Brevet FR2882582A1 — publié le 20060901

La présente invention concerne d'une manière générale un dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses. Ce dispositif s'applique en particulier à une boîte de vitesses manuelle pilotée pour un véhicule automobile, du type comprenant un organe de sélection pouvant être commandé pour coulisser conjointement avec un doigt de passage de vitesses le long d'un arbre d'engagement à l'une déterminée de positions de sélection de vitesses à laquelle le doigt est engagé dans l'une correspondante de plusieurs noix d'engagement. de rapports de la boîte de vitesses, le doigt étant lié en rotation à l'arbre d'engagement et mobile en translation le long de cet arbre qui est commandé en rotation pour permettre au doigt de déplacer la noix d'engagement du rapport de vitesses sélectionné, une clé d'interverrouillage liée en translation au doigt de passage permettant de verrouiller en position les noix dans lesquelles le doigt de passage n'est pas engagé. L'organe de sélection comprend une cage traversée par l'arbre d'engagement le long duquel elle peut coulisser et de laquelle fait saillie le doigt, deux ressorts de compression logés dans la cage concentriquement à l'arbre d'engagement et précontraints de part et d'autre d'une partie interne du doigt assurant la liaison en rotation et la translation du doigt relativement à l'arbre d'engagement, de telle sorte que, lorsque le doigt occupe la position d'engagement du rapport de vitesses, le coulissement commandé de la cage sur l'arbre d'engagement à une autre position de sélection d'une vitesse provoque la compression de l'un des ressorts avec maintien du doigt en position d'engagement du rapport de vitesses précédemment sélectionné et une rotation commandée de l'arbre d'engagement permet de ramener le doigt de sa précédente position d'engagement à sa précédente position de sélection et provoque une détente du ressort comprimé, amenant automatiquement le doigt dans l'autre position de sélection d'une vitesse pour permettre ensuite au doigt d'être déplacé en rotation par l'arbre d'engagement et d'engager l'autre rapport de vitesses. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet français au nom de la demanderesse déposée le 24 septembre 2003 sous le N 03 11 200. La figure 1 représente en section transversale le schéma de passage de vitesses dans la situation où le doigt de passage D occupe une position d'engagement d'un premier rapport de vitesses après avoir déplacé une noix correspondante N1 d'actionnement d'une fourchette associée de passage de ce premier rapport et à laquelle position ce doigt est en appui sur l'une des branches d'une noix adjacente N2 de l'empilement de noix N1, N2, Nn... Lorsque l'organe de sélection est commandé pour être déplacé le long de l'arbre d'engagement à une position de sélection d'un second rapport de vitesses, le ressort, qui se trouve du côté opposé au sens de déplacement de l'organe de sélection, est comprimé pour exercer sur le doigt D un effort suivant la flèche Fl comme représenté en figure 1, ce doigt restant en place sur la branche correspondante de la noix N2. En ramenant le doigt D de sa première position d'engagement jusqu'à sa première position de sélection dans le sens indiqué par la flèche F2 par rotation commandée de l'arbre d'engagement pour par conséquent ramener la noix N1 à sa position représentée en pointillés en figure 1, le ressort comprimé se détend pour amener automatiquement le doigt de passage D dans la seconde position de sélection représentée en pointillés à cette figure. Le temps de passage de vitesses du point A vers le point B ou de la position de sélection à la vitesse passée comme représentée en traits mixtes de la figure 1, se trouve directement affecté par l'oscillation du ressort lors de sa détente. Ainsi, le passage d'une vitesse est pénalisé par la stabilisation de l'oscillation de l'un des ressorts concerné, entraînant deux stratégies: le ralentissement du moteur de passage pour être sûr de passer à tous les coups la vitesse sans risque d'accrocher deux vitesses en même temps, le ralentissement étant d'environ 50 