Brevet FR2651849A1 — publié le 19910315

i La présente invention a pour objet un dispositif de commande d-une boîte de vitesses de véhicule automobile dans laquelle des éléments mobiles, qu'il s-agisse des pignons baladeurs, des baladeurs ou des manchons de synchroniseur, sont déplacés à l'aide de crosses coulissantes parallèles suceptibles de coulisser selon une direction commune de coulissement dans au moins un sens à partir d'une position de point mort, chaque crosse comportant un évidement en forme de U dont les branches délimitent des faces parallèles d'engagement et/ou de dégagement de rapports qui sont perpendiculaires à la direction commune de coulissement des crosses, avec un doigt de commande dont l'extrémité libre est susceptible d'être reçue dans au moins l'un des dégagements pour coopérer avec ces faces et qui pivote pour provoquer le passage d'un rapport, ce doigt étant lié en rotation et en translation à un arbre de commande qui coulisse, perpendiculairement à la direction commune de coulissement des crosses, pour permettre l'engage- ment du doigt de commande dans au moins l'une des crosses en vue de la sélection d'au moins un rapport. Dans le cas d-une boîte de vitesses à plusieurs rapports de marche avant, et notamment dans le cas d'une boite à cinq vitesses, le levier de changement de vitesses à double oscillation se déplace selon une grille comportant plusieurs couloirs parallèles. La grille la plus logique pour une boîte à cinq vitesses est une grille à trois couloirs de sélection, telle qu'elle est représentée à la figure 6 de la présente demande, dans laquelle la marche arrière et le cinquième rapport de marche avant sont placés l'un en face de lVautre. Cette grille est particulièrement compacte et permet un positionnement précis des couloirs de sélection des rapports 1-2 et 5-AR par des butées latérales franches, et du couloir central 3-4 par le dispositif classique de rappel de point mort. Un inconvénient connu de cet agencement de grille de sélection est que les deux rapports 5 et AR étant placés sur la même ligne de sélection, l'engagement de l'un de ces deux rapports entraîne un déplacement parasite de l'autre rapport. Cette difficulté est particulièrement accrue dans le cas des boîtes de vitesses montées en bout du moteur à combustion interne lorsque l'ensemble du groupe motopropulseur est agencé transversalement, l'espace disponible pour la conception du dispositif de commande étant alors particulièrement limité. Il s'avère donc nécessaire de résoudre le problème technique consistant à entraîner les deux rapports 5- AR sur une même ligne de sélection en bénéficiant des avantages de la grille à trois couloirs tout en évitant les mouvements parasites du rapport qui n'est pas engage. Le principe des solutions existantes consiste à éviter le déplacement parasite le plus pénalisant, c'est-à-dire celui du baladeur du rapport de marche arrière lors de l'engagement du cinquième rapport de marche avant. Une première solution est décrite et représentée dans le document FR-A-2. 299.562. Dans le couloir de sélection, ou ligne de sélection, un doigt entraîne la crosse du cinquième rapport de marche avant qui se trouve ainsi guidée et positionnée sur l'axe de la fourchette de cinquième rapport. Cette commande entraîne, lors du déplacement dans la direction opposée à celle correspondant à l'engage- ment du cinquième rapport, la commande d'engagement du rapport de marche arrière par une crosse dont le mouvement pivotant permet d'éviter la transmission du mouvement dans l'autre sens grâce à un dispositif par pion et came. On réalise donc en fait un dispositif de débrayage qui dans sa conception la plus simple utilise la rotation du basculeur du rapport de marche arrière. Il suffit ainsi de s'assurer que la face de dégagement de la marche arrière formée dans le profil de came vienne s'effacer lors du retour au point mort. Toutefois cette architecture n'est utilisable que lorsque le couvercle du carter de boîte de cinquième permet à la fourchette et au manchon de synchronisation du cinquième rapport cette "fausse course supplémentaire". Un tel agencement est impossible si la place disponible n'est pas suf- fisante dans le compartiment moteur notamment du fait de la proximité des pneus en position de braquage