Brevet FR2815104A1 — publié le 20020412

Boîte de vitesse manuelle avec frein de marche arrière. L'invention concerne une boîte de vitesse manuelle comportant un dispositif de frein de marche arrière, qui s'applique notamment à un véhicule automobile. Une boîte de vitesse à commande manuelle permet de choisir différents rapports de réduction à la sortie d'un moteur pour entraîner les roues d'un véhicule. En général, elle comporte quatre ou cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, appelée aussi marche arrière. Dans les commandes habituelles de marche arrière, il n'y a aucun moyen de freinage de l'arbre menant (ou arbre primaire). De ce fait, il se produit des craquements lors de l'engagement de la marche arrière, qui sont dus à une trop grande différence de vitesse de rotation entre le pignon de marche arrière de l'arbre primaire et le pignon intermédiaire de marche arrière. En effet, au point mort et à l'arrêt du véhicule, l'arbre primaire tourne tandis que le pignon intermédiaire est immobile. Des dispositifs ont été proposés dans lesquels on utilise un synchroniseur sur l'arbre primaire pour solidariser le pignon de marche arrière de l'arbre primaire sur ce dernier. Cependant, un synchroniseur est lourd et encombrant, et on ne dispose pas toujours d'une place suffisante pour adopter cette solution. On connaît aussi par le document FR-Al-2584791 un dispositif de frein de marche arrière qui utilise un synchroniseur qui existe dans la boîte de vitesse pour un rapport de marche avant. Ledit dispositif comporte un système de synchronisation de deux arbres de commande, le premier pour le rapport de marche avant, le deuxième pour le pignon de marche arrière. Le dispositif comporte en outre un système d'autorisation de déplacement pour le premier arbre de commande pour que, lors de la course d'approche du pignon intermédiaire de marche arrière, l'arbre primaire soit arrêté en rotation par le synchroniseur, par la friction d'un cône sur un pignon fou. Le système d'autorisation de déplacement arrête alors le déplacement du premier arbre de commande pendant que le second continue sa course pour amener le pignon intermédiaire dans sa position d'engrènement. Le système d'autorisation de déplacement comporte un levier de sélection qui fait obstacle au déplacement des arbres de commande non sélectionnés. Le levier de sélection comporte une encoche qui autorise la course d'approche au premier arbre de commande. Lorsque le premier arbre de commande, entraîné par le deuxième arbre de commande et le système de synchronisation, arrive en butée contre le fond de l'encoche dans le levier de sélection, il est arrêté en translation tandis que le deuxième arbre de commande continue sa translation. Ce dispositif de frein de marche comporte un inconvénient. En effet, lorsque le premier arbre de commande a effectué la course d'approche, il reste dans une position où le cône du synchroniseur est en friction. Ainsi, lorsque le véhicule effectue sa marche arrière, un frottement subsiste au niveau du cône de friction du synchroniseur, ce qui provoque son usure et réduit sa durée de vie. C'est donc un objectif de fournir une boîte de vitesse munie d'un dispositif de freinage de marche arrière simple et peu encombrant, ce dispositif utilisant un synchroniseur de marche avant, le synchroniseur ne risquant pas de s'user prématurément. Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet une boite de vitesse pour véhicule automobile comportant - un pignon intermédiaire de marche arrière, - un premier arbre de commande pour commander un rapport de marche avant par l'intermédiaire d'un synchroniseur, indexé en position de translation par un premier poussoir coopérant avec une première encoche, - un deuxième arbre de commande pour commander l'engagement de la marche arrière par la translation du pignon intermédiaire, - un doigt de solidarisation lié en translation au deuxième arbre de commande, comportant un système de solidarisation qui comporte une deuxième encoche et un deuxième poussoir qui coopère avec la deuxième encoche, caractérisée en ce que la première encoche comporte une pente douce au fond de l'encoche suivie d'une pente forte de telle sorte que le premier poussoir agissant sur la pente douce autorise la translation du premier arbre de commande entraîné par le deuxième poussoir, et arrête ledit entraînement en agissant sur la pente forte. Le