Brevet FR2912796A1 — publié le 20080822

DEMANDE DE BREVET B06-5396FR - JT/PG Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses de véhicule automobile, et procédé associé. Invention de : Nicolas GARNIER 2 Dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses de véhicule automobile, et procédé associé. La présente invention concerne le domaine général des boîtes de vitesses mécaniques pour véhicule automobile. Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses de véhicule de automobile. Les boîtes de vitesses mécaniques utilisées dans les véhicules automobiles comportent une pluralité de pignons montés fous sur un arbre rotatif et engrenant avec des pignons solidaires d'un deuxième arbre de ladite boîte de vitesses. Un ou plusieurs dispositifs d'engagement comportant des crabots et des synchroniseurs permettent, lorsqu'ils sont actionnés, de solidariser l'un des pignons fous sélectionné avec l'arbre rotatif, de façon à définir un rapport de transmission de la boîte de vitesses. Les synchroniseurs sont reliés par des fourchettes à un corps de commande interne présentant un mouvement dit de sélection et un mouvement de passage . Le mouvement de sélection permet de choisir la fourchette sur laquelle agir pour passer le rapport de transmission retenu. Le mouvement de passage permet, quant à lui, de pousser ou tirer la fourchette choisie pour actionner le synchroniseur correspondant. Dans une boîte de vitesses mécanique, le mouvement de sélection est obtenu lorsque le conducteur déplace de droite à gauche le pommeau du levier de vitesses, ou inversement. Le mouvement de passage étant obtenu lorsque le pommeau est déplacé d'avant en arrière, ou inversement. Par exemple, l'enclenchement du rapport de première nécessite un déplacement de sélection du pommeau vers la gauche, puis un déplacement de passage vers l'avant. 3 Classiquement, les boîtes de vitesses incluent des modules de verrouillage des rapports de transmission engagés, le plus souvent par billage, qui agissent au niveau d'un arbre de la sélection de ladite boîte. De tels modules comportent une bille et un organe élastique apte à exercer un effort de poussée sur la bille dans une direction perpendiculaire à l'arbre de sélection afin de maintenir en position le levier de passage de vitesses, lors de l'engagement d'un rapport de transmission ou lorsque aucun rapport n'est engagé. Pour plus de détails, on pourra par exemple se référer à la boîte de vitesses décrite dans la demande de brevet FR-Al-2 887 949 de la demanderesse. Dans cette boîte de vitesses, un jeu axial est ménagé entre un doigt de passage disposé à l'extrémité libre d'un arbre de passage et entre un module de commande interne monté sur l'arbre de sélection. En effet, dans certaines situations, il est souhaitable de limiter l'impact pour le conducteur des mouvements internes de certaines pièces de la boîte de vitesses. Par exemple, lors d'une accélération ou d'une décélération du véhicule, certaines pièces de la boîte telles que les pignons fous subissent de faibles déplacements induisant des mouvements du module de commande interne, ce qui provoque des efforts ou des vibrations pouvant être ressentis jusqu'au pommeau du levier de vitesses. A cet égard, le jeu prévu entre le doigt de passage et le module de commande interne est supérieur aux déplacements en translation du module de commande interne qui peuvent être induits par les déplacements des pignons fous dans de telles conditions. Ainsi, on limite les efforts ou les vibrations pouvant être ressentis par le conducteur. Dans un même but, on connaît par le document US-B2-6 658 959, une boîte de vitesses qui comporte un dispositif 4 d'amortissement des mouvements du module de commande interne de la boîte de vitesses. Le dispositif d'amortissement est constitué par une cartouche de billage pourvue d'une bille précontrainte élastiquement qui vient en appui sur un manchon monté sur l'arbre de sélection de la boîte de vitesses et qui présente un profil en biseau. Toutefois, de telles boîtes de vitesses ne permettent pas encore d'obtenir un agrément de confort particulièrement satisfaisant pour le conducteur. En effet, lors de l'engagement d'un rapport de transmission, le conducteur doit aller à l'encontre de certains efforts générés principalement au niveau du