet oeillet fermé, se trouve le premier joint de cardan 12. Le pivot 13 dirigé vers l'avant est entouré par la partie en chape 11 du levier de commande 11, cependant que la tige de commande 16 vient s'articuler sur les deux côtés du pivot 14 du croisillon. L'axe 18 du tourillon sélecteur passe par le point d'intersection des deux axes du premier joint de cardan 12. Le fonctionnement du système a déjà été expliqué lors de la description des formes d'exécution précédentes. REVENDICATIONS 1 - Commande à joints de cardan pour bottes de viteSses de véhicules, en particulier de véhicules utilitaires, comportant un levier de commande articulé sur le bloc moteur ou sur la cabine de conduite et raccordé aux trains baladeurs ou synchroniseurs de la botte de vitesse par une tringlerie pouvant éventuellement recevoir un dispositif de rallonge, caractérisé par le fait que le levier de commande se raccorde à la tringlerie par un premier joint de cardan dont les axes se coupent, que la chape formée par le levier de commande et dans laquelle est logé le premier joint de cardan aboutit à un tourillon articulé sur le bloc-moteur ou sur la cabine de conduite par une pièce intermédiaire et par un second joint de cardan, que sur ce second joint de cardan, le premier axe est l'axe du tourillon sélecteur et que le second axe (axe d'enclenchement) se situe dans un autre plan et à une certaine distance, que le premier axe du second joint de cardan (il s'agit de l'axe du tourillon sélecteur) passe par le point de rencontre des axes du premier joint, de cardan, l'écartement des plans respectifs de l'axe du tourillon sélecteur et de 1'axe d'enclenchement étant déterminé par la course de manoeuvre, enfin par le fait que l'axe de sélection commun à l'articulation du levier de commande et au dispositif de raccordement de la tringlerie à la boîte passe par le point d'intersection des axes du premier joint de cardan. 2 - Commande à joints de cardan selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'axe sélecteur commun traverse normalement le plan déterminé par l'axe d'enclenchement du premier joint de cardan et l'axe d'enclenchement du second joint de cardan. 3 - Commande à joints de cardan selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que le premier axe du second joint de cardan (il s'agit de l'axe du tourillon sélecteur) l'axe sélecteur commun et l'axe sélecteur du dispositif de raccordement à la boite de vitesses coincident. 4 - Commande à joints de cardan selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que par rapport à l'axe de sélection commun, l'axe du tourillon sélecteur du second joint de cardan corl3me l'axe sélecteur du dispositif de raccordement à la botte sont inclinés dans un plan vertical. 5 - Commande à joints de cardan selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les deux axes sont déviés vers le haut par rapport à l'axe sélecteur commun. 6 - Commande à joints de cardan selon la revendication 4, caractérisée par le fait que par rapport à l'axe sélecteur commun, l'un des axes est dévié vers le haut et l'autre dévié vers le bas. 7 - Commande à joints de cardan selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée par le fait que la déviation angulaire par rapport à l'axe de sélection commun est la même pour les deux axes. 8 - Commande à joints de cardan selon l'une des revendications de 1 à 7, caractérisée par le fait que l'axe du tourillon sélecteur est dévié latéralement dans son plan horizontal par rapport à l'axe de sélection commun.