Brevet FR2888303A1 — publié le 20070112

DISPOSITIF DE BILLAGE ET BOITE DE VITESSES A ARBRES PARALLELES La présente invention se rapporte à la commande interne des boîtes de vitesses à arbres parallèles, dites aussi boîtes de vitesses à engrenages. Elle a pour objet un dispositif de billage des positions de point mort et de vitesse engagée sur une boîte de vitesses à arbres parallèles. Le type de boîte de vitesses concerné comprend des fourchettes de passage fixées sur des axes de fourchette, portant un crabot d'actionnement entraîné par un doigt de commande solidaire d'un axe de commande commun pour toutes les fourchettes, dont le déplacement en rotation entre une position de point mort et au moins une position de vitesse engagée assure le passage des vitesses en déplaçant en translation, par l'intermédiaire du doigt de commande, un axe de fourchette sélectionné. On connaît plusieurs types de commandes internes de boîte de vitesse, selon la façon dont les mouvements de commande de sélection ou de passage sont transmis du dispositif de commande externe (relié au levier de changement de vitesses du conducteur par une barre ou par des câbles), aux crabots de commande des axes de fourchette. Le dispositif de commande interne peut en effet comprendre un axe de commande commun de sélection et de passage des vitesses, mobile en translation pour la sélection et en translation pour le passage des vitesses, ou à l'inverse, mobile en translation pour la sélection, et en rotation pour le passage. La fonction de billage d'une boîte de vitesses consiste à retenir en position stable de rapport engagé, de point mort ou de rapport engagé, les axes de fourchette. Selon une disposition connue, le billage des axes de fourchettes est assuré par des cartouches de billage immobilisées dans un logement approprié du carter de boîte, contenant une bille repoussée élastiquement vers l'extérieur par un ressort, des encoches de billage marquant les positions stables, sur les axes de fourchettes. On connaît aussi des systèmes de billage centraux, dont les encoches sont disposées sur une came solidaire en rotation d'un axe de commande commun du type indiqué ci-dessus, qui commande par son déplacement en translation la sélection des vitesses, et par son déplacement en rotation le mouvement de tous les axes de fourchettes de la boîte et le passage des vitesses. Dans les boîtes de vitesses à engrenages, le passage des vitesses s'effectue grâce au crabotage de la denture d'un baladeur avec celle d'un pignon tournant fou sur un arbre de la boîte. Malgré la présence d'un synchroniseur sur le trajet des dents du baladeur, pour égaliser les vitesses de rotation du baladeur et du pignon fou avant l'entrée en contact de leurs dents, cette entrée en contact provoque un choc suivi d'un rebond des dents du baladeur sur celles du pignon. Ce choc qui est transmis par la commande interne et externe de la boîte jusqu'au levier de changement de vitesses du conducteur, qui ressent sur son levier un croquement désagréable, lorsqu'il passe une vitesse. Diverses dispositions, ont déjà été proposées pour réduire la perception du croquement sur le levier de changement de vitesses. Ces dispositions visent essentiellement à amortir les chocs internes de la boîte sur le trajet de la commande de boîte. Toutefois, leur efficacité est limitée, car elles n'empêchent pas une remontée, même partielle, des chocs de dentures, jusqu'au levier. La présente invention a pour but de réduire le croquement ressenti par le conducteur sur son levier lors d'un passage de vitesse. Dans ce but, elle propose que la boîte comporte à la fois des premiers moyens de billage de fourchette associés à chaque axe de fourchette, et des moyens de billage centralisés associés à l'axe de commande commun, Conformément à l'invention, les premiers et les seconds moyens de billage sont dimensionnés de manière à désolidariser le crabot du doigt de commande, juste avant l'accrochage des dents du baladeur dans celles du pignon. L'invention a également pour objet une boite de vitesses à arbres parallèles comportant un tel dispositif de billage. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue latérale d'un dispositif de commande interne de boîte de vitesses, en situation de point mort, - la figure 2 est une coupe selon A-A de la figure 1, - la figure 3 est une coupe selon B-8 de la figure 1, - la figure 4 est une section selon C-C de la figure 1, - les figures 2A à 4A correspondent aux figures 2 à 4 en fin de vol libre, c'est-à-dire juste avant le crabotage, et - les figures 28 à 48 correspondent aux figures 2 à 4 en phase de début de crabotage. Sur la figure 1, on voit certains éléments de commande interne d'une boîte de vitesses du type indiqué ci- dessus, en particulier un axe de commande interne 1 ou axe de commande commun, relié au mécanisme de commande externe de la boîte. L'axe 1 porte un doigt de commande 2. Il se déplace en translation pour sélectionner une ligne de vitesse en plaçant le doigt 2 dans un crabot 3 fixé sur un axe de fourchette 4 portant une fourchette 6. La fourchette 6 est engagée dans la gorge de baladeur 7. Le déplacement en rotation de l'axe 1 et du doigt 2 entraîne en translation l'axe de fourchette et la fourchette pour engager ou