synchroniseur associé au rapport de transmission choisi, tels que des efforts d'armement, de synchronisation, de crabotage, et au niveau des modules de verrouillage des rapports de transmission engagés. Toutefois, la fluidité du mouvement lors de l'engagement du rapport de transmission dépend notamment du calage de la phase de synchronisation avec les phases de fonctionnement de ces modules de verrouillage. Par exemple, dans le cas d'un verrouillage des vitesses par billage, si l'avalement du billage se produit avant l'armement du synchroniseur, il peut se produire une sensation d'arrêt lors du déplacement du pommeau de levier de vitesses avant même de rencontrer l'effort de synchronisation. Dans le cas contraire, si l'avalement du billage se produit après la phase de crabotage du synchroniseur, le risque d'apparition d'un phénomène dit de croquement augmentera. Or, les positions des phases d'armement et de crabotage sont propres à chacun des synchroniseurs de la boîte de vitesses. Dès lors, on conçoit que les efforts ressentis par le conducteur lors de l'engagement d'un rapport de transmission diffèrent en fonction du rapport de transmission engagé. La présente invention a donc pour but de remédier à cet 5 inconvénient. La présente invention a notamment pour but de prévoir un dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses de véhicule automobile qui permet d'optimiser et d'homogénéiser les efforts ressentis par le conducteur lors du passage des vitesses ou rapports de transmission. Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses de véhicule automobile du type à arbres parallèles et comprenant des pignons fous et des synchroniseurs pour l'engagement des rapports de transmission, le dispositif étant pourvu d'un arbre de passage des vitesses et d'au moins un module de billage pour le verrouillage du rapport de transmission engagé. Selon un aspect de l'invention, le dispositif comprend une pluralité de chemins de roulement pour le module de billage, chaque chemin de roulement étant associé à un des synchroniseurs de la boîte de vitesses et adapté en fonction des phases de fonctionnement du synchroniseur considéré. Avec un tel dispositif, il devient dès lors possible d'obtenir un passage des rapports de transmission de manière optimisée. En effet, chaque chemin de roulement qui est associé à un unique synchroniseur est conçu en fonction des phases de fonctionnement de celui-ci. En d'autres termes, chaque chemin de roulement présente un profil spécifique et adapté au synchroniseur associé de manière à 6 générer des efforts de réaction variables d'un rapport de transmission à l'autre. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend des cames montées sur l'arbre de passage des vitesses, chacune des cames étant décalée axialement l'une par rapport à l'autre et pourvue d'un des chemins de roulement. Avantageusement, chaque came comprend une gorge de point mort correspondant à la position dans laquelle le module de billage est localisé lors de l'engagement d'un rapport de transmission. Les gorges sont alignées axialement les unes par rapport aux autres. Préférentiellement, le dispositif comprend encore un doigt de passage pour l'actionnement de fourchettes de commande monté sur l'arbre de passage des vitesses. Une des cames peut être en appui contre ledit doigt de passage. Dans un mode de réalisation, le module de billage comprend une bille et un organe élastique apte à exercer un effort de poussée sur la bille en direction des chemins de roulement. Selon un second aspect, l'invention concerne encore une boîte de vitesses pour véhicule automobile à arbres parallèles pourvue d'un carter de boîte de vitesses, de pignons fous, de synchroniseurs pour l'engagement des rapports de transmission, et d'un dispositif de commande interne monté à l'intérieur dudit carter. Le dispositif est pourvu d'un arbre de passage des vitesses et d'au moins un module de billage pour le verrouillage du rapport de transmission engagé. Le dispositif comprend également une pluralité de chemins de roulement pour le module de billage, chaque chemin de roulement étant associé à un des synchroniseurs de la boîte de vitesses et adapté en fonction des phases de fonctionnement du synchroniseur considéré. 