millisecondes; -aller très vite pour passer les vitesses sur une demi-oscillation de détente du ressort et finir celle-ci entre deux noix ou crosses, entraînant une difficulté de mise au point de passage de vitesse. La présente invention a pour but d'éliminer l'inconvénient ci-dessus résultant de l'oscillation, lors de sa détente, de l'un ou de l'autre des deux ressorts associés au doigt de passage, en proposant un dispositif d'amortissement des oscillations de chaque ressort permettant d'obtenir un passage de vitesses très rapide. A cet effet, selon l'invention, le dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses notamment pour un véhicule automobile, comprenant un organe de sélection pouvant être commandé pour coulisser conjointement avec un doigt de passage de vitesses le long d'un arbre d'engagement à l'une déterminée de positions de sélection de vitesses à laquelle le doigt est engagé dans l'une correspondante de plusieurs noix d'engagement de rapports de la boîte de vitesses, le doigt étant lié en rotation à l'arbre d'engagement et mobile en translation le long de cet arbre qui est commandé en rotation pour permettre au doigt de déplacer la noix d'engagement du rapport de vitesses sélectionné, l'organe de sélection comprenant une cage traversée par l'arbre d'engagement le long duquel elle peut coulisser et de laquelle fait saillie le doigt, deux ressorts de compression logés dans la cage concentriquement à l'arbre d'engagement et précontraints de part et d'autre d'une partie interne du doigt assurant la liaison en rotation et la translation du doigt relativement à l'arbre d'engagement, de telle sorte que, lorsque le doigt occupe la position d'engagement du rapport de vitesses, le coulissement commandé de la cage sur l'arbre d'engagement à une autre position de sélection d'une vitesse provoque la compression de l'un des ressorts avec maintien du doigt en position d'engagement du rapport de vitesses précédemment sélectionné et une rotation commandée de l'arbre d'engagement permet de ramener le doigt de sa précédente position d'engagement à sa précédente position de sélection et provoque une détente du ressort comprimé amenant automatiquement le do__gt dans l'autre position de sélection d'une vitesse pour permettre ensuite au doigt d'être déplacé en rotation par l'arbre d'engagement et d'engager l'autre rapport de vitesses, est caractérisé en ce que la partie interne du doigt comprend, à l'opposé de ce doigt, deux pions élastiquement déplaçables en direction perpendiculaire à l'arbre d'engagement et pouvant s'engager respectivement dans deux rainures réalisées dans une paroi interne arquée de la cage parallèlement à l'arbre d'engagement lors du déplacement du doigt de passage résultant de l'action du ressort se détendant lors des phases de passage du doigt à l'autre position de sélection d'une vitesse et d'engagement de cette vitesse, pour venir en appui respectivement sur deux faces de fermeture de l'une des extrémités des deux rainures de manière à amortir en directions opposées les oscillations du ressort répercutées au doigt de passage pendant ces phases. De préférence, la partie interne du doigt comprend un manchon lié à rotation à l'arbre d'engagement et déplaçable en translation le long de celui-ci et une collerette externe du manchon à laquelle est solidarisé radialement le doigt de passage et les deux pions sont solidaires radialement de la collerette. Avantageusement, chaque pion comprend une bille logée de façon imperdable dans un canon solidaire de la partie interne du doigt et rappelée élastiquement en saillie à l'extérieur du canon par un ressort de rappel logé dans le canon de façon que la bille du,pion puisse s'engager ou se désengager élastiquement dans ou de sa rainure correspondante suivant la position d'engagement ou de sélection du doigt de passage. Les faces de fermeture de l'une des extrémités des deux rainures sont situées sensiblement au même niveau de la paroi arquée interne de la cage et les deux rainures s'étendent en sens inverses l'une de l'autre à partir de ces deux faces d'extrémités. En position de point mort du doigt de passage, les deux pions sont engagés dans les deux rainures et en appui respectivement sur les deux faces d'extrémités des rainures pour assurer le blocage du doigt de passage dans les deux sens opposés définis par les rainures à une position d'équilibre des ressorts dans la cage. 