Brevet FR2778444A1 — publié le 19991112

I "Boîte de vitesses compacte" L'invention concerne une boîte de vitesses pour véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement une boîte de vitesses de véhicule automobile, du type comportant au moins deux arbres parallèles longitudinaux primaire et secondaire, du type comportant au moins deux engrenages dans chacun desquels un pignon fou, monté à rotation sur un premier arbre, engrène avec un pignon fixe porté par un deuxième arbre, et du type comportant des moyens de crabotage de chaque pignon fou sur son arbre par l'intermédiaire de bagues coaxiales mobiles axialement, sous l'action de moyens de commande comportant des fourchettes de commande qui sont montées coulissantes parallèlement aux arbres, dont chacune est munie d'un pied transversal à l'extrémité duquel est agencée une touche de contact, les touches étant alignées transversalement suivant un arc de cercle pour être reçues dans une fourche d'un actionneur qui est susceptible d'être commandée en déplacement transversal suivant l'arc de cercle pour sélectionner une fourchette associée à un rapport de démultiplication, et parallèlement aux arbres pour engager le rapport associé à la fourchette sélectionnée en déplaçant longitudinalement une bague de crabotage du pignon fou correspondant à ce rapport. On connaît de nombreuses boîtes de vitesses comportant des moyens de commande pour le crabotage de pignons fous sur les arbres qui les portent, de manière à provoquer leur engrènement avec des pignons fixes associés appartenant à au moins un autre arbre et engager ainsi sélectivement des rapports de démultiplication déterminés associés auxdits pignons fous. Les boîtes de vitesses automobiles font convention- nellement appel à des dispositifs de crabotage à synchroniseurs du type de ceux précédemment évoqués, les dits synchroniseurs étant susceptibles d'être déplacés axialement par des fourchettes, portées par des axes, et susceptibles d'être actionnées longitudinalement le conducteur du véhicule à l'aide d'un levier de changement de vitesses disposé à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Dans le cas d'une boîte de vitesses dite "manuelle", le levier de changement de vitesses actionne une tringlerie qui agit directement sur les fourchettes, et dans le cas d'une boîte de vitesses dite "robotisée" ou à commande automatisée, le levier de changement de vitesses commande indirectement le déplacement des fourchettes, notamment par l'intermédiaire de vérins ou autre types d'actionneurs. Le document FR-A-2.609.138 décrit un tel dispositif. Ce document décrit plus particulièrement une architecture de boîte de vitesses automatisée dans laquelle le crabotage des pignons fous sur leur arbre et le déplacement des synchroniseurs parallèlement à cet arbre est réalisé par des fourchettes déplacées par actionneurs, ici des vérins. Chaque fourchette est déplacée par un actionneur associé. Cette disposition est particulièrement encombrante car elle nécessite un nombre important de fourchettes, d'axes de fourchettes et d'actionneurs. Pour réduire l'encombrement de tels dispositifs et réduire les coûts de fabrication, on a proposé de n'utiliser qu'un seul actionneur permettant de commander consécutivement les déplacements de plusieurs fourchettes. Un tel dispositif est décrit dans le document DE-A-3.600. 185. Dans ce dispositif, un actionneur comporte un bras à l'extrémité duquel une touche est susceptible d'être déplacée en rotation et en translation pour respectivement sélectionner une fourchette et engager un rapport associé à la fourchette considérée en la déplaçant parallèlement à l'arbre de la boîte. Le dispositif décrit présente un avantage certain par rapport au précédent dans la mesure o le nombre d'actionneurs est considérablement réduit. Toutefois, il demeure très encombrant du fait de la multiplicité de des axes de fourchettes et de leur disposition dans laquelle elles sont réparties transversalement. Pour remédier à ces inconvénients, I'invention propose d'améliorer la compacité de la boîte de vitesses en réduisant son encombrement transversal. Dans ce but, I'invention propose une boîte de vitesses du type mentionné précédemment, caractérisée en ce que toutes les fourchettes de commande sont montées coulissantes sur un axe commun de fourchettes, parallèle aux arbres. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - une bague de crabotage au plus est agencée à proximité d'un pignon fou, pour occuper sélectivement une position neutre ou une position de crabotage du seul pignon considéré correspondant à l'engagement d'un rapport de démultiplication, et en ce que les autres bagues de crabotage sont agencées entre deux pignons fous, pour occuper une position neutre ou deux positions opposées de crabotage de chacun des pignons fous considérés, situées axialement de part et d'autre de la position neutre et correspondant chacune à l'engagement d'un rapport de démultiplication; I'actionneur comporte une tige, longitudinale et parallèle aux arbres, qui comporte un bras transversal à l'extrémité duquel est agencée la fourche, qui peut occuper plusieurs positions angulaires prédéfinies de sélection, qui correspondent chacune à la sélection d'une fourchette, et au moins deux positions longitudinales prédéfinies de passage, qui comprennent au moins une position longitudinale extrême d'engagement d'un des rapports de démultiplication et une position neutre; - I'axe des fourchettes est coaxial à la tige de l'actionneur; - les pignons fous et les bagues de crabotage associées sont agencés axialement sur le premier arbre de la boîte de vitesses - la boîte de vitesses est une boîte à commande robotisée et l'actionneur est un vérin roto-linéaire mû par des moteurs pas-à-pas, commandés en réponse à des mouvements d'un levier de changement de vitesses du véhicule sur lequel agit le conducteur; - la boîte de vitesses est commandée manuellement et l'actionneur est relié par une tringlerie au levier de changement de vitesses du véhicule sur lequel agit le conducteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective des moyens de commande d'une boîte de vitesses conforme à l'invention sur laquelle l'une des fourchettes est illustrée dans sa position de sélection et d'engagement d'un rapport; - la figure 2 est une vue de dessus des moyens de commande selon la figure 1 sur laquelle toutes les fourchettes sont illustrées en position neutre; et - la figure 3 est une vue suivant l'axe des fourchettes des moyens de commande selon la figure 2. On voit sur les figures l'ensemble des moyens de commande 10 d'une boîte de vitesses (non représentée), conforme à un mode de réalisation de l'invention. De manière connue, des fourchettes 12 sont susceptibles de coulisser longitudinalement suivant une direction longitudinale pour coopérer avec des bagues (non représentées) de crabotage des pignons fous (non io représentés) de la boîte de vitesses. Le déplacement longitudinal suivant L des bagues de crabotage par les fourchettes 12 provoque, pour chacun des pignons fous, le crabotage du pignon fou sur l'arbre qui le porte et l'engagement d'un rapport de démultiplication. Dans le i5 mode de réalisation préféré de l'invention, les pignons fous permettant l'engagement des différents rapports de la boîte de vitesses sont au nombre de sept et commandés par le crabotage de quatre bagues disposées, tout comme les pignons fous, sur un arbre commun de la boîte de vitesses. Conformément à l'invention, les fourchettes 12 s'étendent transversalement vers le bas à partir d'un axe 14 de guidage des fourchettes 12, d'axe géométrique longitudinal A1, qui autorise leur déplacement longitudinal suivant L par l'intermédiaire de manchons 16 de guidage des fourchettes 12, montés coulissants sur l'axe de fourchettes 14. L'axe de fourchettes 14 est cylindrique et comporte une rainure de clavetage longitudinal 18, destinée à coopérer avec une forme de clavette 20, portée par un alésage 22 de chacun des manchons 16 des fourchettes 12. De cette manière, les manchons 16, et par conséquent les fourchettes 12, sont guidés en translation le long de l'axe 14, et immobilisés en rotation par rapport à cet axe commun 14. Conformément à l'invention, chaque fourchette 12 comporte un pied transversal 22, sensiblement diamétralement opposé à la fourchette 12 par rapport à l'axe de fourchette 14, venu de matière avec le manchon 16, et comportant à son extrémité libre une touche de commande 24, qui présente deux surfaces d'appui 26 et 28 qui sont parallèles et d'orientation transversale. Comme illustré en référence représenté à la figure 2, dans une position de point mort de la boîte de vitesses, les wo manchons 16 des fourchettes 12 sont disposés longitudina- lement sur l'axe 14 à intervalles réguliers, de sorte que chaque fourchette 