Brevet FR2674041A1 — publié le 19920918

DISPOSITIF DE RAPPEL EN UN POINT CENTRAL La présente invention s'applique à un dispositif de rap- pel en un point central ou moyen pour un levier de commande de fonctions susceptible de se déplacer par pivotement autour d'un centre de pivotement selon deux directions sensiblement orthogonales l'une par rapport à l'autre. Divers équipements utilisent un levier de commande pivotant selon deux directions orthogonales, mais c'est prin- cipalement pour la commande des boîtes de vitesses à trains d' engrenage et du type à commande manuelle que l 'on trouve ce type de levier Dans de tels organes de commande, il existe une position centrale ou de point mort, de part et d'autre de laquelle pivote le levier selon une première direction pour enclencher un rapport de transmission d'une première gamme de rapports, différent selon le sens de pivotement du levier En faisant pivoter le levier selon une deuxième direction ortho- gonale à la première, ce levier vient se placer dans une nouvelle plage de pivotement selon la première direction pour enclencher un rapport de transmission d'une deuxième gamme, différent selon le sens de pivotement du levier Dans ces modes de réalisation, la position de point mort s'applique à plusieurs gammes de deux vitesses en général et s'étend sur une zone angulaire relativement large qui peut atteindre 100 d'angle, car elle est déterminée par une rainure dans la- quelle s'engage, avec un jeu important, le levier. Des commandes de boîtes de vitesses électroniques se sont développées récemment, qui utilisent des capteurs à effet Hall pour déclencher le passage des vitesses à l'aide d'un levier de commande dont le pivotement, selon deux direc- tions orthogonales, s'apparente à celui des anciens leviers de commande manuelle de passage des vitesses De tels leviers de commande présentent une position centrale disposée comme la position de point mort des leviers de commande des boîtes de vitesses La position centrale correspond à un capteur (en général un capteur à effet Hall) de marche normale de la boîte de vitesse et cette position centrale doit être posi- tionnée avec une beaucoup plus grande précision De plus, il n'est pas possible d'assurer le guidage du point central par une rainure car le levier effectue uniquement un déplacement en croix simple. La présente invention a notamment pour objet de pro- poser un dispositif de rappel en un point central d'un levier de commande, qui permette, d'une part, de guider le déplace- ment en croix simple du levier sans avoir à utiliser des rainures de guidage et, d'autre part, de positionner avec précision de point central du levier, notamment pour placer l'extrémité du levier en face d'un capteur Dans le mode de réalisation le plus courant, l'extrémité du levier porte un émetteur de signal, par exemple un aimant, qui doit venir se placer automatiquement, sous l'effet d'une force de rappel puissante, en face d'un capteur à effet Hall avec une bonne précision angulaire, de l'ordre de 2 de part et d'autre du point central idéal. Selon un autre objet de l'invention, le rappel en posi- tion centrale doit s'effectuer avec une grande fiabilité, quelle que soit la direction d'actionnement précédente du levier et sans jeu par rapport aux surfaces de rappel et par rapport à un corps de levier. A cet effet, le dispositif de rappel selon l'invention est constitué de deux ressorts à deux bras allongés, sensi- blement parallèles, qui sont disposés croisés à proximité l'un de l'autre, chacun étant orienté selon l'une des direc- tions orthogonales distinctes de déplacement du levier et les deux bras des ressorts entourent la tige du levier en la serrant, au moins en position centrale. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les deux bras d'au moins un ressort sont disposés sensiblement en face l'un de l'autre et chacun des bras d'au moins un ressort présente une partie incurvée en direction de la tige du le- vier de commande, au niveau de ladite tige placée en position centrale. