Brevet FR2739910A1 — publié le 19970418

DISPOSITIF D'ASSISTANCE AU CHANGEMENT DE RAPPORT D'UNE BOITE DE VITESSE La présente invention concerne un dispositif d'assistance au changement de rapport d'une boîte de vitesse. On connaît de tels dispositifs comportant un cylindre, ou barillet, susceptible d'être entraîné en rotation dans un sens ou dans l'autre, et portant à sa surface des rainures, ou pistes, coopérant avec des doigts suiveurs de came. Un dispositif de ce type est décrit dans la demande de brevet français n" 95 01097. Ce dispositif permet de commander notamment une boîte de vitesse du type comprenant un levier de sélection de vitesse et un levier de passage de vitesse actionnés à partir d'un levier de vitesse manuel. Ces boîtes de vitesse sont de loin les plus usuelles à l'heure actuelle. Le levier de vitesse peut être déplacé suivant une grille dite "en H", c'est-à- dire, à partir d'une position neutre, suivant un premier mouvement transversal permettant, à l'aide du levier de sélection, de sélectionner généralement un groupe de deux rapports de vitesse ( par exemple première et seconde, troisième et quatrième, et cinquième et marche arrière) puis, suivant un deuxième mouvement longitudinal permettant, à l'aide du levier de passage, de passer l'un des deux rapport de vitesse sélectionnés. Dans un tel dispositif de type connu, le levier de vitesse est monté mobile en rotation autour d'un axe unique pour effectuer des mouvements de va-et-vient de chaque côté d'une position neutre, et ledit dispositif comprend des moyens de transformation reliés en entrée audit levier de vitesse par une biellette d'entrée et en sortie auxdits leviers de sélection et de passage par respectivement une biellette de sélection et une biellette de passage, pour transformer ledit mouvement de va-et-vient en un mouvement des leviers de sélection et de passage tel qu'un mouvement de va-et-vient d'un côté de la position neutre entraîne le passage de la vitesse supérieure et qu'un mouvement de va-et-vient de l'autre côté de la position neutre entraîne le passage de la vitesse inférieure.Ainsi, un seul mouvement longitudinal de préférence, permet le passage d'une vitesse à l'autre supérieure ou inférieure suivant le sens du mouvement. Le retour au point neutre peut s'effectuer automatiquement, par exemple sous l'action de moyens élastiques. Plus particulièrement, ces moyens de transformation peuvent comprendre un levier d'entrée relié à la biellette d'entrée et agencé pour commander un barillet muni d'une piste de sélection et d'une piste de passage dans lesquelles se déplacent respectivement un doigt de sélection et un doigt de passage, chaque doigt étant monté sur un levier de sortie relié respectivement à la biellette de sélection et à la biellette de passage. Une difficulté réside dans le profil de la piste de passage qui doit permettre un passage de vitesse aisé. La présente invention vise à fournir un dispositif apportant une solution à cette difficulté. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif d'assistance au changement de rapport d'une boîte de vitesse, comprenant un barillet muni d'une piste de passage comportant une pluralité d'emplacements correspondant chacun à un rapport déterminé, lesdits emplacements étant reliés par des tronçons de piste, caractérisé par le fait que i'un au moins desdits tronçons comprend, en allant du rapport inférieur au rapport supérieur, une première partie faisant avec les cercles générateurs un angle généralement relativement faible suivie d'une deuxième partie faisant avec lesdits cercles un angle généralement relativement élevé. On conçoit que, plus l'angle de la piste avec les cercles générateurs ou angle d'hélice, est faible, meilleurs sont la démultiplication et le rendement du dispositif. La disposition selon l'invention permet donc d'obtenir un bon rendement et une bonne démultiplication au rétrogradage passage d'un rapport supérieur à un rapport inférieur- lors de la synchronisation, qui mobilise des efforts importants, des pignons de la boîte de vitesse après déclenchement du rapport supérieur, et un moins bon rendement et une moins bonne démultiplication au passage -passage d'un rapport inférieur à un rapport supérieur-, lors de l'enclenchement du rapport supérieur, ce