Brevet FR2541948A1 — publié le 19840907

Cette invention concerne les boîtes de vites- ses à commande manuelle et plus particulièrement les boites de vitesses à commande manuelle pour véhicules automobiles comportant plusieurs rapport de marche avant et au moins un rapport de marche arrière. Pour rendre optimale les performances d'un véhicule automobile il est désirable de réduire au mini- mum le poids du véhicule La nécessité de réduire le poids du véhicule est un problème bien connu dan l'in- dustrie automobile D'une façon générale, le poids des organes moteurs d'un véhicule automobile tel que le moteur ou la transmission sont des paramètres importants dans le poids total du véhicule Par exemple des boîtes de vitesses du type -à commande manuelle ayant cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière comportent typiquement au moins trois tringles de support et plusieurs fourchettes de changement supportées sur ces tringles. La présente invention concerne une boîte de vitesses comprenant plusieurs trains d'engrenages de marche avant et au moins un train d'engrenage de marche arrière, qui comporte deux tringles parallèles de four- chettes, l'une de ces tringles étant fixe tandis que l'autre est susceptible de coulisser le long de-sa direction axiale, des moyens pour engager sélectivement des trains d'engrenages, etdes moyens pour retenir les moyens d'engagement sélectif dans la position choisie. Les caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront d'ailleurs de la description ci- dessous de modes de réalisation-de l'invention repré- sentés aux dessins annexés et donnés à titre d'exemple non limitatif Sur les dessins les Fig 1 A et 1 B montrent des trajets de changement de boîtes de vitesses à commande manuelle typique; la Fig 2 est une vue latérale en élévation longitudinale d'une boite de vitesses selon la présente invention; la Fig 3 est une vue de dessus en coupe transversale sensiblement selon la ligne 3-3 de la Fig 2; la Fig 4 est une vue en coupe, éclatée, de certaines parties essentielles de la boite de vitesses; la Fig 5 est une vue en section droite sensiblement selon la ligne 5-5 de la Fig 4; la Fig 6 est une vue en coupe sensiblement selon la ligne 6- 6 de la Fig 5; les Fig 7 A, 7 B et 7 C sont des vues en coupe montrant le fonctionnement des organes de retenue d'une fourchette de changement de rapport; et les Fig 8 à 10 montrent des variantes de réalisation de ces moyens de retenue de la fourchette de changement de rapport. La présente invention concerne les boites de vitesses à commande manuelle ayant des trajets de change ment analogues à ceux représentés à titre d'exemple sur les Fig 1 A et l B A titre d'exemple, un mode de réali- sation de la présente invention sera décrit ci-dessous en considérant une boite de vitesses à commande manuelle comportant cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. Comme le montre les Fig 2 et 3 un carter de boite de vitesses 1 contient un système d'engrenages de transmission à plusieurs vitesses G permettant cinq vitesses de marche avant et une vitesse de marche arrière Dans le carter de boite de vitesses 1 plusieurs arbres parallèles sont montés rotatifs et comportent un arbre primaire 3 qui est relie au vilebrequin du moteur 2 et un arbre de renvoi 5 qui est relié à l'arbre 2541948- d'essieu 4 Entre l'arbre primaire 3 et l'arbre de renvoi sont interposés une série de trains d'engrenages I, Il, III, IV, V et R qui correspondent respectivement aux première à cinquième vitesses de marche avant et à la marche arrière En outre un arbre 9 de pignon fou qui est parallèle à l'arbre primaire 3 et à l'arbre de renvoi 5, est monté dans le carter de la boîte de vitesses 1 Un pignon fou de marche arrière 10 est monté coulissant sur cet arbre 9. Comme représenté sur la Fig 4 une tringle de fourchettes fixe 11 est montée fixe dans le carter de la boite de vitesses 1 Une seconde tringle de fourchettes 12 coulissante dans sa direction axiale est montée dans le carter 1 parallèlement à la tringle fixe 11 Une pre- mière fourchette de changement de vitesse 13 dont la partie fourchue 13 â est en prise avec un manchon de première vitesse 6 porté par l'arbre de renvoi 5, est montée coulissante sur la tringle fixe 11 Cette première fourchette 13 est utilisée pour engager sélectivement le premier et le second train d'engrenages I et II respecti- vement. Le premier train d'engrenages 1 est engagé en faisant coulisser la première fourchette 13 vers-la droite à partir de sa position neutre dégagée, indiquée