Brevet FR2782768A1 — publié le 20000303

La présente invention concerne un procédé de fa- brication d'une fourchette de boîte de vitesses à axe mobile. L'invention concerne également les fourchettes obtenues par la mise en oeuvre d'un procédé selon le type dé- fini ci-dessus. Les fourchettes de boîtes de vitesses coopérant avec le baladeur pour changer les rapports de vitesses, tra- ditionnellement réalisées en métal usiné étaient formées de plusieurs pièces rapportées les unes aux autres, à savoir un axe, portant deux branches avec les patins coopérant avec le baladeur et portant également une crosse permettant d'actionner cette fourchette pour passer les vitesses. Ces fourchettes de boîtes de vitesses ont évolué au cours du temps et il a notamment été proposé de réaliser IS des fourchettes en matière plastique comme cela est par exem- ple proposé dans les documents JP 59218522, JP 59121414 ou encore dans l'article de revue " EUREKA " tome 10 du 4 avril 1990. Les différentes fourchettes de boîtes de vitesses ainsi proposées sont des pièces totalement en matière plasti- que ou en matière composite, par exemple en matière plastique avec un insert métallique dans les deux branches de la four- che ou au niveau de la crosse. Le document EUREKA envisage la réalisation d'une fourchette intégralement en matière plastique. Il convient néanmoins de souligner que, dans ce dernier cas, la four- chette est fixe par rapport à son axe. Enfin, il a été proposé selon le document EP- 0 633 412 de réaliser une fourchette en matière plastique avec un insert métallique. Cette dernière fourchette se dis- tingue par un insert métallique qui constitue la crosse et l'âme de l'axe, revêtue par injection de matière plastique. Les branches de la fourchette sont réalisées totalement en matière plastique, sans insert. Dans cette dernière réalisation connue, l'insert qui constitue l'âme de l'axe, peut notamment avoir une forme irrégulière pour favoriser l'accrochage de la matière plasti- que sur cette âme constituant ainsi un axe composite. La présente invention a pour but de développer la technique des fourchettes de boîtes de vitesses, en matière composite, pour faciliter la réalisation et en particulier l'injection de la matière plastique, tout en assurant une ex- cellente tenue pour la transmission des efforts, permettant une fabrication simple et donnant un produit résistant et lé- ger. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une fourchette de boîte de vitesses à axe mo- bile, caractérisé en ce que: - on réalise une partie de base comprenant l'axe et la crosse en une seule pièce, - on injecte en matière plastique les deux branches avec les patins de la fourchette. En particulier, on injecte les deux branches de la fourchette sur l'axe en laissant libres les deux extrémi- tés de guidage de l'axe. Suivant une autre caractéristique très intéres- sante: - on réalise la partie de base en extrudant un profilé ayant une section d'axe complétée par une branche correspondant à la section de la crosse, en coupant le profilé à la lon- gueur de l'axe, et en découpant, dans la branche, les deux doigts formant la crosse, puis - on injecte en matière plastique les deux branches avec les patins de la fourchette sur l'axe du profilé en laissant libres les deux extrémités de guidage de l'axe et les deux doigts de la crosse, et en particulier on réalise un insert tubulaire et on in- jecte la fourchette sur cet insert puis on assemble en enga- geant la fourchette avec son insert sur l'axe et on les bloque. Cet axe mobile est notamment réalisé en aluminium extrudé ou en un alliage léger extrudé. Selon une variante très intéressante du procédé: - on découpe dans une tôle un flan rectangulaire de dimen- sions correspondant à celles de l'axe à réaliser, dévelop- pé, en formant, à l'emplacement de deux doigts de la crosse, le long des bords parallèles à l'axe, une pièce respective ayant chacune deux prolongements semblables, - on roule une bande de tôle pour former l'axe, - on applique l'une sur l'autre les deux pièces pour que leurs prolongements se chevauchent à plat et forment les deux doigts de la crosse, - on replie les parties près des bords intérieurs des prolon- gements de l'une des pièces pour former les surfaces acti- ves de la crosse. L'invention concerne également les fourchettes obtenues par la mise en oeuvre de ce procédé et, notamment, une fourchette caractérisée en ce qu'elle comprend: - une partie de base ayant un axe et une crosse, en une seule pièce, les deux extrémités de l'axe étant destinées à se loger dans deux paliers de la boîte de vitesses, et - une partie à deux branches en matière plastique injectée. Suivant des caractéristiques avantageuses: - la partie à deux branches en matière plastique est injectée sur l'axe dont les extrémités sont libres