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'in- vention, les deux bras des ressorts sont reliés l'un à l'au- tre à l'une de leurs extrémités par un ressort hélicoïdal de torsion qui tend à refermer les bras l'un vers l'autre et chacun des bras est susceptible de venir en appui unilatéral sur une butée à l'autre extrémité, sous l'effet de la réac- tion de torsion du ressort de torsion. Selon encore un autre mode de réalisation de l'inven- tion, les axes des deux bras d'un ressort sont disposés cha- cun sensiblement dans un même plan moyen perpendiculaire à l'axe du ressort hélicoïdal de torsion et les deux bras sont reliés chacun, à une extrémité différente du ressort de tor- sion, par une partie de raccordement inclinée par rapport à l'axe du ressort de torsion. Selon un mode de réalisation de l'invention destiné à supprimer le jeu du levier de commande en position centrale et dans toutes ses positions de déplacement, les deux bras de chaque ressort sont séparés par une butée d'appui de leurs extrémités libres, la largeur de cette butée étant légèrement supérieure au diamètre ou à l'encombrement du levier entre les deux bras et ces deux bras présentent, sous l'effet du couple du ressort de torsion, une flèche apte à rattraper le jeu entre les deux bras et le levier de commande Le ressort hélicoïdal de torsion peut entourer une pièce cylindrique solidaire d'un corps de pivotement du levier et être empri- sonné sur la pièce cylindrique par une plaque ou rondelle fixée sur l'extrémité libre de la pièce cylindrique. Selon un mode de réalisation simplifié du dispositif de rappel en un point central selon l 'invention, les deux extré- mités de chacun des bras d'au moins un ressort sont mainte- nues en position sensiblement encastrée par des organes de retenue. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, chaque bras d'au moins un ressort présente une section circu- laire sur laquelle, au moins dans la zone qui est susceptible de venir en contact avec le levier de commande, est ménagée une surface de méplat de contact avec ledit levier Les deux ressorts peuvent par ailleurs présenter des raideurs nette- ment différentes, provoquant, sur le levier de commande, des forces de rappel différentes selon la direction de déplace- ment du levier. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaî- tront à la lecture de la description de divers modes de réa- lisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé, dans lequel: la figure 1 représente la vue en coupe transversale selon le plan I-I de la figure 3, de la partie de dispositif de rappel en un point central d'une tête de commande de boîte de vitesses; la figure 2 représente la vue en coupe, selon le plan II-II de la figure 1, de la tête de com- mande de boîte de vitesses représentée à la figure 1; la figure 3 représente la vue en coupe, selon le plan III-III de la figure 1, de la tête de com- mande de boite de vitesses représentée à la figure 1; la figure 4 représente une vue en coupe, analogue à celle de la figure 1, d'un dispositif de rappel au point central d'une tête de commande de boite de vitesses dans laquelle le levier de commande est déplacé selon une première direction orthogonale; la figure 5 représente la même vue en coupe que la figure 4, dans laquelle le levier de com- mande est déplacé selon l'autre direction orthogonale; la figure 6 représente en coupe transversale, analogue à celle des figures 4 et 5, un autre mode de réalisation du dispositif de rappel en un point central pour un levier de commande de fonctions; la figure 7 représente en vue de dessous un autre mode de réalisation du dispositif de rappel au point central pour un levier de commande de boîte de vitesses; la figure 8 représente une vue de dessous, analogue à la figure 7, dans laquelle le levier de commande de boîte de vitesses est déplacé selon l'une des directions orthogonales de déplacement. Si l'on se