Brevet FR2661724A1 — publié le 19911108

La présente invention concerne des boites mécaniques de vitesses pour véhicules automobiles et plus particulièrement les dispositifs de commande interne de telles boîtes. Une boîte de vitesses comprend en général un arbre primaire et un arbre secondaire portant des pignons respectifs toujours en prise, les pignons de l'un des arbres étant solidaires de ce dernier tandis que les pignons portés par l'autre arbre sont montés libres en rotation et peuvent en être rendus solidaires au moyen de synchroniseurs. Par ailleurs, pour réaliser une marche arrière, il est prévu un pignon baladeur monté rotatif et coulissant sur un troisième arbre parallèle aux arbres primaire et secondaire. Ce pignon baladeur de marche arrière peut occuper une position effacée ou de repos et une position active dans laquelle il vient en prise avec un pignon de l'arbre primaire et un pignon de l'arbre secondaire qui est en général disposé sur l'un des synchronisueurs. Une telle boite de vitesses comporte donc des éléments mobiles d'engagement des rapports (synchroniseurs et baladeur de marche arrière) qui sont déplacés à l'aide de crosses coulissantes susceptibles d'être elles-mêmes déplacées suivant une direction parallèle aux axes des arbres primaire, secondaire et du baladeur. Ces crosses sont actionnées, à partir d'un levier de sélection et de passage des vitesses, à commande manuelle, par un mécanisme qui comprend un arbre monté rotatif et coulissant dans deux paliers du carter de la boîte de vitesses, cet arbre portant un doigt latéral qui coopère avec les crosses pour les faire coulisser, alternativement, dans au moins un sens et provoquer le passage des différents rapports. Ainsi qu'on l'a indiqué, le rapport de marche arrière est en général établi en amenant un pignon baladeur en prise avec deux pignons portés respectivement par les arbres primaire et secondaire. L'un de ces deux pignons est en général, pour des raisons d'encombrement, prévu sur le manchon de crabotage du synchroniseur de deux des rapports de vitesse en marche avant. Cela implique que le pignon baladeur, lorsqu'il est en position de repos, soit suffisamment éloigné du manchon de crabotage, pour que la denture de ce manchon ne vienne pas en prise avec le pignon baladeur lors de l'engagement de l'une des deux vitesses de marche avant correspondant à ce manchon de crabotage. Il en résulte une course relativement importante pour le pignon baladeur, entre sa position de repos et sa position active, de sorte que pour une course déterminée de la poignée manipulée par le conducteur, l'effort d'engagement de la marche arrière, proportionnel à la course du pignon baladeur, est relativement important.Il peut en résulter une difficulté d'engagement de cette marche arrière ou à tout le moins une sensation de résistance désagréable. Le problème que vise à résoudre cette invention est précisément de réduire l'effort d'engagement de la marche arrière, pour une course déterminée de la poignée de commande. A cet effet l'invention a pour objet une boîte de vitesses pour véhicule automobile, à plusieurs rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, obtenu en utilisant un pignon baladeur de marche arrière pouvant ocuper une position de repos et une position active correspondant à l'établissement de la marche arrière, cette boîte étant associée à un dispositif de commande comportant des moyens de sélection et de passage des différents rapports, caractérisée en ce qu'en position de repos, le pignon baladeur de marche arrière occupe une position intermédiaire entre sa position active et une position extrême correspondant à l'engagement d'un rapport déterminé de marche avant, le dispositif de commande étant agencé pour déplacer le pignon baladeur de sa position de repos vers ladite position extrême lors du passage du rapport déterminé de marche avant et pour le ramener à sa position de repos lors du dégagement dudit rapport déterminé de marche avant. Suivant un mode de réalisation, le dispositif de commande comprend un arbre de commande monté coulissant et rotatif, un doigt principal