Brevet FR2718503A1 — publié le 19951013

La présente invention concerne les dispositifs de commande pour boites de vitesses de véhicules automobiles. Actuellement, les véhicules comportant dans leur chaîne de transmission depuis le moteur jusqu'aux roues une boite de vitesses, qu'elle soit manuelle ou automatique, nécessitent des systèmes de synchronisation des pignons de la boîte de vitesses entre eux pour faciliter le changement de rapport de transmission lors de l'avancement du véhicule. Cette synchronisation s'impose pour éviter des chocs violents entre les pignons, lors de leur mise en prise dus à des vitesses de rotation différentes de ceuxci. Ces dispositifs de synchronisation sont souvent relativement complexes et constituent donc une part non négligeable du coût total de la boîte de vitesses. De plus, ils impliquent la présence de pignons fous qui affectent le rendement de l'ensemble propulsif du véhicule. De ce fait, il est intéressant de pouvoir s'affranchir de ce type de dispositif de synchronisation pour les pignons correspondants à certaines commandes que le conducteur du véhicule n'effectue normalement que lorsque le véhicule est à l'arrêt. C'est le cas, par exemple, de l'inversion du sens de déplacement d'un véhicule par enclenchement de la marche arrière. Dans ces conditions, si certains pignons ne sont pas munis d'un synchroniseur, il faut s'assurer que le conducteur ne puisse pas agir par erreur sur ces pignons, lors de l'avancement du véhicule, et donc lors de la rotation des éléments de la transmission. Il faut donc assurer le verrouillage de certaines commandes pendant que le véhicule roule, pour éviter tout risque d'erreur du conducteur et d'éventuelles détériorations des pignons. De tels dispositifs de verrouillage sont connus dans l'état de la technique, et comportent par exemple un actionneur agissant sur un axe de commande de la boite de vitesses en le verrouillant par rapport au carter. Ces dispositifs, comme par exemple celui décrit dans la demande de brevet français FR 78-19019 sont des dispositifs complexes, impliquant un coût important, qui réduit à néant le gain réalisé par la suppression du dispositif de synchronisation du pignon correspondant à la commande. L'invention a pour but de proposer un dispositif de commande comportant des moyens de verrouillage simples et peu onéreux permettant le blocage d'une commande dans les conditions mentionnées ci-dessus. A cet effet, elle a pour objet un dispositif de commande d'un manchon porté par un arbre qui tourne en même temps que les roues d'un véhicule, ce manchon étant solidaire en rotation de l'arbre et monté coulissant par rapport à cet arbre, le dispositif de commande comprenant des moyens pour déplacer axialement le manchon entre deux positions, et des moyens de verrouillage adaptés pour maintenir le manchon dans au moins une de ces deux positions, aussi longtemps que le véhicule se déplace et que l'arbre tourne et pour libérer le manchon lorsque le véhicule est à l'arrêt et que l'arbre ne tourne plus, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage comprennent au moins un organe de verrouillage reçu dans un logement qui est ménagé dans l'arbre et débouche à la périphérie de cet arbre, au moins une surface de butée ménagée sur le manchon, et propre à coopérer avec le ou chaque organe de verrouillage, le ou chaque organe de verrouillage étant déplaçable radialement dans ledit logement, sous les actions antagonistes de la force centrifuge et de moyens élastiques de rappel, entre deux positions : une position active dans laquelle il coopère avec ladite surface de butée pour empêcher le coulissement du manchon et une position escamotée dans laquelle ce coulissement est autorisé. Suivant d'autres caractéristiques : - au moins une surface de butée ménagée sur le manchon est constituée par une paroi d'une gorge périphérique ménagée sur la surface interne du manchon en regard de l'arbre ; - une surface de butée ménagée sur le manchon est constituée par une surface ménagée