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 schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 représente un schéma de passage de vitesses sans amortisseur d'oscillations appliquées au doigt de passage d'un rapport de vitesses d'une boîte de vitesses; - la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de commande concerné par l'invention; - la figure 3 est une autre vue en perspective du dispositif de commande de la figure 2 sans les tiges de commande et les fourchettes de la boîte de vitesses; - la figure 4 est une vue en perspective éclatée de l'ensemble à cage et doigt de passage de vitesses muni des moyens d'amortissement conformes à l'invention; - la figure 5 est une vue en perspective de dessus de l'ensemble de la figure 4 en position de montage de point mort du doigt de passage dans la cage; - la figure 6 est une vue en perspective suivant la flèche VI de la figure 5 sans le doigt de passage et représentant les moyens d'amortissement de l'invention en position de point mort; - la figure 7 est une vue semblable à celle de la figure 6 et montrant les moyens d'amortissement en position d'engagement d'un rapport de vitesses; - la figure 8 est une vue en perspective montrant les moyens d'amortissement en position de présélection d'un autre rapport de vitesses relativement à celui engagé en figure 7; et - la figure 9 est une vue en perspective montrant les moyens d'amortissement en position d'engagement du rapport de vitesses sélectionné en figure 8. En se reportant aux figures, le dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses comprend un organe de sélection 1 pouvant être commandé pour coulisser le long d'un arbre d'engagement 2 entre plusieurs positions axiales prédéterminées correspondant respectivement à des positions de sélection de rapport de vitesses. Un doigt de passage D est lié en translation à l'organe de sélection 1 de manière qu'à chaque position de sélection, le doigt D soit engagé dans l'une de plusieurs crosses ou noix N d'engagement de rapports de vitesses de la boîte de vitesses, les noix N étant empilées les unes sur les autres en direction parallèle à l'arbre d'engagement 2. Les noix N présentent chacune sensiblement la forme d'un U s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'arbre d'engagement 2 et sont liées chacune à une tige de commande 3 portant une fourchette 4 d'engagement d'un rapport. Ainsi, les noix N empilées les unes sur les autres définissent un sillon s'étendant longitudinalement à l'arbre 2 et dans lequel le doigt de passage D peut se déplacer en passant d'une position de sélection à une autre. L'organe de sélection 1 comprend une cage 5 traversée par l'arbre d'engagement 2 et pouvant être déplacée en translation le long de cet arbre par un ensemble à crémaillère 6 solidaire de la face externe de l'une 5a des parois latérales de la cage 5 et pignon 7 entraîné à rotation par un organe moteur 8, tel qu'un moteur électrique, solidaire du carter enveloppant le dispositif de commande et entraînant en rotation dans un sens ou dans l'autre une vis sans fin 9 en engrènement avec une roue dentée 10 solidaire en rotation du même arbre de support 11 du pignon 7. L'arbre d'engagement 2 peut être entraîné en rotation par un autre moteur électrique, non représenté. Le doigt de passage D est solidaire transversalement d'un manchon 12 logé dans la cage 5 et solidarisé en rotation de l'arbre d'entraînement 2 tout en pouvant coulisser le long de celui-ci, par exemple par une liaison cannelée. Le doigt de passage D fait saillie de la cage 5 au travers d'une fenêtre 13 d'une paroi 5b de la cage 5 perpendiculaire à la paroi 5a comportant la crémaillère 6. Le manchon 12 comporte une collerette 14 interposée entre deux ressorts hélicoïdaux de compression 15 montés précontraints l'un entre la paroi supérieure 5c solidaire de la cage 5 et la face supérieure de la collerette 