Brevet FR2882583A1 — 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. 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 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. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet français au nom de la demanderesse déposée le 24 5 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 F1 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 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, est caractérisé en ce que la cage comporte une pièce montée mobile en translation parallèlement à l'arbre d'engagement et pouvant coopérer avec la partie interne du doigt de manière à absorber l'énergie cinétique appliquée au doigt par le ressort lors de sa détente pour amortir les oscillations de ce ressort répercutées au doigt pendant ses phases de passage à l'autre position de sélection d'une vitesse et d'engagement de cette vitesse. Avantageusement, la pièce d'amortissement présente en section transversale une forme en U dont la paroi de liaison des deux branches du U s'étend parallèlement à l'arbre d'engagement et est en contact par sa face externe avec une face interne de l'une des parois latérales délimitant la cage suivant un coefficient de frottement élevé et la partie interne du doigt comporte une tête engagée avec jeu entre les deux branches de la pièce d'amortissement et pouvant venir en appui sur l'une ou l'autre de ces branches notamment lors de la phase de détente de l'un ou l'autre des ressorts pour permettre à la pièce d'amortissement de freiner par friction la course du doigt. La partie interne du doigt de passage comprend un manchon solidaire en rotation de l'arbre d'engagement et pouvant coulisser le long de celui-ci, une collerette solidaire du manchon sur les deux faces de laquelle sont en appui respectivement deux des extrémités des ressorts, et la tête de la partie interne est solidaire de la collerette en étant diamétralement opposée au doigt solidaire également de la collerette. La tête et la collerette définissent en section transversale une forme en T dont la partie transversale constituant la tête est parallèle à l'arbre d'engagement. 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 e:ri 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 coupe de la cage de l'organe de sélection du dispositif des figures 2 et 3 et montrant le doigt de passage de vitesses en position de point mort et auquel est associé l'amortisseur de l'invention; - la figure 5 est une vue semblable à celle de la figure 4 représentant le doigt de passage en position d'engagement d'un premier rapport de vitesses et de sélection d'un second rapport de vitesses; et -la figure 6 est une vue semblable à celle des figures 4 et 5 et représentant l'amortisseur amortissant la course du doigt lors de son passage à sa position de sélection du second rapport de vitesses. 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 des parois latérales 5a 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'engagement 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 de la cage 5 différente de celle comportant la crémaillère 6. Le manchon interne 12 du doigt D comporte une collerette 14 interposée entre deux ressorts hélicoïdaux de compression 15 montés précontraints l'un entre la paroi supérieure 5b de la cage 5 et la face supérieure de la collerette 14 en considérant les figures 4 à 6 et l'autre entre la paroi inférieure 5c 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. 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'inter-verrouillage 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. 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 cage 5 comporte, logée dans celle-ci, une pièce 17 montée mobile en translation suivant une direction parallèle à l'arbre d'engagement 2 et pouvant coopérer avec la partie interne du doigt de passage D constituée par le manchon 12 et la collerette 14 de manière à absorber l'énergie cinétique appliquée au doigt D lors de la détente de l'un des ressorts préalablement comprimé, comme on le verra ultérieurement, de façon à amortir les oscillations de ce ressort répercutées au doigt 2 pendant ses phases de passage à une autre position de sélection d'une vitesse et d'engagement de cette vitesse. Comme représenté aux figures 4 à 6, la pièce d'amortissement 17 présente en section transversale une forme en U dont la paroi 17a de liaison des deux branches 17b du U s'étend parallèlement à l'arbre d'engagement 2 et est en contact par sa face externe avec la face interne de la paroi 5a de la cage 5 suivant un coefficient de frottement élevé pour ralentir la détente ou décompression de l'un ou l'autre des deux ressorts 15 préalablement comprimé. La partie interne du doigt D comprend également une tête 18 solidaire de la collerette 14 en étant diamétralement opposée au doigt de passage D. La tête 18 est engagée avec jeu en direction parallèle à l'arbre d'engagement 2 entre les deux branches 17b de la pièce d'amortissement 17. La tête 18 et la partie de collerette 14 à laquelle elle est solidarisée définissent en section transversale une forme en T dont la partie transversale constituant la tête 18 s'étend parallèlement à l'arbre d'engagement 2. La surface de contact de la paroi 17a de la pièce d'amortissement 17 avec la surface interne de la paroi 5a de la cage 5 peut être plane ou arquée suivant la configuration souhaitée de ces surfaces de contact. Le fonctionnement du dispositif d'amortissement va être maintenant décrit. A la position de point mort représentée