Brevet FR2819569A1 — publié le 20020719

La présente invention concerne un dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses pour véhicule automobile. On connaît un tel dispositif comprenant, logé dans le carter de la boîte de vitesses, un axe de commande portant un doigt transversal de passage de vitesse pouvant d'abord être engagé sélectivement, par coulissement de l'axe, dans l'un de plusieurs éléments juxtaposés d'engagement de rapports par l'intermédiaire respectivement de tiges parallèles coulissantes dans le carter auxquelles sont solidarisées des fourchettes de déplacement de pignons ou de crabots réalisant l'engagement ou le dégagement des différents rapports de la boîte de vitesses, et ensuite entraîner l'élément sélectionné par rotation de l'axe, de façon à réaliser l'engagement d'un rapport. Selon ce dispositif connu, les éléments juxtaposés d'engagement de rapports, appelés noix, sont solidaires des fourchettes, par soudage ou rivetage, et bien qu'un tel agencement soit économique, il apporte de nombreux problèmes liés aux dispersions de fabrication des noix et aux positionnements des fourchettes dans les carters de boîte de vitesses et d'embrayage par l'intermédiaire de leurs axes ou tiges coulissantes dans des bossages ainsi qu'à leur positionnement angulaire dans les manchons de synchroniseurs sujet à débattements radiaux et des dispersions cumulées relativement importantes. De telles dispersions posent de nombreux problèmes. Ainsi, les dispersions de positionnement des noix sur les fourchettes ainsi que les dispersions angulaires amenées par les reprises de positionnement sur les manchons des synchroniseurs, imposent un certain jeu entre les noix de passage de vitesses afin de ne pas perturber leur fonction première de coulissement. Ces jeux entre noix sont préjudiciables à l'ergonomie de la grille de passage en sélection car ils imposent une diminution des chanfreins de passage en biais du fait que la somme du jeu et du chanfrein doit être inférieure à l'épaisseur du doigt de passage diminuée de ses chanfreins, sinon le doigt de passage pourrait venir se coincer entre deux noix. En première, deuxième, cinquième ou sixième vitesse engagée, le doigt de passage de vitesses, poussé par les ressorts de rappel de sélection, vient s'appuyer sur la noix de fourchette de passage de troisième et quatrième vitesse. Dans le cas d'une dispersion de fabrication importante du manchon de synchroniseur, des moyeux et de l'arbre supportant le synchroniseur de troisième/ quatrième vitesse, ce synchroniseur pourrait avoir un battement important lors de sa rotation et transmettre ces battements par l'intermédiaire de la reprise angulaire de positionnement de la fourchette troisième/ quatrième vitesse, un battement suivant la même fréquence que la vitesse de rotation du manchon. Ce battement sera retransmis directement au pommeau du levier de changement de vitesses dans le véhicule, amplifié de la démultiplication de la commande d'environ quatre fois. En outre, le doigt de passage de vitesses étant positionné par rapport à son module de commande interne comprenant les éléments de rappel de sélection, de positionnement du point mort et de butée de sélection alors que les noix sont liées aux fourchettes, ellesmêmes positionnées par le carter et les manchons de synchroniseurs, il n'y a pas de relation directe entre la grille de passage en sélection réalisée par le module de commande interne et la grille réalisée par les noix de passage de vitesses. Dans ces conditions, le nombre de cotes à réaliser pour obtenir la liaison entre ces deux grilles implique plus de jeu de fonctionnement et est donc préjudiciable à la précision de fonctionnement directement ressentie en terme d'ergonomie au pommeau du levier de changement de vitesses. Enfin, dans le cas où le conducteur du véhicule donne un effort en sélection de vitesses alors que les rapports de première, deuxième, cinquième ou sixième vitesse sont engagés ou lors d'un passage deuxième/ troisième ou cinquième/sixième vitesse, c'est-à-dire des passages dits"en biais", un effort en sélection pourra être transmis, par l'intermédiaire de la commande de vitesses, au doigt de passage lui même en appui sur la noix de fourchette troisième/quatrième vitesse, à cette même noix et apporter vers une flexion de cette dernière, amplifiant alors les frottements des patins de fourchette sur son manchon. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses comprenant, logé dans le carter de celle-ci, un axe de commande portant un doigt transversal de passage de vitesses pouvant d'abord être engagé sélectivement, par coulissement de l'axe, dans l'un de plusieurs éléments juxtaposés d'engagement de rapports par l'intermédiaire respectivement de tiges parallèles coulissantes auxquelles sont solidarisées des fourchettes de déplacement de crabots permettant de réaliser l'engagement ou le dégagement des différents rapports de la boîte de vitesses, et ensuite entraîner l'élément sélectionné par rotation de l'axe, de façon à réaliser l'engagement d'un rapport, et qui est caractérisé en ce que les éléments juxtaposés d'engagement de rapports comprennent respectivement des barrettes plates s'étendant parallèlement aux tiges coulissantes et pouvant être entraînées chacune sélectivement en translation rectiligne relativement au carter par le doigt de passage de vitesse, chaque barrette comprenant à son bord inférieur une encoche sensiblement en forme de grand U traversant la paroi de la barrette et dans laquelle est logée une saillie de forme conjuguée d'une fourchette correspondante, s'étendant transversalement à la barrette. Avantageusement, le doigt de passage de vitesse et les barrettes d'engagement de rapports sont logés dans un boîtier fixé au carter, les barrettes étant montées mobiles en translation relativement au boîtier par l'intermédiaire de deux axes transversaux longitudinalement espacés solidaires du boîtier et traversant respectivement deux lumières longitudinales de chaque barrette. Les barrettes comprennent des excroissances identiques juxtaposées situées au-dessus des barrettes et formant pour chaque barrette deux pattes longitudinalement espacées en demi croissant de lune de support d'une partie cylindrique du doigt de passage de vitesse assurant le blocage en translation des barrettes, la partie cylindrique comportant une fenêtre de part et d'autre du doigt permettant l'entraînement en translation dans un sens ou dans l'autre de la barrette sélectionnée en faisant pénétrer l'une ou l'autre des deux pattes de la barrette dans la fenêtre correspondante suivant le sens de rotation de l'axe de commande. L'axe de commande est supporté à rotation dans le boîtier par deux paliers extrêmes et positionné axialement de celui-ci par un mécanisme de rappel de sélection logé dans le boîtier. Les fourchettes s'étendent avec leurs saillies respectives respectivement dans des plans perpendiculaires aux barrettes. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de commande de boîtes de vitesses conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de commande suivant la flèche II de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de commande de la figure 1 sans les tiges et fourchettes de celui-ci ; - la figure 4 est une vue en perspective semblable à celle de la figure 1 sans le boîtier de logement du doigt de passage de vitesses porté par l'axe de commande et des noix d'engagement de rapports ; - la figure 5 est une vue en perspective semblable à celle de la figure 4 et montrant uniquement les noix d'engagement de rapports associées respectivement aux tiges et fourchettes de déplacement ; la figure 6 est une vue en perspective représentant uniquement les tiges et leurs fourchettes de déplacement associées du dispositif de commande ; - la figure 7 est une vue en perspective d'un doigt de passage de vitesse du dispositif de commande de la figure 1 ; et - les figures 8A et 8B sont des vues schématiques de dessus des noix d'engagement de rapports et du doigt de passage suivant respectivement l'art antérieur et l'invention. En se reportant aux figures, le dispositif de commande d'une boîte de vitesses pour véhicule automobile comprend un axe