de commande fixé sur cet arbre et coopérant avec des noix d'actionnement d'organes coulissants, et une ancre fixe axialement par rapport à l'arbre de commande et fixe angulairement par rapport au carter de la boite de vitesses, et ce dispositif de commande comporte un doigt supplémentaire de commande, bloqué axialement et libre en rotation sur un angle limité par rapport à l'arbre de commande, ce doigt supplémentaire de commande coopérant avec la noix d'actionnement du baladeur de marche arrière, lorsque le doigt principal de commande coopère avec une noix d'actionnement d'un synchroniseur dudit rapport déterminé de marche avant. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple et sur lesquels La Fig. 1 est une vue schématique en bout montrant la disposition des axes des différents arbres dans une boîte de vitesse; La Fig. 2 est une vue schématique prise sui vant la ligne 2-2 de la Fig. 1; La Fig. 3 est une vue de détail en coupe montrant le dispositif de commande suivant l'invention; La Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3; Les Fig. 5a, 5b et 5c sont des vues en coupe suivant la ligne 5-5 de la Fig. 3, montrant le dispositif dans trois positions différentes; Les Fig. 6a, 6b et 6c sont des vues en coupe suivant la ligne 6-6 de la Fig. 3, montrant le dispositif dans trois positions différentes. On a représenté sur les Fig. 1 et 2 un schéma de boîte de vitesses à quatre rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, comprenant un arbre primaire 1 entraîné à partir du moteur, un arbre secondaire 2 en aval duquel est disposé un différentiel non représenté, et un arbre 3 portant un pignon baladeur 5 de marche arrière. Les axes de ces trois arbres sont parallèles entre eux. L'arbre primaire 1 porte quatre pignons de marche avant 11, 12, 13, 14 qui sont constamment en prise avec quatre pignons correspondants 21, 22, 23, 24 montés rotatifs sur l'arbre secondaire 2. L'arbre primaire porte de plus un pignon de marche arrière 15. Sur l'arbre secondaire sont disposés des dispositifs synchroniseurs 31, 32, au nombre de deux puisqu'il s'agit d'une boite de vitesses à quatre rapports de marche avant, disposés respectivement entre les pignons de première et deuxième vitesses et les pignons de troisième et quatrième vitesses. Le synchroniseur 31 disposé entre les pignons de première et deuxième vitesses porte à sa périphérie une denture 25 qui intervient dans l'établissement du rapport de marche. arrière. Le dispositif de commande permettant de sélectionner et d'engager les différents rapports est dans l'ensemble de construction classique et ne sera donc pas décrit en détail. Ce dispositif comprend des organes de commande montés coulissants sur des axes parallèles aux arbres primaire et secondaire de la boite de vitesses et ces organes coulissants sont actionnés à partir d'un levier de sélection et de passage à commande manuelle, actionné par le conducteur, et par l'intermédiaire d'un mécanisme dont seule la partie intéressée par l'invention est représentée à la Fig. 3. Ce mécanisme comprend un arbre de commande 40 monté coulissant et rotatif dans deux paliers 41, 42 du carter de la boite de vitesses. Cet arbre de commande porte un doigt latéral 43 fixé au moyen d'une clavette 44 et l'extrémité de ce doigt latéral peut coopérer, respectivement avec des crosses ou noix, au nombre de trois dans l'exemple représenté, à savoir une noix 45 de première-deuxième, une noix 46 de troisième-quatrième et une noix 47 correspondant à l'engagement de la marche arrière. Ces noix ou crosses sont bien entendu reliées de façon connue aux organes coulissants, synchroniseurs et baladeur qui interviennent dans le passage des vitesses. Sur l'arbre 40 est également montée une pièce 48 appelée "ancre" comportant deux branches 48a et 48b, cette pièce étant fixe axialement par rapport à l'arbre mais étant empêchée de tourner en même temps que cet arbre, en étant maintenue par rapport au carter de la boîte. Les extrémités des deux branches de cette ancre ont pour fonction d'empêcher tout déplacement des crosses autres que celle avec laquelle doit coopérer