Brevet FR2517009A1 — publié le 19830527

La présente invention concerne un frein de stationne- ment de botte de vitesses de véhicule, comprenant un organe de verrouillage solidaire en rotation d'un arbre de la botte de vitesses et comportant au moins une cavité dirigée radia- lement, et un corps de verrou monté mobile sur le carter de la botte de vitesses, et déplaçable pour pénétrer dans la ca- vité de l'organe de verrouillage ou s'en dégager, et, lors- qu'il est en prise avec elle, pour immobiliser en rotation l'arbre dans le carter. Des freins de stationnement incorporés sont utilisés dans les bottes de vitesses du type dans lesquelles la trans- mission entre le moteur du véhicule et la botte de vitesses est interrompue lorsque le moteur est arrêté, c'est-à-dire dans les bottes de vitesses automatiques à convertisseur de couple et dans les divers types de bottes automatiques ou se- mi-automatiques à embrayage automatique, par exemple à em- brayage centrifuge Dans ces bottes de vitesses, l'arbre d'en- trée n'est pas immobilisé en rotation par l'embrayage lors- que le moteur est à l'arr 8 t, ce qui signifie que le véhicule peut rouler librement même si une vitesse est engagée Pour éviter ceci, ces bottes de vitesses sont équipées d'un dispo- sitif d'arrét, qui verrouille l'arbre de sortie sur ce carter et tient lieu de frein de stationnement Ce dispositif consis- te usuellement en une roue dentée montée sur I'arbre de sor- tie et en un corps de verrou monté pivotant sur un axe dans le carter de la botte de vitesses, et relié au sélecteur de vitesses. Lors du stationnement dans des pentes raides, des for- ces très importantes agissent sur la roue dentée et sur le corps de verrou, et sont transmises directement au carter par l'intermédiaire de l'axe du corps du verrou En conséquence le carter doit avoir des dimensions qui lui permettent d'ab- sorber ces forces, ce qui ne pose pas de problèmes lorsque, par exemple, le carter est en fonte Cependant des problèmes apparaissent si lors de la réalisation d'un carter capable de supporter les contraintes du frein de stationnement si ce car- ter doit être coulé en un alliage métallique léger, comme par- exemple un alliage d'aluminium ou de magnésium On peut cer- tes prévoir sur le carter divers types de renforcements lo- caux, sous la forme de nervures de renforcement ou de plus forte épaisseur des parois du carter, mais cela implique des coûts de production plus élevés et une augmentation de poids indésirable. L'invention a pour but de réaliser un frein de sta- tionnement du type décrit ci-dessus, grâce auquel les efforts sur le carter puissent Gtre réduits, de telle sorte qu'aucun renforcement supplémentaire de celui-ci ne soit nécessaire. La présente invention a donc pour objet un frein de stationnement du type ci-dessus dans lequel le corps de ver- rou est monté mobile dans une fourche qui entoure partielle- ment l'arbre dans la région de l'organe de verrouillage, pré- sente des surfaces de butée sur des c 8 tés diamétralement op- posés de l'arbre, et est supportée dans le carter à une cer- taine distance de ces surfaces de butée, avec jeu, pour per- mettre ses déplacements dans un plan perpendiculaire à l'ar- bre, le jeu entre la fourche et le carter étant supérieur à la différence entre la distance séparant les surfaces de bu- tée et le cercle circonscrit à l'organe de verrouillage, de sorte que les surfaces de butée de la fourche peuvent être mises en contact avec-l'organe de verrouillage. Dans le frein de stationnement selon l'invention, lors- que le corps du verrou est amené en engagement avec l'organe de verrouillage, la fourche est déplacée de façon à ce que l'une de ses surfaces de butée vienne en contact avec cet or- gane de verrouillage La force agissant sur le corps du ver- rou et la force de réaction agissant sur la surface de butée de la fourche forment alors un couple qui soumet la fourche a un moment de rotation sans soumettre I'arbre à des contrain- tes de flexion Par le fait que les supports de la fourche dans le cartersont disposés