dispositif de commande selon l'invention permet d'atteindre les objectifs que l'on s'était fixés. En effet, lorsque le deuxième arbre de commande subit une translation, il entraîne d'une part le pignon intermédiaire de marche arrière, et d'autre part le premier arbre de commande par l'intermédiaire du deuxième poussoir qui agit sur la deuxième encoche. Un poussoir comporte par exemple un corps creux, un ressort logé dans le corps creux et une bille poussée à l'extérieur du corps creux par le ressort. Un sertissage empêche la sortie complète de la bille. Le premier poussoir agissant sur la pente douce s'oppose légèrement à cette translation jusqu'à ce qu'il vienne en contact avec la pente forte. De ce fait, le premier poussoir s'oppose plus fortement à la translation du premier arbre de commande. La bille du deuxième poussoir se dégage alors de la deuxième encoche. Une fois totalement dégagée, la bille du deuxième poussoir n'exerce plus d'effort axial sur la deuxième encoche. Les deux arbres de commande ne sont plus liés alors par le système de solidarisation. Le premier poussoir agissant sur la pente douce ramène alors le premier arbre de commande dans la position initiale. Préférentiellement, la deuxième encoche a une largeur prédéterminée. Ainsi, lorsque le premier arbre de commande est commandé pour enclencher un rapport de marche avant sans que le deuxième arbre de commande ne soit translaté, le premier arbre ne reçoit aucune opposition par le deuxième poussoir. De même, aucun effort n'est transmis vers le deuxième arbre de commande. De manière préférentielle, le premier poussoir est porté par un carter de boîte de vitesse et la première encoche est ménagée sur le premier arbre. La réalisation est ainsi très simple. De manière avantageuse, la deuxième encoche est ménagée sur le premier arbre de commande et que le deuxième poussoir est porté par le doigt de solidarisation. Selon une réalisation particulière, un coulisseau de marche arrière entraîne le deuxième arbre de commande en translation et porte le doigt de solidarisation. Ainsi, le deuxième poussoir est commandé directement par le système de commande du deuxième arbre de commande, sans pièce intermédiaire. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une vue en coupe partielle d'une boîte de vitesse conforme à l'invention, dans une position de point mort ; - la figure 2 est le détail II du synchroniseur de la figure 1 ; la figure 3 est le détail III du deuxième poussoir de la figure 1 ; la figure 4 est le détail IV du premier poussoir de la figure 1 ; - la figure 5 est une vue en coupe partielle de la boîte de vitesse dans une phase d'approche ; la figure 6 est le détail VI du premier poussoir de la figure 5 ; - la figure 7 est le détail VII du synchroniseur de la figure 5 ; - la figure 8 est une vue coupe partielle de la boîte de vitesse au-delà de la phase d'approche ; la figure 9 est le détail IX du deuxième poussoir de la figure 8 ; - la figure 10 est une vue coupe partielle de la boîte de vitesse en position de marche arrière enclenchée ; la figure 11 est le détail XI du deuxième poussoir de la figure 10. Sur la figure 1, la boîte de vitesse conforme à l'invention est représentée partiellement. La marche arrière est obtenue par deux engrenages à axes parallèles mais qui n'engrènent pas l'un avec l'autre, le premier engrenage 4 étant monté sur un arbre primaire de la boîte de vitesse non représenté et le deuxième engrenage, non représenté, étant monté sur un arbre secondaire. Pour enclencher la marche arrière, un pignon intermédiaire 3 de marche arrière est déplacé pour qu'il engrène simultanément avec les deux engrenages. Un rapport de marche avant est obtenu par un pignon fou 65 porté par l'arbre primaire et qui engrène avec une roue non représentée, solidaire de l'arbre secondaire. Le pignon fou est monté rotatif sur l'arbre primaire et lié sur commande à l'arbre primaire par un synchroniseur 6. La boîte de vitesse comporte un premier arbre de commande 1 monté glissant sans pivotement dans un carter 5 de boîte, un deuxième arbre de commande 2, également monté glissant sans pivotement dans le carter 5. Le premier arbre de commande 1 comporte à son extrémité un doigt de gorge 7. Il comporte en outre une première encoche 11 et une encoche d'indexage 12, destinées à coopérer avec un premier poussoir 13 à bille. Un synchroniseur 6, qui est montré en détail sur la