reporte aux figures 2 et 3, on reconnaît un levier 1 de commande d'une boîte de vitesses non représentée. Le levier 1 qui est susceptible de se déplacer selon deux directions orthogonales, est relié à une rotule de forme générale sphérique 2 traversée par un axe transversal 3 au- tour duquel peut pivoter le levier 1 pour définir une pre- mière direction de pivotement indiquée par la flèche T à la figure 2 La rotule 2, réalisée en matière plastique à bon coefficient de frottement et surmoulée sur le levier 1 en tube d'acier, est emprisonnée entre une coquille inférieure 4 à ouverture conique et une coquille supérieure 5 à logement sphérique La coquille inférieure 4 présente, en-dessous de l'axe 3, des encoches 6 et 7 laissant le passage à l'axe 3 pour permettre au levier 1 de pivoter selon une deuxième direction de pivotement, définie par la flèche H à la fi- gure 3. La coquille inférieure 4 présente, après son ouverture conique 8 s'évasant vers le haut des figures 2 et 3 et ser- vant à l'appui de la rotule 2, une ouverture 9 s'évasant vers le bas de la figure L'ouverture 9 présente également une paroi conique dont la surface peut servir de butée à la sur- face cylindrique extérieure du levier constituée par un pro- longement 10 de la rotule 2 formant gaine sur le tube de levier 1 Le contact de butée de la surface extérieure du prolongement tubulaire ou gaine 10 sur la surface conique de l'ouverture 9 peut être linéaire ou sensiblement linéaire du fait que le sommet du cône de l'ouverture 9 n'est pas centré sur le centre de la rotule 2 mais est décalé axialement vers le haut des figures 2 et 3 d'une longueur permettant ce contact linéaire. A sa partie inférieure selon les figures 2 et 3, le prolongement tubulaire 10, surmoulé sur le tube de levier 1 et maintenu en position par l'axe transversal 3, porte un ai- mant 11 d'excitation de capteurs à effet Hall 12, 13, 14, 15, 16 de commande de maintien ou de passages des vitesses de la boîte de vitesses non représentée Les capteurs sont montés sur une plaque de fond 12 a du corps de levier Le capteur central 12 est un capteur de maintien en position des vites- ses tandis que les capteurs 13 et 14, selon la première direc- tion orthogonales H, sont des capteurs commandant respective- ment la montée et la descente des rapports de transmission. Les capteurs 15 et 16, selon la deuxième direction orthogo- nale T de déplacement du levier, correspondent respectivement à une position de point mort de la boîte de vitesses et à un régime de marche du moteur selon le mode puissance ou selon le mode économique. Le dispositif de rappel du levier 1 dans une position centrale vient placer l'aimant 11 exactement en face du cap- teur à effet Hall 12 commandant le maintien du crabotage des vitesses Ce dispositif de rappel, représenté en plan à la figure 1, est constitué de deux ressorts 17 et 18 à deux bras, respectivement 17 a, 17 b et 18 a, 18 b, disposés sensi- blement en face l'un de l'autre Les bras des ressorts 17 et 18 sont croisés selon les deux directions orthogonales H et T des capteurs 12 à 16, à proximité l'un de l'autre Comme on le voit sur la figure 1, les deux bras des deux ressorts entourent le levier 1 (en fait sa gaine en matière plasti- que 10) en le serrant sous l'effet d'un ressort de tor- sion 19, 20 qui relie entre eux les deux bras des ressorts. Chacun des bras des ressorts comporte, dans le mode de réali- sation représenté à la figure 1, une partie 21, 22, 23, 24 incurvée en direction de la tige du levier de commande 1 au niveau de ladite tige placée en position centrale. L'effet de la partie incurvée sera expliqué en relation avec les figures 4 et 5. Des blocs de butée 25 et 26, solidaires d'un corps de pivotement 27 du levier, monobloc avec la coquille inférieu- re 4, sont disposés entre les bras 17 a et 17 b et respective- ment 18 a et 18 b Chacun des ressorts hélicoïdaux de torsion 19 et 20 entoure une pièce cylindrique 28, 29 solidaire du corps de pivotement 