Brevet FR2902170A1 — publié le 20071214

DISPOSITIF DE COMMANDE POUR BOITE DE VITESSES MANUELLE La présente invention concerne un dispositif de commande interne pour boîte de vitesses manuelle et le confort des passages de vitesses utilisant un 5 système à base de masse inertielle. Elle concerne plus particulièrement un système inertiel comprenant une masse inertielle entraînée en rotation par un système d'entraînement en mode de passage de vitesses et découplage de la masse en mode sélection de io vitesses. Le rôle de la masse inertielle est d'augmenter significativement l'inertie globale de la commande, de manière à adoucir l'effet du passage des vitesses au niveau du levier de vitesses et donc d'augmenter le confort de passage de 15 vitesses pour le conducteur. Généralement, la masse inertielle est fixée directement sur le levier de passage de vitesses. Cette implémentation est économique mais nécessite l'emploi d'une masse importante de l'ordre du kilogramme pour atteindre une 20 inertie suffisante de l'ordre de 7000 kg.mm2. Par contre, dans le cas d'un levier pivotant pour le mode passage des vitesses et translatant pour le mode sélection des vitesses, la masse inertielle intervient aussi dans le mode sélection, ce qui est défavorable pour le 25 fonctionnement recherché dans ce mode. Afin de pallier ce problème, il est connu notamment du document FR 2 833 540 d'utiliser des systèmes qui permettent de découpler la masse inertielle en fonction du mode utilisé. Ces systèmes sont dits à masse "découplée". 30 Dans ce type de système, une masselotte fixe est portée au bout d'un bras rotatif dont l'axe est directement fixé en rotation sur le carter de la boîte de vitesses à l'extérieur du carter. Cette masselotte est déplacée en rotation par le déplacement en rotation du levier de passage des vitesses par l'intermédiaire d'une pièce de renvoi couplant le levier à la masselotte. Bien que permettant plusieurs rapports de démultiplications, ce type de système nécessite l'emploi d'une masselotte de masse importante et relativement encombrante. Il est également connu du document FR 2 865 165 un dispositif d'accompagnement du passage des vitesses dans une boîte de vitesses mécanique, monté entre une commande de vitesses et la commande interne de io la boîte de vitesses manuelle, sans . Selon ce document, le dispositif comprend des moyens d'accouplement d'une masse d'inertie destinés à entraîner en rotation la masse au moyen d'un pignon solidaire d'un axe solidaire en rotation de ladite masse. De plus, la masse inertielle est disposée et supportés à l'intérieur d'un boîtier creux qui comporte des perçages pour recevoir et 15 maintenir en rotation, les extrémités de l'axe de la masse inertielle. Ce système d'entraînement présente l'inconvénient de produire des bruits en cours de fonctionnement avec un risque associé de détérioration du système du fait d'un battement axial de la masse inertiel à l'intérieur du boîtier. 20 Ce battement axial est dû à plusieurs facteurs : - le jeu axial ménagé entre la masse et le boîtier, nécessaire à la rotation de l'arbre et de la masse ; - les intervalles de fabrication des différents composants du système faisant 25 évoluer le jeu axial fonctionnel ; - les battements du groupe moto propulseur dans la voiture, en particulier ceux se produisant dans une direction parallèle à l'axe de rotation de la masse. Ce battement axial génère ainsi un claquement rédhibitoire en terme d'agrément acoustique des voitures et susceptible de détériorer la masse inertielle et le boîtier support de la masse. La présente invention a notamment pour but d'éliminer ce battement axial en proposant un organe contraignant axialement l'arbre de rotation de la masse inertielle tout en préservant une traînée en rotation, de ce même arbre, la plus faible possible. io Le système proposé par l'invention ne génère qu'une faible zone de contact entre l'organe contraignant et l'arbre de rotation de la masse, cette zone étant centrée autour de l'axe théorique de rotation de la masse inertielle, indépendamment de l'orientation de cet axe de rotation. 15 Par ailleurs, la présente invention propose un système simple à concevoir et à monter, donc économiquement acceptable, et compact pour une bonne intégration dudit système d'entraînement à l'intérieur de la boîte de vitesse. 