l'extre- mité du doigt principal de commande 43. Suivant l'invention, le pignon baladeur 5 de marche arrière occupe une position de repos, correspondant à la position de point mort de la boîte de vitesse, qui est intermédiaire entre sa position active et la position qu'il doit occuper lorsque le synchroniseur 31 est amené dans la position d'engagement du premier rapport de marche avant. Le mécanisme de commande est adapté pour réaliser les différents déplacements du pignon baladeur de marche arrière et comprend à cet effet un manchon 50 disposé sur l'arbre de commande, dans un logement 49 de la branche 48b de l'ancre. Ce manchon comporte deux doigts latéraux 51, 52 disposés axialement de part et d'autre de la branche 48b. Le premier doigt 51 adjacent au doigt principal 43 est destiné à coopérer avec un bossage 53 porté par ce a doigt principal, comme représenté sur la Fig. 6a. Le deuxième doigt 52 est analogue au doigt principal 43 et est destiné à coopérer avec la noix ou crosse 47 de commande de marche arrière. Par ailleurs, le manchon 50 comporte un bossage radial 54 destiné à limiter sa course angu a laire par rapport à l'ancre 48 (Fig. 5-) et il est prévu une bille 55 reçue dans un logement traversant 56 ménagé dans le manchon 50, cette bille ayant un diamètre supérieur à l'épaisseur radiale du manchon et pouvant coopérer avec deux encoches 57, 58 ménagées respectivement l'une dans l'arbre 40 et l'autre dans l'ancre 48. Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant En position de point mort, le baladeur 5 de marche arrière occupe la position représentée en trait plein sur la Fig. 2. Les divers composants du mécanisme de commande occupent des positions représentées a a aux Fig. 3, 4, 5-, 6a. Pour engager la première vitesse de marche avant, l'arbre 40 est déplacé axialement pour amener le doigt 43 en face de la noix 45, ce qui amène la branche 48k de l'ancre en face de la noix 46 correspondant aux troisième et quatrième rapports. Dans le même temps, le doigt 52 est amené en face de la noix 47 de marche arrière. Lors du passage de la première vitesse le doigt 43 est entrainé en rotation dans le a sens de la flèche Fl sur la Fig. 6-, ce qui entraine un déplacement de même amplitude du manchon 50, sous l'action du bossage 53. Le rapport de première vitesse étant engagé, le dispositif occupe la position représentée aux Fig. b et b; la bille 55 est engagée dans l'encoche 57 de l'arbre de commande 40. Le déplacement du manchon 50 et du doigt 52 a provoqué le déplacement du pignon baladeur 5 vers sa position 5a représentée en trait mixte à droite sur la Fig. 2, évitant ainsi toute interférence entre la denture Lors du passage de première en deuxième vitesse, l'arbre de commande 40 est entraîné en rotation b b dans le sens de la flèche F2 sur les Fig. 5b et 6 Dans un premier temps, le manchon 50 est entraîné par l'arbre grâce à la liaison procurée par la bille 55, jusqu'à ramener ce manchon et par conséquent le pignon baladeur dans leurs positions de point mort. Au-delà de cette position, s'effectue l'engagement du rapport de deuxième vitesse; la venue en butée du bossage 54 contre l'ancre 48 empêche un déplacement angulaire supplémentaire du manchon 50, la bille 55 s'effaçant alors dans l'encoche 58 ménagée c c dans l'ancre (Fig. 5c, 6c) Le rapport de deuxième est alors engagé et le pignon baladeur est maintenu dans sa position de point mort. Pour engager la marche arrière, on amène le doigt 43 en face de la noix correspondante 47 et l'on fait tourner l'arbre 40 dans le sens voulu. Dans cette position, comme pour les passages des troisième et quatrième rapports, le doigt 52 n'est pas en face d'une noix et son mouvement est sans importance. Il résulte de ce qui précède que le résultat recherché est bien obtenu : la course du baladeur entre sa position de point mort et la position d'engagement de la marche arrière étant sensiblement réduite, à peu près divisée par deux par rapport à l'état antérieur de la technique, l'effort d'engagement est réduit dans les mêmes proportions, ce qui constitue un progrès sensible. L'invention a été décrite comme étant