sur la Fig 4 De la même manière le second train d'en- grenages 2 est engagé en faisant coulisser la première fourchette 13 vers la gauche à partir de sa position neutre dégagée, montrée sur la Fig 4. Entre la base-de la première fourchette 13 et la tringle fixe 11 est interposé un premier mécanisme de blocage 100 destiné à retenir cette fourchette 13 dans ses positions neutre ou engagée Dans le mode de réali- sation préféré, le premier mécanisme de blocage 100 comp- orte une chambre de retenue 14 qui est formée dans la base de la première fourchette 13 La chambre de retenue 14 a une première extrémité ouverte en direction de la tringle fixe 11 Trois encoches 17 a, 17 b et 17 _ sont mé- nagées dans la tringle stationnaire 11 et correspondent aux points o la chambre 14 de la première fourchette 13 débouche, lorsque cette fourchette-est dans la positions de seconde vitesse, dans la position neutre et dans la position de première vitesse, respectivement La manière dont le mécanisme de blocage 100 fonctionne sera décrit ci-dessous en liaison avec les autres mécanismes sem- blables. Une seconde fourchette de changement de vitesse 18, destinée à l'engagement des trains d'en- grenages III et IV de troisième et quatrième vitesses respectivement, est montée coulissante sur la tringle mobile de fourchette, 12 La partie fourchue 18 & de cette seconde fourchette 18 est engagée sur un second manchon de vitesse 7 porté par l'arbre primaire 3 L'engrenage de troisième vitesse 3 est engagé en déplaçant la seconde fourchette vers la droite à partir de sa position neutre désengagée, représentée sur la Fig 4, tandis que l'en- gagement du train d'engrenage 4 de quatrième vitesse est obtenu en faisant coulisser la seconde fourchette 18 vers la gauche à partir de sa position neutre, désengagée, -25 représentée sur la Fig 4:. Un second mécanisme de blocage 200 est inter- posé entre la seconde fourchette 18 et la tringle sta- tionnaire 11 De la même manière que dans le premier mécanisme 200, une chambre interne 20 ayant une ouverture dirigée vers la tringle fixe 11 est formée dans la base de la seconde fourchette 18 Trois encoches 23 a, 23 b et 23 c sont ménagées dans la tringle stationnaire i 1 et correspondent aux positions de l'ouverture de la chambre interne 20 lorsque la seconde fourchette 18 est dans sa position neutre et dans chacune de ses positions 2541948 ' d'engagement. Une troisième fourchette 19 est également montée coulissante sur la tringle mobile 12 La portion fourchue 19 a de cette troisième fourchette 19 est en prise avec un troisième manchon de vitesse 8 porté par l'arbre principal 3 de façon à engager le train d'en- grenage 5 de cinquième vitesse A la différence des première et seconde fourchettes 13 et 18 respectivement, la troisième fourchette 19 est montée de façon à ne cou- l O lisser que dans une direction à partir de sa position neutre, désengagée, représentée sur la Fig 4 Un épaule- ment interne 50 est formé par un alésage de plus grand diamètre 52 à l'intérieur de la troisième fourchette 19, coaxialement à la tringle mobile 12 Une bague d'arrêt 32 formée sur la tringle mobile 12 entre en contact avec l'épaulement 50 pour faire coulisser la troisième four- chette 19 vers la droite Si la tringle mobile 12 est déplacée vers la droite, en considérant la Fig 4, la troisième fourchette 19 est déplacée d'une seule pièce avec elle Cependant si la tringle mobile 12 est déplacée vers la gauche, en considérant la Fig 4, la troisième fourchette 19 reste immobile contre le carter de la boite de vitesses 1. Un troisième mécanisme de blocage 300 est monté dans la troisième fourchette 19 entre la tringle mobile 12 et la tringle stationnaire 11 Comme représenté sur les Fig 4 à 6 un mécanisme de commande de cinquième vitesse et de marche. arrière comprenant un organe d'actionnement 33 est fixé sur la tringle mobile 12 L'organe d'actionnement 33 comporte un bras 33 a, d'une seule pièce avec lui, qui s'étend vers l'extérieur Le bras 33 a a une portion extrême 33 h qui est sensiblement en forme de U et s'engage de manière coulissante sur la tringle statio- zs 41948 -. naire 11. L'organe d'actionnement 33 comporte un bossage 33 c -sur son côté opposé au bras 33 a 'Un ergot d'engage- ment 34 est d'une seule pièce avec le bossage 33 Q de l'organe d'actionnement 33 et fait saillie sur ce bossage Une fourchette de marche arrière 36 est articulée de manière oscillante à la paroi 35 du carter de boîte de vitesses 1 Comme représenté plus clairement sur la Fig 6, la fourchette