qui ralentit ce passage et permet d'éliminer les craquements de la boîte de vitesse lors de cet enclenchement. Avantageusement, lesdits emplacements sont alternativement disposés de part et d'autre d'un cercle générateur, lesdites première et deuxième parties se raccordant sur ledit cercle. De préférence, ladite piste coopère avec un doigt suiveur de came monté sur un levier pivotant autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe du barillet, les axes du barillet et du levier étant disposés de telle sorte que le doigt est poussé lors du passage du rapport inférieur au rapport supérieur, et tiré lors du passage du rapport supérieur au rapport inférieur. Lorsque la piste coopère ainsi avec un doigt suiveur de came monté sur un levier pivotant autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe du barillet, à angle d'hélice égal, I'effort à vaincre n'est en effet pas égal en passage et en rétrogradage. En effet, dans un des sens de rotation du barillet, le doigt suiveur de came est poussé par la piste vers son axe de rotation de sorte que son levier de support est en situation d'arc-boutement, alors qu'il est tiré dans l'autre sens de rotation. Grâce à l'agencement selon l'invention, on bénéficie du meilleur rendement et de la meilleure démultiplication lorsque le levier est en situation d'arc-boutement et que l'effort est maximum, c'est-à-dire lorsque l'on déclenche un rapport pour passer au rapport supérieur. Dans un mode de réalisation particulier, ladite première partie d'au moins l'un desdits tronçons comprend, en allant du rapport inférieur au rapport supérieur, une première portion faisant généralement avec les cercles générateurs un angle relativement élevé, suivie d'une deuxième portion faisant avec lesdits cercles un angle généralement relativement faible, suivie enfin d'une troisième portion faisant de nouveau avec lesdits cercles un angle généralement relativement élevé. Ainsi, lors d'un rétrogradage, bénéficie-t-on d'un rendement relativement faible à l'armement du synchroniseur et au crabotage, où les efforts ne sont pas importants, mais d'un bon rendement entre ces deux phases lors de la synchronisation. Le barillet peut comprendre en outre une piste de blocage disposée sensiblement suivant un arc d'un cercle générateur, et coopérant avec un doigt rétractable pour empêcher le passage soit du point mort lorsque l'on se trouve dans le premier rapport, soit le passage de la marche arrière lorsque l'on se trouve au point mort. Il peut en effet être utile de limiter les possibilités de passage de vitesse. Ceci est en particulier le cas en course, à grande vitesse en première, où il est essentiel de ne pas passer le point mort où l'on peut perdre le contrôle du véhicule. II en est de même en conduite normale où I'on peut souhaiter éviter un passage intempestif de la marche arrière à partir du point mort tant que le véhicule n'est pas l'arrêt. Dans un mode de réalisation particulier ledit barillet comprend en outre une piste de sélection formant une pluralité de tronçons en arc de cercle correspondant chacun à une vitesse ou à un groupe de vitesses, reliés par des tronçons de raccord hélicoïdaux, lesdits tronçons de raccord s'inscrivant angulairement entièrement dans des zones où la piste de passage se trouve sur un emplacement de point mort, lesdites zones débordant angulairement desdits tronçons. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un ensemble moteur comportant un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale des moyens de transformation de mouvement de ce dispositif; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 111-111 de la figure 2; - la figure 3' est une demi-vue à plus grande échelle correspondant à la figure 3 avec les organes d'assistance en position de fonctionnement; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 2; et - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 2. - la figure 6 est une vue développée de la surface latérale du barillet, illustrant le profil des pistes; - la figure 7 est une vue à plus grande échelle du détail VII de la figure 6; et - la figure 8 est un schéma de la grille de commande de la boîte de vitesse associée au barillet de la figure 6. On voit, schématisé à la figure 1, le bloc moteur 1 d'un