sur la face d'extrémité du manchon - l'organe de verrouillage comprend au moins une masselotte montée coulissante dans un alésage radial de l'arbre ; - lesdits moyens élastiques de rappel comprennent au moins un ressort s'étendant dans ledit logement - Il est prévu deux masselottes montées coulissantes dans un même alésage diamétral de l'arbre et reliées par un ressort hélicoïdal de rappel - chaque masselotte comporte une cavité axiale dans laquelle une extrémité recourbée du ressort est maintenue par un pion s'étendant dans la cavité suivant un de ses diamètres - ledit logement comporte une gorge périphérique ménagée dans l'arbre, dans laquelle est reçu un anneau élastique fendu suivant l'un de ses rayons, qui constitue à la fois l'organe de verrouillage et le moyen élastique de rappel, au moins une masselotte déplaçable sous l'effet de la force centrifuge étant reçue dans un alésage radial de l'arbre débouchant dans la gorge périphérique. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et se référant aux figures annexées sur lesquelles - les figures 1 et 2 sont des vues en coupe longitudinale d'un dispositif de commande selon un premier mode de réalisation de l'invention, respectivement en position verrouillée et libre - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe longitudinale d'un dispositif de commande selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, respectivement en position verrouillée et libre. - la figure 5 est une vue en perspective d'un arbre muni une gorge périphérique portant un anneau élastique fendu utilisé dans le dispositif de commande représenté sur les figures 3 et 4. Le dispositif de commande, représenté sur la figure 1, comporte un arbre 10, un manchon 12 monté coulissant sur cet arbre, un pignon 14 fixé sur l'arbre 10, des moyens 16 de déplacement axial du manchon 12 et des moyens 18 de verrouillage de ce manchon 12 lors de la rotation de l'arbre 10. Le manchon 12 comporte une denture périphérique constituant un pignon 20 adapté pour coopérer avec un pignon 22 lors de l'établissement de la marche arrière, la position représentée à la figure 1 correspondant à l'éta- blissement d'un rapport de marche avant. Sur sa face en regard du pignon fixe 14, le manchon 12 comporte une denture frontale 24 coopérant avec une denture complémentaire 26 du pignon 14. Une gorge périphérique 28 recevant une fourchette 30 des moyens 16 de déplacement axial du manchon 12 est prévue dans la partie médiane du manchon. Ces moyens 16 de déplacement axial, connus en eux-mêmes, comprennent une tringle 32 portant la fourchette 30. Ces moyens 16 assurent un déplacement axial du manchon 12 sur l'arbre 10 suivant des cannelures axiales complémentaires portées par l'arbre 10 et le manchon 12. Un alésage cylindrique 34 débouchant à ses deux extrémités est ménagé suivant un diamètre de l'arbre 10 et reçoit les moyens de verrouillage 18 du manchon 12. Ces moyens de verrouillage 18 comportent deux organes de verrouillage constitués par deux masselottes 36, de forme générale cylindrique ayant un diamètre légèrement inférieur au diamètre de l'alésage 34. Ces deux masselottes 36 sont reliées ensemble par un ressort hélicoïdal de rappel 38, dont les extrémités 40 sont recourbées et maintenues chacune par un pion 42 dans une cavité axiale 44 de la masselotte 36. Ce pion 42 s'étend suivant un des diamètres de la masselotte 36. Les moyens de verrouillage 18 comprenant les deux masselottes 36 et le ressort 38 s'étendent dans l'alésage cylindrique 34 leur servant de logement dans l'arbre 10. A sa périphérie interne, le manchon 12 comporte des surfaces de butées périphériques espacées axialement. Une première surface de butée 46 présentant une surface tronconique et ménagée partiellement sur la face d'extrémité du manchon 12 au voisinage de l'arbre 10, coopère avec la face latérale supérieure des masselottes 36 en position active pour assurer le blocage en translation du manchon 12 sur l'arbre 10, dans la position représentée sur la figure 1. Une