de marche arrière 36 comporte une lumière coudée 37 dans laquelle est engagée l'ergot d'engagement 34 A son extrémité opposée à la lumière coudée 37, la fourchette de marche arrière 36 comporte des griffes fourchues 36 a qui s'emboîtent sur le pignon fou de marche arrière mentionnée ci-dessus, 10 Si la tringle mobile 12 est déplacée vers la droite, en considérant la Fig 6, o sur la gauche, en considérant le Fig 4, la fourchette de marche arrière 36 est égale- ment basculée Cette'oscillation déplace le pignon fou de marche arrière 10 et engage le train de marche arrière R. Le train de marche arrière L est représenté dans sa position engagée en traits mixtes sur la Fig 3. Un levier de changement de vitesses 38 est utilisé pour engager sélectivement la première fourchette 13, la seconde fourchette 18 et l'organe d'actionnement de marche arrière 33 par l'intermédiaire d'un mécanisme de changement connu S Les mécanismes de blocage 100 et -200 des première fourchette 13 et seconde fourchette 18, respectivement, comportent dans le mode de réalisation préféré une bille de blocage, 15 et 21 respectivement, et un ressort de compression, 16 et 22 respectivement Le ressort appuie contre l'extrémité fermée de la chambre de- retenue, 14 et 20 respectivement, pour maintenir la bille retenue dans l'encoche de la tringle fixe 11 correspo- 2541948- dant à la position de la fourchette Ainsi réalisé le mécanisme de blocage 100 ou 200 -tend à maintenir la position choisie de la fourchette 13 ou 18 respective- ment Un organe ayant une forme autre que celle d'une bille peut être utilisé comme moyen de retenue si désiré. Comme représenté plus particulièrement sur les Fig 7 A, 7 B et 7 C, les moyens de blocage 300 de la troi- sième fourchette 19 comporte une chambre interne; 24 formée dans cette troisième fourchette 19 La chambre interne 24 est ouverte en direction des deux tringles mobile 12 et fixe 11 Des encoches 29 et 30 sont formées dans la tringle mobile 12 et dans la tringle fixe Il respectivement Lorsque la boîte de vitesses est en position neutre ou de point mort, les encoches 29 et 30 sont alignées verticalement Dans le mode de réalisation préféré un ergot de retenue 28 est formé à proximité du point médian de la chambre interne de façon à limiter la rétractation des moyens de blocage Dans ce mode de réalisation les moyens de blocage comportent deux billes de retenue 25 et 26, une bille étant susceptible de s'engager dans chacune des encoches 29 et 30 formée dans la tringle mobile 12 et dans la tringle fixe 11 respec- tivement Un ressort de compression 27 est engagé dans la chambre de retenue 24 pour repousser les moyens de retenue 25 et 26 vers leurs tringles respectives 12 et i 11. Les Fig 8 à 10, montrent des variantes de réalisation des mécanismes de blocage 300 de la troisième fourchette 19. La Fig 8 montre un second mode de réalisation du mécanisme de blocage 300 de la troisième fourchette 19 Ce second mode de réalisation est différent du premier mode de réalisation en ce qui concerne la cons- truction du mécanisme de blocage Plus particulièrement deux organes de verrouillage 54 et 55 sont engagés dans 2541948 '. la chambre de retenue 24 de la troisième fourchette 19. Un ressort de compression 27 est monté entre les organes de verrouillage 54 et 55 de façon à repousser celles-ci vers des encoches 29 et 30 de la tringle mobile 12 et de la tringle fixe 11 respectivement Les organes de blocage creux 54 et 55 sont conformés de telle manière que lors- qu'ils sont tous les deux complètement rétractés leurs dos 54 a et 55 a respectivement, butent l'un contre l'autre ce qui empêchent leurs rétractations excessives à l'inté- rieur de la chambre 24. La Fig 9 montre un troisième mode de réali- sation du mécanisme de blocage Ce mode de réalisation est différent des modes dé réalisation précédents en ce qu'il comporte un organe unique de blocage engagé dans la chambre de retenue 24 L'organe de blocage 56 comporte des parties sphériques d'engagement à ses parties supé- rieure et inférieure L'organe de blocage 56 comporte également un épaulement 56 & à proximité de son extrémité destinée à s'engager dans l'encoche 30 de la tringle 2 Q stationnaire 11 Un ressort de compression 27 agit à l'intérieur de la chambre de retenue 24 pour repousser l'organe de blocage en direction de la tringle station- naire 11. La Fig 10 montre un quatrième mode de réalisation du mécanisme de blocage décrit ci-dessus Ce quatrième mode -de réalisation est différent dans sa construction des modes de