7 Selon un dernier aspect, l'invention concerne également un procédé de commande interne d'une boîte de vitesses pour véhicule automobile du type à arbres parallèles et comprenant des pignons fous, des synchroniseurs pour l'engagement des rapports de transmission, et au moins un module de billage pour le verrouillage du rapport de transmission engagé, dans lequel on fait parcourir au module de billage un chemin de roulement adapté spécifiquement au synchroniseur du rapport de transmission engagé de manière à générer des efforts de réaction variables d'un rapport de transmission à l'autre. Avantageusement, on applique le module de billage sur des cames disposées sur un arbre de passage des rapports de transmission. Dans un mode de mise en oeuvre du procédé, on déplace en translation l'arbre de passage pour la sélection d'un rapport de transmission. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses de véhicule automobile selon l'invention, - la figure 2 est une vue de détail du dispositif de commande de la figure 1, et - les figures 3 à 6 sont des vues en coupe partielles de cames du dispositif de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté la structure générale d'un dispositif prévu pour la commande d'une boîte de vitesses de véhicule automobile, qui est désigné par la référence numérique générale 10. Le dispositif 10 de commande comprend un arbre de passage 12 qui s'étend axialement suivant son axe 14, un levier de passage 16 8 monté sur ledit arbre et portant une rotule d'accrochage (non représentée) pour un câble de passage de la boîte de vitesses, et un doigt 18 de passage monté à une extrémité axiale de l'arbre de passage 12. Le doigt 18 de passage est prévu pour actionner des fourchettes de commande (non représentées) associées aux rapports de transmission et prévues pour permettre le déplacement des synchroniseurs de la boîte de vitesses. Le dispositif 10 comprend encore une pluralité de cames 20 à 26 montées sur l'arbre de passage 12 et un module de billage 28 apte à coopérer avec lesdites cames pour obtenir le verrouillage des rapports de transmission en position engagée. Les cames 20 à 26 sont montées fixement sur l'arbre de passage 12, par tout moyen approprié. Elles sont alignées axialement les unes par rapport aux autres, le long de l'arbre de passage 12. Les cames 20 à 26 sont en appui direct les unes contre les autres, la came 26 venant en contact contre le doigt de passage 18. De manière connue en soi, le module de billage 28 est pourvu d'un corps 30, d'axe 31, qui s'étend ici selon une direction perpendiculaire à l'axe 14 de l'arbre de passage 12, d'une bille 32 en partie en saillie par rapport audit corps, et d'un ressort (non représenté) monté à l'intérieur du corps 30 et apte à exercer un effort de poussée sur la bille 32 dans une direction perpendiculaire à l'axe 14, en direction des cames 20 à 26. Pour des raisons de clarté, sur les figures 1 et 2, le module de billage 28 est décalé radialement vers l'extérieur par rapport aux cames 20 à 26. Toutefois, en fonctionnement, on conçoit que le module de billage 28, et plus précisément la bille 32, est en appui contre lesdites cames. 9 A cet égard, une surface extérieure de chacune des cames 20 à 26 forme chemin de roulement 20a, 22a, 24a, 26a pour la bille 32 du module de billage 28. Lesdits chemins de roulement sont décalés axialement les uns par rapport aux autres. Pour obtenir un passage optimisé des vitesses, chacun des chemins de roulement 20a à 26a présentent une géométrie adaptée aux phases de fonctionnement du synchroniseur associé, et notamment à la phase d'armement de synchronisation, à la phase de vol libre, et à la phase de crabotage. Les cames 20 à 26 sont associées au synchroniseur du rapport de première/deuxième, de troisième/quatrième, de cinquième/sixième, et du rapport de marche arrière, respectivement. Ainsi, les chemins de roulement 20a à 26a sont conçus en fonction des différentes phases de fonctionnement qui sont propres à chaque synchroniseur. On obtient une optimisation des efforts d'engagement des vitesses pour chaque rapport de transmission, et ce, indépendamment les uns des autres. En d'autres termes, en fonction de la phase d'armement de la synchronisation, de la phase du début d'avalement en vol libre, et de la phase de crabotage, on détermine la conception des pistes de roulement qui sont