Brevet FR2811050A1 — publié le 20020104

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif d'actionnement ou dispositif de commutation pour un manchon de com- mutation ou baladeur d'une boîte de vitesses à pignons encore appelée boîte mécanique dentée. Le dispositif comprend un tube de guidage relié à un axe de commutation et portant une fourchette de commutation ainsi qu'un taquet d'entraînement coopérant avec une pièce prévue à côté du dispositif d'actionnement de préférence un doigt de commutation. A l'aide du dispositif de commutation, on coulisse un manchon baladeur prévu sur l'un des autres axes à côté de l'axe de commutation. Pour cela, la fourchette de commutation pénètre par une liaison de forme dans une rainure annulaire du manchon baladeur. Un dispositif d'actionnement en forme de bras de commutation peut être monté de manière à coulisser axialement et/ou à rotation sur l'axe de commutation. On connaît égale- ment des dispositifs d'actionnement reliés solidairement en rotation et po- sitionnés par rapport à l'axe de commutation. Arrière plan technologique de l'invention Selon le document DE 43 22 586 A1, on connaît un dispo- sitif d'actionnement avec une tige de commutation coulissant le long de son axe et portant rigidement une fourchette de commutation et un taquet d'entraînement. Cette tige de commutation constituée par une pièce mé- tallique, est reliée à une pièce formant insert en matière plastique et cons- tituant la fourchette de commutation et le taquet d'entraînement. De tels dispositifs d'actionnement avec des fourchettes de commutation en ma- tière plastique se distinguent d'une part par l'avantage d'un poids réduit mais ces pièces n'ont pas la rigidité suffisante pour de nombreuses appli- cations. Une fourchette de commutation en matière plastique avec une meilleure rigidité nécessite des nervures de rigidification nombreuses qui augmentent de manière gênante son encombrement alors que cette place n'existe pas actuellement dans les boîtes de vitesses optimisées du point de vue des pièces. Le document DE 41 31 162 A1 décrit un dispositif d'actionnement dont la fourchette de commutation est montée coulissante sur la tige de commutation et qui comporte une bielle de commutation. Cette pièce connue, réalisée comme pièce de fonte, a une paroi d'épaisseur relativement importante; elle est lourde et son coût de fabrication est re- lativement élevé. Résumé de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispositif d'actionnement évitant les inconvénients des dispositifs connus et qui soit peu coûteux à fabriquer et optimisé du point de vue de l'encombrement. Une autre condition est celle d'optimiser le poids sans né- gliger les exigences concernant la solidité et de réduire le nombre de pièces pour simplifier le montage. A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'actionnement du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement est réalisé sous la forme d'une pièce composite avec un tube de guidage en une matière injectée ou coulée sur lequel est fixée la fourchette de com- mutation en métal et le taquet d'entraînement. Les différentes pièces du dispositif sont conçues en fonction des contraintes qui leur sont imposées. La conception de même que le choix des matières a pour but de tenir compte des sollicitations différentes des pièces du dispositif d'actionnement. Selon l'invention, le dispositif d'actionnement est réalisé comme pièce composite et comprend un tube de guidage en matière plas- tique injectée, qui peut également être réalisé selon une variante, en une matière coulée. Le tube de guidage relié à l'axe de commutation comprend une fourchette de commutation de préférence perpendiculaire à l'axe lon- gitudinal du tube de guidage et dont les extrémités des branches pénè- trent par une liaison de forme dans le manchon baladeur. De plus, le tube de guidage est muni d'un taquet d'entraînement de préférence en forme de bec de commutation dans lequel pénètre un doigt de commutation prévu à côté du dispositif d'actionnement. Cette conception permet une fabrication en grande série, peu coûteuse qui ne nécessite pas d'usinage de finition. Par comparaison avec les solutions connues, le dispositif d'actionnement selon l'invention se distingue également par une rigidité suffisante pour un poids réduit et un montage simple. Selon autre développement de l'invention, le tube de gui- dage est une pièce en matière plastique injectée. Pour une fixation durable et garantie, il est avantageux de réaliser la fourchette de commutation sous la forme d'un insert et d'entourer la fourchette de commutation en partie avec de la matière plastique par injection. De la même manière, l'invention concerne un taquet d'entraînement en métal également réalisé sous la forme d'un insert pour être fixé au manchon de guidage à une ex- trémité en étant enrobé avec de la matière plastique injectée. La mise en forme selon l'invention du tube de guidage con- cerne en outre une pièce de fonte d'aluminium sur laquelle sont fixés la fourchette de commutation et le taquet d'entraînement par une liaison par la matière, de préférence par collage ou soudage. Pour la fixation, on peut s en outre prévoir