dégager une vitesse. On voit aussi une cartouche de billage 8 appartenant à des premiers moyens de billage 12, associés à un axe de fourchette 4. Sur la figure 2, on retrouve l'axe de fourchette 4, la fourchette 6, et la gorge de baladeur 7, et on voit en plus le groupe de synchronisation 9, associé à deux pignons de vitesse 11, comprenant un baladeur 16, et deux anneaux de synchronisation 17. Les premiers moyens de billage 12, comprennent la cartouche 8 de la figure 1, immobilisée vis-à-vis du carter de la boîte, et une piste de billage 13 ménagée sur l'axe 4. La piste comprend trois encoches 13a, 13b, 13c, correspondant respectivement à une position de point mort (au centre) et à deux positions de rapport engagé, de part et d'autre de celle-ci. La figure 3 met en évidence la liaison du crabot 3 avec l'axe de fourchette 4, et l'ensemble crabot fourchette 3, 6. Le doigt de commande, ou doigt de passage 2, est centré dans le crabot 3 au point mort, avec un jeu important avec les faces 3a, 3b, d'appui de celui-ci. La figure 3 montre aussi les seconds moyens de billage, ou moyens de billage centralisés 14, associés à l'axe de commande interne commun 1. Les moyens 14 comprennent aussi une cartouche de billage 8, immobilisée dans le carter 10 de la boîte. Leur piste 15 est portée par le doigt de commande 2. La piste 15 est de forme sensiblement cylindrique et coaxiale à l'axe de commande commun 1. Elle porte une encoche centrale de billage 15a, où la bille 8a de la cartouche est engagée en position de point mort. La figure 4 montre la position équidistante des dents 16a du baladeur 16, vis-à-vis des dents 17a des anneaux de synchronisation 17, et des dents fia des pignons de vitesse 11. Ces schémas ne décrivent que les moyens de billage 12 d'un seul axe de fourchette 4, mais des moyens de billage analogues sont associés à chaque axe de fourchette de la boîte. Ainsi, le dispositif de billage proposé par l'invention comporte à la fois des premiers moyens de billage de fourchette 21 associés à chaque axe de fourchette 4, et des moyens de billage centralisés 14, associés à l'axe de commande commun 1. Comme indiqué plus haut, les premiers moyens 12 comportent une piste 13 à trois encoches 13a, 13b, 13c, ménagées sur l'axe de fourchette, et une cartouche 8. Les seconds moyens de billage 14 comprennent, comme les premiers, une cartouche de billage 8 immobilisée dans le carter 10 de la boîte, devant laquelle se déplace aussi une piste 15, présentant une encoche de billage 15a. De façon simplifiée, l'engagement d'un rapport sur une boîte à arbres parallèles telle que décrite ci-dessus, se décompose comme suit, après la phase de synchronisation, où le baladeur et le pignon ont égalisé leurs vitesses de rotation: - une phase de dévirage, où l'anneau de synchronisation et le pignon tournent par rapport au baladeur, - une phase de vol libre, où l'anneau se désolidarise du pignon, entraînant la désolidarisation du baladeur et du pignon, - une phase de crabotage, où les dents du baladeur entrent en contact avec celles du pignon, par leurs entrées de dentures, puis s'engagent entre celles-ci. Au cours du dévirage, baladeur et le pignon, tournent légèrement l'un par rapport à l'autre, puis, pendant la phase de vol libre, les vitesses du baladeur et du pignon peuvent évoluer différemment selon les circonstances, de sorte que ces vitesses sont généralement différentes, lors de l'entrée en contact des dents du baladeur avec celles du pignon. En l'absence de disposition particulière, le choc des dentures au crabotage, se transmet normalement par la commande interne et externe de la boîte, jusqu'au levier de vitesses, où il est ressenti désagréablement par le conducteur. La présente invention se propose de supprimer le ressenti du croquement au levier de vitesse, en empêchant sa remontée par la commande, grâce à une adaptation judicieuse des moyens de billage décrits ci-dessus. Cette adaptation est la suivante. Sur la figure 3, on a remarqué qu'en position de point mort, le doigt de commande 2 est centré dans le crabot 3, avec jeu important avec les faces d'appui 3a, 3b de celui-ci. Conformément à l'invention, ce centrage est maintenu grâce à l'action conjuguée des premiers et des seconds moyens de billage 12, 14, dont les cartouches 8 respectives sont calées dans les encoches de point mort 13a, 15a. En se reportant aux figures 3A et 4A, on comprend que jusqu'à la fin du vol libre, le doigt 2 entraîne le crabot 3 doigt en appui sur une première face, ou face avant 3a de celui-ci. Conformément à l'invention, cet appui s'est inversé juste avant le crabotage. Cette situation est montrée par les figures 3B et 4B, (sur lesquelles le doigt est en appui sur la face arrière 3b du crabot). Cest dans celle-ci que se produit le choc de dentures entre le baladeur et le pignon. L'inversion d'appui du doigt 2 dans le crabot 3 avant le crabotage, est obtenue grâce à un dimensionnement (notamment le tarage des ressorts de billage, et la pente des encoches), approprié pour décaler dans le temps le décrochage des premiers et des seconds mayens de billage 12, 14. Conformément à l'invention, jusqu'à la fin du vol libre (figures 3A et 3B) , les premiers et les seconds moyens de billage résistent à l'entraînement du