appliquée à une boîte à quatre vitesses. Elle peut bien entendu être utilisée tout aussi bien dans une boite à cinq rapports ou davantage, ou bien encore dans une boite à deux rapports. En fait elle s'applique à toutes les boîtes à baladeur, y compris pour machineoutil, outillage, etc ... REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses à commande manuelle, pour véhicule automobile, à plusieurs rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, obtenu en utilisant un pignon baladeur de marche arrière (5) pouvant occuper une position de repos et une position active correspondant à l'établissement de la marche arrière, cette boite étant associée à un dispositif de commande comportant des moyens de sélection et de passage des différents rapports, caractérisée en ce qu'en position de repos, le pignon baladeur (5) de marche arrière occupe une position intermédiaire entre sa position active ( et une position extrême a correspondant à l'engagement d'un rapport déterminé de marche avant, le dispositif de commande étant agencé pour déplacer le pignon baladeur (5) de sa position de repos vers ladite position extrême lors du passage du rapport déterminé de marche avant et pour le ramener à sa position de repos lors du dégagement dudit rapport déterminé de marche avant. 2. Boite de vitesses suivant la revendication 1, dont le dispositif de commande comprend un arbre de commande (40) monté coulissant et rotatif un doigt principal de commande (43) fixé sur cet arbre et coopérant avec des noix (45, 46, 47) d'actionnement d'organes coulissants, et une ancre (48) fixe axialement par rapport à l'arbre de commande (40) et fixe angulairement par rapport au carter de la boîte de vitesses, caractérisée en ce que le dispositif de commande comporte un doigt supplémentaire de commande (52), bloqué axialement et libre en rotation sur un angle limité par rapport à l'arbre de commande, ce doigt supplémentaire de commande coopérant avec la noix (47) d'actionnement du baladeur (5) de marche arrière, lorsque le doigt principal de commande (43) coopère avec une noix (45) d'actionnement d'un synchroniseur dudit rapport déterminé de marche-avant. 3. Boite de vitesses suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le doigt principal de commande (43) porte un bossage (53) adapté pour entraîner en rotation le doigt supplémentaire de commande, lorsque l'arbre de commande (40) tourne dans le sens provoquant l'engagement du rapport déterminé de marche avant. 4. Boite de vitesses suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le doigt supplémentaire de commande (52) est porté par un manchon (50) monté rotatif sur l'arbre de commande (40) et il est prévu des moyens (55, 57) d'accouplement en rotation du manchon (50) et de l'arbre (40), sur une course angulaire limitée, dans le sens de rotation de l'arbre correspondant au dégagement dudit rapport déterminé de marche avant. 5. Boîte de vitesses suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens d'accouplement comprennent une bille (55) qui est reçue dans un logement traversant (56) du manchon et dont le diamètre est supérieur à l'épaisseur radiale du manchon et une encoche (57) ménagée à la périphérie de l'arbre de commande (40). 6. Boîte de vitesses suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le manchon (50) porte un bossage (54) coopérant avec une partie de l'ancre (48) pour limiter le débattement angulaire de ce manchon, dans le sens correspondant au dégagement du rapport déterminé de marche avant, et l'ancre (48) comporte dans sa périphérie interne une encoche (58) dans laquelle peut s'effacer la bille (55). 7. Boite de vitesses suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le manchon porte deux doigts (51, 52) disposés de part et d'autre d'une branche (48k) de l'ancre (48) et dont l'un (51) coopère avec le bossage (53) du doigt principal de commande (43) tandis que l'autre (52) constitue le doigt supplémentaire de commande. 8. Boîte de vitesses suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le rapport de vitesse déterminé de marche avant est le rapport de première vitesse.