27 et est emprisonné sur la surface de cette pièce cylindrique par une plaque ou une rondelle 30, 31 fixée fermement sur l'extrémité plate de la pièce cylindrique par une vis 32 vissée dans un taraudage traversant ménagé axiale- ment dans cette pièce cylindrique et qui reçoit, du côté opposé à la vis 32, une tige 33 de fixation d'un corps exté- rieur 34 d'assemblage des coquilles inférieure 4 et supé- rieure 5 sur la rotule 2 Le bloc de butée 26 est également muni d'un taraudage de réception d'une tige 33 Le ressort de torsion 19 ou 20 relie les deux bras des ressorts par une partie de liaison inclinée 19 a, 19 b, respectivement 20 a, 20 b les repoussant l'un vers l'autre Chacun des bras est en appui unilatéral sur l'un des côtés du bloc de butée corres- pondant. Si l'on se reporte à la figure 4, la tige 1 du levier de commande est déplacée selon la direction orthogonale T à l'encontre du bras de ressort 17 a On voit que la tige 1 reste en contact avec la partie incurvée 21 du levier 17 a et cesse d'être en contact avec la partie incurvée 22 du bras de ressort 17 b Du fait de son déplacement selon la direction orthogonale T, la tige de levier 1 cesse également d'être en contact pressé avec les parties incurvées 23 et 24 du res- sort 18 et se déplace pratiquement sans frottement entre les bras 18 a et 18 b Le bras de ressort 17 b vient en appui sur la face 25 a du bloc de butée 25 et la tige 1 supporte alors la totalité de la réaction du ressort de torsion 19 rapportée au bras 17 a au niveau de la partie incurvée 21 Lorsqu'on relâ- che l'effort exercé sur la tige de commande 1, le bras de ressort 17 a rappelle la tige 1 dans la position représentée à la figure 1 o toutes les parties incurvées 21 à 24 sont en contact avec la surface extérieure cylindrique de la tige 1, seul un léger jeu subsistant entre les bras des ressorts et les blocs de butée 25 et 26. On a représenté sur la figure 5 l'effet d'un déplace- ment du levier 1 selon la direction orthogonale H Le bras 18 a est repoussé tandis que le bras 18 b vient en appui sur la face 26 b du bloc de butée 26 Les différentes autres posi- tions extrêmes du levier 1 sont représentées en traits mixtes sur les figures 1 et 4, 5 et il est aisé d'imaginer les posi- tions correspondantes des ressorts 17 et 18 à partir de ces figures On remarque sur les figures 2 et 3 que les axes des deux bras de ressort sont disposés chacun sensiblement dans un même plan moyen perpendiculaire à l'axe longitudinal 35 et respectivement 36 des ressorts hélicoïdaux de torsion 19 et et, de préférence, sensiblement au milieu de la longueur de ce ressort de torsion, de telle façon que les parties de liaison inclinées 19 a, 19 b et respectivement 20 a, 20 b soient sensiblement égales Les ressorts de torsion 19 et 20 peuvent avoir des raideurs différentes, de telle façon que le levier de commande soit soumis à des forces de rappel différentes, selon la direction de déplacement Une telle disposition permet au conducteur qui utilise le levier de commande de vitesses de repérer, simplement par la résistance opposée à son action, la direction de déplacement du levier de commande au passage des vitesses, ce qui peut être utile dans des situations d'urgence ou de vigilance réduite. On a représenté sur la figure 6 une solution simplifiée du dispositif de rappel en un point central Les ressorts 17 et 18 sont constitués de deux barrettes séparées dont les extrémités sont maintenues en position sensiblement encastrée par des organes de retenue Ces organes de retenue sont cons- titués, dans le mode de réalisation représenté à la figure 6, à une extrémité, par un trou cylindrique 37, 38 ménagé par exemple dans un bloc 39 du corps de levier et dans lequel s'encastre l'une des extrémités cylindriques de la tige de ressort 17 a ou respectivement 17 b, après que la tige de res- sort ait traversé un trou de plus grand diamètre 40, 41 ména- gé dans la paroi du corps de levier Les trous 40 et 41 auto- risent