associées au module de billage 28. On dispose d'un profil spécifique pour chaque synchroniseur. Sur les figures 3 à 6 sont représentées partiellement en coupe les cames 20 à 26. Les valeurs indiquées sur ces figures sont données à titre indicatif pour illustrer les différences de profils des chemins de roulement 20a à 26a des cames. Comme illustré à la figure 3, le chemin de roulement 20a de la came 20 comprend une gorge 40 de point mort concave dans laquelle la bille 32 du moyen de billage 28 est logée dans une position de point 10 mort ou de rapport de transmission engagée. Cette gorge 40 de point mort permet le maintien en position du levier de vitesses. La gorge 40 de point mort présente un axe de symétrie centré sur l'axe 31 représenté ici dans une position supposée horizontale. De part et d'autre de la gorge 40 s'étendent deux pentes d'effort 42, 44 coniques identiques du chemin de roulement 20a. La pente d'effort 42 correspond à une pente dite d'amplification, la pente d'effort 44 correspondant quant à elle à une pente dite d'avalement ou d'assistance. En effet, lors de la rotation de l'arbre de passage 12 autour de l'axe 14, la bille va sortir de la gorge 40 et se déplacer sur une des deux pentes d'effort 42, 42. Le ressort du module de billage va ainsi se comprimer ou se détendre. L'effort de réaction exercé sur la bille 32 par la pente génère donc des efforts à vaincre ou d'assistance qui sont variables. Entre la gorge 40 de point mort et les pentes d'effort 42 et 44, des rayons au sommet identiques sont ménagés et présentent ici une valeur de l'ordre de 2,55 mm. Entre le centre de ces deux rayons, il existe une distance verticale de 5,9 mm. Le rayon de la gorge 40 de point mort est ici égal à 2,9 mm. Entre le centre du rayon définissant la gorge 40 et les centres des rayons au sommet, la distance est ici de 4,58 mm. A chaque came de l'arbre de passage 12 sont associées différentes valeurs pour les gorges de point mort, pour les rayons au sommet et pour les pentes d'effort. Par exemple, la came 22 (figure 4) comprend une gorge 46 similaire à celle de la came 20 mais présente toutefois des pentes d'effort 48 et 50 formant avec l'axe 31 un angle sensiblement supérieur à l'angle formé par les pentes d'effort 42, 44 de la came 20 et de l'axe 31. 11 En ce qui concerne la came 24 (figure 5), entre une gorge 52 de point mort et les pentes d'effort 54 et 56, les rayons au sommet ont une valeur de l'ordre de 1,5 mm et sont espacés entre eux d'une valeur de 6, 04 mm. Entre le centre du rayon définissant la gorge 52 et les centres des deux rayons, la distance est ici de 3,14 mm. Ladite gorge 52 et les pentes d'effort 54 et 56 sont ici identiques à la gorge 46, et aux pentes d'effort 48, 50 de la came 22. Enfin, la came 26 (figure 6) comprend une gorge 58 concave et des pentes d'effort 60, 62 qui présentent des rayons au sommet ayant une valeur de l'ordre de 1 mm et espacés entre eux d'une valeur de 5,95 mm. Entre le centre du rayon définissant la gorge 58 et les centres des deux rayons, la distance est ici de 2,52 mm. Ladite gorge 58 et les pentes d'effort 60 et 62 sont ici identiques à la gorge 52, et aux pentes d'effort 54, 56 de la came 24. Comme mentionné précédemment, ces valeurs sont mentionnées uniquement à titre d'exemple et diffèrent en fonction de la conception de la boîte de vitesses. Lors de l'actionnement du levier de vitesses par le conducteur automobile, le mouvement de sélection est obtenu par le déplacement en translation de l'arbre de passage 12 le long de l'axe 14, de manière que la bille 32 du module de billage 28 soit en appui contre la gorge de la came associée au synchroniseur du rapport de transmission choisi. De manière à permettre un déplacement en sélection sans à-coup, les gorges 40, 46, 52, 58 de point mort sont alignées axialement les unes par rapport aux autres. Une fois le mouvement de sélection terminé, le mouvement de passage entraîne une rotation, autour de l'axe 14, de l'arbre de passage 12 et des cames 20 à 26, ce qui provoque la sortie de la bille 32 du module de billage 28 de la gorge de point mort et son déplacement le 12 long du chemin de roulement associé, et plus précisément sur une des pentes d'effort. L'effort de poussée exercé par le ressort du module de billage 28 sur la pente d'effort engendre une