de commande 1 logé dans le carter (non représenté) de la boîte de vitesses et relié par une partie coudée 2 au levier de sélection et de passage d'une vitesse de la boîte de vitesses conçue dans le cas présent pour offrir sept rapports de transmission comprenant une marche arrière AR et six rapports ou "vitesses"de marche avant 1 à 6. L'axe de commande 1 peut coulisser dans deux paliers 3, 4 solidaires respectivement de deux parois parallèles verticales 5, 6 d'un support 7 fixé au carter de la boîte de vitesses par des vis de fixation 8. L'axe de commande 1 porte un ensemble formant doigt de passage 9 qui est fixé à l'axe de commande 1 par une goupille (non représentée) s'étendant radialement à travers une partie tubulaire cylindrique 9a solidaire radialement de la surface externe d'une paroi partiellement cylindrique 10 de laquelle fait radialement saillie le doigt de passage 9b de façon que l'extrémité du doigt 9b soit située au niveau d'un certain nombre d'éléments 11, 12, 13,14 qui sont mobiles perpendiculairement à l'axe 1, comme on le verra ultérieurement. Les éléments 11-14, souvent appelés noix, peuvent entraîner des fourchettes 15, 16, 17 et 18 solidaires respectivement de tiges 19, 20, 21, 22 montées coulissantes suivant leurs propres axes relativement au carter de la boîte de vitesses. Les fourchettes 15 à 18 peuvent déplacer des manchons de crabotage pour réaliser l'engagement ou le dégagement des différents rapports de la boîte de vitesses. Lorsque l'axe de commande 1 est déplacé par coulissement, le doigt de passage 9b peut être sélectivement engagé avec l'une des noix sélectionnées 11-14 et, par rotation de l'axe de commande 1, la noix sélectionnée est entraînée pour réaliser le passage de l'un des deux rapports associés à la noix. Un mécanisme 23 est associé à l'axe 1 pour le . rappeler en position de point mort après son coulissement pour la sélection d'un rapport et est de manière générale constitué par deux ressorts hélicoïdaux entourant l'axe 1 disposés coaxialement respectivement de part et d'autre du doigt de passage 9 et comprimés séparément en fonction du rapport engagé par l'intermédiaire d'une bague disposée sur l'axe de commande. Ce mécanisme est bien connu en soi et est décrit de façon détaillée dans la demande de brevet français No. 2 778 220. Les fourchettes 15, 16 et 17 sont destinées au passage respectivement des cinquième/sixième vitesses, troisième/quatrième vitesses et première/deuxième vitesses, tandis que la fourchette 18 est destinée au passage de la marche arrière sous la commande du bras inverseur de marche arrière 24 monté pivotant relativement au carter autour d'un axe vertical 25. La fourchette 15 est actionnée par la noix 13, la fourchette 16 par la noix 12 et la fourchette 17 par la noix 11, tandis que la noix 14 actionne la fourchette 18. Selon l'invention, l'ensemble constitué par le mécanisme de rappel 23, le doigt de passage 9 et la partie de l'axe 1 supportant le doigt 9 est logé dans un boîtier constituant le support 7 solidaire du carter de la boîte de vitesses. Ce boîtier comporte ainsi les deux parois parallèles verticales 5, 6 raccordées à leurs extrémités supérieures par une paroi supérieure horizontale 26 et sont prolongées à leurs parties inférieure respectivement par deux parois verticales espacées plus proches 27, 28 entre lesquelles sont montées coulissantes les noix 11- 14. Ces dernières sont constituées respectivement par des barrettes plates juxtaposées pouvant être verticales, horizontales ou inclinées et s'étendant parallèlement aux tiges coulissantes 19 à 22 et pouvant être entraînées chacune sélectivement en translation rectiligne relativement au boîtier 7 par le doigt de passage de vitesse 9. A cet effet, chaque barrette 11 ; 12 ; 13 ; 14 comprend deux lumières 29, 30, seulement les deux lumières associées à la barrette 14 de passage de marche arrière étant représentées, s'étendant longitudinalement de façon espacée à la barrette en traversant la paroi de celle-ci. En position neutre ou de point mort du levier de changement de vitesse, les lumières 29, tout comme les lumières 