une liaison par la forme, par exemple un profil denté en- tre la fourchette de commutation et le manchon de guidage ou encore un montage pressé. Un autre moyen répondant au problème de l'invention pour optimiser les pièces prévoit de réaliser le taquet d'entraînement sous la forme d'un bec de commutation, formé directement sur le tube de guidage. Il convient par exemple à cet effet de prévoir comme organe d'entraînement une nervure, dépassant radialement de la surface enve- loppe du tube de guidage. Cette nervure peut être réalisée en même temps que le tube de guidage au cours d'une même opération de fabrication. Selon un développement de l'invention, le tube de guidage est muni d'un profil intérieur à plusieurs arêtes (cannelures) par lequel il est relié par une liaison de forme avec un profil extérieur correspondant de l'axe de commutation. Un tel tube de guidage bloqué en rotation sur l'axe de commutation peut par exemple être positionné par rapport à l'axe de commutation par exemple par une goupille. En variante au montage rigide du dispositif d'actionnement sur l'axe de commutation, l'invention prévoit également une bielle de commutation qui peut non seulement coulisser par rapport à l'axe de commutation mais également tourner. Pour arriver à une friction réduite, le tube de guidage de la bielle de commutation est monté par roulement sur l'axe de commutation. Comme autre moyen permettant d'améliorer la solidité du tube de guidage, l'invention prévoit de munir la surface enveloppe du tube de guidage avec des nervures de rigidification alignées de préférence en correspondance avec l'axe longitudinal du tube de guidage. Les nervures de rigidification peuvent en même temps servir à simplifier la fixation des pièces correspondantes du dispositif d'actionnement selon l'invention, la fourchette de commutation et le taquet d'entraînement. En variante aux nervures de rigidification réalisées dans une matière correspondant à la matière de base, l'invention prévoit également d'autres éléments d'armature. On peut par exemple munir les zones très fortement sollicitées du tube de guidage avec des éléments d'armature de préférence en acier, intégrés comme inserts dans le tube de guidage en matière plastique. Les éléments d'armature peuvent être répartis en périphérie ou exclusivement dans les zones du tube de guidage exposées aux plus fortes sollicitations. L'invention concerne également un tube de guidage formé de deux coquilles comprenant un tube intérieur en acier enrobé extérieu- rement avec de la matière plastique injectée. Une telle construction qui améliore la solidité convient notamment pour un dispositif d'actionnement en forme de biellette de commutation montée de manière pivotante et/ou coulissante sur l'axe de commutation. Des tubes de guidage pour de tels dispositifs d'actionnement sont de préférence montés sur l'axe de com- mutation par l'intermédiaire d'un palier à roulement. Un tel tube de gui- dage armé d'un tube d'acier assure une position de montage améliorée, plus fiable pour le palier de roulement. Selon un développement de l'invention, le taquet d'entraînement formé en matière plastique est directement relié au tube de guidage et comporte une cavité munie d'une armature. Ce moyen permet d'une part une réalisation peu coûteuse du taquet d'entraînement et d'autre part une rigidité suffisante au niveau de la cavité dans laquelle pénètre par une liaison de forme un doigt de commutation prévu à côté du dispositif d'actionnement. Un développement avantageux du dispositif d'actionnement selon l'invention prévoit en outre de munir le tube de guidage d'une bride d'un côté contre laquelle la fourchette de commutation peut être fixée sui- vant une surface importante. La bride comporte de préférence des cames ou des bossages en saillie axialement dans lesquels pénètrent des cavités ou des ouvertures correspondantes de la fourchette de commutation, par une liaison par la forme pour réaliser par exemple une fixation perma- nente, efficace par une liaison par la matière ou une liaison entre le tube de guidage et la fourchette de commutation. Le tube de guidage selon l'invention peut en outre compor- ter un logement de réception aligné parallèlement à la surface enveloppe du tube de guidage et dans lequel vient le segment d'extrémité du taquet d'entraînement. Cette construction convient de préférence pour un dispo- sitif d'actionnement dont le tube de guidage en matière plastique est com- biné à une fourchette de commutation et à un taquet d'entraînement en métal. Le tube de guidage peut en outre comporter un autre boîtier de ré- ception dans lequel est logé le segment d'extrémité de la fourchette de commutation. Une autre fixation des différentes pièces du dispositif d'actionnement selon l'invention prévoit de munir la fourchette de com- mutation d'une ouverture recevant le segment d'extrémité, adapté du tube de guidage. Le tube de guidage forme de préférence un prolongement en saillie de section non circulaire et une surface de fixation en forme de bride. L'épaulement dont la forme de la section correspond à l'ouverture de la fourchette de commutation assure un blocage en rotation perma- nent. De plus, on aura