force de réaction de ladite pente sur la bille 32. Cette force de réaction dépend donc de la géométrie du chemin de roulement sur lequel se déplace la bille 32 et génère des efforts à vaincre ou des efforts d'assistance qui sont variables lors de l'engagement d'un rapport de transmission. Une fois le rapport engagé, la bille est logée à nouveau dans la gorge de la came associée. Le niveau d'effort souhaité pour couvrir les efforts liés aux phases de fonctionnement du synchroniseur associé au rapport de transmission en gorge est donné par le tarage du ressort du module de billage 28 mais aussi par la hauteur de la gorge de la came considérée, par la valeur des rayons au sommet, ainsi que la valeur des angles des pentes d'effort. Bien que dans l'exemple de réalisation considéré, le dispositif 10 de commande interne comprend un arbre 12 qui permet à la fois la sélection et le passage des rapports de transmission, on conçoit aisément qu'il est également possible, sans sortir du cadre de l'invention, de prévoir un dispositif comprenant un premier arbre dédié à la sélection des rapports de transmission et un second arbre distinct pour le passage desdits rapports, et/ou avec un déplacement axial de l'arbre de passage lors du passage des rapports de transmission. Grâce à l'invention, on dispose d'un dispositif de commande dans lequel les efforts d'engagement des vitesses peuvent être optimisés, pour chaque rapport de transmission, et ce, sans compromis avec les autres rapports. REVENDICATIONS 1-Dispositif de commande interne d'une boîte de vitesses de véhicule automobile du type à arbres parallèles et comprenant des pignons fous et des synchroniseurs pour l'engagement des rapports de transmission, le dispositif étant pourvu d'un arbre de passage (12) des rapports de transmission et d'au moins un module de billage (28) pour le verrouillage du rapport de transmission engagé, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de chemins de roulement (20a, 22a, 24a, 26a) pour le module de billage, chaque chemin de roulement étant associé à un des synchroniseurs de la boîte de vitesses et adapté en fonction des phases de fonctionnement du synchroniseur considéré. 2-Dispositif selon la revendication 1, comprenant des cames (20 à 26) montées sur l'arbre de passage (12) des rapports de transmission, chacune des cames étant décalée axialement l'une par rapport à l'autre et pourvue d'un des chemins de roulement (20a, 22a, 24a, 26a). 3-Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chaque came (20 à 26) comprend une gorge (40, 46, 52, 58) de point mort correspondant à la position dans laquelle le module de billage (28) est localisée lors de l'engagement d'un rapport de transmission, les gorges (40, 46, 52, 58) étant alignées axialement les unes par rapport aux autres. 4-Dispositif selon la revendication 2 ou 3, comprenant un doigt de passage (18) pour l'actionnement de fourchettes de commande monté sur l'arbre de passage (12) des vitesses. 5-Dispositif selon la revendication 4, dans lequel une des cames (26) est en appui contre le doigt de passage (18). 14 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module de billage (28) comprend une bille (32) et un organe élastique apte à exercer un effort de poussée sur la bille en direction des chemins de roulement (20a, 22a, 24a, 26a). 7-Boîte de vitesses pour véhicule automobile comprenant un dispositif de commande interne selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8-Procédé de commande interne d'une boîte de vitesses pour véhicule automobile du type à arbres parallèles et comprenant des pignons fous, des synchroniseurs pour l'engagement des rapports de transmission, et au moins un module de billage pour le verrouillage du rapport de transmission engagé, caractérisé en ce qu'on fait parcourir au module de billage un chemin de roulement adapté spécifiquement au synchroniseur du rapport de transmission engagé de manière à générer des efforts de réaction variables d'un rapport de transmission à l'autre. 9-Procédé selon la revendication 8, dans lequel on applique le module de billage sur des cames disposées sur un arbre de passage des rapports de transmission. 10-Procédé selon la revendication 9, dans lequel on déplace en translation l'arbre de passage pour la sélection d'un rapport de transmission.