Brevet FR2924777A1 — publié le 20090612

DISPOSITIF DE COMMANDE INTERNE DE BOITE DE VITESSES La présente invention concerne un dispositif de commande interne pour l'engagement des rapports de vitesse, sur une boîte de vitesses à arbres parallèles d'un véhicule automobile. Les boîtes de vitesses manuelles des véhicules automobiles, comportent un premier arbre moteur lié au moteur du véhicule par un embrayage, et un deuxième arbre parallèle récepteur, lié aux roues motrices du véhicule. Ces arbres peuvent être reliés entre eux par des couples de pignons formant un engrenage, transmettant le mouvement de l'un à l'autre suivant différents rapports de démultiplication, correspondant respectivement à autant de rapports de vitesse. Un des pignons de chaque engrenage est solidaire d'un des arbres, l'autre pignon de l'engrenage monté libre en rotation sur l'autre arbre, peut être rendu solidaire de son arbre par le coulissement axial d'un manchon de synchronisation. Ce coulissement réalise d'abord une synchronisation des vitesses des deux éléments par un dispositif de synchronisation comportant des cônes de frottement, puis un crabotage assurant la solidarisation du pignon sur l'arbre. Chaque manchon de synchronisation peut commander l'engagement d'un rapport disposé axialement d'un côté, ou de deux rapports disposés des deux côtés du manchon. De plus, un rapport de marche arrière réalise une inversion du sens de rotation de l'arbre récepteur. Pour l'engagement des rapports de vitesse, un dispositif connu comporte un levier de vitesse déplacé par le conducteur suivant une grille en H. Pour cette grille, un déplacement latéral suivant un couloir transversal correspond à un mouvement de sélection pour venir s'aligner sur un couloir longitudinal, et un déplacement longitudinal dans un de ces couloirs, correspond à un mouvement de passage engageant un rapport. Par couloir longitudinal on entend un couloir qui s'étend selon la direction de l'axe principal ou axe longitudinal du véhicule, et par couloir transversal on entend un couloir qui s'étend selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule. Cette grille peut comporter suivant sensiblement un même axe longitudinal, un rapport de marche avant réalisant la multiplication de vitesse la plus élevée, b cinquième dans le cas d'une boîte à cinq rapports, et le rapport de marche arrière qui est disposé de manière symétrique par rapport au couloir transversal définissant la position dite de point mort. Cette disposition permet de réaliser une grille compacte comportant seulement trois couloirs longitudinaux, ce qui limite les débattements latéraux du levier de vitesse entre les sièges avant, et facilite son implantation dans l'habitacle. Suivant une disposition connue présentée notamment dans le document F R-A1-2686385, un axe coulissant et portant une fourchette, agit dans un sens sur un dispositif propre de commande de la marche arrière, et dans l'autre sens engage le cinquième rapport par la fourchette commandant un manchon de synchronisation, ce manchon comportant axialement un rapport d'un seul côté, l'autre côté étant inutilisé. Dans cette boîte de vitesses, le dispositif de commande comporte un verrou qui empêche un passage direct par un mouvement du levier de vitesse suivant un même couloir longitudinal, du cinquième rapport à celui de marche arrière, pour éviter une fausse manoeuvre et protéger la boîte de vitesses. Un inconvénient principal de ce dispositif de commande est que la marche arrière étant actionnée par le même axe coulissant que le rapport de marche avant, la fourchette et son manchon coulissent aussi quand la marche arrière est engagée. Il faut alors prévoir un volume permettant librement le mouvement de ces composants, ce qui nécessite un espace minimal et augmente d'autant la longueur de la boîte de vitesses. D'autres types de grilles de commande des vitesses peuvent comporter un couloir longitudinal spécifique pour le passage de la marche arrière, qui n'est pas aligné avec un couloir de passage d'un rapport de marche avant, mais ces grilles nécessitent un débattement latéral du levier plus important. On peut aussi disposer un verrou sur le couloir de marche arrière, ce qui complexifie la commande. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un dispositif de commande interne simple, qui évite un déplacement du manchon d'un rapport de marche avant quand la marche arrière est engagée. Elle propose à cet effet un dispositif de commande de boîte de vitesses à arbres parallèles, couplé à un levier de vitesse apte à engager un rapport de marche avant et un rapport de marche arrière suivant sensiblement un même couloir de passage, le rapport de marche arrière et le rapport de marche avant étant disposés de manière symétrique par rapport à une position dite de point mort se trouvant dans un couloir transversal, le mouvement de passage du levier de vitesse entraînant un mouvement d'un doigt de passage interne, caractérisé en ce que ce dispositif de commande comporte un moyen d'entraînement associé au levier pour le passage du rapport de marche avant, ce moyen d'entraînement, dans une première position, entraînant un axe portant une fourchette de commande du rapport de marche avant, et en ce qu'il comporte un moyen permettant d'amener ensuite le moyen d'entraînement dans une deuxième position après la sélection du rapport de marche avant, pour le passage de la marche arrière sans entraîner l'axe de la fourchette. Un avantage du dispositif de commande selon l'invention, est que la fourchette de commande du rapport de marche avant ne se déplace pas lors de l'engagement de la marche arrière, ce qui permet de limiter l'espace nécessaire au débattement de cette fourchette. Le dispositif de commande de boîte de vitesses selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon une disposition particulière, le doigt de passage est supporté par un axe de passage ayant un mouvement de coulissement axial pour une sélection, et un mouvement de rotation pour un passage. Selon une caractéristique de l'invention, un fourreau est monté coulissant sur l'axe portant la fourchette, cet axe comportant un pion d'entraînement coulissant dans un perçage allongé axialement réalisé sur le fourreau, ce fourreau supportant un crochet pivotant du moyen d'entraînement, pouvant se fermer sur le pion d'entraînement pour bloquer le fourreau sur l'axe de fourchette. Le fourreau peut supporter un verrou pivotant, qui verrouille le crochet en position fermée. Le fourreau peut comporter un dispositif de ressort, qui tend à maintenir d'une part le crochet ouvert, et d'autre part le verrou verrouillé. Avantageusement, à commande de boîte de vitesses comporte une came de déverrouillage du verrou, qui l'écarte pour déverrouiller le crochet. La came de déverrouillage peut être montée pivotante sur le fourreau, et être actionnée par un mouvement de sélection du doigt de passage. Avantageusement, l'axe de fourchette comporte une butée axiale qui vient sur un appui lié au carter de la boîte de vitesses, pour bloquer sa course axiale lors du passage de la marche arrière. Suivant une disposition particulière, le levier de vitesse se déplace suivant une grille de passage comportant un couloir de passage des troisième et quatrième rapports, encadrées par deux couloirs de passage parallèles réalisant pour l'une le passage des premier et deuxième rapports, et pour l'autre le passage du cinquième rapport et de la marche arrière. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente en perspective, un dispositif interne de commande d'une boîte de vitesses ; - la figure 2 présente une vue de détail du dispositif de passage da rapport de cinquième et de la marche arrière ; - la figures 3 présente en perspective, le dispositif interne de commande d'une boîte de vitesses selon l'invention, comportant un verrouillage ; et - les figures 4 à 9 présentent le fonctionnement du verrouillage pour successivement, le point mort, le passage de la cinquième, le dégagement de la cinquième, la sélection au point mort, le passage de la marche arrière, et le cas particulier d u passage du deuxième rapport. La figure 1 présente la commande interne 1 d'une boîte de vitesses comprenant un premier arbre moteur non représenté, lié au moteur du véhicule par un embrayage, et un deuxième arbre récepteur non représenté, disposé parallèlement. L'arbre moteur supporte des pignons fixes engrenant avec des pignons libres de l'arbre récepteur, qui peuvent être engagés par des manchons de synchronisation pour réaliser différents rapports de vitesse. Un support 2 fixé à l'intérieur du carter de la boîte de vitesses, supporte l'ensemble du dispositif de commande interne. Un axe de passage 4 disposé verticalement, reçoit à son extrémité supérieure sortant de la boîte de vitesses, un bras de commande 6 comportant une rotule reliée au mouvement de passage du levier de changement de vitesses, qui est actionné par le conducteur. Pour la description de l'ensemble des figures, l'axe de passage 4 est considéré comme étant toujours disposé verticalement suivant la représentation de la figure 1, alors que dans le véhicule il pourrait avoir une autre inclinaison. Un axe de sélection 10 disposé horizontalement, reçoit à son extrémité extérieure sortant de la boîte de vitesses, un