réalisation précédents Dans ce quatrième mode de réalisation, la troisième fourchette 19 est conformée de telle manière que la chambre de retenue 24 qui est ouverte en direction de la tringle mobile 12 et de la tringle fixe 11 est très courte Une bille de blocage 58, est engagée dans la chambre de retenue 24 de telle sorte qu'une partie de sa surface fait saillie hors de cette chambre 24 de manière à pouvoir s'engager dans 2541948. les encoches 29 et 30 de la tringle mobile 12 et de la tringle fixe 11 respectivement. Bien que l'on ait décrit ci-dessus des varian- tes de réalisation du mécanisme de blocage 300 de la troisième fourchette 19, il est clair qu'avec de légères modifications ces variantes de réalisation pourraient également être utilisées pour les mécanismes de blocage et 200 des première et seconde fourchettes 13 et 18. Le fonctionnement du mode de réalisation pré- féré est décrit ci-dessous Lorsque la première four- chette 13 est déplacée vers la droite à partir de sa position neutre désengagée telle que représenté sur la Fig 4, le premier manchon 6 est également déplacé dans la même direction Ceci agit pour engager le train d'en- grenages de première vitesse I Si la première fourchette 13 est déplacée vers la gauche à partir de sa position neutre désengagée telle que représentée sur la Fig 4, le premier manchon 6 est également déplacé vers la gauche pour engager le train d'engrenages de seconde vitesse II. Dans les autres cas, cette fourchette 13 est retenue dans ses positions neutre, de première et de seconde vitesse par le premier mécanisme de blocage 100. Si la seconde fourchette 18 est déplacée vers la droite à partir de sa position neutre telle que repré- sentée sur la Fig 4, le second manchon 7 est également déplacé vers la droite pour engager le train d'engrenages de troisième vitesse III Si la seconde fourchette 18 est déplacée vers la gauche à partir de sa position neutre représentée sur la Fig 4, le second manchon 7 est égale- ment déplacé vers la gauche pour engager le train d'en- grenages de quatrième vitesse IV Si comme mentionné ci-dessus la seconde fourchette 18 est déplacée vers la gauche ou vers la droite, en considérant la Fig 4, le troisième mécanisme de blocage 300 monté dans la troisième fourchette 19 agit de façon à maintenir en position la tringle mobile 12 Le second mécanisme de blocage 200 monté dans la seconde fourchette 18 est dans la position choisie comme décrit ci-dessus en ce qui concerne le premier mécanisme de blocage 100. Si la tringle mobile 12 est déplacée à partir de sa position neutre vers la-droite, en considérant les Fig 4 et 7 à 10, la troisième fourchette 19 est déplacée dans la même direction par l'intermédiaire de la bague de blocage 32 de telle sorte que le troisième manchon 8 en- gage le train d'engrenages de cinquième vitesse V Dans ce cas l'organe de retenue inférieur du mécanisme de blocage 300 est dégagé de l'encoche 30 de la tringle fixe il et appliqué contre la surface de cette tringle fixe 11 -Si la tringle mobile 12 est déplacée à partir de sa position neutre vers la gauche en considérant les Fig 4 et 7 à 10 la troisième fourchette 19 ne se déplace pas vers la gauche en raison de l'action unidirectionnelle de la bague de blocage 32 Il en résulte que l'organe de retenue inférieur du troisième mécanisme de blocage 300 continue à être engagé dans l'encoche 30 de la tringle fixe 11 et que le train d'engrenages de cinquième vitesse V est désengagé. Lorsque la troisième fourchette 19 est dégagée du train d'engrenages de cinquième vitesse V, l'extrémité en U 33 b du bras de l'organe d'actionnement de marche arrière 33 a tend à arrêter le déplacement de la tringle mobile 12 Lorsque la tringle mobile 12 a été arrêtée seule cette tringle mobile 12 peut se déplacer à partir de la position neutre représentée sur la Fig 7 â vers la gauche, comme représenté sur la Fig 7 c, ce qui déplace l'organe d'actionnement de marche arrière 33 vers la gauche Ce déplacement de l'organe d'actionnement de marche arrière 33 tend à faire osciller la fourchette de marche arrière 36 de façon à engager le pignon fou de marche arrière 10 comme représenté en traits mixtes sur la Fig 3 ce qui engage le train d'engrenage de marche arrière R. Bien qu'un mode de réalisation préféré de la présente invention ait été décrit ci-dessous en référence à une boite de vitesses ayant-cinq vitesses de marche avant et une marche arrière, il est bien entendu que cette description n'est donnée qu'à titre d'illustration et ne doit pas être