14 et l'autre entre la paroi inférieure 5d de la cage 5 et la face inférieure de la collerette 14. Les deux ressorts 15 sont montés autour du manchon 12 concentriquement à l'arbre d'engagement 2. La paroi 5c est en fait réalisée par une coupelle d'appui solidaire de la cage 5. Le doigt de passage D est bien entendu solidaire de la collerette 14 radialement à celle-ci. Le dispositif de commande comprend en outre une clé d'interverrouillage 16 liée au doigt de passage D et permettant le verrouillage en position des noix N dans lesquelles le doigt de passage D n'est pas engagé. La clé d'interverrouillage 16 est bilatéralement guidée dans la cage 5 lors de ses déplacements en translation avec le doigt de passage D par deux parties formant tenon 17 de la clé 16 et deux rainures 18 réalisées respectivement dans les deux parois parallèles 5a et 5e de la cage 5 s'étendant parallèlement à l'arbre d'engagement 2 et dans lesquelles sont engagées respectivement les deux parties formant tenon 17 de la clé 16. Les deux parties formant tenon 17 de la clé 16 sont réunies l'une à l'autre par deux parois parallèles 19 s'étendant sensiblement transversalement à l'arbre d'engagement 2 et qui, avec les parties formant tenon en regard des ressorts de compression 15, sont arquées de manière à entourer partiellement ces ressorts avec jeu. Les deux parois de liaison 19 définissent entre elles une fenêtre, non représentée, de passage du doigt D et comprennent respectivement deux bras parallèles 20 perpendiculaires à l'arbre 2. Les deux bras 20 se terminent respectivement par deux parties recourbées à angle droit 21 dirigées en sens inverse l'une de l'autre sensiblement dans un même plan parallèle à l'arbre 2. Un tel dispositif de commande est décrit plus en détails dans la demande de brevet français n 03 11 200 déjà mentionnée précédemment. Selon l'invention, la collerette 14 comprend deux pions 22 faisant saillie radialement de la collerette à l'opposé du doigt de passage et élastiquement déplaçables en direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre d'engagement 2. Les deux pions 22 sont disposés symétriquement au plan médian longitudinal du manchon 12 passant par le doigt de passage D. Chaque pion 22 comprend une bille 23 logée de façon imperdable dans un canon 24 fixé à la collerette 14, la bille 23 faisant saillie de l'extrémité du canon 24 et pouvant être déplacée dans celui-ci à l'encontre de la force de rappel d'un ressort de compression, non représenté, logé dans le canon 24 de manière à ramener la bille 23 en position d'appui sur un épaulement de retenue 24a de l'extrémité du canon 24. Les deux pions 22 peuvent s'engager respectivement dans deux rainures 25 réalisées dans une paroi interne arquée 5f de la cage 5 ou se désengager de ces deux rainures suivant les positions d'engagement par le doigt de passage D d'un rapport de vitesse ou de sélection d'un autre rapport de vitesse, comme on le verra ultérieurement. Chaque rainure 25 est fermée à l'une de ses extrémités par une face 25a, les deux faces de fermeture des extrémités des deux rainures 25 étant situées, de préférence, à un même niveau de la paroi arquée 5e. Les deux rainures 25 s'étendent en sens inverses l'une de l'autre à partir de leurs faces d'extrémité 25a. Pour faciliter notamment le désengagement de chaque bille 23 d'un pion 22 de sa rainure correspondante 25, cette dernière présente en section transversale une forme arquée. Les pions 22 et les rainures respectives 25 obturées à l'une de leurs extrémités par les faces 25a constituent des moyens d'amortissement des oscillations du doigt de passage D lors de la détente de l'un des ressorts 15 préalablement comprimé, comme cela va être décrit ci-dessous. A la position de point mort représentée aux figures et 6, aucun rapport de vitesse n'est engagé et les deux pions 22 sont engagés respectivement dans les deux rainures 25 en étant en appui respectivement sur les deux faces d'extrémité 25a des rainures pour assurer le blocage du doigt de passage D en translation parallèle à l'axe longitudinal de l'arbre d'engagement 2 sous l'équilibre des efforts des petits ressorts logés