seconde surface de butée est constituée par une paroi 48 d'une gorge périphérique 50 ménagée sur la surface cylindrique interne du manchon 12. La position de cette gorge 50 sur le manchon 12 est déterminée de sorte que, lors de l'établissement de la marche arrière, la gorge 50 se trouve en regard des masselottes 36, comme représenté sur la figure 2. Le fonctionnement de cet agencement est le suivant : sur la figure 1, la situation représentée correspond au cas où le véhicule roule en marche avant et où l'arbre 10 tourne dans un premier sens. Soumis à la force centrifuge due à la rotation de l'arbre 10, les masselottes 36 coulissent vers l'extérieur dans l'alésage 34 et viennent en contact avec la surface de butée 46 empêchant ainsi le coulissement du manchon 12 sur l'arbre 10 pendant l'avancement du véhicule. Sur la figure 2, on a représenté le même dispositif de commande, le manchon 12 ayant une position différente sur l'arbre 10, correspondant à l'établissement d'un rapport de marche arrière. Les masselottes 36 sont représentées en position escamotée correspondant à un état arrêté de l'arbre 10. En effet, n'étant plus soumises à la force centrifuge, mais uniquement à la force de rappel du ressort 38, les deux masselottes se trouvent escamotées dans l'alésage 34 de l'arbre 10 et ne remplissent plus leur rôle de verrouillage du manchon 12. Le pignon est donc libre de coulisser sur l'arbre 10 en réponse à une sollicitation du conducteur transmise par l'intermédiaire de la tringle 32 et de la fourchette 30. Lors de la mise en rotation de l'arbre, dans le sens correspondant à une marche arrière, les masselottes 36, sous l'effet de la force centrifuge, coulissent vers l'extérieur de l'arbre 10 et viennent en contact avec la paroi 48 de la gorge 50, verrouillant le manchon 12 sur l'arbre 10. Suivant un autre mode de réalisation représenté sur les figures 3, 4 et 5, le dispositif comporte des éléments communs avec le dispositif précédent, désignés par les mêmes numéros. Un arbre 100 qui correspond à l'arbre 10 des figures précédentes et porte le manchon 12 et le pignon fixe 14, comporte en outre une gorge périphérique 102 s'étendant dans le corps de l'arbre 100 radialement audelà des cannelures 104. L'arbre 100 comporte également un alésage diamétral 106 débouchant à ses deux extrémités dans la gorge périphérique 102 . Deux masselottes 108 sont mon-tées coulissantes dans cet alésage 106. Comme représenté plus en détail sur la figure 5, un anneau élastique 110 fendu suivant un rayon est reçu dans la gorge périphérique 102. Cet anneau a un diamètre tel qu'à l'état de repos ou non déformé, il repose complètement dans la gorge 102 et ne vient pas obturer transversalement les passages entre les cannelures 104 de l'arbre 100. Ainsi, lorsque l'anneau 110 est en position non déformée, le manchon 12 peut coulisser librement sur l'arbre 100. Cette situation correspond à un état arrêté du véhicule et donc de l'arbre 100. La figure 4 représente une telle situation, le manchon 12 étant par ailleurs dans une position correspondant à l'engagement de la marche arrière. Lorsque l'arbre 100 tourne dans un sens ou dans l'autre, les masselottes 108 soumises à la force centrifuge s'écartent l'une de l'autre et viennent en contact avec la surface intérieure de l'anneau élastique 110, qui sous la pression des masselottes se déforme radialement, et vient obturer le passage entre les cannelures 104 de l'arbre 100. L'anneau 110 coopère alors avec l'une ou l'autre des surfaces de butée 46 ou 48 pour verrouiller le manchon 12. Lors d'un arrêt de l'arbre, l'anneau élastique 110 repousse les masselottes 108 dans l'alésage 106 et repose au fond de la gorge 102 permettant le déplacement axial du manchon 12. Dans ce qui précède, les notions de rotation ou d'immobilité de l'arbre ne doivent pas être comprises de façon stricte. La présence des moyens élastiques de rappel implique que le verrouillage est obtenu à partir d'une certaine vitesse de rotation de l'arbre et que par contre, le