à une distance l'un de l'autre supérieure au bras de levier de ce couple, qui est égal au rayon effectif de l'organe de verrouillage, les forces agis- sant sur le carter sont inférieures aux forces agissant entre cet organe de verrouillage et le corps du verrou La diminu- tion relative des forces obtenue est égale au rapport entre le rayon effectif de l'organe de verrouillage et la distance entre l'axe central de cet organe et le point de fixation res- pectif sur le carter L'invention propose ainsi, avec des moyens simples, une diminution des forces, de sorte que les forces agissant sur le carter ne sont qu'une fraction des for- ces agissant sur le corps du verrou et sur la surface de bu- tée de la fourche. Les avantages et caractéristiques de l'invention res- sortiront d'ailleurs de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins anne- xés et donné à titre d'exemple nion limitatif sur les dessins: la Fig 1 est une vue de face, avec coupe partielle d'une boite de vitesses munie d'un frein de stationnement, la Fig 2 est une vue simplifiée de dessus de la botte de vitesses de la figure 1, le carter étant partielle- ment coupé, les Fig 3 a, 3 b, 3 c représentent le frein de station- nement de la figure 1 respectivement en position non opéra- tionnelle, et en position opérationnelle avec deux directions d'effort différentes, et la Fig 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 1. Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne le car- ter d'une botte de vitesses a variation continue, dans laquel- le le couple est transmis entre deux arbres 2, 3, à l'aide d'une courroie en V ou d'une cha ne sans fin qui passe sur deux poulies 5, 6 solidaires en rotation des arbres 2, 3 Cha- que poulie comporte deux disques à espacement variable des- tinés à faire varier le rapport de démultiplication, à l'aide d'un système hydraulique à piston et cylindre, non représenté en détail ici, selon un principe connu consistant à faire va- rier le rayon efficace des disques L'arbre 2 est entra né par l'arbre d'entrée 7 de la botte de vitesses par l'intermé- diaire de roues dentées 8, 9 montées sur ces deux arbres Lt arbre 3 constitue l'arbre de sortie de la botte de vitesses et entraîne, d'une façon non représentée ici, un groupe dif- férentiel incorporé à la botte de vitesses, le carter de ce groupe étant représenté en 10 A l'aide d'une fourchette de débrayage 12 qui est reliée à un mécanisme sélecteur de vi- tesses à commande manuelle 11, et qui déplace un manchon dt embrayage 13, un pignon de marche arrière 14 peut être mis en prise pour transmettre un couple entre l'arbre d'entrée 7 et l'arbre 2 de façon à entratner cet arbre dans le sens opposé. En plus des positions normales de marche avant et de marche arrière, le mécanisme sélecteur Il commandé par un càble Bowden 15 a une position neutre dans laquelle la roue den- tée 8 est désolidarisée de l'arbre 7, et une position de sta- tionnement dans laquelle un verrou de stationnement selon l'invention, globalement désigné par la référence 20, inter- dit toute rotation de l'arbre de sortie 3 dans le carter 1. Le verrou de stationnement 20 consiste en un organe de verrouillage ayant la forme d'une roue dentée 21 solidaire en rotation de l'arbre de sortie 3, et en un corps de verrou monté mobile sur le carter 1, sous la forme d'un cliquet 22 sur un bras coudé pivotant 23 La roue dentée 21 présente, des creux de dents, ou intervalles entre dents sensiblement rectangulaires 24 et le cliquet 22 a une forme qui s'adapte à ces intervalles, de sorte que, le cliquet, lorsqu'il s'en- gage dans un creux de dents, n'est pas soumis à une force ré- sultante tendant à faire quitter cette position engagée. Comme on le voit sur la figure 1, le bras 23 n'est pas articulé directement sur le carter 1, mais sur une fourche 25 qui est montée dans le carter et qui entoure partiellement la roue dentée 21 La fourche 25 comprend deux plaques d'a- cier identiques 26 fixées l'une-à l'autre, entre lesquelles s'étend un axe 27 qui supporte le bras coudé 23 (Fig 4) La