véhicule automobile, associé à une boîte de vitesse 2 du type de celles commandées par un levier de vitesse à grille "en H" Cette boîte de vitesse comporte donc de façon connue un levier de sélection de vitesse 3 et un levier de passage de vitesse 5. Le levier de vitesse est représenté rabattu dans le plan de la figure pour une meilieure compréhension. Le levier de vitesse 5 est susceptible de pivoter autour de l'axe 6 dans un plan longitudinal par rapport au plan médian du véhicule. Plus précisément, ce levier peut effectuer des mouvements de va-et-vient représentés par les flèches 7a et 7b de part et d'autre de la position neutre représentée à la figure 1. L'extrémité du levier de vitesse opposée au pommeau 8 est reliée par une biellette d'entrée 9 à un levier d'entrée 10 (figure 2) d'une unité de commande 11. Cette unité de commande possède deux leviers de sortie 12 et 13 reliés respectivement par une biellette de sélection 14 et par une biellette de passage 15 aux leviers de sélection et de passage 3 et 4 de la boîte de vitesse 2. L'unité de commande 11 est contenue dans un boîtier 16 à l'extérieur duquel le levier 10 est monté à rotation, solidaire d'un arbre 17. Cet arbre 17 est lui-meme solidaire d'une fourchette 18 dont les deux branches 19 enserrent la tête 20 d'un levier basculeur 21. Ce levier 21 est monté à rotation autour d'un axe 22 fixé à un levier 23 solidaire d'un arbre 24 coaxial à l'arbre 17. Les extrémités libres des leviers 21 et 23 sont disposées entre deux systèmes hydrauliques 25a et 25b. Chaque système 25 (figure 3') est composé d'un tiroir 26 muni d'un orifice d'alimentation 27 relié à une alimentation 27' et d'un orifice de retour à la bache 28. Un piston 29 est disposé dans le tiroir 26 et est également muni d'orifices d'alimentation 30 et de retour à la bâche 31 susceptibles de venir en vis-à-vis des orifices 27 ou 28 respectivement suivant la position relative du tiroir et du piston. Un ressort 32 de rappel de piston est disposé entre le piston 29 et une butée 33 solidaire du boîtier 16, et un ressort 34 d'assistance est disposé entre le tiroir 26 et le piston 29. En position neutre, I'extrémité libre du levier basculeur 21 est en contact avec les tiroirs des systèmes hydrauliques 25a et 25b, tandis que l'extrémité libre du levier 23 est en contact avec les tiges 35 des pistons de ces systèmes. Un arbre 36 est monté dans le boîtier 16 solidaire en rotation de l'arbre 23 par l'intermédiaire de cannelures 37. Cet arbre 36 est ramené en position neutre par un ressort de rappel 38. Un levier 39 est monté solidaire de l'arbre 36. Ce levier forme à son extrémité libre un orifice oblong 40 dans lequel est engagé un axe 41 solidaire d'un bras de manivelle 42 dont l'axe de rotation porte des cliquets 43. Par l'intermédiaire de ces cliquets 43, le bras 42 entraîne en rotation un barillet 44 dont la surface est munie de deux pistes 45 et 46 formant cames. Le barillet 44 est en outre muni d'alvéoles 47 susceptibles de coopérer avec un galet d'indexage 48 porté par un levier d'indexage 49. Ce levier est monté à rotation sur l'arbre 36 et est contraint par un ressort 50 de sorte que le galet 48 ait tendance à venir s'appliquer au fond d'une des alvéoles 47. Les leviers de sortie 12 et 13 sont en fait dédoublés en une partie extérieure au boîtier 16, représentée à la figure 1, et une partie intérieure à ce boîtier représentée à la figure 2. Ces deux parties sont représentées respectivement, pour le levier 13, sous les références 13a et 13 b à la figure 5. La partie 13b porte un doigt suiveur de came 51 engagé dans la piste 46. Le levier 12 porte de la même manière un doigt engagé dans la piste 45. Les parties extérieures des leviers 12 et 13 forment chacune à leur extrémité libre une rotule 52 recevant respectivement les extrémités des biellettes 14 et 15. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante. Lorsque le levier de vitesse 5 est actionné dans un sens ou dans l'autre, il fait pivoter la fourchette 18, par exemple dans le sens de la flèche F1 des figure 3 et 3'. Celle-ci tend à son tour à faire pivoter le levier basculeur 21 en sens inverse et donc à pousser vers la droite le tiroir du système hydraulique 25b. Celui-ci est ainsi amené de sa position de la figure 3 à celle de la figure 3'. L'intérieur du piston est donc amené à la pression d'alimentation, ce qui fait sortir la tige 35 qui pousse le levier 23 également dans le sens de la flèche F1, assistant ainsi l'effort exercé par le levier de vitesse 5. Le levier 39 est donc entrainé en rotation, entraînant ainsi le barillet 44 à sa position angulaire suivante par l'intermédiaire du bras 42 et d'un des cliquets 43. Le barillet déplace les leviers 12 et 13 pour les amener en position voulue, passant ainsi le rapport de vitesse supérieur ou inférieur selon le sens de déplacement du levier de vitesse. Dans ce mouvement, le levier d'indexage 49 pivote contre l'action du ressort 50, permettant au galet d'indexage 48 de venir s'engager dans l'alvéole 47 suivante. Le barillet 44 est ainsi maintenu en place, de même que les leviers 12 et 13, tandis que le levier 39 et le levier de vitesse 5 sont ramenés en position neutre par le ressort 38, ce qui est autorisé par les cliquets 43. La figure 6 montre, la surface cylindrique du barillet développée, les pistes de sélection et de passage, référencées ici respectivement 100 et 101, et la piste d'interdiction 102, non représentée aux figures précédentes. La piste de sélection 100 est formée de quatre tronçons successifs en arcs de cercles, sensiblement parallèles entre eux, décalés en escalier, et séparés par de courts tronçons de raccord 100' inclinés en hélices. Le doigt du levier 12 se déplace dans ces tronçons successifs lors de la rotation du barillet pour commander la sélection des vitesses. Le premier tronçon 103 correspond à la sélection de la marche arrière; le tronçon suivant 104 correspond à, successivement, la sélection du point mort, de la première ou de la seconde suivant la position angulaire du barillet; le troisième tronçon correspond de la même manière à la sélection de la troisième ou de la quatrième; enfin, le dernier tronçon 106 correspond à la sélection de la cinquième. En ce qui concerne la piste de passage 101, elle ondule de part et d'autre d'un cercle 107 correspondant au point mort. On voit sur la figure 6 les emplacements successifs occupés par le doigt du levier 13 lors de la rotation du barillet pour passer respectivement la marche arrière, 108, le point mort, 109, la première, 110, la seconde, 111, la troisième, 112, la quatrième, 113, et la cinquième, 114. La marche arrière, la première, la troisième et la cinquième sont d'un même côté du cercle 107, opposé à celui de la seconde et de la quatrième, ce qui correspond au schéma de la grille de la figure 8. Selon l'invention, le tronçon 115 de piste 101 compris entre les emplacements 110 et 111 de la première et de la seconde, est formé de deux parties 116 et 117 qui sont ici raccordées sur le cercle 107. La partie 116, du côté de la première, forme avec le cercle 107 un angle a plus faible que celui, ss, que forme avec le même cercle la partie 117 située du côté de la seconde. Dans le cas présent, il en est de même de chaque tronçon reliant une vitesse inférieure à une vitesse supérieure, à savoir du tronçon 118 entre la seconde et la troisième, formé des parties 119 et 120, du tronçon 121 entre la troisième et la quatrième, formé des parties 122 et 123, et du tronçon 124 entre la quatrième et la cinquième, formé des parties 125 et 126. Les parties 119 et 120, 122 et 123, et 125 et 126 respectivement se raccordent sur le cercle 107. En outre, les parties 119,122 et 125 forment avec le cercle 107 des angles inférieurs à ceux que forment avec ce cercle les parties 120, 123 et 126 respectivement. On observera que le sens de rotation du barillet provoquant la "montée" des vitesses, représenté à la figure 6 par la flèche F2, correspond à la figure 2 à la flèche F3. On voit que l'axe de rotation du levier de passage 13, sensiblement orthogonal à l'axe du barillet, est disposé de telle sorte que le levier 13 soit arc-bouté lors de la montée des vitesses, c'est-àdire poussé, alors qu'il est tiré lors des rétrogradages. Les avantages des dispositions qui viennent d'être décrites ont déjà été exposés. Si l'on se réfère maintenant à la figure 7, on voit que la partie 119 du tronçon 118 est en fait composée de trois portions successives à partir de l'emplacement 111 de la seconde. Une première portion 127 fait avec le cercle 