en figure 4, le doigt de passage 2 est maintenu à son point d'équilibre par les deux ressorts 15 sensiblement au milieu entre les deux parois 5a et 5c de la cage. Après avoir engagé un premier rapport de vitesses en déplaçant tout d'abord ensemble la cage 5, la pièce d'amortissement 17, les ressorts 15 et le doigt D le long de l'arbre d'engagement 2 à une première position de sélection de ce doigt, puis déplacé le doigt D jusqu'à une première position d'engagement par rotation dans le sens correspondant de l'arbre d'engagement 2 à laquelle ce premier rapport est engagé, cet ensemble constituant l'organe de sélection 1 est déplacé le long de l'arbre d'engagement 2, par exemple dans le sens indiqué par la flèche F1 en figure 5, jusqu'à une position axiale de présélection d'un second rapport de vitesses, ce qui a pour effet de comprimer l'un des ressorts 15, c'està-dire le ressort supérieur de la figure 5 en considérant le sens de déplacement de l'organe de sélection 1 suivant la flèche F1, le doigt de passage D restant en appui sur l'un des bras correspondant de la noix N2 d'engagement du premier rapport. Cette situation, représentée en figure 5, montre ainsi que le doigt D est en position de présélection du second rapport et d'engagement du premier rapport. Cette figure montre que la pièce d'amortissement a été déplacée par la tête 18 à sa position supérieure avec la branche supérieure 17b en contact sur la face interne de la paroi supérieure 5b de la cage 5 de manière à définir une course libre Cl entre l'extrémité inférieure de la tête 18 et la branche inférieure 17b de la pièce d'amortissement 17 après détente du ressort supérieur comprimé 15. C2 représente la course avec rugosité élevée de la pièce d'amortissement 17 lors de la détente du ressort supérieur 15. A la position comprimée de ce ressort, un jeu i subsiste entre l'extrémité supérieure du manchon 12 du doigt D et la face interne de la paroi supérieure 5b de la cage 5. La figure 6 représente la situation selon laquelle le doigt D est ramené de sa première position d'engagement jusqu'à sa première position de sélection par rotation dans le sens correspondant de l'arbre d'engagement 2, le ressort supérieur 15 se détendant alors et amenant automatiquement le doigt D dans la seconde position de sélection avec désengagement du premier rapport. A la position représentée en figure 6, le doigt D est en appui sur la masse inertielle constituée par la pièce 17, sous l'effet de la dynamique du ressort se détendant 15. Le doigt D transmet alors à la pièce mobile 17 toute son énergie transmise par le ressort, de sorte que le doigt D ne va plus bouger et c'est la pièce mobile 17 qui va encaisser le choc. La pièce 17 étant en appui dans la cage 5 avec un coefficient de frottement élevé, elle va se déplacer lentement vers la paroi inférieure 5c de la cage 5. L'allure de l'oscillation du doigt D appliquée par le ressort 13 s'en trouve fortement amortie, permettant ainsi d'obtenir un passage de vitesse très rapide. 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 F1. Le dispositif d'amortissement de l'invention est ainsi basé sur un transfert d'énergie entre le doigt de passage D pris entre les deux ressorts de compression 15 et la pièce mobile 17 réceptrice d'énergie qui elle même, par frottement sur la cage 5 à ressorts 15 suivant un coefficient de frottement élevé, va ralentir la détente ou décompression du ressort préalablement comprimé, entraînant un amortissement de l'oscillation produite par ce ressort. 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 cage (5) comporte une pièce (17) montée mobile en translation parallèlement à l'arbre d'engagement (2) et pouvant coopérer avec la partie interne (12, 14,18) du doigt (D) de manière à absorber l'énergie cinétique appliquée au doigt (D) par le ressort (15) lors de sa détente pour amortir les oscillations de ce ressort répercutées au doigt (D) pendant ses phases de passage à l'autre position de sélection d'une vitesse et d'engagement de cette vitesse. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce d'amortissement (17) présente en section transversale une forme en U dont la paroi de liaison (17a) des deux branches (17b) du U s'étend parallèlement à l'arbre d'engagement (2) et est en contact par sa face externe avec une face interne de l'une (5a) des parois latérales délimitant la cage (5) suivant un coefficient de frottement élevé et en ce que la partie interne du doigt (D) comporte une tête (18) engagée avec jeu entre les deux branches (17b) de la pièce d'amortissement (17) et pouvant venir en appui sur l'une ou l'autre de ces branches notamment lors de la phase de détente de l'un ou l'autre des ressorts (15) pour permettre à la pièce d'amortissement (17) de freiner par friction la course du doigt (D). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie interne du doigt (D) comprend un manchon (12) solidaire en rotation de l'arbre d'engagement (2) et pouvant coulisser le long de celui- ci, une collerette (14) solidaire du manchon (12) sur les deux faces de laquelle sont en appui respectivement deux des extrémités des ressorts (15), et en ce que la tête (18) de la partie interne est. solidaire de la collerette (14) en étant diamétralement opposée au doigt (D) solidaire également de la collerette (14). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tête (18) et la collerette (14) définissent en section transversale une forme en T dont la partie transversale constituant la tête (18) est parallèle à l'arbre d'engagement (2).