30, des barrettes 11 à 14 sont situées en regard les unes des autres en formant ainsi une lumière unique traversant toutes les barrettes. Comme cela ressort mieux de la figure 5, les lumières 30 situées en arrière des barrettes 11 à 14, c'est-à-dire à l'opposé de la liaison de ces barrettes aux différentes fourchettes comme on le verra ultérieurement, débouchent aux extrémités correspondantes des barrettes. Pour permettre le déplacement en translation de chaque barrette sélectionnée, deux axes transversaux 31, 32 sont fixés à leurs extrémités aux deux parois inférieures 27, 28 dans des bossages correspondants 33 et traversent respectivement les lumières 29,30. En position médiane de point mort des barrettes 11 à 14, chaque axe 31,32 est situé sensiblement au milieu des lumières correspondantes 29,30 de façon que chaque barrette puisse se déplacer sélectivement dans un sens ou dans le sens opposé relativement aux deux axes transversaux 31, 32 suivant l'une des deux vitesses correspondantes à engager. Chaque barrette 11,14 comporte à son bord inférieur une encoche débouchante sensiblement en forme de U 34, seules les encoches 34 associées respectivement aux barrettes 13 et 14 étant visibles aux figures. Chaque encoche 34 traverse la paroi de la barrette correspondante et une saillie 35 de forme conjuguée à l'encoche 34 et solidaire de chaque fourchette 15 à 17 est logée dans l'encoche 34 en s'étendant transversalement à la barrette correspondante 11 à 13. Plus précisément, la fourchette 15 d'engagement des cinquième/sixième vitesses comporte une patte 15a solidaire de la fourchette dans un même plan perpendiculaire à la tige associée 19 et s'étendant perpendiculairement à la tige 19 à l'opposé de la fourchette 15. La patte 15a comporte à son bord supérieur une saillie 35 de forme sensiblement parallélépipèdique s'engageant à travers l'encoche 34 de la barrette 13. Les deux fourchettes 16,17 associées respectivement à la barrette 12 de passage des troisième/quatrième vitesses et à la barrette 11 de passage des première/deuxième vitesses, comportent sur leurs bagues 16a, 17a de fixation respectivement aux deux tiges 20,21 les deux saillies respectives 35, chacune sensiblement en forme de parallélépipède rectangle s'engageant à travers l'encoche 34 de la barrette correspondante 12, 11. Comme pour la saillie 35 de la fourchette 15, les saillies 35 des fourchettes 16, 17 sont réalisées en une seule pièce avec celles-ci dans un même plan perpendiculaire aux tiges associées 20, 21. Enfin, la fourchette de marche arrière 18 comporte également une saillie 35 sensiblement de forme parallélépipèdique réalisée en une seule pièce avec la fourchette dans un même plan perpendiculaire à la tige 22 et qui s'engage au travers d'une encoche 24a réalisée à l'extrémité du bras inverseur 24, dont l'extrémité opposée s'engage au travers de l'encoche 34 de la barrette associée 14 de passage de marche arrière. Les tiges 19-22 des fourchettes 15-18 sont positionnées de façon coulissante dans des bossages d'extrémité (non représentés) réalisés respectivement dans le carter de boîte de vitesses et le carter d'embrayage. De préférence, les fourchettes 15-18 sont réalisées à partir d'une tôle plate soudée sur leurs axes respectifs 19-22. Comme cela ressort mieux de la figure 5, les barrettes 11-14 comprennent des excroissances identiques 36, 37 qui sont juxtaposées et situées au-dessus des barrettes. Ainsi, chaque barrette comporte deux excroissances formant deux pattes en vis-à-vis longitudinalement espacées 36, 37, chacune présentant une face en demi croissant de lune 36a, 37a d'appui ou de support de la partie cylindrique 10 du doigt de passage 9. De la sorte, la partie cylindrique 10 ce doigt assure le blocage ou interverrouillage en translation des barrettes 11-14 en position neutre du levier de changement de vitesses. La partie cylindrique 10 comporte deux fenêtres 10a situées de part et d'autre du doigt 9b dans un même plan transversal à l'axe de l'ensemble 9 et permettant l'entraînement en translation de la barrette sélectionnée dans le sens approprié en faisant