fourche 25 comporte une partie principale 28, une ouverture arrondie 29 dans laquelle est placée la roue dentée 21, et des prolongements de fixation ou bras de réaction 30 qui s'é- tendent dans des directions opposées et sont reliés à des axes 31 traversant des trous oblongs 32 du carter i (Fig 3 a- 3 c). La fourche 25 est ainsi mobile de façon limitée dans le carter 1, l'étendue de son déplacement étant déterminée par le jeu S entre la périphérie de la roue dentée 21 et le bord de l'ouverture 29 Le jeu S 2 entre les axes 31 et les trous associés 32 doit être supérieur au jeu S 1, comme l'il- lustre tout à fait clairement la figure 3 a, de façon que des surfaces diamétralement opposées 33, 34 de la fourche puis- sent venir en butée contre la périphérie de la roue dentée 21. La figure 3 a représente le frein de stationnement 20 dans sa position inactive, dans laquelle le bras coudé 23 a été basculé à l'aide du sélecteur de vitesses 11, de façon que le cliquet 22 ne soit pas en prise avec la roue dentée 21. Sur les figures 3 b et 3 c, le cliquet 22 est représenté en pri- se avec la roue dentée 21, de sorte que l'arbre 3 est imobi- lisé en rotation Sur la figure 3 b, l'arbre 3 est supposé sou- mis à un couple qui tend à le faire tourner dans le sens des aiguilles d'une montre Une force f 1 agit alors sur le cliquet 22, ce qui a pour conséquence le déplacement de la fourche de telle sorte que la roue dentée 21 vient en contact avec une surface de butée 33 de la fourche 25, surface sur laquelle a- git la force de réaction f 2 Ce montage "mobile" de la fourche 25 assure d'une part que l'arbre 3 n'est pas soumis à une flexion, et d'autre part que les forces f 3 et f 4 transmises au carter 1 ne sont qu'une fraction de la force f 1 exercée sur le cliquet, puisque les bras de levier des forces f 3 et f 4 sont sensiblement plus longs que le bras de levier de la force ú 1 Sur-la figure 3 c, l'arbre 3 est soumis a un couple dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui a pour con- séquence le déplacement de la fourche dans la direction op- posée, de sorte que la surface de butée 34 vient en contact avec la roue dentée 21 Sinon la situation est analogue à cel- le de la figure 3 b, la seule différence étant le fait que les forces agissent dans des directions opposées. Comme on le voit sur les figures, le bras coudé 23 est agencé pour que le cliquet s'engage dans la roue dentée 21 à mi-chemin entre les surfaces de butée 33 et 34 de la fourche En outre on peut voir que les trous oblongs du carter 1 sont orientés de façon à ce que la fourche puisse se déplacer au moins sensiblement parallèlement à la tangente à la roue dentée 21 passant par l'axe de pivotement du bras 23, c'est- a-dire dans la direction de la force f 1 Le bras 23 est relié au mécanisme sélecteur 11 par un ressort 35, de sorte que le sélecteur peut être déplacé jusqu'à la position de stationne- ment même si la roue dentée 21 est dans une position telle que le cliquet ne peut immédiatement s'engager dans un creux de dents, mais, à la place, heurte le sommet d'une dent. On a décrit ci-dessus une fourche dont les supports sont disposés dans le carter de façon diamétralement opposée de part et d'autre de l'arbre, mais il est également possible, en conservant le principe de fonctionnement décrit ci-dessus, de placer ces supports en d'autres endroits, par exemple du même côté de l'arbre Une telle disposition peut être avanta- geuse dans certaines applications, notamment pour diminuer ltencombrement. REVEND I CAT I ONS 1 Frein de stationnement inclus dans une botte de vi- tesses de véhicule motorisé, comprenant un organe de verrouil- lage solidaire en rotation d'un arbre de la botte de vitesses et comportant au moins une cavité dirigée radialement, et un corps de verrou monté mobile sur le carter de la botte de vi- tesses, et déplaçable pour pénétrer dans la cavité de l'orga- ne de verrouillage ou s'en dégager, et, lorsqu'il est en pri- se avec elle, pour immobiliser en rotation-l'arbre dans le car- ter, caractéris 6 par le fait que le corps