bras de commande 12 comportant une rotule reliée au mouvement de passage du levier de changement de vitesses, et à son extrémité intérieure, un bras de sélection 14 faisant coulisser verticalement une clé d'interverrouillage 16, qui contient un doigt de passage 18 lié en rotation à l'axe de passage 4. Le doigt de passage 18 est ainsi mis successivement à la hauteur de moyens d'entraînement de différents axes de fourchettes, appelés aussi noix de fourchettes, qui sont superposés. La clé d'interverrouillage 16 comporte des formes qui après la sélection d'une noix de fourchette, empêchent un mouvement accidentel des autres noix par un pivotement du doigt de passage 18 qui serait mal positionné en hauteur, pour éviter un passage simultané de deux rapports. La commande interne 1 comporte une fourchette 20 pour l'actionnement d'un manchon non représenté de passage des premier et deuxième rapports, une fourchette 22 pour les troisième et quatrième rapports, et une fourchette 24 portée par un axe 26, pour le cinquième rapport. Après sélection et pour un passage de la marche arrière, le doigt de passage 18 se trouvant à la hauteur de la noix de fourchette 30 du cinquième rapport, déplace cette noix dans le sens opposé à celui d'un passage de ce cinquième rapport. La noix de fourchette 30 transmet son mouvement à un basculeur de marche arrière 34 pivotant, par un pion 32 qui lui est fixé. On notera dans cet exemple de l'art antérieur, que pour un mouvement de passage de la marche arrière, la noix de fourchette 30 entraîne aussi de manière permanente, l'axe 26 de la fourchette 24 du cinquième rapport. Le basculeur de marche arrière 34 comporte un bras se terminant par une rainure formant une fourchette 36, ajustée sur les flancs d'un pignon baladeur libre en rotation, non représenté, pour le déplacer axialement. Ce pignon baladeur s'engage simultanément sur un pignon menant lié à l'arbre moteur, et sur un autre pignon mené lié à l'arbre récepteur, de manière à transférer le couple du pignon menant au pignon mené en passant par le pignon baladeur, pour inverser le sens de rotation de l'arbre récepteur. Au début du passage de la marche arrière, un dispositif de synchronisation utilise un synchroniseur d'un rapport de marche avant, pour commencer une synchronisation de ce rapport et freiner l'arbre moteur, avant de remettre cette fourchette en position de point mort. La commande interne 1 comporte aussi un dispositif rapporté à cliquet 42, interdisant un passage direct du cinquième rapport à la marche arrière, pour, ces deux rapports se trouvant sur un même couloir de passage, éviter sur un véhicule lancé un passage accidentel de l'un à l'autre qui pourrait endommager la boîte de vitesses. Les figures 3 et 4 présentent une commande interne 51 de boîte de vitesses similaire à celle présentée précédemment, mais ne comportant pas de dispositif rapporté à cliquet 42 interdisant un passage direct du cinquième rapport à la marche arrière. La commande interne 51 comporte une noix de passage 60 pour le déplacement du manchon du premier et deuxième rapport, et une autre 58 pour celui du troisième et quatrième rapport, ces noix de passage sont directement liées à leur fourchette de commande pour les entraîner en translation. Par contre, la noix de passage 56 du cinquième rapport et de la marche arrière, est disposée sur un fourreau 52 monté coulissant sur l'axe 26 de la fourchette du cinquième rapport 24. Ce fourreau 52 comporte un perçage allongé axialement, qui reçoit un pion cylindrique d'entraînement 62 transversal fixé sur l'axe de fourchette 26, de manière à permettre un coulissement relatif suivant une course limitée, sensiblement égal à la course de passage de marche arrière. Un moyen d'entraînement 54 du pion d'entraînement 62 est fixé sur le fourreau 52, un premier pivot 70 transversal supportant une plaque pivotante formant un crochet 72 de blocage du pion d'entraînement 62, pour interdire un coulissement relatif du fourreau. Il comporte aussi un deuxième pivot transversal 74, supportant une autre plaque pivotante située dans un même plan, formant un verrou 76. Un ressort 80 fixé au pivot 70, est ancré sur le crochet 72 et le verrou 76, il tend à écarter ses deux points d'ancrage pour faire pivoter ces deux pièces. Le pivotement du crochet 72 tend à le soulever pour l'ouvrir en dégageant une partie formant crochet en prise avec le pion d'entraînement 62, et libérer le coulissement axial du fourreau 52 par rapport à l'axe de fourchette 26. Le pivotement du verrou 76 tend à refermer un verrou disposé dessus, qui vient se verrouiller sur le crochet 72 pour le bloquer en position fermée et