crabot 3 par le doigt 2, car les cartouches 8 ne sont pas encore sorties de leurs encoches de point mort, et rappellent encore l'axe de fourchette et le doigt de commande vers cette position. A la fin du vol libre, les premiers moyens de billage 21 lancent l'axe de fourchette grâce au dégagement de leur cartouche hors de son encoche centrale 13a. Ils commencent ainsi à avaler , c'est-à-dire à propulser l'axe de fourchette 4 dans le sens du passage de la vitesse, et les dents 16a du baladeur 16, vers celles du pignon 11. A cet instant, les moyens de billage central 14, n'ont pas encore commencé à avaler , puisque la cartouche centrale 8 ne s'est pas encore dégagée de son encoche de point mort 15a. Les seconds moyens de billage 14 freinent donc le doigt 2 par rapport à l'axe de fourchette 4, qui continue sa course, de sorte que le contact entre le doigt 2 et le flanc avant 3a du crabot est interrompu. Il reprend contre sa face d'appui arrière 3b. A l'instant du choc de denture, la situation est celle de la figure 3B, et le choc des dentures se traduit par un recul du baladeur et du crabot (vers la gauche du schéma). Le choc n'est donc pas transmis au doigt 2. Ainsi, il ne remonte pas par la commande jusqu'au levier de vitesses. Enfin, pendant la suite de la phase de crabotage, le doigt 2 rattrape son retard, et reprend contact avec le crabot 3 sur sa face droite, pour achever l'engagement du rapport. Ainsi, le sens d'appui du doigt de commande dans le crabot est inversé juste avant l'accrochage des dents du baladeur dans celles du pignon de vitesse, de sorte qu'il n'est pas en train d'entraîner le crabot lors de l'entrée en contact des dents du baladeur avec celles du pignon. Il reprend ensuite appui contre la face d'entraînement du crabot, sous la poussée des seconds moyens de billage. En conclusion, le dispositif de billage proposé par l'invention permet de réduire le craquement pendant la phase de crabotage du baladeur sur le pignon, en empêchant simplement la remontée de ce choc dans la commande de boîte grâce à une adaptation judicieuse des moyens de billage de la boîte. REVENDICATIONS 1. Dispositif de billage des positions de point mort et de vitesse engagée sur une boîte de vitesses à arbres parallèles comprenant des fourchettes de passage (6) fixées sur des axes de fourchette (4) portant chacune un crabot (3) entraîné par un doigt de commande (2) solidaire d'un axe de commande commun (1) pour toutes les fourchettes, dont le déplacement en rotation entre une position de point mort et au moins une position de vitesse engagée assure le passage des vitesses en déplaçant en translation par l'intermédiaire du doigt de commande (2) un axe de fourchette sélectionné, caractérisé en ce qu'il comporte à la fois des premiers moyens de billage (12) de fourchette associés à chaque axe de fourchette (4) et des seconds moyens de billage (14) centralisés associés à l'axe de commande commun (1), 2. Dispositif de billage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers et les seconds moyens de billage (12, 14) sont dimensionnés de manière à désolidariser le crabot (3) du doigt de commande (2), juste avant l'accrochage des dents (16a) du baladeur (16) dans celles du pignon (11). 3. Dispositif de billage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les premiers et les seconds moyens de billage (12, 14) sont dimensionnés de manière à propulser l'axe de fourchette (4) vers la vitesse sélectionnée juste avant l'accrochage des dents du baladeur (16a) dans celles du pignon de vitesse (11), alors que les seconds moyens de billage (14) rappellent encore le doigt de commande (2) vers sa position de point mort. 4. Dispositif de billage selon la revendication précédentes, caractérisé 25 en ce que le sens d'appui du doigt de commande (2) dans le crabot (3) est inversé - 10 - juste avant l'accrochage des dents (16a) du baladeur (16) dans celles du pignon de vitesse (11), 5. Dispositif de billage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le doigt de commande (2) n'est pas en train d'entraîner le crabot (3) lors de l'entrée en contact des dents (16e) du baladeur (16) avec celles du pignon (11). 6. Dispositif de billage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le doigt de passage (2) reprend contact avec la face d'entraînement (3a) du crabot sous la poussée des seconds moyens de billage (14), après l'entrée en 1 O contact des dents (16a) du baladeur (16) avec celles du pignon (11). 7. Dispositif de billage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et les seconds moyens de billage (12, 14) comprennent une cartouche de billage (8) immobilisée dans le carter (10) de la boîte, devant laquelle se déplace une piste (13, 15) présentant des encoches de billage (13e, 13b, 13c, 15a). 8. Dispositif de billage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la piste (15) des seconds moyens de billage (14) est solidaire en rotation du doigt de commande (2). 9. Dispositif de billage selon la revendication 8, caractérisée en ce que la piste (15) est sensiblement cylindrique et coaxiale à l'axe de commande commun (1). 10. Boîte de vitesses à arbres parallèles, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de billage conforme à l'une des revendications précédentes.