figure 2, comporte un baladeur 60 qui est monté coulissant sur un moyeu 61 lié à l'arbre primaire, non représenté, le moyeu entraînant un anneau 62 d'une manière connue et non représentée. A côté du synchroniseur 6, un pignon fou 65 est monté rotatif sur l'arbre primaire. Ledit anneau 62 a un cône femelle 63 qui coopère avec un cône mâle 64 disposé sur le pignon fou 65. Le baladeur 60 comporte une gorge 66 et est entraîné en translation sur le moyeu 61 par le doigt de gorge 7 qui est inséré dans la gorge 66. Le baladeur comporte en outre des crabots intérieurs 67 destinés à coopérer avec des crabots extérieurs 68 du pignon fou 65. Lorsque le premier arbre de commande 1 se déplace pour enclencher un rapport de marche avant, le doigt de gorge 7 entraîne le baladeur 60. Le baladeur 60 se déplace avec l'anneau 62 sur une course Y jusqu'à ce que les cônes 63, 64 soient en contact l'un avec l'autre. La friction entre les cônes freine en rotation le pignon fou 65 par rapport au moyeu 61 et donc par rapport à l'arbre primaire, de telle sorte qu'ils adoptent la même vitesse de rotation. Lorsque le baladeur 60 poursuit sa course, les crabots intérieurs 67 viennent couvrir les crabots extérieurs 68 de manière à établir un entraînement en rotation positif entre le pignon fou 65 et le moyeu 61. Un rapport de marche avant est ainsi enclenché. La boîte de vitesse comporte de manière classique un arbre de sélection 9 qui comporte un doigt de sélection 90. L'arbre de sélection 9 est monté coulissant et pivotant dans le carter 5. Des coulisseaux sont prévus pour transmettre la commande de l'arbre de sélection aux arbres de commande. En particulier, un coulisseau de marche arrière 91 est monté coulissant selon une direction parallèle au deuxième arbre de commande 2. Il comporte une entaille 92 dans laquelle le doigt de sélection 90 est destiné à s'insérer pour entraîner le coulisseau en translation. Le coulisseau de marche arrière est lié au deuxième arbre de commande 2 pour l'entraîner en translation. Il comporte également un doigt de solidarisation 93 portant un deuxième poussoir 95 à bille qui coopère avec une deuxième encoche 19 du premier arbre de commande 1. La deuxième encoche 19 et le deuxième poussoir 95 forment un système de solidarisation. La boîte de vitesse comporte également un coulisseau de marche avant, non représenté, qui est destiné à commander le déplacement du premier arbre de commande 1. Il est également entraîné par le doigt de sélection 90, indépendamment du coulisseau de marche arrière. Le deuxième arbre de commande 2 porte le pignon intermédiaire 3 monté pivotant sur l'arbre 2 et arrêté en translation par deux goupilles 21,21'. Il comporte deux encoches d'indexage 23,24 qui coopèrent avec un troisième poussoir 22 à bille pour maintenir le deuxième arbre de commande 2 dans deux positions indexées, une première position de point mort de marche arrière, et une deuxième position de marche arrière dans laquelle le pignon intermédiaire 3 de marche engrène avec les deux engrenages 4. Chaque poussoir comporte un corps creux, une bille logée dans le corps creux et qui coopère avec l'encoche, un ressort logé également dans le corps creux et qui pousse la bille dans le fond de l'encoche. Selon l'invention, la première encoche 11, montrée en détail sur la figure 4, comporte une pente douce 17, suivie par une pente forte 18. La deuxième encoche 19 a une largeur supérieure à la course du premier arbre de commande 1 pour obtenir l'engagement des crabots intérieurs 67 du baladeur 60 avec les crabots extérieurs 68 du pignon fou 65. Dans une position de point mort, la bille 94 du deuxième poussoir 95 est en contact avec une pente moyenne 19a de la deuxième encoche 19. Lorsqu'une marche arrière est commandée par l'arbre de sélection 9, le doigt de sélection pour déplacer le coulisseau de marche arrière dans le sens de la flèche FI, montrée sur la figure 5. La bille 94 appuie sur la pente moyenne 19a pour déplacer le premier arbre de commande, comme montré sur la figure 3. En se référant à la figure 6, la bille 16 du premier poussoir 13 remonte sur la pente douce 17 en comprimant légèrement le ressort 15. Après une course Y du premier arbre de commande 1, la bille 16 vient en contact avec la pente forte 18. Pendant cette course, le doigt de gorge 7 entraîne le baladeur 60 sur la course Y pour obtenir le freinage relatif de l'arbre primaire et du