20 De plus, l'invention porte sur un système inertiel destiné à être couplé à un levier de passage de vitesses monté à rotation autour d'un arbre de commande interne, assurant ainsi une démultiplication de l'effort en rotation de la masse inertielle. 25 A cet effet, elle propose un système inertiel destiné à être couplé à un levier de passage de vitesses d'une boîte de vitesses manuelle, comprenant une masse inertielle et un système d'entraînement de ladite masse couplé audit levier, comportant une liaison mécanique pour entraîner la masse, disposée à l'extérieur du carter de la boîte de vitesse, en rotation autour de son 30 axe de rotation sous l'action de la rotation du levier de passage autour d'un arbre de commande interne, ledit axe de rotation de la masse étant matérialisé par un arbre solidaire en rotation de la masse et dont les extrémités sont montées libres en rotation à l'intérieur de deux trous borgnes ménagées sur deux pièces disposées de part et d'autre de la masse inertielle, lesdites pièces étant fixées sur le carter de la boîte de vitesses, caractérisé en ce que le système inertiel comprend un organe élastique disposé entre le fond d'un premier orifice borgne et la première extrémité de l'arbre correspondante. Selon une caractéristique, la deuxième extrémité de l'arbre, opposée à la première extrémité, est en appui sur le fond de l'orifice borgne 10 correspondant. Avantageusement l'organe élastique est une pièce de forme générale cylindrique ou sphérique, en matière caoutchouc. Selon une variante, l'organe élastique est un ressort. 15 Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - les pièces sur lesquelles sont ménagées les trous borgnes, sont des parois planes s'étendant dans un plan sensiblement normal à l'axe de rotation de la masse inertielle et délimitant un corps creux, de sorte à former un boîtier dans 20 lequel est disposé la masse inertielle et l'arbre ; - la liaison mécanique comporte un moyen formant une fourche solidaire du levier de passage, entraînant en rotation une tige solidaire d'une première extrémité d'un dispositif de renvoi, la fourche étant en outre apte à coulisser le long de la tige ; 25 - le dispositif de renvoi comporte en outre à sa deuxième extrémité, une crémaillère montée pivotante autour d'un axe de pivot et la crémaillère comporte un secteur denté engrenant avec un pignon coaxial à l'arbre et solidaire de la masse. L'invention se rapporte également à un dispositif de commande pour boîte de vitesses manuelle comportant un système inertiel comme décrit ci avant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue de dessus, en perspective, d'un système inertiel io selon l'invention monté sur le carter d'une boîte de vitesses ; - la figure 2 est une vue identique à celle de la figure 1, le couvercle du boîtier du système inertiel étant retiré pour rendre visible ses éléments internes ; - la figure 3 est une vue de dessus, en perspective, du système inertiel 15 selon l'invention avec le boîtier partiellement coupé ; - la figure 4 est une vue de dessous, en perspective, du système inertiel selon l'invention avec le boîtier partiellement coupé ; - la figure 5 est une vue de face, en coupe partielle, du système inertiel selon l'invention ; 20 - la figure 6 est une vue de face, en coupe partielle, d'une variante de réalisation du système inertiel ; - la figure 7 illustre une vue éclatée du système inertiel selon l'invention ; - la figure 8 est une vue en perspective du système inertiel selon l'invention. 25 Les figures 1 à 2 illustrent un mode de réalisation d'un système inertiel selon l'invention, comprenant une masse inertielle 5 entraînée en rotation par un système d'entraînement 4. On a représenté sur ces vues un levier de passage 1, actionné par un câble ou une barre de commande, non 30 représentée, elle-même reliée au levier de vitesse du conducteur de façon à déplacer en rotation l'arbre de commande interne 2 pour le passage des vitesses et pouvant commander également la sélection des vitesses par une translation de ce même levier 1. Le levier 1 est muni d'une fourche 3, solidaire du levier 1, qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe AA' de l'arbre de commande interne 2. Cette fourche 3 est montée libre en rotation autour de l'axe AA' de l'arbre de commande 2, et son extrémité libre forme une échancrure en forme générale de U ; l'espace ainsi formé entre les deux branches du U formant rainure de guidage pour une tige d'entraînement 30 durant la commande en sélection de vitesses de l'arbre de commande 2. io On a représenté également en figure 1 et 2 un système inertiel comportant un boîtier 7 fixé sur le carter 10 de la boîte de vitesses. Ce boîtier 7 comprend un corps 70 de forme générale cylindrique et creux, délimité par deux parois planes, une paroi supérieure 71 formant couvercle et une paroi inférieure formant fond, sensiblement en forme de plaque circulaire et 15 s'étendant normalement à l'axe AA' de l'arbre de commande interne 2. Le corps creux 70 et la paroi plane inférieure 72 sont solidaires. Le boîtier 7 comporte une première patte de fixation 73 ayant une extrémité libre sur laquelle est ménagé un trou de passage pour une vis de 20 fixation 11. Cette première patte 73 est formée à partir d'une protubérance de la face latérale cylindrique du corps 70 en s'étendant sensiblement selon le plan médian du boîtier 7 et qui se termine en pointe aplatie à son extrémité libre dans un plan inférieur au plan du fond 73 du corps 70. Comme le montre les figures 4 et 5, le boîtier 7 comporte une deuxième patte de fixation 74 25 comportant une extrémité libre sur laquelle est également ménagé un trou de passage pour une autre vis de fixation sur le carter 10 de la boîte de vitesses. Cette deuxième patte 74 est formée à partir d'une protubérance du fond 72 du corps 70 s'étendant dans un plan perpendiculaire audit fond 72 à partir du bord latéral du boîtier 7 ; les plans d'appui des deux pattes de fixation 73, 74 étant 30 perpendiculaires entre eux. Les pattes de fixation 73, 74 viennent avantageusement de matière avec le corps 70 et le fond 72, notamment par un moulage d'un matériau plastique. Comme représenté en figure 2, le système inertiel comprend à l'intérieur de son boîtier 7 une masse inertielle 5 cylindrique et symétrique par rapport à son axe de rotation BB', sensiblement parallèle à l'axe AA' de l'arbre de commande 2. L'axe BB' est matérialisé par un arbre 6 solidaire en rotation de la masse 5 et qui dépasse de part et d'autre de la masse 5. io Comme représenté dans les figures 3 à 6, le boîtier 7 comporte des orifices 75 borgne, ou non débouchant, ménagés dans ses parois planes 71, 72 pour recevoir et maintenir en rotation les extrémités de l'arbre 6. De la sorte, l'arbre 6 est monté libre en rotation à l'intérieur du boîtier 7 ; les extrémités libres de l'arbre 6 étant montées dans ces deux orifices borgnes 75 formant 15 palier. Ces orifices borgnes 75 sont ménagés à proximité du centre du boîtier 7 et sur un axe médian du boîtier 7 correspondant sensiblement à l'axe de symétrie du boîtier 7. La masse 5 est donc apte à pivoter à l'intérieur du boîtier 7, entre ses des deux parois planes 71, 72. 20 Selon l'invention et comme représenté aux figures 3 à 5, un organe élastique 9 est disposé entre le fond d'un des deux orifices borgnes 75 et l'extrémité correspondante de l'arbre 6. L'extrémité opposée de l'arbre 6 est en appui sur le fond de l'orifice borgne correspondant. Dans le mode de réalisation représenté, l'organe élastique 9 est disposé intercalé entre 25 l'extrémité supérieure de l'arbre 6 et le fond de l'orifice borgne 75 ménagé dans la paroi plane supérieure 71. L'organe élastique 9 est une pièce de forme générale cylindrique, en matière caoutchouc, avec des dimensions prédéterminées pour contraindre 30 axialement l'arbre 6 et ceci quelque soit les dispersions de fabrication du système d'entraînement. Selon une variante de réalisation et comme représenté en figure 6, l'organe élastique 9 peut être une pièce de forme générale sphérique, en matière caoutchouc, afin que la surface de contact entre ledit organe 9 et l'arbre 6 soit minimal pour minimiser les frottements avec l'arbre de rotation 6. Bien entendu, d'autres organes élastiques 9 sont envisageables pour le système d'entraînement selon l'invention, par exemple un ressort à fil cylindrique, un ressort à lame, un