déverrouillage se produit légèrement avant l'arrêt total de l'arbre. Dans ses diverses variantes de réalisation, le dispositif selon l'invention répond parfaitement aux objectifs fixés : il permet d'obtenir le verrouillage efficace d'un manchon coulissant, par des moyens mécaniques très simples, fiables, peu coûteux et peu encombrants. Ce dispositif peut également être utilisé pour n'autoriser l'enclenchement d'un frein de stationnement que lorsque le véhicule est à l'arrêt. La commande de ce frein peut par exemple être liée aux moyens 16 de déplacement du manchon qui sont neutralisés lorsque le véhicule roule, rendant alors impossible l'enclenchement du frein de stationnement. Il est à noter que dans le second mode de réalisation, en cas de tentative de déplacement du manchon 12, l'effort axial exercé par le manchon sur l'anneau déformé 110 est réparti sur toute la périphérie de la gorge 102 de l'arbre 100 conduisant à une répartition homogène des contraintes dans l'arbre. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de commande d'un manchon (12) porté par un arbre (10) qui tourne en même temps que les roues d'un véhicule, ce manchon (12) étant solidaire en rotation de l'arbre (10) et monté coulissant par rapport à cet arbre, le dispositif de commande comprenant des moyens (16) pour déplacer axialement le manchon (12) entre deux positions, et des moyens de verrouillage adaptés pour maintenir le manchon dans au moins une de ces deux positions, aussi longtemps que le véhicule se déplace et que l'arbre (10) tourne et pour libérer le manchon (12) lorsque le véhicule est à l'arrêt et que l'arbre (10) ne tourne plus, caractérisé en ce que les moyens (18) de verrouillage comprennent au moins un organe de verrouillage reçu dans un logement qui est ménagé dans l'arbre (10) et débouche à la périphérie de cet arbre, au moins une surface de butée (46, 48) ménagée sur le manchon (12), et propre à coopérer avec le ou chaque organe de verrouillage, le ou chaque organe de verrouillage étant déplaçable radialement dans ledit logement, sous les actions antagonistes de la force centrifuge et de moyens élastiques de rappel, entre deux positions : une position active dans laquelle il coopère avec ladite surface de butée pour empêcher le coulissement du manchon et une position escamotée dans laquelle ce coulissement est autorisé. 2.- Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une surface de butée ménagée sur le manchon est constituée par une paroi (48) d'une gorge périphérique (50) ménagée sur la surface interne du manchon en regard de l'arbre. 3.- Dispositif de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une surface de butée ménagée sur le manchon (12) est constituée par une surface (46) ménagée sur la face d'extrémité du manchon (12). 4.- Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de verrouillage comprend au moins une masselotte (36) montée coulissante dans un alésage radial (34). 5.- Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques de rappel comprennent au moins un ressort (38) s'étendant dans ledit logement. 6.- Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu deux masselottes (36) montées coulissantes dans un même alésage diamétral (34) de l'arbre et reliées par un ressort hélicoïdal (38) de rappel. 7.- Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque masselotte (36) comporte une cavité axiale (44) dans laquelle une extrémité recourbée (40) du ressort est maintenue par un pion (42) s'étendant dans la cavité (44) suivant un de ses diamètres. 8.- Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que ledit logement comporte une gorge périphérique (102) ménagée dans l'arbre (100), dans laquelle est reçu un anneau élastique (110) fendu suivant l'un de ses rayons et qui constitue à la fois l'organe de verrouillage et le moyen élastique de rappel, au moins une masselotte (108) déplaçable sous l'effet de la force centrifuge étant reçue dans un alésage radial (106) de l'arbre (100) débouchant dans la gorge périphérique (102).