Brevet FR2668236A1 — publié le 19920424

La présente invention se rapporte à une fourchette de botte de vitesses de véhicule automobile comportant au moins un insert et à son procédé de réalisation. 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 à 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 ou pignons dits "baladeurs" qui peuvent coulisser le long de l'arbre tout en restant entraînées 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 "fourchettes" 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 cuivre/aluminium. Ainsi, on utilise couramment des alliages ayant la composition suivante (pourcentage en poids) - Aluminium 9,7 - 10,2 - Fer 2,7 - 3,4 - Nickel De tels cupro-alliages présentent une dureté généralement inférieure à 200 HB. On constate une usure en fonctionnement des fourchettes réalisées en ces alliages, notamment au niveau de la zone de l'encoche recevant le doigt de commande, ainsi qu'au niveau des patins. I1 est connu de protéger l'encoche recevant le doigt de commande avec un clip métallique. Toutefois, ce clip risque de se détacher à l'intérieur de la botte de vitesses et de provoquer sa destruction par une usure très rapide des pièces en mouvement. L'usure est d'autant plus rapide que le clip est fabriqué dans un métal dur. Par ailleurs, le brevet français n088 16572, publié sous le nO FR 2 640 770 décrit une fourchette de botte de vitesses comportant un insert encastré dans I'épaisseur de la patte dans laquelle est formée l'encoche recevant le doigt de commande. Un tel insert ne permettait pas de protéger toutes les surfaces sollicitées de la fourchette. La présente invention a principalement pour objet une fourchette moulée de botte de vitesses comportant un insert de protection mis en place lors du moulage de la fourchette, caractérisée par le fait que ledit insert de protection recouvre complètement au moins une surface de ladite fourchette. La présente invention a aussi pour objet un procédé de réalisation de fourchette de boîte de vitesses comportant une patte comprenant un évidement constituant une encoche pour l'engagement d'un doigt de commande et des patins agissant sur des pignons baladeurs, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes consistant à - réaliser un insert, - réaliser au moins une ouverture dans l'insert, - mettre en place ledit insert dans un moule, - couler la fourchette de façon à obtenir un débordement de matière à travers l'ouverture pour former un élément de retenue de l'insert sur la fourchette La fourchette de boîte de vitesses selon la présente invention incorpore au moins un insert permettant d'améliorer la résistance à l'usure, la tenue aux chocs, et/ou les propriétés de frottement.L'insert est avantageusement incorporé dans les zones les plus sollicitées comme par exemple la zone de l'encoche et/ou les patins. Avantageusement, l'insert selon l'invention protège toute l'étendue des surfaces sollicitées y compris les éventuelles arêtes ou angles. On entend par surfaces de la fourchette ou surfaces sollicitées les surfaces devant entrer en contact avec des pièces extérieures. Par exemple, l'encoche reçoit le doigt de commande et les patins entratnent les baladeurs. La présente invention s'applique aux fourchettes de bottes de vitesses réalisées en toutes matières et notamment en acier, en fonte, en alliage de cuivre, en matière plastique et avantageusement en alliage contenant du cuivre et de l'aluminium. L'insert est placé dans le moule au moment de la coulée de la fourchette. Ainsi il fait partie intégrante de celle-ci et ne risque pas de s'en détacher. On évite ainsi le risque de destruction de la botte de vitesse par la présence d'une pièce libre. I1 est surprenant de recouvrir certaines zones de fourchettes de bottes de vitesses réalisées par exemple en alliage de cuivre et d'aluminium présentant d'excellentes propriétés de frottement, avec un insert. Toutefois, dans la mesure où l'insert est réalisé dans un matériau présentant une dureté supérieure à celle du reste de la fourchette, on constate une amélioration globale des performances. Un matériau améliorant la performance de la fourchette peut etre utilisé pour la réalisation de l'insert. Avantageusement, on utilise une tôle mince en acier à haute teneur en carbone appelé "acier à ressort". De préférence, l'insert comporte un traitement de surface améliorant sa résistance aux chocs, sa dureté, et/ou ses propriété de frottement. Par exemple, on utilise un insert métallique chromé.La couche de chrome a par exemple une épaisseur comprise entre 5 et 60 pm, de préférence 10 jim. Dans une variante, l'insert est réalisé en carbure de tungstène. Une telle fourchette garde d'excellentes propriétés mécaniques à hautes températures. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs parmi lesquels - 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 d'un moule susceptible d'être mis en oeuvre pour la réalisation de fourchettes selon la présente invention; - la figure 3 est une vue en perspective d'un premier exemple de réalisation d'inserts susceptibles d'etre mis en oeuvre pour la réalisation de fourchettes selon la présente invention; - la figure 4 est une vue en perspective d'une fourchette selon la présente invention incorporant l'insert de la figure 3; - la figure 5 est une vue en coupe partielle d'un deuxième type de fourchette selon la présente invention; ; - la figure 6 est une vue en perspective de la fourchette de botte de vitesse de la figure 5; - la figure 7 est une vue en coupe partielle d'un troisième type de fourchette selon la présente invention; - la figure 8 est une vue en perspective de la fourchette de la figure 7; - la figure 9 est une vue en perspective d'un quatrième exemple de réalisation d'insert susceptible d'etre mis en oeuvre pour la réalisation de fourchette selon la présente invention; - la figure 10 est une vue en perspective d'une fourchette selon la présente invention incorporant l'insert de la figure 9; - la figure 11 est une vue en perspective d'une fourchette selon la présente invention, comportant des inserts au niveau des patins. Sur les figures 1 à 11, on a utilisé les mêmes références pour désigner les memes éléments. En se 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. Le déplacement de la fourchette l le long de l'arbre 3 est schématisé par les flèches A, A' sur la figure 1. Pour l'entratnement de la fourchette 1, 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 1, dans une encoche 6 constituée par un évidement d'une patte 7 sensiblement en forme de U en saillie du corps de la fourchette. L'encoche 6 subit des chocs répétés de la part du levier du doigt de commande 4. Les patins 17 s'usent, à cause du frottement lors du contact avec les pièces qu'ils mettent en mouvement. Ainsi, la fourchette 1 selon la présente invention, comporte au moins un insert 13 au niveau de l'encoche 6 et/ou du ou des patins 17. Sur la figure 2, on peut voir un exemple de réalisation de moule 9 susceptible d'être mis en oeuvre pour la réalisation de fourchette selon la présente invention. Le moule 9 comporte une empreinte 8 de la fourchette à mouler, alimentée en métal liquide par un canal de coulée 18. Une broche moulante 11 permet de placer un insert 13 dans la partie du moule 9 où sera formée la partie de la fourchette à protéger. La broche moulante 11 équipée d'un insert 13 pénètre dans le dispositif de guidage de broche 10. Dans l'exemple avantageux illustré sur la figure 2, l'insert 13 comporte des ouvertures 12 à travers lesquelles passera la matière formant la fourchette pour améliorer la solidarisation de l'insert avec le reste de la fourchette. Sur la figure 3, on peut voir un exemple d'insert 13 susceptible de protéger l'encoche 6 en forme de U réalisée dans la patte 7 en saillie du corps de la fourchette. L'insert 13 comporte des zones de protection 16 d'évidements en forme de U, des rabats 20, ainsi que des rabats 15 destinés à etre noyées dans la matière coulée dans le moule. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 3, les rabats 15 sont disposés sur les bras verticaux du U. Sur la figure 4, on peut voir un exemple de fourchette de botte de vitesses comportant l'insert 13 de la figure 3. Les rabats 15 pénètrent à l'intérieur de la matière constituant la patte 7. La figure 5 est une vue partielle illustrant un insert 13 comportant une ouverture 12 permettant lors du moulage le débordement de matière de façon à former un élément de retenue 14 d'un insert 13 sur la fourchette 1. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, l'élément de retenue 14 est un plot. Sur la figure 6, on peut voir la fourchette de botte de vitesses de la figure 5. Dans l'exemple illustré sur la figure 6 les éléments de retenue 14 se trouvent aux sommets de la patte 7. La figure 7 est une vue en coupe selon un plan médian de la patte 7 d'une fourchette selon la présente invention. L'insert 13 comporte des ouvertures latérales 12 pénétrant à l'intérieur de la patte 7. Dans ce cas, les éléments de retenue 14 constituent une surépaisseur sur au moins une partie de la hauteur des bras verticaux de la patte 7. Une fourchette 1 de la figure 7 est illustrée sur la figure 8. Sur la figure 9, on peut voir un exemple d'insert 13 comportant des prolongements 19 pour couvrir, au moins partiellement les faces principales d'une patte 7 d'une fourchette 1. Ces prolongements 19 comportent des ouvertures 12 destinées à la solidarisation de l'insert 13 avec la fourchette 1 suivant le même principe que dans l'exemple de la figure 5. Sur la figure 10, on peut voir une fourchette 1 comportant un insert 13 de la figure 9. Dans l'exemple de la figure 10 l'élément de retenue 14 comporte des pattes verticales se prolongeant jusqu'aux ouvertures 12 des prolongements 19 de l'insert 13. Sur la figure 11, on peut voir une fourchette 1 selon la présente invention comportant un insert 13 fixé sur chacun des deux patins 17. Dans l'exemple illustré sur la figure 11, chaque insert 13 est retenu par trois éléments de retenue 14 en forme de plots. Un premier plot est placé au sommet de l'insert 13, un autre à chacune de ses extrémités. I1 est particulièrement avantageux d'utiliser des inserts comportant un revetement améliorant les propriétés de frottement pour protéger les patins 17 d'une fourchette 1 selon la présente invention. Ce revetement est par exemple une couche de chrome. Sur la figure 11, la patte 7 de la fourchette 1 n'est pas visible. Sans sortir du cadre de la présente invention, la fourchette 1 peut comporter aussi bien un insert au niveau de l'encoche 6 et d'au moins un patin 17 que uniquement au niveau d'un seul de ses emplacements. Dans un exemple avantageux, on a effectué un moulage en coquille métallique d'une fourchette 1 réalisée en un alliage ayant la composition suivante en pourcentage en poids - Cuivre 87 Z - Aluminium 10 Z - Fer 3 Z autour d'un insert en tôle mince d'acier à haute teneur en carbone dit "acier à ressort". Après le moulage de la fourchette 1, on a soumis l'insert 13 à une trempe à l'eau. La présente invention s'applique principalement à la réalisation de fourchettes de bottes de vitesses de véhicules notamment terrestres. REVENDICATIONS 1. Fourchette moulée de boîte de vitesses comportant un insert de protection mis en place lors du moulage de la fourchette, caractérisée par le fait que ledit insert de protection (13) recouvre complètement au moins une surface de ladite fourchette (1). 2. Fourchette selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'insert (13) comporte au moins une ouverture (12) et que la fourchette (1) comporte au moins un élément de retenue (14) de l'insert (13) sur la fourchette (1) constitué par un débordement de la matière constituant la fourchette à travers ladite ouverture (12). 3. Fourchette selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte un insert (13) protégeant une encoche (6) pour l'engagement du doigt de commande (4). 4. Fourchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte un insert (13) pour protéger chacun des deux patins de commande (17). 5. Fourchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle est réalisée par moulage d'un métal ou d'un alliage métallique. 6. Fourchette selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'elle est réalisée dans un alliage comportant du cuivre et de I'aluminium. 7. Fourchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'insert (13) est réalisé en acier. 8. Fourchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'insert (13) comporte un revetement améliorant ses propriétés de frottement. 9. Fourchette selon la revendication 8, caractérisée par le fait que l'insert (13) comporte un revêtement de chrome. 10. Procédé de réalisation de fourchette de bote de vitesses comportant une patte comprenant un évidement constituant une encoche pour l'engagement d'un doigt de commande et des patins agissant sur des pignons baladeurs, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes consistant à - réaliser un insert (13), - réaliser au moins une ouverture dans l'insert (13), - mettre en place ledit insert (13) dans un moule (9), - couler la fourchette (1) de façon à obtenir un débordement de matière à travers l'ouverture (12) pour former un élément de retenue (14) de l'insert (13) sur la fourchette (1).