maximal. Une autre solution a été proposée dans la demande de brevet français n 87 07334 selon laquelle la course de sélection du rapport de marche arrière est légèrement supérieure à celle du cinquième rapport de marche avant. Dans ce cas on utilise quatre crosses indépendantes coulissantes parallèles en tentant d-imbriquer au maximum dans la direction axiale le cinquième rapport et la marche arrière pour tenter de réduire au minimum le décalage de sélec- tion. Une autre solution décrite par la demande de brevet français n 85 11254 consiste à assurer une double indépendance des éléments entraînant l'une des fourchettes du cinquième rapport ou de la marche arrière que l'on entraîne tout en conservant la fourchette du cinquième rapport monté sur un axe coulissant. Ces deux débrayages sont obtenus à partir d'une crosse guidée et orientée sur un axe indépen- dant, le mouvement de passage étant transmis directement aux deux fourchettes réceptrices, le dégagement étant assuré par une noix pivotante montée en chape sur une rampe hélicoïdale. Les deux mouvements de rotation sont alors reportés sur cette pièce supplémentaire, le dispositif comportant également un moyen usuel d'interverrouillage des rapports. Toutefois cette solution est particulière- ment complexe et présente une précision et une fiabilité insuffisantes. La présente invention a pour but de proposer un dispositif qui permette de résoudre le problème technique évoqué plus haut tout en conser- vant une véritable grille à trois couloirs de sélection et à quatre crosses, dans le cas d'une boîte à cinq rapports de marche avant, et qui permette donc de bénéficier simultanément des avantages des différentes architectures évoquées précédemment. Dans ce but le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que lJune des crosses, associée à un seul rapport est, à son point mort, écartée du plan passant par l'arbre de commande et perpen- diculaire à la direction commune de coulissement des crosses, le doigt de commande étant, dans la position d'engagement de ce rapport, sensiblement perpen- diculaire à cette direction commune de coulissement, la face de l'évidement de cette crosse pour le dégagement de ce rapport s'étendant sur une hauteur réduite de manière que le doigt de commande puisse pivoter librement au-delà de sa position angulaire de point mort dans le sens correspondant au dégagement de ce rapport sans que son extrémité libre interfère avec ladite face de dégagement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - un rapport supplémentaire est commandé par un basculeur monté pivotant autour d-un axe du carter de boite et dont une extrémité libre comporte un évidement en forme de U dont les deux branches délimitent des faces parallèles d'engagement et/ou de dégagement de ce rapport supplémentaire qui sont parallèles audit axe de pivotement, l'extrémité libre du doigt de commande étant simultanément reçue dans les évidements de la crosse et du basculeur, la face de ce dernier pour le dégagement du rapport sup- plémentaire s'étendant sur une hauteur réduite de manière que le doigt de commande puisse pivoter librement par rapport au basculeur au-delà de sa position angulaire de point mort dans le sens correspondant à l'engagement dudit rapport et au dégagement du rapport supplémentaire sans que son extrémité libre interfère avec la face de dégagement de l'évidement du basculeur; - l'axe de pivotement du basculeur est parallèle à l'axe de rotation de l'arbre de commande et l'extrémité du basculeur dans laquelle est formé l'évidement pivote au voisinage d'un plan parallèle à la direction de coulissement de ladite crosse; - l'axe de pivotement du basculeur est perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre de commande et l'extrémité du basculeur dans laquelle est formé l'évidement pivote dans un plan parallèle à la direction de coulissement de ladite crosse; et - ledit rapport est un rapport de marche avant et le rapport supplémentaire est le rapport de marche arrière de la boîte de vitesses. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la descrip- tion détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est une vue en bout selon la flèche F de la figure 2 d'une partie d'un dispositif de commande d'une boîte de vitesses réalisé conformé- ment aux enseignements de linvention; - la figure 2 est une vue en section selon la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une vue en bout similaire à celle de la figure 1 sur laquelle on a représenté un premier mode de réalisation du basculeur de sé- lection et de passage du rapport de marche arrière; - la figure 4 est une vue similaire d'un détail de la figure 3 montrant la coopération de la crosse du cinquième rapport de marche avant et du basculeur de marche arrière avec une ancre d'inter- verrouillage; - la figure 5 est une vue de dessus des crosses de sélection du dispositif de commande qui diffère de celui représenté aux figures 1 à 4 par le second mode de réalisation du basculeur de marche arrière; - la figure 6 est une vue schématique de la grille de sélection et de passage des rapports correspondant au dispositif de commande de la figure ; - la figure 7 est une vue similaire à celle de la figure 5 dans laquelle le cinquième rapport de marche avant est engagé; - la figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 5 dans laquelle le rapport de marche arrière est engagé; - la figure 9 est une vue en section selon la ligne 9-9 de la figure 8; - la figure 10 est une vue en section selon la ligne 10-10 de la figure 8; - les figures 11 et 12 sont des vues similaires à celles de la figure 5 représentant un autre agencement des crosses et du basculeur et leur coopération avec des moyens d'interverrouillage; - la figure 13 est une vue en bout du dispositif de la figure 12 montrant la coopération d-une ancre d-interverrouillage avec la crosse de sélection du cinquième rapport de marche avant; - la figure 14 est un schéma simplifié représentant un détail de réalisation du doigt de commande et de la crosse de cinquième rapport de marche avant; - la figure 15 est une vue en bout similaire à celle de la figure 13 montrant une variante de réalisation des moyens d'interverrouil- lage, le doigt de sélection et de passage étant dans sa position de point mort; et - la figure 16 est une vue similaire à celle de la figure 15 dans laquelle le cinquième rapport est en position engagée. On reconnaît aux figures 1 et 2 un arbre de commande 20 qui est monté pivotant autour de son axe X-X dans un carter de boîte de vitesses 22 (figure 3) et qui permet la sélection et le passage des différents rapports de la boîte de vitesses. L'arbre est généralement monté à rotation et coulissant dans deux paliers du carter 22. Un fourreau de commande peut également être monté sur l'arbre de commande auquel il est lié en rotation et en translation. Dans le mode de réalisation représenté aux figures, deux doigts de commande 24 et 26 sont liés en rotation et en translation à l'arbre 20 au moyen du manchon 28 qui les relie entre eux. Les déplacements latéraux, c'est-à-dire selon la direction X-X, sont assurés au moyen d'un levier de sélection 30 qui est reçu dans une échancrure 32 du manchon dont deux épaulements opposés 34 et 36 perpendiculaires à l'axe X-X sont prévus pour coopérer avec les faces en vis-à-vis du levier de sélection 30. Le déplacement du levier 30 sous l'action d'un organe de commande 38 relié au levier de changement de vitesses, selon la direction de sélection S parallèle à l'axe X-X permet donc le déplacement simultané dans l'un ou l'autre sens des deux doigts de sélection et de passage 24 et 26. Le passage se fait par la commande en rotation des deux doigts autour de l'axe X-X selon la flèche A de la figure 1. On a représenté aux figures 1 et 2 deux crosses coulissantes de sélection 40 et 42. Les crosses 40 et 42 sont parallèles et peuvent coulisser selon une direction commune de coulissement C perpendiculaire à l'axe X-X. La crosse 40 est associée aux troisième et quatrième rapports de marche avant de la boîte de vitesses tandis que la crosse 42 est associée au seul cinquième rapport de marche avant. Les deux crosses 40 et 42 sont séparées axialement par une distance supérieure à celle séparant les deux doigts de commande 24 et 26 de manière que les extrémités libres 44 et 46 de ceux-ci ne puissent pas être engagées simultanément dans les évidements 48 et 50 des crosses 40 et 42. D-une manière classique, l'évidement 48 est en forme de U dont les branches forment deux faces parallèles d'engagement et de dégagement