sans matière plastique, - la fourchette comporte deux branches injectées sur un in- sert, l'ensemble étant fixé sur l'axe. Suivant une variante, l'axe est réalisé en tôle roulée et la crosse est constituée par deux doigts formés par des pièces en cornière soudées au tube en tôle roulée, à che- val sur la jonction des deux bords en regard de la tôle rou- lée. Suivant une autre variante, l'axe est constitué par un profilé extrudé, la crosse étant usinée dans une aile du profilé extrudé, et les deux branches en matière plastique sont injectées sur l'axe. En particulier, l'axe est en aluminium ou en al- liage léger extrudé, creux avec une section en croix régu- lière et le creux est occupé par un croisillon. La fourchette selon l'invention offre d'excellen- tes caractéristiques de rigidité et de résistance aux efforts reçus et à transmettre. Cette fourchette est très légère et sa fabrication est particulièrement simple puisque sortant du moule d'injection elle ne nécessite pratiquement plus aucun usinage. L'usinage des deux doigts de la crosse est une opération simple d'autant plus qu'il s'agit d'un usinage dans une matière facile à usiner comme de l'aluminium, un alliage léger et des plastiques techniques. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés de deux modes de réalisation dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un morceau de produit extrudé servant à la fabrication d'une fourchette de boîte de vitesses selon l'invention, - la figure 2 montre le tracé des deux doigts de la crosse dans un morceau de profilé extrudé selon la figure 1, - la figure 3 montre le profilé avant injection de la matière plastique, - la figure 4 montre la fourchette terminée avec en esquisse la fourchette proprement dite, injectée sur l'axe, - la figure 5 est une vue en perspective d'un au- tre mode de réalisation d'une fourchette selon l'invention, - la figure 6 montre un morceau de tôle qui, rou- lé et cintré, forme la base d'une fourchette selon la figure 5. 2 5- la figure 7 est une vue en perspective d'une autre variante de partie de base réalisée par extrusion, - les figures 8A, 8B sont des vues en perspective montrant respectivement une autre variante de partie de base en cours de réalisation et la partie terminée, - les figures 9A, 9B, 9C montrent en coupe trans- versale trois étapes de fabrication de la partie de base des figures 8A, 8B, - les figures 10A, 0lB sont des coupes longitudi- nales correspondant respectivement aux figures 8A, 8B. Selon les dessins, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'une fourchette de boite de vites- ses et la fourchette d'axe mobile obtenue par ce procédé. Le procédé se décompose en deux phases principa- les, la première consistant à réaliser la partie métallique de la fourchette et la seconde phase consiste à injecter sur la partie métallique, les deux branches et les patins de la fourchette. Les figures 1 à 5 montrent un premier mode de réalisation selon lequel on réalise la partie de base de la fourchette en aluminium ou en un alliage léger par extrusion et découpage puis injection de la partie en plastique formant les branches et les patins. Selon la figure 1, au cours d'une première opéra- tion, on extrude un profilé 1, notamment en aluminium, qui se compose d'une partie 11 creuse destinée à former un axe et d'une aile pleine 12 correspondant à la section d'une crosse de fourchette de boîte de vitesses. La crosse sera réalisée dans cette aile 12 et l'axe 11 sera découpé à la longueur né- cessaire pour constituer l'axe de la fourchette, coulissant dans les paliers de la boîte de vitesses, la commande du mou- vement se faisant par l'intermédiaire de la crosse. La partie 11 destinée à former l'axe est une pièce creuse ayant une section en forme de croix régulière à quatre branches (l'une se prolongeant par l'aile 12). Ces quatre branches 111, 112, 113 et 114 sont délimitées par une paroi d'épaisseur constante et les côtés Illa, b, 112a, b, 113a, b, 114a, b, se rejoignent par des congés 115, 116, 117, 118; l'intérieur creux de cette partie 11 est occupée par un croisillon 13 à quatre branches 131, 132, 133, 134 renforçant et rigidifiant la partie tubulaire. Selon une variante non représentée, le tube ne comporte pas de croisillon mais est vide. L'aile 12 de cette pièce extrudée prolonge tout d'abord la branche 112 par une partie 121 puis se poursuit par une partie 122 recourbée vers le bas dans cet exemple. D'autres formes sont envisageables notamment des formes droi- tes. Selon la seconde opération, on coupe le profilé 1 à la longueur voulue L pour la fourchette, c'est-à-dire de façon que l'axe 11 présente la longueur voulue L pour la fourchette de la boîte de vitesses. Après cette découpe, on découpe les deux doigts 141, 142 de la crosse 14 dans l'aile 12, pleine, du profilé. On