de verrou ( 22) est monte mobile dans une fourche ( 25) qui entoure partiellement l'arbre ( 3) dans la région de l'organe de verrouillage ( 21), présente des surfaces de butée ( 33, 34) sur des c 8 tés diamé- tralement oppos 6 S de l'arbre, et est supportée dans le carter ( 1) à une certaine distance de ces surfaces de butée, avec jeu, pour permettre ses déplacements dans un plan perpendiculaire à l'arbre, le jeu entre la fourche et le carter étant supérieur à la diff 6 rence entre la distance séparant les surfaces de bu- tée et le cercle circonscrit à l'organe de verrouillage, de sorte que les surfaces de butée de la fourche peuvent ttre mi- ses en contact avec l'organe de verrouillage. 2 Freip de stationnement selon la revendication 1, ca- ract 6 risé en ce que la distance entre le centre du cercle cir- conscrit de l'organe de verrouillage ( 21) et chaque point d'attache ( 31, 32) de la fourche sur le carter est au moins plusieurs fois supérieure au rayon de ce cercle. 3 Frein de stationnement selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe de verrouillage est une roue dentée ( 21) comportant des intervalles ( 24) en- tre dents sensiblementi 2 ctangulaires, tandis que le corps de verrou est constitué par un cliquet ( 22) port 6 par un bras ( 23), monté pivotant dans la fourche ( 25) du côté o est située l'u- ne des surfaces de butée ( 34), la longueur du bras étant telle que le cliquet entre en prise sensiblement à mi-chemin entre les surfaces de butée ( 33, 34). 4 Frein de stationnement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fourche ( 25) peut se déplacer dans une direction qui est au moins sensiblement parallèle à la tangente à la roue dentée ( 21) passant par l'axe de pivote- ment du bras ( 23) sur la fourche. Frein de stationnement selon l'une des revendica- tions 3 et 4, caractérisé en ce que la roue dentée ( 21) est située dans une ouverture arrondie ( 29) ménagée dans une par- tie principale ( 28) de la fourche ( 25), d'o partent dans des directions opposées des bras de réaction ( 30) munis d'axes ( 31) disposés dans des trous oblongs ( 32) du carter ( 1), et en ce que le bras ( 23) du cliquet ( 22) est monté pivotant sur cette partie principale à proximité d'un bord extrême de 1 ' ouverture arrondie. 6 Frein de stationnement selon l'une des revendica- tions 3 à 5, caractérisé en ce que la fourche ( 25) consiste en deux plaques ( 26) espacées l'une de l'autre et fixées en- tre elles, et en ce que le bras ( 23) du cliquet ( 22) est mon- té sur un axe ( 27) s'étendant entre les plaques. 7 Bolte de vitesses de véhicule comportant des pou- lies montées sur deux arbres parallèles, entre lesquels un couple est transmis au moyen d'une courroie en V ou d'une chaîne, chacune des poulies consistant en deux disques à es- pacement variable permettant de faire varier le rapport de démultiplication entre les arbres, l'un des arbres étant en- tra né par l'arbre d'entrée de la botte de vitesses tandis que l'autre arbre constitue l'arbre de sortie de la botte de vitesses, caractérisée en ce que l'arbre de sortie ( 3) porte une roue dentée ( 21) solidaire de l'arbre en rotation, en ce q*'une fourche ( 25) entoure partiellement la roue dentée, pré- sente des surfaces de butée ( 33, 34) latérales, diamétrale- ment opposées par rapport à la roue, et est montée avec jeu sur le carter de la botte de vitesses ( 1), en des points é- loignés des surfaces de butée situés de part et d'autre de l'arbre de sortie ( 3) de façon à permettre les déplacements de la fourche dans un plan perpendiculaire à l'arbre, et en ce que le jeu entre la fourche et le carter est supérieur à 1 a différence entre la distance séparant les surfaces de butée ( 33, 34) l'une de l'autre et le cercle circonscrit à l'orga- ne de verrouillage, un bras ( 23) muni d'un cliquet ( 22) étant monté pivotant sur la fourche du côt 6 o est située l'une des surfaces de but 6 e, et étant reli 6 à des moyens commandés ma- nuellement ( 11) de sorte que le cliquet peut 9 tre amen 6 en prise avec la roue dentée ou en être dégagé.