des troisième et quatrième rapports de marche avant avec lesquels est susceptible de coopérer alternativement l'extrémité libre 44 du doigt de commande 24. Dans la position représentée aux figures 1 et 2, le doigt 24 est représenté en position de sélection des troisième ou quatrième rapports de marche avant et au point mort. Dans cette position le doigt 24 s'étend selon une direction D sensiblement perpendiculaire à la direction de coulissement C des crosses 40 et 42. Pour cette même position angulaire de point mort du doigt 24 et de l'arbre de commande 20, le doigt de commande 26 est décalé angulairement par rapport au doigt 24. Ainsi la direction générale E du doigt de commande de la crosse 42 forme un angle "a" par rapport à la direction D. La position de point mort de la crosse 42 est, comme on peut le voir à la figure 1, décalée de manière correspondante par rapport à celle de la crosse 40 parallèlement à la direction de coulisse- ment commune des crosses 40 et 42. L'évidement 50 en forme de U de la crosse 42 délimite deux faces parallèles et opposées 52 et 54 qui s'étendent dans des plans perpendiculaires à la direction de coulissement C et parallèles à l'axe de sélection X-X. La face de gauche 52, en considérant la figure 1, permet l'engagement du cinquième rapport de marche avant sous l'action de l'extrémité libre 46 du doigt de commande 26 par pivotement de ce dernier autour de l'axe X-X dans le sens horaire d'un angle sensiblement égal à l'angle "a". Comme on le voit à la figure 1, la hauteur de la face de dégagement 54 du cinquième rapport de marche avant est inférieure à celle de la face d'engagement 52. Grâce à cette caractéristique, le doigt de commande 26 peut pivoter dans le sens anti-horaire, correspondant au sens de dégagement du cinquième rapport de marche avant, depuis sa position de point mort représentée à la figure 1 sans que son extrémité libre 46 interfère avec la face de dégagement 54. C'est cette possibilité de pivotement libre sup- plémentaire d'un angle "b" du doigt de commande 26 qui est utilisée pour provoquer l'engagement du rapport de marche arrière lorsque le doigt de commande 26 est dans sa position de sélection du cinquième rapport de marche avant engagé dans l'évidement 50. La commande du rapport de marche arrière peut par exemple être effectuée, comme cela est représenté à la figure 3, au moyen d'un basculeur 56 qui est monté pivotant dans le carter 22 autour d'un axe de pivotement 58 dont l'axe géométrique Y-Y est parallèle à l'axe X-X de l'arbre de commande 20. Le basculeur 56 est un levier du premier type dont l'extrémité libre 60 s'étend près de la crosse 42, dans un plan parallèle à la direction de coulissement C de cette crosse. L'extrémité 60 comporte un évidement 62 en forme de U dont la branche de droite 64 délimite la face d'engagement du rapport de marche arrière avec laquelle coopère l'extrémité 46 du doigt 26 pour faire pivoter le basculeur 56 dans le sens horaire autour de son axe Y-Y. La branche opposée du U délimite la face de dégagement parallèle 66 du rapport de marche arrière avec laquelle peut coopérer 1/extrémité libre 46 du doigt de commande 26. A la figure 3 le basculeur est représenté dans sa position de point mort et l/on constate que, comme dans le cas de la crosse 42, la face de dégagement 66 s'étend sur une hauteur réduite par rapport à la face 64 de manière que l'extrémité libre 46 du doigt 26 n'interfère pas avec cette face lorsque le doigt de commande 26 pivote autour de l'axe X-X dans le sens horaire depuis sa position de point mort, c'est-à-dire dans le sens correspondant à l'engagement du cinquième rapport de marche avant. On a ainsi réalisé avec un seul couloir de sélection une commande du cinquième rapport de marche avant et de la marche arrière sans interférence lors du mouvement de passage de l'un ou de l'autre de ces rapports. D'une manière connue des moyens d'interver- rouillage de sélection sont agencés sous la forme d'ancres d'interverrouillage. Une ancre est une pièce portée par l'arbre de commande 20 sur lequel elle coulisse mais auquel elle n'est pas liée en rotation. Elle s'étend axialement de part et d-autre des doigts de commande 24 et 26, empêchant le coulissement des crosses qui ne sont pas alignées avec le doigt 24 ou le doigt 26. Dans