organe précontraint. i0 L'une des extrémités, dite extrémité supérieure, de l'arbre 6 de la masse 5 se termine par un pignon, ou pignon d'inertie 61, qui est disposé entre la face radiale 51 de la masse 5 et le palier 75 de la paroi plane supérieure 71 du boîtier 7. Le pignon 11 coopère avec un dispositif de renvoi 8, formant levier 15 d'entraînement pour la masse 5, afin de former un système de type à crémaillère. Ce dispositif de renvoi 8 comporte une pièce de renvoi 80, deux bras 81 et un axe formant pivot 82. Comme représenté aux figures 2 et 3, la pièce de renvoi 80, en forme de 20 quartier de disque, s'étend perpendiculairement à l'axe de rotation BB' de la masse 5, entre la masse 5 et la paroi plane supérieure 71 du boîtier 7, dans un plan parallèle à ladite paroi plane supérieure 71. Une lumière 83, de forme générale oblongue, est ménagée sur la première extrémité libre de la pièce de renvoi 80. L'un des bords intérieurs de la lumière 83 est conformé en secteur 25 denté 84. Dans ce mode de réalisation, le secteur denté est ménagé sur le bord intérieur le plus excentré. Le pignon 61 engrène avec le secteur denté 84 de la première extrémité de la pièce de renvoi 80. Le rapport de démultiplication entre le secteur denté 84 et le pignon d'inertie 61 est déterminé pour permettre une inertie fonctionnelle suffisante même pour une 30 faible valeur de la masse 5. Les extrémités intérieures de la lumière 83, correspondant aux extrémités du secteur denté 84, définissent des butées de fin de course pour la crémaillère en coopération avec le pignon 61. La deuxième extrémité de la pièce de renvoi 80 est montée fixe sur un axe formant pivot 82. Cet axe formant pivot 82 s'étend selon un axe CC' sensiblement parallèle à l'axe de rotation BB' de la masse 5 et il traverse le boîtier 7 de part en part, à travers des orifices débouchant 76, représentés en figure 7, ménagés dans les deux parois planes 71, 72 dudit boîtier 7 pour recevoir et supporter en rotation ledit axe 82. De la sorte, l'axe 82 est monté à io pivot dans le boîtier 7. Les deux bras 81 s'étendent parallèlement aux parois planes 71, 72 du boîtier 7, de part et d'autre dudit boîtier 7, en direction de l'arbre de commande 1 et de la fourche 3. Les premières extrémités des respectivement premier et 15 deuxième bras 81 sont solidaires respectivement de la première et de la deuxième extrémité libre de la tige 82 ; lesdites extrémités libres dépassant du boîtier 7. De la sorte, la pièce de renvoi 80, les bras 81 et la tige 82 sont solidaires en rotation autour de l'axe de rotation CC', et sont des éléments du système d'entraînement 4 de la masse inertielle 5. 20 Les deuxièmes extrémités des bras 81 supportent la tige d'entraînement 30 solidaire du dispositif de renvoi 8 ; ladite tige d'entraînement 30 étant parallèle à la tige 82 du dispositif de renvoi 8 et donc parallèle à l'axe de rotation BB' de la masse 5. Cette tige d'entraînement 30 est engagée en 25 permanence dans la fourche 3, solidaire du levier 1, et coopère avec l'échancrure de la fourche 3, de manière à ce que la fourche 3 entraîne le dispositif de renvoi 8 en rotation autour de l'axe CC' de la tige 82 sous l'action d'une rotation du levier de passage 1. 30 L'agencement particulier de la fourche 3 et de la tige d'entraînement 30, solidaire du dispositif de renvoi 8, permet en outre le déplacement en i0 translation du levier 1 et donc de la fourche 3 le long de la tige d'entraînement 30; le déplacement en translation du levier 1 se faisant dans une direction parallèle à l'axe de la tige d'entraînement 30. De la sorte, la rotation de la fourche 3 commandée par un déplacement en rotation du levier de passage 1, a pour effet de coupler le système inertiel 4 au passage de vitesses. Le couplage du système d'entraînement est décrit ci-après en détail. i0 La rotation de la fourche 3, dans un premier sens de rotation, entraîne la rotation du dispositif de renvoi 8 autour de l'axe de rotation CC' par l'intermédiaire de la tige 30 solidaire du dispositif de renvoi 8 et qui est en permanence engagée dans l'échancrure de la fourche 3 formant guide pour la 15 tige 30. Plus précisément, la rotation de la fourche 3 entraîne la rotation des bras 81 autour de l'axe CC' par