Brevet FR2882584A1 — 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, 2882584 2 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 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. 2882584 3 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, 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 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 2882584 4 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 clé d'interverrouillage est bilatéralement guidée en translation dans la cage et comporte des éléments élastiquement déplaçables coopérant avec des empreintes réalisées dans les parois de la cage pour freiner le déplacement concomitant du doigt de passage et de la clé d'interverrouillage 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, de manière à amortir les oscillations de ce ressort répercutées au doigt de passage pendant ces phases. Avantageusement, les moyens de guidage de la clé d'interverrouillage comprennent deux rainures respectivement de deux parois parallèles de la cage s'étendant parallèlement à l'arbre d'engagement et deux parties formant tenons de la clé engagées respectivement dans les deux rainures de guidage, en ce que chaque tenon comprend à son extrémité en regard de la paroi de fond de la rainure correspondante un élément élastiquement déplaçable constitué par une bille faisant 2882584 5 saillie de cette extrémité sous l'action de la force de rappel d'un ressort et en ce que chaque empreinte est formée dans chacune des parois de fond des rainures de guidage et comprend deux rampes divergeant vers l'extrémité correspondante de la partie formant tenon de manière à se trouver sur le trajet de la bille correspondante de la clé d'interverrouillage pour freiner cette dernière dans un sens ou dans l'autre selon le sens de déplacement en translation du doigt de passage. Chaque empreinte est formée par un perçage tronconique réalisé dans la paroi de fond de la rainure correspondante et apte à recevoir la bille associée. De préférence, les empreintes sont positionnées en un emplacement des parois de guidage de la cage correspondant, lorsque les éléments élastiquement déplaçables sont logés dans ces empreintes, à la 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 la cage, de la clé d'interverrouillage et du doigt de passage; 2882584 6 la figure 5 est une vue en perspective de l'ensemble de la figure 4 en position montée avec deux ressorts de compression précontraints de part et d'autre du doigt de passage; et la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5. 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 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 2882584 7 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 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 solidaire de la cage 5 et la face supérieure de la collerette 14 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. La paroi 5b 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 deux parois parallèles 5d, 5e de la cage 5 s'étendant parallèlement à l'arbre d'engagement 2 et dans lesquelles sont engagées 2882584 8 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 20 de passage du doigt D et comprennent respectivement deux bras parallèles 21 perpendiculaires à l'arbre 2. Les deux bras 21 se terminent respectivement par deux parties recourbées à angle droit 22 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 clé d'interverrouillage 16 comporte à l'extrémité de chaque partie formant tenon 17 en regard de la paroi de fond 18a de la rainure correspondante 18 appartenant à la paroi correspondante 5d, 5e de la cage 5, un ensemble 23 à élément élastiquement déplaçable en direction transversale à la paroi de fond 18a et pouvant coopérer avec une empreinte 24 réalisée dans la paroi 18a de manière à maintenir la clé 16 et par conséquent le doigt de passage D à la position de point mort lorsque les éléments élastiquement déplaçables sont logés respectivement dans les deux empreintes 24 et freiner le déplacement concomitant en translation du doigt de passage D et de la clé d'interverrouillage 16 sous l'action de l'un des ressorts 15 se détendant lors des phases de passage du doigt à une autre position de sélection d'une vitesse et d'engagement de cette vitesse, de manière à amortir les oscillations de ce ressort répercutées au doigt de passage D pendant ces phases. 2882584 9 Plus précisément, chaque élément élastiquement déplaçable est constitué par une bille 2.5 logée de façon imperdable dans un canon 26 fixé dans la partie formant tenon correspondante 17 perpendiculairement à la paroi de fond 18a de la rainure 18. La bille 25 fait ainsi saillie de l'extrémité de la partie formant tenon correspondante 17 et se déplace à l'encontre de la force de rappel d'un ressort de compression 27 logé dans le canon 26 de manière à ramener la bille 25 en position d'appui sur un épaulement de retenue 26a de l'extrémité du canon 26. Chaque empreinte 24 est formée par un perçage réalisé à travers la paroi correspondante 5d, 5e de la cage 5 et débouchant dans la rainure 18 sous forme tronconique de manière à définir en section une empreinte en forme de V constituant deux