considérée comme limitant le cadre de l'invention. Il doit être vue que, au moins dans son mode de réalisation préféré et décrit, l'invention fournit une boite de vitesses du type à commande manuelle dans laquelle la dimension et le nombre des composants sont réduits, ce qui assure une simplification de construction et une réduction de poids. REVEND I CAT IONS 1 Boite de vitesses comprenant plusieurs trains d'engrenages de marche avant et au moins un train d'engrenages de marche arrière, qui comportent deux tringles de fourchettes, parallèles, 11 et 12, l'une ( 11) de ces tringles étant fixe tandis que l'autre ( 12) est susceptible de coulisser le long de sa direction axiale, des moyens ( 13, 18, 19, 36) pour sélectivement engager les trains d'engrenages et des moyens ( 100,200,300) pour retenir les moyens d'engagement sélectif dans la position choisie. 2 Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour engager sélective- ment les trains d'engrenages comportent une première fourchette ( 13) reliée à la tringle fixe ( 11) de façon à coulisser d'un côté ou de l'autre d'une position neutre de désengagement, une seconde fourchette ( 18) reliée à la tringle coulissante ( 12) de façon à coulisser d'un côté ou de l'autre d'une position neutre de désengagement, une troisième fourchette ( 19) reliée également à la tringle coulissante ( 12) de façon à coulisser dans une seule direction à partir de sa position neutre de désengagement et une fourchette de marche arrière ( 36) reliée également à la tringle coulissante ( 12) et adaptée à être mise en mouvement par le déplacement de cette tringle coulissante dans la direction opposée à celle qui provoque son enga- gement avec la troisième fourchette. 3 Boîte de vitesses selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens pour retenir les moyens d'engagement sélectif dans la position choisie comporte une chambre interne ( 24) ménagée dans chacune des pre- mière, seconde et troisième fourchettes ( 13, 18 et 19) chaque chambre ( 24) étant ouverte en regard de la tringle fixe ( 11) et la chambre de la troisième fourchette étant également ouverte en regard de la tringle mobile ( 12), des encoches ( 17, 23, 30) pratiquées dans-la tringle fixe et correspondant à chacune des positions de l'ouverture de la chambre de la fourchette lorsque la première four- chette est dans sa position neutre et dans ses positions engagées, lorsque la seconde fourchette est dans sa position neutre et dans ses positions d'engagement et lorsque la troisième fourchette est dans sa position neutre, et une encoche ( 29) pratiquée dans la tringle 1 O mobile ( 12) au-dessus de l'ouverture de la chambre de la troisième fourchette en direction de cette tringle mobile de façon à être alignée verticalement avec l'encoche correspondante ( 30) de la tringle fixe ( 11) lorsque cette troisième fourchette ( 19) est dans sa position neutre. 4 Boite de vitesses comprenant plusieurs trains d'engrenages de marche avant et au moins un train d'engrenages de marche arrière, qui comporte une tringle de fourchette fixe ( 11) et une tringle de fourchette mobile ( 12) sensiblement parallèle à la tringle de four- chette fixe et susceptible de coulisser dans sa direction axiale, plusieurs fourchettes de changement ( 13, 18, 19, 36) pour engager sélectivement les trains d'engrenages, la fourchette ( 19) d'engagement du train d'engrenages de la vitesse la plus élevée coulissant le long de la trin- gle mobile ( 12) dans une première direction, la four- chette ( 36) d'engagement du train d'engrenages de marche arrière coulissant 'le long de cette même tringle mobile ( 12) uniquement dans une seconde direction, qui est opposée à la première direction, des moyens ( 100, 200) pour retenir les fourchettes ( 13, 18) d'engagement des autres trains d'engrenages de marche avant, à l'exception du train d'engrenages de la vitesse la plus élevée, dans leur position neutre ou engagée et des moyens ( 300) pour retenir la fourchette ( 19)d'engagement du train d'engrenage de la vitesse la plus élevée dans sa position neutre. Boite de vitesses selon la revendication 4, dans laquelle les moyens pour retenir les fourchettes comprennent une chambre ( 24) formée dans chacune des fourchettes ( 13, 18, 19) et en communication avec au moins la tringle fixe ( 11), des encoches ( 17, 23, 30, 29) pratiquées dans les tringles fixe et mobile ( 11 et 12) pour correspondre aux ouvertures de ces chambres et des saillies rétractables ( 15, 54, 55, 56, 58) susceptibles de s'engager dans ces encoches