12 occupe une position longitudinale intermédiaire entre deux pignons fous consécutifs de la boîte de vitesses, de sorte qu'aucune des bagues de crabotage des pignons fous ne provoque le crabotage d'un quelconque pignon fou de la boîte de vitesses. Dans cette configuration, les touches de commande 24 des fourchettes 12 sont toutes situées dans un même plan transversal et, comme on peut le voir plus précisément sur la figure 3, elles sont disposées suivant un arc de cercle C dans ce plan vertical transversal. Cette disposition est rendue possible par une forme particulière de chacun des bras transversaux 22 qui sont coudés pour s'étendre transversa- lement et longitudinalement de sorte que les touches 24 soient coplanaires dans le plan transversal. Conformément à l'invention, la boîte de vitesses comporte un actionneur 30, agencé au dessus de l'axe 14 des fourchettes 12, et dont une tige 32 longitudinale et d'axe A2, parallèle à l'arbre qui porte les bagues de crabotage de la boîte de vitesses, comporte un bras transversal 34 à l'extrémité duquel est agencé une fourche de commande 36. En variante (non représentée), I'axe A2 de la tige 32 de l'actionneur 30 et l'axe A1 de l'axe de fourchettes 14 peuvent être confondus pour réduire avantageusement l'encombrement total des moyens de commande. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, I'actionneur 30 est un vérin rotolinéaire qui commande des déplacements de la tige 32 en translation suivant la direction longitudinale L dans les deux sens et en rotation dans les deux sens autour de son axe longitudinal. En variante, I'actionneur peut être simplement constitué d'une tige solidaire d'une tringlerie de boîte de vitesses du véhicule, d'une commande à câbles, ou d'un autre procédé de transmission mécanique, actionné par le conducteur par l'intermédiaire d'un levier de changement de vitesses. 1 5 L'axe A2 de la tige longitudinale 32 de l'actionneur 30 passe par le centre C de l'arc de cercle C des touches 24 des bras transversaux 22 des fourchettes 12, de sorte que la fourche 36, située à l'extrémité du bras 34 de longueur adéquate, peut se déplacer suivant un mouvement de translation circulaire dans le plan transversal des touches 24 des fourchettes 12. De cette manière, et comme représenté à la figure 1, l'engagement d'un rapport de la boîte de vitesses comporte deux phases principales: - une première phase de sélection dans laquelle, en partant d'une position neutre de point mort de la boîte de vitesses décrite en référence aux figures 2 et 3, un mouvement de rotation de la tige 32 de l'actionneur provoque le déplacement en rotation de la fourche 36 dans le plan transversal correspondant à la position neutre de la boîte de vitesses pour qu'elle s'arrête en regard d'une touche 24 d'une fourchette 12 de la boîte de vitesses. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la position angulaire de la tige longitudinale 32 de l'actionneur est définie par une commande appropriée d'un moteur pas à pas provoquant une rotation d'angle déterminé de la tige 32 de I'actionneur 30 autour de son axe A2. - une deuxième phase d'engagement dans laquelle la tige 32 de l'actionneur 30 est déplacée longitudinalement vers l'avant ou vers l'arrière comme illustré à la figure 1, la fourche 36 prenant alors respectivement appui sur l'une des surfaces io d'appui 28 ou 26 de la fourchette 12 préalablement sélectionnée de façon à déplacer longitudinalement cette fourchette 12 vers l'avant ou vers l'arrière. De cette manière, la fourchette 12 sélectionnée provoque le déplacement axial d'une bague de crabotage et l'engagement d'un des rapports associés à cette bague. Lors du passage d'un rapport de démultiplication à un autre, la tige longitudinale 32 de l'actionneur est ramenée longitudinalement vers la position intermédiaire dans laquelle elle se trouve dans le plan transversal correspondant à la position de point mort de la boîte de vitesses, puis est déplacée axialement vers son autre position d'engagement de l'autre rapport associé à cette bague, ou est déplacée en rotation vers une autre touche 24 d'une autre fourchette 12 de la boîte de vitesses, puis est à nouveau déplacée longitudinalement pour engager un autre rapport de la boîte de vitesses. Cette disposition est particulièrement avantageuse, car un seul actionneur permet de commander le mouvement de toutes les fourchettes de la boîte de