le cadre de l'invention, l'ancre d'interverrouillage 68 comporte des paires de faces inclinées opposées 70 et 72 pour pouvoir coopérer avec les faces correspondantes des évidements 50 et 62. Les angles "a" et "b" peuvent par exemple être sensiblement égaux à 15 . Dans le mode de réalisation représenté aux figures 5 à 12, l'axe Y-Y du basculeur de marche arrière 56 est perpendiculaire à l'axe de l'arbre de commande 20 et l'extrémité 60 du basculeur se déplace près de la crosse 42 au voisinage d'un plan parallèle à la direction C de coulissement des crosses 40 et 42. Le basculeur 56 est représenté dans sa position de point mort à la figure 5, une position correspondant à l'engagement de la marche arrière étant représentée en silhouette. On a également représenté sur cette figure la crosse 73 de sélection des deux premiers rapports de marche avant. Grâce à cet agencement, et comme cela est illustré à la figure 6, l'on obtient un couloir de sélection du cinquième rapport de marche avant plus large que celui du rapport de marche arrière ce qui, du fait du rappel en sélection, permet d'assurer une butée en dégagement du cinquième rapport de marche avant empêchant toute interférence accidentelle avec la marche arrière (voir figure 7). Le basculeur 56 possède à son extrémité libre une saillie 75 qui s'étend en direction de la crosse 42 et avec laquelle peut coopérer l'extrémité libre 46 du doigt de commande 26 lorsque le cinquième rapport de marche avant est engagé pour assurer le verrouillage en direction du passage de la marche arrière (voir figure 7). Lorsque le rapport de marche arrière est engagé comme cela est représenté à la figure 8, le verrouillage de sécurité du cinquième rapport de marche avant est assuré grâce à une face d'appui supplémentaire 71 prévue sur la crosse 42 qui s'étend parallèlement à la face de hauteur réduite 54 et contre laquelle vient buter le doigt 46 lorsqu'il a atteint sa position angulaire maximale dans le sens anti-horaire correspondant à l'engagement de la marche arrière (voir figures 8 à 10). Dans le mode de réalisation représenté notamment aux figures 7 et 9, le doigt de commande 46 travaille entre 0 et 30 tandis que son dégagement de l'évidement 62 est assuré par la rotation du basculeur et non plus par celle du doigt de commande. Tout en conservant la même implantation du basculeur avec son axe perpendiculaire à celui de l'arbre de commande, il est possible de prévoir de l'entraîner par le doigt de commande pour le passage et la sélection des quatre premiers rapports de marche avant qui est sensiblement perpendiculaire à la direction de coulissement C dans la position de point mort. Un tel agencement, représenté suivant deux modes de réalisation aux figures 11 et 12, procure un rendement optimal en effort pour la commande de l'engagement de la marche arrière. En position de sélection du cinquième rapport de marche avant ou de la marche arrière le doigt de commande 24, 44 se trouve en face de la marche arrière et l'autre doigt 26, 46 se trouve engagé dans la crosse 42, ce qui permet de revenir à des largeurs axiales des doigts de commande et des crosses identiques entre elles. Dans ce mode de réalisation, la difficulté principale réside dans la conception de l'ancre d'interverrouillage 80, 82, 84 qui coulisse avec les doigts 24, 44 et 26, 46. En effet, si on prévoit des blocs d'inter- verrouillage indépendants 80 et 84 pour contrôler les deux doigts, ceuxci doivent être écartés au moins de quatre largeurs de crosse (voir figure 11) et nécessitent des usinages et un montage délicat. Ce choix de blocs indépendants n'est pas souhaitable. En fait la crosse de sélection et de passage du cinquième rapport de marche avant n'a besoin d'être verrouillée que dans un sens ce qui rend possible l'utilisation d'un même bloc d'inter- verrouillage 86 comme cela est représenté aux figures 12 et 13. Dans ce cas la crosse bute, dans sa position de point mort, d'un côté sur une partie fixe 89 du carter, et de l'autre côté sur un rebord échancré 87 de l'ancre 86, et l'entrée du doigt de commande 46 dans cette crosse s'effectue de préfé- rence à l'aide de chanfreins 88 et 90 prévus d'un seul côté comme cela est représenté à la figure 14. Une autre solution (voir figures 15 et 16) consiste à prévoir une encoche 