dans les pions 22. De la sorte, les deux pions 22 amortissent fortement les oscillations du doigt de passage D, mise à part celles dues au jeu de réalisation des rainures 25. La figure 7 représente une position d'engagement d'un rapport de vitesse, dans le cas présent le troisième rapport de vitesse, après avoir déplacé tout d'abord ensemble la cage 5, la clé d'interverrouillage 16, le doigt de passage D et les ressorts 15 le long de l'arbre d'engagement 2 à une position de sélection de ce doigt, puis déplaçé le doigt D jusqu'à la position d'engagement du troisième rapport par rotation de l'arbre d'engagement 2 et du doigt D à laquelle ce troisième rapport est engagé. Sous l'effet de la rotation du doigt de passage D, lors de l'engagement du troisième rapport de vitesse, les pions de blocage 22 se désengagent de leurs rainures respectives pour glisser, par leurs billes 23, sur la face interne arquée de la paroi 5f de la cage 5 suivant un arc de cercle correspondant à l'angle de rotation du doigt D d'engagement du troisième rapport et de manière à autoriser la présélection du rapport de vitesse suivant. Lorsque la cage 5 de l'organe de sélection 1 est déplacée le long de l'arbre d'engagement 2, par exemple dans le sens indiqué par la flèche F3 en figure 7, correspondant à un mouvement de descente de cette cage, jusqu'à une position axiale de présélection par exemple du deuxième rapport de vitesse, l'un des ressorts 15, dans le cas présent le ressort supérieur de la figure 3 en considérant le sens de déplacement de la cage 5 selon la flèche F3, est comprimé, du fait que le doigt de passage D reste en appui sur l'un des bras correspondants de la noix d'engagement, par exemple N2, du rapport précédent. Cette situation est représentée en figure 8, qui montre que les deux pions 22 ont glissé par leurs billes 23 sur la face interne de la paroi arquée 5f dans le sens montant par rapport à la figure 7, en direction parallèle aux rainures 25. Lorsque le doigt D est ramené de sa première position d'engagement (troisième rapport de vitesse) jusqu'à sa première position de sélection de ce rapport par rotation dans le sens correspondant de l'arbre d'engagement 2, le ressort supérieur 15 se détend et amène automatiquement le doigt D dans la position de sélection du rapport suivant (deuxième rapport de vitesse) avec désengagement du troisième rapport de vitesse. Lors de cette rotation, les deux pions 22 glissent sur la face interne de la paroi arquée 5f transversalement aux rainures 25 dans le sens indiqué par les flèches F4 en figure 8 jusqu'à ce que l'un des pions 22, celui situé à droite par rapport à la figure 8, s'engage dans la rainure correspondante 25 comme représenté en figure 9, l'autre pion 22 se trouvant en aplomb de l'autre rainure 25 au-dessus de celle-ci. Lors de la détente du ressort 15, l'ensemble à doigt D et clé d'interverrouillage 16 est déplacé en translation dans la cage 5 avec déplacement du pion 22 situé à droite par rapport à la figure 9 dans la rainure 25 pour venir en appui sur la face d'extrémité 25a, l'autre pion 22 se déplaçant également pour s'engager dans l'autre rainure 25 et se trouver également en appui sur la face d'extrémité 25a. De la sorte, les oscillations du ressort 15, lors de sa détente appliquée au doigt D, seront amorties efficacement dans les deux sens opposés parallèles à l'arbre 2 permettant ainsi un passage plus rapide du rapport de vitesse sélectionné. De préférence, les faces d'extrémités 25a des rainures 25 sont situées sensiblement à mi-hauteur de la paroi 5f de la cage 5. Bien entendu, le fonctionnement ci-dessus décrit s'applique également dans le cas où l'autre ressort inférieur 15 est comprimé par déplacement de l'organe de sélection 1 dans le sens opposé à celui de la flèche F3, les pions 22 glissant alors dans le sens descendant dans la cage 5 déplacée dans le sens ascendant pour la présélection d'un rapport de vitesse suivant. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses notamment pour un véhicule automobile, comprenant un organe de sélection (1) pouvant être commandé pour coulisser conjointement avec un doigt (D) de passage de vitesses le long d'un arbre d'engagement (2) à l'une déterminée de positions de sélection de vitesses à laquelle le doigt (D) est engagé dans l'une correspondante de plusieurs noix (N) d'engagement de rapports de la boîte de vitesses, le doigt (D) étant lié en rotation à l'arbre d'engagement(2) et mobile en translation le long de cet arbre qui est commandé en rotation pour permettre au doigt (D) de déplacer la noix (N) d'engagement du rapport de vitesses sélectionné, l'organe de sélection (1) comprenant une cage (5) traversée par l'arbre d'engagement (2) le long duquel elle peut coulisser et de laquelle fait saillie le doigt (D), deux ressorts de compression (15) logés dans la cage (5) concentriquement à l'arbre d'engagement (2) et précontraints de part et d'autre d'une partie interne (12,14,18) du doigt (D) assurant la liaison en rotation et la translation du doigt (D) relativement à l'arbre d'engagement (2), de telle sorte que, lorsque le doigt (D) occupe la position d'engagement du rapport de vitesses, le coulissement commandé de la cage (5) sur l'arbre d'engagement (2) à une autre position de sélection d'une vitesse provoque la compression de l'un des ressorts (15) avec maintien du doigt (D) en position d'engagement du rapport de vitesses précédemment sélectionné et une rotation commandée de l'arbre d'engagement (2) permet de ramener le doigt (D) de sa précédente position d'engagement à sa précédente position de sélection et provoque une détente du ressort comprimé (15) amenant automatiquement le doigt (D) dans l'autre position de sélection d'une vitesse pour permettre ensuite au doigt (D) d'être déplacé en rotation par l'arbre d'engagement (2) et d'engager l'autre rapport de vitesses, caractérisé en ce que la partie interne (12,14,18) du doigt (D) comprend, à l'opposé de ce doigt, deux pions (22) élastiquement déplaçables en direction perpendiculaire à l'arbre d'engagement (2) et apte à s'engager respectivement dans deux rainures (25) réalisées dans une paroi interne arquée (5f) de la cage (5) parallèlement à l'arbre d'engagement (2) lors du déplacement du doigt de passage (D) résultant de l'action du ressort (15) se détendant lors des phases de passage du doigt (D) à l'autre position de sélection d'une vitesse et d'engagement de cette vitesse, pour venir en appui respectivement sur deux faces de fermeture (25a) de l'une des extrémités des deux rainures (25) de manière à amortir en directions opposées les oscillations du ressort (15) répercutées au doigt de passage (D) pendant ces phases. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie interne du doigt (D) comprend un manchon (12), lié en rotation à l'arbre d'engagement (2) et déplaçable en translation le long de celui-ci, et une collerette externe (14) du manchon (12) à laquelle est solidarisé radialement le doigt de passage (D), et en ce que les deux pions (22) sont solidaires radialement de la collerette (14). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque pion (22) comprend une bille (23) logée de façon imperdable dans un canon (24) solidaire de la partie interne du doigt (D) et rappelée élastiquement en saillie à l'extérieur du canon par un ressort de rappel logé dans le canon (24) de façon que la bille (23) du pion (22) puisse s'engager ou se désengager élastiquement dans ou de sa rainure correspondante (25) suivant la position d'engagement ou de sélection du doigt de passage (D). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces de fermeture (25a) de l'une des extrémités des deux rainures (25) sont situées sensiblement au même niveau de la paroi arquée interne (5f) de la cage (5) et les deux rainures (25) s'étendent en sens inverses l'une de l'autre à partir de ces deux faces d'extrémités. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en position de point mort du doigt de passage (D), les deux pions (22) sont engagés dans les deux rainures (25) et en appui respectivement sur les deux faces d'extrémités (25a) des rainures (25) pour assurer le blocage du doigt de passage (D) dans les deux sens opposés définis par les rainures (25) à une position d'équilibre des ressorts (15) dans la cage (5).