une surface d'appui axiale relativement grande de la fourchette de commutation contre le tube de guidage, ce qui permet une fixation efficace, par la matière ou une fixation amovible de ces pièces. La forme de la fourchette de commutation prévoit en outre de munir les extrémités des branches de la fourchette de patins. A l'état monté du dispositif d'actionnement, la fourchette de commutation pénètre par ses patins dans la rainure annulaire du manchon baladeur. Selon l'invention, la fourchette de commutation peut comporter des patins dis- tincts. En variante, l'invention prévoit également des patins formés en une seule pièce aux extrémités de la fourchette. Description résumée des dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective du dispositif d'actionnement se- lon l'invention, - la figure 2 est une vue de face du dispositif d'actionnement selon la fi- gure 1, - la figure 3 est une coupe longitudinale du dispositif d'actionnement. Description détaillée des dessins Le dispositif d'actionnement décrit ci-après correspond dans son principe à une construction globalement connue, si bien que la des- cription se limitera à celle des pièces essentielles pour l'invention. La figure 1 montre un dispositif d'actionnement 1 en vue en perspective; ce dispositif se compose de trois parties: un tube de guidage 2 entoure un axe de commutation non représenté à la figure 1. A une ex- trémité, le tube de guidage 2 porte une fourchette de commutation 3, per- pendiculaire à l'axe longitudinal du tube de guidage 2. Il est également prévu un organe d'entraînement 4 fixé au tube de guidage 2. Cet organe d'entraînement est décalé axialement et parallèlement à la surface enve- loppe 5 du tube de guidage 2. Le tube de guidage 2 réalisé de préférence en une matière susceptible d'être injectée ou d'une matière susceptible d'être coulée, possède une surface intérieure formée par un profil à arêtes multiples 6 correspondant par une liaison de forme au profil extérieur de l'axe de commutation pour être ainsi coulissé axialement mais solidaire en rotation de cet axe de commutation. Le tube de guidage 2 peut être bloqué en position sur l'axe de commutation par une broche 7 traversant le tube de guidage 2. La surface enveloppe 5 du tube de guidage 2 est munie de nervures de rigidi- fication 8 réparties à la périphérie; ces nervures s'étendent sur toute la longueur du tube de guidage 2 en augmentant dans la direction radiale vers la bride 9 prévue à l'extrémité. Comme autre possibilité ou comme variante pour rigidifier le tube de guidage 2, on peut munir celui-ci d'éléments d'armature ou d'armement par exemple sous la forme d'un tube d'acier intérieur par lequel le dispositif d'actionnement 1 est guidé sur l'axe de commutation 2. En particulier pour le dispositif d'actionnement en forme de bielle de commutation qui coulisse à la fois axialement ou linéairement par rapport à l'axe de commutation et peut tourner par rapport à celui-ci, un tube d'acier intégré dans le tube de gui- dage assure une meilleure protection contre l'usure, ce qui se répercute avantageusement sur la précision de la commutation. Le tube d'acier ser- vant d'armature simplifie en outre l'intégration d'un palier de roulement, permettant d'optimiser le coulissement du point de vue du frottement, c'est-à-dire de le rendre facile pour le dispositif d'actionnement 1 sur l'axe de commutation. La fourchette de commutation 3 en métal s'appuie contre la bride 9 du tube de guidage 2. La fourchette de commutation 3 forme une cavité 10 en demi-cercle et les extrémités des branches de la fourche por- tent les patins 1 la, 1 lb pénétrant par une liaison de forme dans une rai- nure annulaire du manchon de commutation lorsque le dispositif d'actionnement 1 est monté. Le tube de guidage 2 comporte un boîtier de réception 12 qui reçoit en position, le taquet d'entraînement 4. Le boîtier de réception 12 relié en une seule pièce au tube de guidage 2 a une ouverture de sec- tion rectangulaire recevant le taquet d'entraînement 4 dont le profil de section correspond; celui-ci est fixé de manière définitive par exemple par collage ou soudage. En extrémité, c'est-à-dire à l'extrémité opposée à celle du boîtier de réception 12, le taquet d'entraînement 4 comporte une cavité ou une ouverture ou bec de commutation 13 dans laquelle pénètre par une liaison par la forme, un doigt de commutation lorsque le dispositif d'actionnement 1 est monté. Le taquet d'entraînement 4 selon la figure 1 est réalisé de préférence en métal. En variante, on peut également réaliser le boîtier de réception ou d'entraînement 12 directement comme taquet d'entraînement, ce qui permet de réduire le nombre de pièces. Un tel ta- s quet d'entraînement en matière plastique peut comporter des éléments d'armature pour améliorer la solidité, par exemple au niveau de la griffe, pour une meilleure résistance à l'usure. Le dispositif d'actionnement 1 est représenté en vue de face à la figure 2. Cette vue montre entre autres la structure du tube de gui- dage 2 avec son profil à arêtes multiples ou cannelées 6 ainsi que les ner- vures de rigidification 8 réparties de manière symétrique sur la surface enveloppe 5 du tube de guidage 