rampes respectivement supérieure 24a et inférieure 24b situées notamment dans un plan perpendiculaire à la paroi de fond 18a de la rainure 18 et parallèle à l'arbre 2. Le fonctionnement du dispositif d'amortissement va 20 être maintenant décrit. A la position de point mort représentée en figure 6, le doigt de passage D est maintenu à son point d'équilibre par les deux ressorts 15 sensiblement au milieu entre les deux parois 5d, 5e de la cage 5 avec les deux billes 25 engagées respectivement dans les deux empreintes 24 par les deux ressorts 27. Après avoir engagé un premier rapport de vitesse en déplaçant 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 première position de sélection de ce doigt puis déplaçant 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 F3 en figure 6, 2882584 10 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'est-à-dire le ressort supérieur de la figure 6 en considérant le sens du déplacement de l'organe de sélection 1 selon la flèche F3, le doigt de passage D restant en appui sur:L'un des bras correspondant de la noix d'engagement par exemple N2, du premier rapport. Cette situation, représentée en traits mixtes en figure 6 et en figure 1, montre ainsi que le doigt D est en position de présélection du second rapport et d'engagement du premier rapport. La figure 6 montre également que les deux billes 25 ont quitté leurs empreintes respectives 24 et sont en appui, à l'encontre de la force de rappel des ressorts 27, sur les faces internes de fond des rainures 18. Lorsque 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 détend et amène automatiquement le doigt D dans la seconde position de sélection avec désengagement du premier rapport. Lors de la détente de ce ressort, l'ensemble à doigt D et clé d'interverrouillage 16 est déplacé en translation guidée dans la cage 5 dans le sens opposé à celui de la flèche F3 jusqu'à ce que les billes 25 s'engagent dans leurs empreintes respectives 24 et les deux rampes inférieures 24b de ces empreintes vont avoir pour effet d'amortir les oscillations du ressort 15 lors de sa détente appliquée au doigt D, permettant ainsi un passage plus rapide du rapport de vitesse sélectionné. 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 et c'est la rampe supérieure 24a de chaque empreinte 24 qui amortira alors les oscillations provoquées par le ressort inférieur 15 lors de sa détente. 2882584 11 Les empreintes 24, en coopérant avec les billes 25 de la clé d'interverrouillage 16 permettent ainsi de freiner la course de cette clé et, par conséquent, du doigt de passage D selon le sens de déplacement en translation de ce doigt. 2882584 12 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, une clé d'interverrouillage (16) 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 (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 __a 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 2882584 13 (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 engager l'autre rapport de vitesses, caractérisé en ce que la clé d'interverrouillage (16) est bilatéralement guidée en translation dans la cage (5) et comporte des éléments élastiquement déplaçables (25) coopérant avec des empreintes (24) réalisées dans les parois (5d, 5e) de la cage (5) pour freiner le déplacement concomitant du doigt de passage (D) et de la clé d'interverrouillage (16) 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, de manière à amortir les oscillations de ce ressort répercutées au doigt de passage (D) pendant ces phases. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de guidage de la clé d'interverrouillage (16) comprennent deux rainures (18) respectivement de deux parois parallèles (5d,5e) de la cage (5) s'étendant parallèlement à l'arbre d'engagement (2) et deux parties formant tenons (17) de la clé (16) engagées respectivement dans les deux rainures de guidage (18), en ce que chaque tenon (17) comprend à son extrémité en regard de la paroi de fond (18a) de la rainure correspondante (18) un élément élastiquement déplaçable constitué par une bille (25) faisant saillie de cette extrémité sous l'action de la force de rappel d'un ressort (27) et en ce que chaque empreinte (24) est formée dans chacune des parois de fond (18a) des rainures de guidage (18) et comprend deux rampes (24a,24b) divergeant vers l'extrémité correspondante de la partie formant tenon (17) de manière à se trouver sur le trajet de la bille correspondante (25) de la clé d'interverrouillage (16) pour freiner cette dernière dans un sens ou dans l'autre selon le sens de déplacement en translation du doigt de passage (D). 2882584 14 3.Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque empreinte est formée par un perçage tronconique (24) réalisé dans la paroi de fond de la rainure correspondante (18) et apte à recevoir la bille associée (25). 4.Dispositif selon 'L'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les empreintes (24) sont positionnées en un emplacement des parois de guidage de la cage (5) correspondant, lorsque les éléments élastiquement déplaçables (25) sont logés dans ces empreintes, à la position d'équilibre des ressorts (15) dans la cage (5).