obtient ainsi la pièce métallique usinée et terminée représentée à la figure 3. Cette pièce est alors placée dans un moule d'injection pour réaliser les deux branches 21, 22 de la fourchette 2 proprement dite avec les patins 211, 221 desti- nés à coopérer avec le baladeur non représenté. L'injection de matière plastique ne concerne que les branches 21, 22 de la fourchette et non les extrémités IlA, llB de l'axe destinées au guidage de la fourchette dans les paliers de la boîte de vitesses. La figure 5 montre un autre mode de réalisation de la fourchette selon lequel on réalise la partie de base 3 comprenant l'axe 31 et la crosse 32 sous la forme d'une bande de tôle roulée pour l'axe 31 et la crosse 32. L'axe 31 est constitué par un tube et les bords 311, 312 se rejoignent selon le plan de joint 313. Les extré- mités 31A, 31B du tube formant l'axe ne reçoivent pas de ma- tière plastique et se logent directement dans les deux paliers de coulissement de la boîte de vitesses. Des congés 311A, 311B sont prévus en bout de tube. Les bords 311, 312 peuvent être soudés au niveau du plan de joint 313. La crosse 32 est formée par deux pièces 321, 322 dépassant du bord respectif 311, 312 du plan rectangulaire qui, par roulage, donne l'axe 31 (fig. 6). Les pièces sont destinées à venir, après cin- trage, l'une sur l'autre, par exemple dans un plan radial par rapport à l'axe 31 mais on peut également envisager une forme courbe comme dans l'exemple précédent. Comme le montre les figures 5 et 6, ces pièces 321, 322 ont une forme particulière: La pièce 321 comporte deux prolongements 321A, 321B et avec des bords intérieurs 3210A, 3210B; la pièce 322 a deux prolongements 322A, 322B avec des parties 3223A, 3223B débordant vers l'axe YY (fig. 6) et séparées de la pièce par la fente transversale 3222 et l'une de l'autre par la fente longitudinale 3221. Lorsque les prolongements 3216A, 3216B sont mis sur les prolongements 322A, 322B après roulage et cintrage, on rabat les parties 3223A, 3223B à l'équerre pour former les surfaces d'appui de la crosse. Les différents mouvements de roulage et de cin- trage sont schématisés par des flèches courbes non référen- cées (fig. 6). Le produit obtenu est celui de la figure 5. En d'autres termes, pour la fabrication de la fourchette, on découpe dans une tôle un flan rectangulaire de dimensions correspondant à celles de l'axe à réaliser, déve- loppé, en formant, à l'emplacement de deux doigts de la crosse, le long des bords parallèles 311, 312 à l'axe 31, une pièce respective 321, 322 ayant chacune deux prolongements semblables. Puis on roule le flan de tôle pour former l'axe 31, et on applique l'une sur l'autre les deux pièces 321, 322 pour que leurs prolongements se chevauchent à plat et forment les deux doigts de la crosse. Enfin, on replie les parties 3223A, 3223B près des bords intérieurs des prolongements de l'une 322 des piè- ces pour former les surfaces actives de la crosse. On peut alors injecter la matière plastique comme précédemment. -La figure 7 montre une autre variante de réalisa- tion de partie de base 400 constituée d'un corps tubulaire 401 portant une aile 402, dirigée radialement dans cet exem- ple ainsi que deux autres ailes 403, 404. L'aile 402 est des- tinée à former la crosse et comporte à cet effet une encoche 40, 21. Les deux autres ailes 403, 404 constituent des ailes de raidissement. Cette partie de base est obtenue par extrusion selon le profil avec les trois ailes dirigées sensiblement radialement (du moins en partie à la naissance des ailes) et > après extrusion on coupe le produit à la longueur et on réa- lise l'encoche 4021 qui constituera la crosse. L'injection sur cette pièce se fera dans les con- ditions similaires à celles décrites ci-dessus. Les figures 8A-10B montrent un quatrième mode de réalisation d'une partie de base selon l'invention. La partie de base, terminée 500, est représentée aux figures 8B, 9C, 0lB. s5 Cette partie de base 500 s'obtient à partir d'un tube 501, dans lequel on réalise par hydroformage une bosse 502 (figures 8A, 9B) et on aplatit cette bosse 502 pour obte- nir la bosse plate 502A, dirigée radialement dans cet exem- ple. Après aplatissement, on taille une encoche 503 de manière à former la crosse. La figure SA montre la partie de base après réa- lisation de la bosse 502A par hydroformage et avant la réali- sation de l'encoche de la crosse. La figure 8B montre en perspective la crosse avec son encoche 503. Les figures 9A-9C montrent très schématiquement trois étapes de fabrication de la partie de base. La figure 9A montre le tube 501 utilisé au départ; la figure 9B montre la bosse 502 après hydroformage et la figure 9C montre la bosse 502A après écrasement des deux parois de la bosse. La coupe longitudinale de la figure 10A montre la bosse 502, avant réalisation de l'encoche, et la coupe longi- tudinale de la figure 0lB montre la crosse formée de la bosse 502A (aplatie) et son encoche 503. La vue en coupe de la figure 10B correspond à la coupe XX de la figure 9C. Les autres opérations telles que l'injection se font dans les mêmes conditions que celles dé- crites ci-dessus. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Procédé de fabrication d'une fourchette de boite de vi- tesses d'axe mobile, composite en métal/plastique, caractérisé en ce qu' on réalise une partie de base (1, 3) comprenant l'axe (11, 31) et la crosse (14, 32) en une seule pièce, - on injecte en matière plastique les deux branches (2, 21, 22) avec les patins (211, 221) de la fourchette. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on injecte les deux branches (211, 221) de la fourchette sur l'axe en laissant libres les deux extrémités de guidage (11A, liB, 31A, 31B) de l'axe (11, 31). ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' - on réalise la partie de base en extrudant un profilé (1) ayant une section d'axe (11) complétée par une branche (12) correspondant à la section de la crosse (14), en coupant le profilé (1) à la longueur (L) de l'axe, et en découpant, dans la branche (12), les deux doigts (141, 142) formant la crosse (14), puis - on injecte en matière plastique les deux branches (2, 21, 22) avec les patins (211, 221) de la fourchette sur l'axe (11) du profilé (1) en laissant libres les deux extrémités de guidage (11A, llB) de l'axe (11). 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on réalise la partie de base (400) en extrudant un profilé (400) avec un corps tubulaire (401), une aile (402) pour for- mer la crosse et deux ailes de raidissement (403, 404) puis on découpe dans l'aile de la crosse (402) une encoche (4021) pour former la crosse. ) Procédé selon les revendications 2, 3, 4, caractérisé en ce qu' - on extrude le profilé (1) en aluminium. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on réalise un insert tubulaire et on injecte la fourchette sur cet insert puis on assemble en engageant la fourchette avec son insert sur l'axe et on bloque. 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' - on découpe dans une tôle un flan rectangulaire de dimen- sions correspondant à celles de l'axe à réaliser, dévelop- pé, en formant, à l'emplacement de deux doigts de la crosse, le long des bords parallèles (311, 312) à l'axe (31), une pièce respective (321), 322) ayant chacune deux prolongements semblables (321A, 321B; 322A, 322B), - on roule le flan de tôle pour former l'axe (31), - on applique l'une sur l'autre les deux pièces (321, 322) pour que leurs prolongements se chevauchent à plat et for- ment les deux doigts de la crosse, - on replie les parties 3223A, 3223B près des bords inté- rieurs des prolongements de l'une (322) des pièces pour former les surfaces actives de la crosse. 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à partir d'un tube destiné à constituer la partie de base, par hydroformage, on réalise une bosse (502) que l'on aplatit (502A) dans un plan sensiblement radial pour former une saillie dans laquelle on découpe une encoche (503) pour for- mer la crosse et on injecte la matière plastique pour former les deux branches avec les patins de la fourchette. 9 ) Fourchette de boîte de vitesses obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend: 1l - une partie de base (1, 3) ayant un axe (11, 31) et une crosse (14, 32), en une seule pièce, les deux extrémités (11A, llB) de l'axe étant destinées à se loger dans deux paliers de la boîte de vitesses, et - une partie à deux branches (21, 22) en matière plastique injectée. ) Fourchette selon la revendication 9, caractérisée en ce que la partie à deux branches (21, 22) en matière plastique est injectée sur l'axe (11, 31) dont les extrémités (11A, llB; 31A, 31B) sont libres sans matière plastique. 11 ) Fourchette selon la revendication 9, caractérisée en ce qu' elle comporte deux branches injectées sur un insert, l'ensemble étant fixé sur l'axe. 12 ) Fourchette selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'axe (31) est réalisé en tôle roulée et la crosse (32) est constituée par les deux prolongements des pièces (321, 322) solidaires du tube (31) en tôle roulée et qui se chevauchent. 13 ) Fourchette selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'axe (1) est constitué par un profilé extrudé, la crosse (14) étant usinée dans une aile (12) du profilé (1) extrudé, et les deux branches (21, 22) en matière plastique sont in- jectées sur l'axe. 14 ) Fourchette de boîte de vitesses selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'axe (11) est en aluminium ou un alliage léger extrudé, creux avec une section en croix régulière et le creux est oc- cupé par un croisillon (13).