le passage des parties incurvées 21 et 22 et les tiges de ressort 17 a et 17 b sont ensuite encastrées et bloquées en position à leur autre extrémité dans les trous correspondants ou 41 par des cales ou des vis de blocage 42, 43. La même disposition s'applique aux tiges de ressort perpendiculaires 18 a et 18 b Dans le mode de réalisation de la figure 6, il n'existe pas de ressort de torsion et c'est la flexion des tiges de ressort encastrées ou quasi-encastrées à leurs extrémités qui assure le rappel en position centrale ou moyenne Le mode de réalisation de la figure 6 s'applique de préférence pour des déplacements de tige 1 de faible am- plitude et lorsque la position de rappel au centre ne néces- site qu'une précision limitée La suppression des parties incurvées 21 à 24 permet d'utiliser des tiges semi-encastrées qui peuvent tourner sans dommage dans leur guidage d'encas- trement au cours de l'actionnement du dispositif de rappel. Le mode de réalisation représenté sur les figures 7 et 8 convient pour un guidage de rappel au point central de grande précision, fidèle dans le temps et sans jeu Les deux bras des deux ressorts sont séparés par une butée d'appui 25 ou 26 (la butée 26 est rapportée par une vis et peut présen- ter une largeur bien calibrée) de leurs extrémités libres. Chaque butée présente une largeur légèrement supérieure au diamètre ou à l'encombrement du levier 1 entre les deux bras du ressort Afin de supprimer le jeu, les deux bras 17 a et 17 b ou 18 a et 18 b présentent, sous l'effet du couple du res- sort de torsion 19 ou 20, une flèche importante qui rattrape le jeu entre les deux bras On a représenté sur la figure 8, la flèche fi du bras 17 a après le déplacement du levier 1 selon la direction orthogonale H, et la flèche plus impor- tante f 2 du bras 18 a qui supporte la totalité du couple de torsion du ressort de torsion 20 après le déplacement du bras 18 b par la tige de commande 1 On voit nettement sur la figure 8 que les bras du ressort 17 se rapprochent l'un de l'autre après le départ de la tige de commande pour supprimer tout jeu avec celle-ci dans toutes les positions de service. Dans le mode de réalisation selon les figures 7 et 8, le déplacement selon l'une des directions orthogonales pro- voque une friction du levier 1 sur les faces intérieures du ressort qui guident le déplacement Ce frottement reste de toute façon inférieur à l'effort de réaction important pro- voqué par le ressort de torsion 19 ou 20, mais il risquerait néanmoins de provoquer une usure linéaire sur la face inté- rieure des bras de ressort, du fait du contact quasi-ponctuel entre la paroi cylindrique extérieure du levier 1 et la sur- face cylindrique du bras de ressort Afin d'éviter une usure accélérée de la zone de contact entre l'intérieur des bras de ressort et la surface extérieure du levier 1, on peut prévoir sur la face intérieure des bras de ressort, susceptible de venir en contact avec le levier 1, une surface de méplat 18 c sur laquelle vient porter la surface cylindrique extérieure du levier 1 Si une telle disposition N existait pas, il serait nécessaire de prévoir un excès de serrage des bras de ressort sur le levier 1 afin de conserver, après usure de la face intérieure des bras de ressort au contact du levier 1, un serrage suffisant des bras de ressort sur la surface exté- rieur du levier 1 La surface de méplat 18 c peut être formée par montage du ressort de torsion et de ses bras de ressort sur un bloc de réception o le levier 1 est remplacée par un barreau abrasif actionné alternativement, la surface de méplat est ainsi formée exactement à l'emplacement souhaité. Le dispositif de rappel en un point central d'un levier se déplaçant en croix a été décrit en association à une com- mande électronique de boîte de vitesses mais il peut être appliqué à d'autres systèmes de commande à levier se déplaçant en croix o les efforts appliqués et les courses de déplace- ment sont différents de ceux du domaine d'application qui vient d'être décrit. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. il REVENDICATIONS 1. Dispositif de rappel en un point central ou moyen pour un levier de commande de fonctions susceptible de se déplacer par pivotement autour d'un centre de pivotement selon deux directions sensiblement orthogonales l'une par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux ressorts ( 17, 18) à deux bras allongés, sensiblement parallèles ( 17 a, 17 b; 18 a, 18 b) qui sont disposés croisés à proximité l'un de l'autre, chacun étant orienté selon l'une des directions orthogonales distinctes de déplacement du levier ( 1) et en ce que les deux bras des ressorts entourent la tige ( 1, 10) du levier en la serrant au moins en position centrale. 2. Dispositif de rappel selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux bras ( 17 a, 17 b; 18 a, 18 b) d'au moins un ressort ( 17, 18) sont disposés sensiblement en face l'un de l'autre. 3. Dispositif de rappel selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacun des bras ( 17 a, 17 b; 18 a, 18 b) d'au moins un ressort présente une partie incurvée ( 21 à 24) en direction de la tige ( 1, 10) du levier de commande, au niveau de ladite tige placée en position de point central. 4. Dispositif de rappel selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux bras ( 17 a, 17 b; 18 a, 18 b) des ressorts sont reliés l'un à l'autre à l'une de leurs extrémités par un ressort hélicoïdal de tor- sion ( 19, 20) qui tend à refermer les bras l'un vers l'autre et en ce que chacun des bras est susceptible de venir en appui unilatéral, à l'autre extrémité, sur une butée ( 25, 26) sous l'effet de la réaction de torsion du ressort de torsion. 5. Dispositif de rappel selon la revendication 4, caractérisé en ce que les axes des deux bras ( 17 a, 17 b; 18 a, 18 b) d'un ressort sont disposés chacun sensiblement dans un même plan moyen perpendiculaire à l'axe du ressort hélicoïdal de torsion ( 19, 20) et en ce que les deux bras sont reliés chacun, à une extrémité différente du ressort de torsion, par une partie de raccordement ( 19 a, 19 b; 20 a, 20 b) inclinée par rapport à l'axe ( 35, 36) du ressort de torsion ( 19, 20). 6. Dispositif de rappel selon l'une des revendica- tions 4 et 5, caractérisé en ce que les deux bras ( 17 a, 17 b; 18 a, 18 b) de chaque ressort ( 17, 18) sont séparés par une butée ( 25, 26) d'appui de leurs extrémités libres, la largeur de cette butée étant légèrement supérieure au diamètre ou à l'encombrement du levier ( 1) entre les deux bras et en ce que les deux bras présentent, sous l'effet du couple du ressort de torsion ( 19, 20), une flèche (fi, f 2) apte à rattraper le jeu entre les deux bras et le levier de commande ( 1). 7 Dispositif de rappel selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le ressort héli- coïdal de torsion ( 18, 19) entoure une pièce cylindrique ( 28, 29) solidaire d'un corps de pivotement ( 27) du levier et est emprisonné sur la pièce cylindrique par une plaque ou ron- delle ( 30, 31) fixée sur l'extrémité libre de la pièce cylin- drique. 8. Dispositif de rappel selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux extré- mités de chacun des bras ( 17 a, 17 b; 18 a, 18 b) d'au moins un ressort sont maintenues en position sensiblement encastrée par des organes de retenue ( 37, 38; 42, 43). 9. Dispositif de rappel selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque bras ( 17 a, 17 b; 18 a, 18 b) d'au moins un ressort présente une section circulaire sur laquelle, au moins dans la zone qui est sus- ceptible de venir en contact avec le levier de commande ( 1), est ménagée une surface de méplat ( 18 c) de contact avec ledit levier. 10. Dispositif de rappel selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les deux ressorts ( 17, 18) présentent des raideurs nettement différentes provo- quant, sur le levier de commande ( 1), des forces de rappel différentes selon la direction de déplacement du levier.