pignon fou 65. Comme le véhicule est à l'arrêt, les vitesses de rotation de l'arbre secondaire, et donc de l'arbre primaire sont nulles. Lorsque le coulisseau de marche arrière 91 continue sa course dans le sens de la flèche Fl, la bille 16 en appui sur la pente forte 18 oppose une force supérieure à celle transmise par la bille 94 en appui sur la pente moyenne 19a. La bille 94 est poussée alors dans son logement, comme montré sur les figures 8 et 9. Seul le coulisseau de marche arrière 91 se déplace alors en entraînant le deuxième arbre de commande 2. Le coulisseau de marche arrière 91 poursuit sa course jusqu'à la position montrée par les figures 10 et 11. La bille 94 sort complètement de la deuxième encoche 19. Le deuxième arbre de commande 2 se déplace jusqu'à ce que le pignon intermédiaire 3 engrène avec les engrenages 4 et que le troisième poussoir 22 soit en appui sur l'encoche d'indexage 23. Le coulisseau 91 n'exerce alors plus d'effort axial sur le premier arbre de commande par l'intermédiaire du deuxième poussoir 94. Comme la bille 16 du premier poussoir 13 agit sur la pente douce 17, elle pousse le premier arbre de commande 1 dans le sens de la flèche F2 pour revenir en position de point mort, comme montré sur la figure 4. Ainsi, les cônes 63,64 du synchroniseur 6 et du pignon fou 65 sont séparés et ne risquent pas de s'user pendant le fonctionnement en marche arrière. Pour obtenir le passage d'un rapport de marche avant avec le premier arbre de commande, une action est exercée par le coulisseau de marche avant, non représenté, dans le sens de la flèche F3, de manière à ce que la bille 16 du premier poussoir soit escamotée au-delà de la pente forte 18. La bille 16 se loge alors dans l'encoche d'indexage 12 du premier arbre de commande 1. Pendant ce déplacement, la bille 94 du deuxième poussoir 95 glisse au fond de l'encoche 19 sans opposer d'effort au déplacement, ni transmettre de mouvement au deuxième arbre de commande 2. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit uniquement à titre d'exemple. En particulier, les poussoirs peuvent être montés sur les arbres, les encoches étant réalisées dans le carter ou le doigt de solidarisation. De même, le doigt de solidarisation peut être porté directement par le deuxième arbre de commande. D'une autre manière, le pignon intermédiaire de marche arrière peut être commandé en translation par l'intermédiaire d'un levier inverseur. REVENDICATIONS 1. Boite de vitesse pour véhicule automobile comportant - un pignon intermédiaire de marche arrière (3), - un premier arbre de commande (1) pour commander un rapport de marche avant par l'intermédiaire d'un synchroniseur (6), indexé en position de translation par un premier poussoir (13) coopérant avec une première encoche (11), - un deuxième arbre de commande (2) pour commander l'engagement de la marche arrière par la translation du pignon intermédiaire (3), - un doigt de solidarisation (93) lié en translation au deuxième arbre de commande (2), comportant un système de solidarisation (95,19) qui comporte une deuxième encoche (19) et un deuxième poussoir (95) qui coopère avec la deuxième encoche (19), caractérisée en ce que la première encoche (11) comporte une pente douce (17) au fond de l'encoche (11) suivie d'une pente forte (18) de telle sorte que le premier poussoir (13) agissant sur la pente douce (17) autorise la translation du premier arbre de commande (1) entraîné par le deuxième poussoir (95), et arrête ledit entraînement en agissant sur la pente forte (18). 2. Boîte de vitesse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la deuxième encoche (19) est ménagée sur le premier arbre de commande (1) et que le deuxième poussoir (95) est porté par le doigt de solidarisation (93). 3. Boîte de vitesse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la deuxième encoche (19) a une largeur prédéterminée de manière à ce que le deuxième poussoir (95) ne s'oppose pas à l'enclenchement du rapport de marche avant. 4. Boîte de vitesse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier poussoir (13) est porté par un carter (5) de boîte de vitesse et la première encoche (11) est ménagée sur le premier arbre de commande (1). 5. Boîte de vitesse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un coulisseau de marche arrière (91) entraîne le deuxième arbre de commande (2) en translation et porte le doigt de solidarisation (93).