Brevet FR2640777A1 — publié le 19900622

La présente invention est relative à une fourchette de botte de vitesses de véhicule automobile. Les bottes de vitesses de type mécanique comportent habituellement un arbre primaire solidaire du moteur par l'intermédiaire de l'embrayage et un arbre secondaire relié aux roues motrices. L'arbre primaire porte un pignon en prise avec un engrenage d'un arbre intermédiaire disposé en parallèle à l'arbre principal et l'arbre secondaire, ledit arbre intermédiaire portant autant d'engrenages que de combinaisons voulues pour la botte de vitesses. L'arbre secondaire est muni de couronnes dites "baladeurs" qui peuvent coulisser le long de l'arbre tout en restant entraînés par lui au moyen de cannelures. Par action sur le levier de changement de vitesses, on sélectionne le baladeur correspondant au rapport de vitesses souhaité, ce baladeur étant alors verrouillé sur un engrenage de l'arbre intermédiaire assurant la prise avec l'arbre moteur. Cette sélection du baladeur s'effectue par l'intermédiaire de pièces dites "fourchettes1' mobiles axialement le long d'un arbre parallèle aux arbres portant les pignons de la botte de vitesses sous l'action d'un doigt de commande solidaire d'un arbre pivotant sous l'action du levier de changement de vitesses. Pour la manoeuvre de la fourchette, le doigt de commande s'engage dans une encoche, généralement de section rectangulaire, constituée par un évidement d'une patte en forme de U en saillie du corps de la fourchette. Les fourchettes doivent présenter une bonne élasticité associée à des allongements importants pour éviter la casse en fonctionnement et assurer de bonnes propriétés de frottement. Pour cela, dans les véhicules modernes, les fourchettes sont réalisées le plus souvent en des alliages métalliques de dureté relativement faible tels que des cupro-alliages, notamment des alliages cuivretaluminium. Ainsi, on utilise couramment des alliages ayant la composition suivante (pourcentage en poids) t - Aluminium 9,7 - 10,2 - Fer 2,7 - 3,4 - Nickel 4 0,2 Le reste étant constitué par du cuivre et des impuretés inévitables. De tels cupro-alliages présentent une dureté généralement inférieure à 200 NB. On constate en fonctionnement des fourchettes réalisées en ces alliages une usure, notamment au niveau de la zone de l'encoche recevant le doigt de commande. La présente invention se propose de réaliser une fourchette de boîte de vitesses, réalisée par coulée d'un alliage métallique, notamment un cupro-alliage, caractérisée par le fait qu'elle comporte, au niveau de la patte comportant l'encoche de réception du doigt de commande, un insert en un matériau, notamment métallique, présentant une dureté supérieure à 550 RV, ledit insert, en forme de U, étant noyé dans le matériau constitutif de la fourchette et affleurant au niveau des surfaces définissant l'évidement intérieur de ladite patte. De préférence, l'insert est mis en place dans le moule de coulée et, au moins la zone de la fourchette comportant ladite patte est soumise après la coulée à un traitement thermique, compatible avec l'alliage constitutif de la fourchette, et destiné à conférer au matériau de l'insert la dureté voulue. Dans un mode particulier de réalisation, l'insert est en acier et le traitement thermique consiste en un chauffage, à une température supérieure à 7800C suivi d'une trempe à liteau. Ainsi, par exemple pour un acier de qualité XC90, on obtient une dureté supérieure à 550 EV après chauffage à une température supérieure à 780"C suivi d'une trempe à l'eau. L'insert est de préférence réalisé par une plaquette relativement mince dont l'épaisseur est avantageusement comprise entre 25 Z et 60 % de l'épaisseur des branches de la patte définissant l'encoche de réception du doigt de commande. Les bords extérieurs des branches de l'insert en forme de U sont légèrement inclinés en contre-dépouille par rapport au plan médian de l'insert de manière à favoriser la retenue de l'insert dans le corps de la patte dans lequel il est noyé lors du moulage. De préférence, les bords inférieurs des branches de l'insert sont chanfreinés de manière à réduire le risque d'apparition de fissures. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant en décrire à titre d'exemple en aucune manière limitatif un mode de réalisation en se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en perspective schématique illustrant le fonctionnement de la fourchette selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique de détail de la partie en forme de patte de la fourchette illustrée à la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 d'une variante de réalisation, et - la figure 5 est une vue schématique partielle du moule de coulée utilisable pour la réalisation d'une fourchette de botte de vitesses selon l'invention. En ee référant au dessin on voit sur la figure 1 une fourchette de botte de vitesses désignée globalement par 1 et généralement montée coulissante par une partie en forme de douille 2 sur un arbre de guidage 3. te déplacement de la fourchette le long de l'arbre 3 est schématisé par les flèches A, A' sur la figure 1. Pour l'entratnement de la fourchette, il est prévu un doigt de commande 4 monté solidaire en rotation d'un arbre 5, le déplacement de l'arbre 5 étant commandé par le levier de changement de vitesse. L'extrémité en olive du doigt 4 s'engage, en vue de réaliser le déplacement de la fourchette, -dans une encoche 6 constituée par un évidement d'une patte 7 sensiblement en forme de U en saillie du corps de la fourchette. Selon l'invention, il est prévu à l'intérieur de la patte 7, noyé dans celle-ci, et affleurant au niveau des parois de l'évidement 6, un insert métallique 8 qui va être décrit plus en détail dans ce qui suit. Comme