107 un angle y; une deuxième portion 128 fait avec ce cercle un angle ; et une troisième portion 129 fait un angle g. L'angle 6 est inférieur aux angles y et .E Là encore, les avantages de ces dispositions ont été exposés cidessus. Bien entendu, les valeurs précises des angles a à g seront déterminées pour chaque boîte de vitesse particulière de manière à obtenir des efforts de passage et de rétrogradage homogènes. On observera que les tronçons de raccord 100' de la piste 100 s'inscrivent entièrement dans des zones ou la piste 101 se trouve sur le cercle de point mort 107, ces zones débordant même angulairement des tronçons 100'. On évite ainsi toute interférence dans la manoeuvre des leviers 3 et 4 de la boîte de vitesse. Enfin, la piste de blocage 102 coopère avec un doigt rétractable 130 de manière à bloquer la rotation du barillet dans le sens du rétrogradage, tant que le doigt n'a pas été rétracté par le pilote. Dans le cas représenté à la figure 6, on a supposé que le doigt 130 était situé dans l'alignement des doigts des leviers 12 et 13 et qu'il était prévu pour empecher un passage intempestif de la marche arrière, la piste 102 se terminant au niveau de l'emplacement 109 du point mort. Bien entendu, seuls certains tronçons de la piste 101 pourraient bénéficier des dispositions décrites en détail en référence à la figure 6, relatives à la décomposition d'un tronçon en deux parties. De même, I'agencement de la figure 7 pourrait être mis en oeuvre sur d'autres tronçons que celui représenté. REVENDICATIONS 1- Dispositif d'assistance au changement de rapport d'une boîte de vitesse, comprenant un barillet muni d'une piste de passage (101) comportant une pluralité d'emplacements (110, 111, 112, 113, 114) correspondant chacun à un rapport déterminé, lesdits emplacements étant reliés par des tronçons de piste (115, 118, 121, 124), caractérisé par le fait que l'un au moins (115) desdits tronçons comprend, en allant du rapport inférieur (110) au rapport supérieur (111), une première partie (116) faisant généralement avec les cercles générateurs (107) un angle (a) relativement faible suivie d'une deuxième partie (117) faisant avec lesdits cercles un angle (ss) généralement relativement élevé. 2- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits emplacements sont alternativement disposés de part et d'autre d'un cercle générateur, lesdites première et deuxième parties se raccordant sur ledit cercle. 3- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel ladite piste coopère avec un doigt suiveur de came monté sur un levier (13) pivotant autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe du barillet, les axes du barillet et du levier étant disposés de telle sorte que le doigt est poussé lors du passage du rapport inférieur au rapport supérieur, et tiré lors du passage du rapport supérieur au rapport inférieur. 4- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite première partie (119) d'au moins l'un (118) desdits tronçons comprend, en allant du rapport inférieur (111) au rapport supérieur (112), une première portion (127) faisant généralement avec les cercles générateurs un angle relativement élevé, suivie d'une deuxième portion (128) faisant avec lesdits cercles un angle généralement relativement faible, suivie enfin d'une troisième portion (129) faisant de nouveau avec lesdits cercles un angle généralement relativement élevé. 5- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit barillet comprend en outre une piste de blocage (102) disposée sensiblement suivant un arc d'un cercle générateur, et coopérant avec un doigt rétractable (130) pour empêcher le passage soit du point mort lorsque I'on se trouve dans le premier rapport, soit le passage de la marche arrière lorsque l'on se trouve au point mort. 6- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit barillet comprend en outre une piste de sélection formant une pluralité de tronçons en arc de cercle (103-106) correspondant chacun à une vitesse ou à un groupe de vitesses, reliés par des tronçons de raccord (100') hélicoïdaux, lesdits tronçons de raccord s'inscrivant angulairement entièrement dans des zones où la piste de passage se trouve sur un emplacement de point mort, lesdites zones débordant angulairement desdits tronçons.