2. La figure 2 montre la disposition sy- métrique du tube de guidage 2 par rapport à la fourchette de commutation 3. En outre la figure 2 montre également le taquet d'entraînement 4, dé- calé par rapport à l'axe de symétrie 14 en étant placé dans le logement de réception 12. La vue en coupe du dispositif d'actionnement selon la ligne de coupe 3-3 de la figure 2 est représentée à la figure 3. La fourchette de commutation 3 est enrobée par injection de matière plastique au niveau de l'ouverture 15 du tube de guidage 2. On réalise ainsi une fixation très résistante, permanente de la fourchette de commutation 3 sur le tube de guidage 2. Comme le montre la figure 3, le tube de guidage 2 comporte au niveau de l'ouverture 15 de la fourchette de commutation 3, une zone élargie radialement, en forme de bride 9 ou d'épaulement 16. La fourchette de commutation 3 est munie d'une autre cavité traversante 17, en partant de l'ouverture 15 en direction des patins 1 la, 1 lb et cette cavité est éga- lement remplie avec la matière plastique du tube de guidage 2 pour réali- ser un blocage en rotation efficace entre la fourchette de commutation 3 et le tube de guidage 2. NOMENCLATURE i dispositif d'actionnement 2 tube de guidage 3 fourchette de commutation 4 taquet d'entraînement surface enveloppe 6 profil à arêtes multiples (cannelures) 7 broche 8 nervures de rigidification 9 bride cavité la patin lb patin i 1 boîtier de réception 12 boîtier de réception 13 ouverture 14 axe de symétrie épaulement 16 cavité REVENDICATIONS 1 ) Dispositif d'actionnement pour un manchon de commutation d'une boîte de vitesses à pignons comprenant une fourchette de commutation (3) pénétrant par une liaison de forme dans une rainure annulaire du man- chon de commutation, un tube de guidage (3) relié à un arbre de commutation ainsi qu'un taquet d'entraînement (4), ce dernier coopérant avec une pièce à côté du dispositif d'actionnement (1) de préférence un doigt de commutation, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement (1) est réalisé sous la forme d'une pièce com- posite avec un tube de guidage (2) en une matière injectée ou coulée sur lequel est fixée la fourchette de commutation (3) en métal et le taquet d'entraînement (4). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un tube de guidage (2) constitué par une pièce injectée reliée à une four- chette de commutation (3) partiellement enrobée par injection et d'un ta- quet d'entraînement (4) en partie enrobé par injection. 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de guidage (2) est une pièce en fonte d'aluminium sur laquelle sont fixés par une liaison par la forme ou de manière amovible, la fourchette de commutation (3) et le taquet d'entraînement (4). 4 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que son taquet d'entraînement (4) est mis dans une surface enveloppe (5) du tube de guidage (2) pour former une pièce en une seule partie. ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de guidage (2) est relié par un profil à arêtes multiples (6) par une liaison de forme avec l'axe de commutation. 6 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un palier à roulement placé dans le manchon de guidage (2) permettant un mouvement linéaire et/ou de rotation du dispositif d'actionnement (1) sur l'axe de commutation. 7 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de guidage (2) est muni de nervures de rigidification (8), dirigées radialement par rapport à la surface enveloppe (5), en correspondance avec l'axe longitudinal du tube de guidage (2). 8 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que son tube de guidage (2) comporte des éléments d'armature pour améliorer sa rigidité, ces éléments étant en une matière différente de la matière de base du manchon de guidage (2). 9 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tube de guidage (2) est muni d'éléments d'armature disposés symétri- quement. ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un tube de guidage (2) formé de deux coquilles comprenant un tube d'acier intérieur pour recevoir et guider le palier de roulement et avec de la matière plastique injectée à l'extérieur. 11 ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe d'entraînement (4) est muni d'une armature au niveau du bec de commutation (13). 12 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa fourchette de commutation (3) est fixée à une bride (9) prévue à une extrémité du tube de guidage (2). 13 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de guidage (2) est réalisé en une seule pièce avec un boîtier de ré- ception (12) aligné parallèlement à la surface enveloppe (5) du tube de guidage (2) et dans lequel est logé par une liaison de forme un segment d'extrémité de l'organe d'entraînement (4). 14 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa fourchette de commutation (3) comporte une ouverture (15) recevant un io segment du tube de guidage (2). ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fourchette de commutation (3) comporte aux deux extrémités des bran- 1 ches, les patins (1 la, 1 lb) reliés en une seule pièce à la fourchette de commutation ou constitués par des pièces distinctes.