on le voit le mieux sur la figure 2, l'insert présente une forme générale de U. Les bords intérieurs 9 des branches de l'insert et le bord intérieur 10 de la branche de fond de celui-ci affleurent au niveau des parois correspondantes de la patte 7 définissant l'encoche 6. Les parois de l'encoche sont ainsi constituées par des alternances de zones formées du matériau constitutif de la fourchette et de zones formées du matériau constitutif de l'insert. Comme expliqué précédemment, le matériau de l'insert est choisi pour ses qualités de dureté après traitement thermique de manière à accrottre la résistance à l'usure des parois de la patte 7 définissant l'encoche 6 pour la réception du doigt mobile 4 de manoeuvre. Comme on le voit sur le dessin, l'insert 8 est entièrement noyé dans la patte 7 et une bonne retenue de l'insert dans la patte est favorisée par la réalisation en contre-dépouille, comme on le voit sur la figure 2, des bords extérieurs Il des branches de l'insert, qui sont ainsi réalisés de manière convergente à partir de la branche de fond. A titrc d'exemple, l'angle de contre-dépouille par rapport à un plan médian de l'insert perpendiculaire à la branche de fond de l'insert est compris entre environ 5 et environ 100. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 4, l'insert 8 présente les caractéristiques de l'insert illustré aux figures 2 et 3 avec en plus la caractéristique selon laquelle il est prévu des chanfreins 12 entre les branches latérales de l'insert et la branche de fond de celui-ci. On a illustré de manière schématique sur la figure 5 une partie du moule de coulée pour la réalisation de la fourchette selon l'invention. On a ainsi représenté une demi-coquille 13, la demi-coquille complémentaire ayant été omise pour plus de clarté, cette demi-coquille 13 comportant un canal de coulée 14, une empreinte 15 à la forme de la fourchette avec notamment une partie d'empreinte 16 correspondant à la patte 7 de la fourchette, un passage 17 pour l'introduction d'une broche 18 munie d'une encoche 19 dans laquelle est mise en place un insert 8. On comprend qu'ainsi la fourchette est moulée directement avec l'insert noyé à la position voulue au niveau de la patte. Après démoulage, on procède à un usinage de finition de la fourchette, notamment au niveau des parois de l'évidement 6 de la patte, puis l'on procède au traitement thermique approprié pour conférer à l'insert la dureté voulue. Des essais effectués par la société déposante montrent une importante réduction de l'usure en fonctionnement au niveau de la patte des fourchettes réalisées selon l'invention par rapport à des fourchettes réalisées dans un même cupro-alliage traditionnel. Ainsi des essais ont été effectués avec un alliage cuivre/aluminium ayant la composition suivante (Z en poids) Cuivre 87% Aluminium 10Z Fer 3% et un insert en acier de qualité XC90. Après moulage en coquille à une température de 12000 C, puis démoulage et usinage, on a procédé à un chauffage à induction de l'ensemble de la fourchette et de l'insert à une température de l'ordre de 7800C, la pièce étant ensuite soumise à une trempe à l'eau. L'insert présente une épaisseur de 2 mm et les branches de la patte dans laquelle est noyé l'insert présentent une épaisseur de 7 mm. Avec une fourchette ainsi réalisée, on a constaté pour 55000 cycles de fonctionnement, c'est-à-dire de manoeuvres du doigt 4, une usure au niveau des parois de l'encoche 6 de 0,03 mm. Cette valeur est à comparer avec l'usure obtenue avec une fourchette réalisée dans le même matériau, sans insert, où pour 20500 cycles de fonctionnement, on a constaté une usure de 1,18 mu. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Fourchette de botte de vitesses comportant une patte en forme de U en saillie du corps de la fourchette, l'évidement de ladite patte constituant une encoche pour ltengagement d'un doigt de commande, ladite fourchette étant réalisée par coulée d'un alliage métallique, notamment un cupro-alliage, caractérisée par le fait qu'elle comporte au niveau de la patte (7) comportant l'encoche (6) de réception du doigt de commande (4), un insert (8) en un matériau, notamment métallique, présentant une dureté supérieure à 550 EV, ledit insert (8) en forme de U, étant noyé dans le matériau constitutif de la fourchette (1) et affleurant (9,10) au niveau des surfaces définissant l'évidement intérieur constituant l'encoche (6) de ladite patte. 2. Fourchette de botte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'au moins la zone de la fourchette (1) comportant ladite patte (7) est soumise, après l'opération de coulée au cours de laquelle l'insert (8) est mis en place dans le moule de coulée, un traitement thermique compatible avec l'alliage constitutif de la fourchette et destiné à conférer au matériau de l'insert la dureté voulue. 3. Fourchette de botte de vitesses selon la revendication 2. caractérisée par le fait que l'insert est en acier et que le traitement thermique consiste en un chauffage à une température supérieure à 780oC suivi d'une trempe à l'eau. 4. Fourchette de botte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'insert (8) est constitué d'une plaquette dont l'épaisseur est comprise entre 25 Z et 60 Z de l'épaisseur des branches de la patte (7) définissant l'encoche (6) de réception du doigt de commande. 5. Fourchette de botte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les bords extérieurs (11) des branches de l'insert (8) en forme de U sont légèrement inclinés en contre-dépouille par rapport au plan médian de l'insert, de préférence d'un angle compris entre environ 5 et environ 100. 6. Fourchette de botte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les bords inférieurs des branches de l'insert sont chanfreinés (12).