l'intermédiaire de la tige 30 solidaire desdits bras 81 ; les bras 81 étant solidaire de l'axe formant pivot 82 monté pivotant dans le boîtier 7. De la sorte, la pièce de renvoi 80 est également entraînée en rotation autour de cet axe 82. On a ainsi une première démultiplication de 20 l'effort de mise en rotation de la masse inertielle 5. Par l'effet du pivot, le dispositif de renvoi 8 pivote dans un sens de rotation opposé à celui de la fourche 3 et entraîne en rotation la masse inertielle 5 suivant une deuxième démultiplication imposée par le nombre de 25 dents et les diamètres respectifs du secteur denté 84 et du pignon d'inertie 61. On pourra facilement comprendre, sans pour cela le décrire, qu'un mouvement de rotation de la fourche 3 dans un sens opposé, entraînera le système inertiel 4 dans le sens inverse ; les mêmes éléments coopérant de la 30 même manière mais dans un sens opposé. 2902170 Il Bien entendu l'exemple de mise en oeuvre évoqué ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et d'autres détails et améliorations peuvent être apportés à l'invention, sans pour autant sortir du cadre de l'invention où d'autres formes ou agencement de crémaillère et/ou de dispositif de renvoi 5 peuvent être réalisées. 25 REVENDICATIONS 1. Système inertiel destiné à être couplé à un levier de passage de vitesses (1) d'une boîte de vitesses manuelle, comprenant une masse inertielle (5) et un système d'entraînement (4) de ladite masse (5) couplé audit levier (1), comportant une liaison mécanique pour entraîner la masse (5), disposée à l'extérieur du carter (10) de la boîte de vitesse, en rotation autour de son axe de rotation (BB') sous l'action de la rotation du levier de passage (1) autour d'un arbre de commande interne (2), ledit axe de rotation (BB') de la masse (5) étant matérialisé par un arbre (6) solidaire en rotation de la masse (5) et dont les extrémités sont montées libres en rotation à l'intérieur de deux trous borgnes (75) ménagées sur deux pièces (71, 72) disposées de part et d'autre de la masse inertielle (5), lesdites pièces (71, 72) étant fixées sur le carter (10) de la boîte de vitesses, caractérisé en ce que le système inertiel (4) comprend un organe élastique (9) disposé entre le fond d'un premier orifice borgne (75) et la première extrémité de l'arbre (6) correspondante. 2. Système inertiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième extrémité de l'arbre (6), opposée à la première extrémité, est en 20 appui sur le fond de l'orifice borgne (75) correspondant. 3. Système inertiel selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe élastique (9) est une pièce de forme générale cylindrique, en matière caoutchouc. 4. Système inertiel selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe élastique (9) est une pièce de forme générale sphérique, en matière caoutchouc. 30 5. Système inertiel selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe élastique (9) est un ressort. 6. Système inertiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les pièces (71, 72) sur lesquelles sont ménagées les trous borgnes (75), sont des parois planes s'étendant dans un plan sensiblement normal à l'axe de rotation (BB') de la masse inertielle et délimitant un corps creux (70), de sorte à former un boîtier (7) dans lequel est disposé la masse inertielle (5) et l'arbre (6). 7. Système inertiel selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison mécanique comporte un moyen formant une fourche (3) solidaire du levier de passage (1), entraînant en rotation une tige (30) solidaire d'une première extrémité d'un dispositif de renvoi (8), la fourche (3) étant en outre apte à coulisser le long de la tige (30). 8. Système inertiel selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif 15 de renvoi (8) comporte en outre à sa deuxième extrémité, une crémaillère montée pivotante autour d'un axe de pivot (82, 76). 9. Système inertiel selon la revendication 8, caractérisé en ce que la crémaillère comporte un secteur denté (84) engrenant avec un pignon (61) 20 coaxial à l'arbre (6) et solidaire de la masse (5). 10. Dispositif de commande pour boîte de vitesses manuelle comportant un système inertiel selon l'une quelconque des revendications précédentes.