92 en forme de U dans la crosse 42 qui coopère avec un tenon 94 de l'ancre 86 comme cela est représenté à la figure 15 pour assurer le verrouillage de cette crosse dans sa position de point mort (Fig.15), le bloc 86 étant dégagé avec son tenon 94 de lVencoche 92 pour permettre l'engagement du cinquième rapport de marche avant (Fig.16). REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'une boîte de vitesses de véhicule automobile dans laquelle des éléments mobiles d'engagement et de dégagement des rapports sont déplacés à l'aide de crosses (40, 42, 73) coulissantes parallèles susceptibles de coulisser selon une direction commune de coulissement (C) dans au moins un sens à partir d'une position de point mort, chaque crosse comportant un évidement (50, 62) en forme de U dont les branches délimitent des faces parallèles (52, 54, 64, 66) d'engagement et/ou de dégagement de rapports qui sont perpendiculaires à la direction commune de coulissement (C) des crosses, avec un doigt de commande (24, 26) dont l'extrémité libre (44, 46) est susceptible d'être reçue dans au moins l'un desdits évidements pour coopérer avec lesdites faces et qui pivote pour provoquer le passage d un rapport, ce doigt étant lié en rotation et en translation à un arbre de commande (20) qui coulisse, perpendiculairement à la direction commune de coulissement (C) des crosses, pour permettre l'engagement du doigt de commande dans au moins l'une des crosses en vue de la sélection d'au moins un rapport, caractérisé en ce que l'une (42) des crosses associée à un seul rapport (5) est, à son point mort, écartée du plan passant par 1Jarbre de commande (20) et perpendiculaire à ladite direction commune de coulissement (C) des crosses, le doigt de commande (26) étant, dans la position d'engagement de ce rapport, sensiblement perpendiculaire à cette direction commune de coulissement, la face (54) de lJévidement (50) de cette crosse (42) pour le dégagement de ce rapport s'étendant sur une hauteur réduite de manière que le doigt de commande puisse pivoter librement au-delà de sa position angulaire de point mort dans le sens correspondant au dégagement de ce rapport sans que son extrémité libre (46) interfère avec ladite face de dégagement (54). 2. Dispositif de commande d'une boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un rapport supplémentaire (AR) est commandé par un basculeur (56) monté pivotant autour d-un axe (58) du carter (22) de boîte et dont une extrémité libre (60) comporte un évidement (62) en forme de U dont les branches délimitent des faces parallèles (64, 66) respectivement d'engagement et de dégagement de ce rapport supplémentaire qui sont parallèles audit axe de pivotement, l'extrémité libre (46) du doigt de commande étant simultanément reçue dans les évide- ments (50) de la crosse et (62) du basculeur, la face (66) de ce dernier pour le dégagement du rapport supplémentaire (AR) s'étendant sur une hauteur réduite de manière que le doigt de commande puisse pivoter librement par rapport au basculeur (56) au- delà de sa position angulaire de point mort dans le sens correspondant à l'engagement dudit rapport et au dégagement du rapport supplémentaire sans que son extrémité libre (46) interfère avec la face de dégagement (66) de l'évidement (62) du basculeur. 3. Dispositif de commande d'une boîte de vitesses selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe de pivotement (58) du basculeur est parallèle à l'axe de rotation (X-X) de l'arbre de commande (20) et en ce que l'extrémité (60) du basculeur dans laquelle est formé l'évidement pivote dans un plan parallèle à la direction de coulissement (C) de ladite crosse (42). 4. Dispositif de commande d'une boîte de vitesses selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe de pivotement (58) du basculeur est perpen- diculaire à l'axe de rotation (X-X) de l'arbre de commande (20) et en ce que l'extrémité (60) du basculeur dans laquelle est formé l'évidement (62) pivote au voisinage d'un plan parallèle à la direction de coulissement (C) de ladite crosse (42). 5. Dispositif de commande d une boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit rapport est un rapport de marche avant et en ce que le rapport supplémentaire est le rapport de marche arrière de la boîte de vitesses.