vitesses. Dans le cas d'une boîte de vitesses à commande robotisée, la compacité d'un tel système est particulièrement avantageuse puisque l'électronique de commande (non représentée) associée au fonctionnement du vérin rotolinéaire ne gère qu'un seul vérin rotolinéaire, ce qui permet d'en simplifier la conception. Dans le cas d'une boîte de vitesses à commande manuelle, cette disposition permet aussi de simplifier considérablement la commande de la boîte de vitesses. Par ailleurs, I'agencement des fourchettes 12 sur un axe unique et commun 14 simplifie considérablement la disposition des fourchettes 12 dans le carter de la boîte de vitesses, et permet la réalisation d'une boîte de vitesses sensiblement plus compacte que les boîtes de vitesses conventionnelles, tout en réduisant les risques de défaillance des commandes d'engagement des rapports du fait de la réduction du nombre de pièces mécaniques mises en jeu. REVENDICATIONS 1. Boîte de vitesses de véhicule automobile, du type comportant au moins deux arbres parallèles longitudinaux primaire et secondaire, du type comportant au moins deux engrenages dans chacun desquels un pignon fou, monté à rotation sur un premier arbre, engrène avec un pignon fixe porté par un deuxième arbre, et du type comportant des moyens de crabotage de chaque pignon fou sur son arbre par I l'intermédiaire de bagues coaxiales mobiles axialement, sous l'action de moyens 'de commande (10) comportant des fourchettes de commande (12) qui sont montées coulissantes parallèlement aux arbres, dont chacune est munie d'un pied transversal (22) à l'extrémité duquel est agencée une touche (24) de contact, les touches étant alignées transversalement suivant un arc de cercle (C) pour être reçues dans une fourche (36) d'un actionneur (30) qui est susceptible d'être commandée en déplacement transversal suivant l'arc de cercle (C) pour sélectionner une fourchette (12) associée à un rapport de démultiplication, et parallèlement aux arbres pour engager le rapport associé à la fourchette (12) sélectionnée en déplaçant longitudinalement une bague de crabotage du pignon fou correspondant à ce rapport, caractérisée en ce que toutes les fourchettes (12) de commande sont montées coulissantes sur un axe (14) commun de fourchettes (12), parallèle aux arbres. 2. Boîte de vitesses (non représentée) selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'au plus une bague de crabotage est agencée à proximité d'un pignon fou, pour 3o occuper sélectivement une position neutre ou une position de crabotage du seul pignon considéré correspondant à l'engagement d'un rapport de démultiplication, et en ce que les Il autres bagues de crabotage sont agencées entre deux pignons fous, pour occuper une position neutre ou deux positions opposées de crabotage de chacun des pignons fous considérés, situées axialement de part et d'autre de la position neutre et correspondant chacune à l'engagement d'un rapport de démultiplication. 3. Boîte de vitesses selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'actionneur (30) comporte une tige (32), longitudinale et parallèle aux arbres, qui comporte un o bras transversal (34) à l'extrémité duquel est agencée la fourche (36), qui peut occuper plusieurs positions angulaires prédéfinies de sélection, qui correspondent chacune à la sélection d'une fourchette, et au moins deux positions longitudinales prédéfinies de passage, qui comprennent au i5 moins une position longitudinale extrême d'engagement d'un des rapports de démultiplication et une position neutre. 4. Boîte de vitesses selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'axe des fourchettes (14) est coaxial à la tige (32) de l'actionneur. 5. Boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les pignons fous et les bagues de crabotage associées sont agencés axialement sur le premier arbre de la boîte de vitesses. 6. Boîte de vitesses selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle est à commande robotisée et en ce que l'actionneur est un vérin roto-linéaire mû par des moteurs pas-à-pas, commandés en réponse à des mouvements d'un levier de changement de vitesses du véhicule sur lequel agit le conducteur. 7. Boîte de vitesses selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle est commandée manuellement et en ce que l'actionneur est relié par une tringlerie au levier de changement de vitesses du véhicule sur lequel agit le conducteur.