pénétrer l'une ou l'autre des deux pattes 36,37 de la barrette dans la fenêtre correspondante selon le sens de rotation appliqué à l'axe de commande 1, la partie cylindrique 10 et ses fenêtres correspondantes 10a ayant bien entendu été préalablement positionnée relativement à la barrette à sélectionner par coulissement de l'axe 1. La structure de l'ensemble formant doigt de passage à fenêtres 10a telle que représentée en figure 7 est connue en soi et n'a pas à être détaillée d'avantage. Les pattes 36, 37 des barrettes définissent entre elles en-dessous de la partie cylindrique 10 de l'ensemble formant doigt 9 une partie évidée de passage du doigt 9b transversalement aux barrettes. Le fonctionnement du dispositif de commande de l'invention ressort déjà en partie de la description qui en a été faite ci-dessus et va être maintenant expliqué. Lorsque le conducteur du véhicule souhaite sélectionner et passer la première vitesse, il commande le déplacement de l'axe 1 en translation pour amener le doigt 9b à s'engager entre les pattes 36,37 au travers des barrettes jusqu'à se trouver entre les deux pattes 36,37 de la barrette 11 qui est ainsi sélectionnée et, après rotation de l'axe 1, le doigt 9b provoque le déplacement en translation suivant son axe longitudinal de la barrette 11 qui agit directement sur la fourchette correspondante 17 pour déplacer en translation la tige associée 21 de façon que la fourchette actionne le manchon de crabotage correspondant de passage du rapport de première vitesse. Le déplacement en translation suivant leur propre axe longitudinal de chacune des autres barrettes pour sélectionner l'une des deux vitesses associées à celle-ci est identique à celui de la barrette 11 et n'a pas besoin d'être détaillé à nouveau. Du fait que l'ensemble des pièces comprenant l'axe de commande 1, le doigt de passage 9, les noix 11-14, le mécanisme de rappel de sélection 23 et les paliers de guidage 3,4 de l'axe 1, permet de diminuer le nombre de cotes reliant ces pièces de sorte que la précision de fonctionnement de dispositif de commande est améliorée. De nombreux autres avantages découlent de la conception du dispositif de commande de l'invention. Ainsi, ce dispositif permet une diminution des jeux entre les noix de passage et, par conséquent, permet d'améliorer les valeurs de chanfrein de passage en biais N comme illustré en figure 8B relativement aux valeurs N du dispositif de l'art antérieur de la figure 8A qui montre que chaque valeur N du dispositif antérieur du fait du jeu existant entre les noix est supérieur à la valeur N du dispositif de l'invention de la figure 8B, ce qui permet d'obtenir une extrémité d'attaque D du doigt de passage 9 d'une largeur inférieure à celle du doigt de l'art antérieur. De la sorte, l'ergonomie de passage des vitesses est améliorée. En outre, le dispositif de commande est conçu de façon à améliorer la précision de l'interverrouillage du blocage des noix de passage du type à demi-lune par diminution du nombre de cotes entre le doigt de passage et les noix. Le dispositf permet également de diminuer le jeu du doigt de passage entre les noix de passage en sélection des vitesses engagées et donc d'améliorer la précision de la grille de passage de vitesses, et par conséquent, d'améliorer l'ergonomie de passage. Le dispositif permet de supprimer les efforts de flexion sur les noix de passage sélectionnées, et les efforts radiaux sur les fourchettes, ce qui permet d'apporter un gain en fiabilité des fourchettes et un gain de précision de la grille de passage des vitesses. Le dispositif de l'invention permet de supprimer la fourche d'anti-basculement pour la fourchette ayant une noix longue comme cela est le cas pour la fourchette de passage de cinquième/sixième vitesses dans les dispositifs de l'art antérieur. Une telle fourche d'antibasculement génère, dans le cas d'un passage de vitesse soumis à un effort en sélection en plus de l'effort de passage (passage en biais), une dureté due au frottement de cette fourche d'anti-basculement sur l'axe de fourchette correspondante. Enfin, le dispositif permet de modifier la grille de passage de vitesses du fait que les noix de passage peuvent être disposées, par exemple, avec une marche arrière accolée à la noix de passage de cinquième/sixième au lieu de la noix de passage de première/deuxième vitesses. La figure 5 montre que le découplage noix 11-14 et fourchettes 15-18 permet d'admettre de fortes dispersions de position relative suivant +x,-x ; +z,-z de sorte que ces noix n'assurent plus que la translation suivant +y et-y. En bref, le dispositif de commande de l'invention propose de lier les noix de commande des fourchettes au boîtier de support solidaire du carter de la boîte de vitesses, au lieu des fourchettes comme dans l'art antérieur, ce qui permet une cotation directe des noix de passage au doigt de passage afin d'améliorer la précision de la grille de passage/sélection de vitesse, de supprimer les efforts transmis en sélection par le levier de changement de vitesse dans le véhicule aux fourchettes dans la boîte de vitesses et de supprimer les vibrations transmises en sélection par les synchroniseurs au levier de changement de vitesse présent dans le véhicule. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses comprenant, logé dans le carter de celle-ci, un axe de commande (1) portant un doigt transversal de passage de vitesse (9) pouvant d'abord être engagé sélectivement, par coulissement de l'axe (1), dans l'un de plusieurs éléments juxtaposés (11 i 12 i 13 ; 14) d'engagement de rapports par l'intermédiaire respectivement de tiges parallèles coulissantes (19 ; 20 ; 21 22) auxquelles sont solidarisées des fourchettes (15 i 16 i 17 ; 18) de déplacement de crabots permettant de réaliser l'engagement ou le dégagement des différents rapports de la boîte de vitesses, et ensuite entrainer l'élément sélectionné par rotation de l'axe (1), de façon à réaliser l'engagement d'un rapport, caractérisé en ce que les éléments juxtaposés d'engagement de rapports (11- 14) comprennent respectivement des barrettes plates s'étendant parallèlement aux tiges coulissantes (19-22) et pouvant être entraînées chacune sélectivement en translation rectiligne relativement au carter par le doigt de passage de vitesse (9), chaque barrette (11-14) comprenant à son bord inférieur une encoche sensiblement en forme de U (34) traversant la paroi de la barrette et dans laquelle est logée une saillie de forme conjuguée (35) d'une fourchette correspondante, s'étendant transversalement à la barrette. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le doigt de passage de vitesse (9) et les barrettes d'engagement de rapports (11-14) sont logés dans un boîtier (7) fixé au carter, les barrettes étant montées mobiles en translation relativement au boîtier (7) par l'intermédiaire de deux axes transversaux longitudinalement espacés (31,32) solidaires du boîtier (7) et traversant respectivement deux lumières longitudinales espacées (29, 30) de chaque barrette. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les barrettes (11-14) comprennent des excroissances identiques juxtaposées (36,37) situées au-dessus des barrettes (11-14) et formant pour chaque barrette deux pattes longitudinalement espacées en demi croissant de lune de support d'une partie cylindrique (10) du doigt de passage de vitesse (9) assurant le blocage en translation des barrettes, la partie cylindrique (10) comportant des fenêtres (lofa) de part et d'autre du doigt (9) permettant l'entraînement en translation dans un sens ou dans l'autre de la barrette sélectionnée en faisant pénétrer l'une ou l'autre des deux pattes (36, 37) de la barrette dans la fenêtre correspondante suivant le sens de rotation de l'axe de commande (1). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'axe de commande (1) est supporté à rotation dans le boîtier (7) par deux paliers extrêmes (3,4) et positionné axialement dans celui-ci par un mécanisme de rappel de sélection (23) logé dans le boîtier (7). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fourchettes (15- 18) s'étendent avec leurs saillies respectives respectivement dans des plans perpendiculaires aux barrettes (11-14).