solidariser le fourreau 52 avec l'axe de fourchette 26. Une troisième plaque formant une came de déverrouillage 78, se superpose sur les deux premières plaques 72, 76. La came de déverrouillage 78 pivotant sur le premier pivot 70, comprend une rainure en arc de cercle centrée sur son point de pivotement, dans laquelle est engagé le deuxième pivot 74. Les deux pivots 70, 74 se terminent vers l'extérieur par un bourrelet de maintien axial de la came de déverrouillage 78. La came de déverrouillage 78 comporte une découpe extérieure formant un profil de came 86, comprenant un arc de cercle décentré par rapport à l'axe de pivotement formé par le premier pivot 70. Un pion 82 fixé sur le verrou 76, prend appui sur ce profil de came 86. Un pivotement de la came de déverrouillage 78 provoque un écartement du pion 82 du verrou 76, pour soulever le verrou et déverrouiller le crochet 72. La figure 5 présente un fonctionnement de la commande lors du passage du cinquième rapport, à partir d'une position initiale de point mort où le fourreau 52 est décalé axialement vers un côté nommé côté avant, le pion d'entraînement 62 étant en butée sur l'extrémité de son perçage allongé. Le fourreau 52 est prêt à entraîner l'axe de fourchette 26. Après sélection, lors du passage, le doigt de passage 18 entraîne le fourreau 52 vers l'avant, qui entraîne à son tour l'axe de fourchette. Le crochet 72 comprend une découpe supérieure de sa plaque formant une pente 88, qui coopère avec une pente correspondante 90 de la noix de passage 60 pour, au cours de cette translation, basculer le crochet 72 vers le bas en le fermant et bloquer le pion d'entraînement 62. Le verrou 76 poussé par son ressort 80, verrouille le blocage du crochet 72. La figure 6 présente le dégagement du cinquième rapport. Le doigt de passage déplace le fourreau 52 vers l'arrière. Le crochet 72 étant fermé, l'axe de fourchette 26 suit le même mouvement et le manchon du cinquième rapport coulisse en dégageant ce rapport. En fin de course de dégagement du cinquième rapport, une butée axiale 100 de l'axe de fourchette 26, formée par un anneau engagé dans une rainure circulaire de l'axe, vient sur un appui 102 fixé au carter de la boîte de vitesses. L'axe de fourchette 26 ne peut plus coulisser vers l'arrière, le fourreau 52 qui lui est lié ne peut donc pas reculer pour engager la marche arrière. Après un engagement du cinquième rapport, on a donc une interdiction de passage de la marche arrière, ce qui protège la boîte de vitesses. De plus, l'axe de fourchette 26, sa fourchette 24 et le manchon commandé ne reculant plus, on limite l'encombrement nécessaire pour les 15 courses de ces éléments. La figure 7 présente un déblocage du crochet 72 par un mouvement de sélection réalisé par le conducteur sur son levier de vitesse, qui fait coulisser verticalement la clé d'interverrouillage 16. Cette clé d'interverrouillage 16 comprend une patte horizontale de déverrouillage 110, qui lors de son 20 mouvement vertical appui sur un bossage de la came de déverrouillage 78 pour la faire tourner et faire pivoter par le pion 82, le verrou 76 qui s'écarte et déverrouille le crochet 72. Le profil de came est défini pour permettre la libération du crochet 72 approximativement lorsque le doigt de passage vitesse 18 est au point mort, 25 soit face à la noix de fourchette des troisième et quatrième rapport. Le crochet 72 se soulevant sous l'effet du ressort 80, le pion d'entraînement 62 est libéré. Le passage de la marche arrière est alors possible après un mouvement de sélection, pour revenir en sélection du cinquième rapport et de la marche arrière. 30 La figure 8 présente un engagement de la marche arrière, après avoir sélectionné ce rapport. Le crochet 72 étant ouvert, le doigt de passage 18 déplace le fourreau 52 vers l'arrière, l'axe de fourchette 26 restant immobile en butée sur l'appui 102 du carter, et le pion d'entraînement 62 coulissant dans le perçage allongé de ce fourreau. Le fourreau 52 transmet le mouvement au basculeur de marche arrière 34 pivotant, ce qui déplace le pignon baladeur et engage la marche arrière. Un cas particulier est représenté par la figure 9. Lors d'un passage du deuxième rapport, la pente 90 de la noix de passage 60 du deuxième rapport, agit sur la pente 88 du crochet 72. Ce crochet se referme, ce qui pourrait empêcher ensuite un passage de la marche arrière. Seulement un mouvement de sélection vers la marche arrière qui lui succéderait, fait coulisser verticalement la clé d'interverrouillage 16, et sa patte de déverrouillage 110 agit sur la came de déverrouillage 78 pour la faire tourner et écarter par le pion 82, le verrou 76 qui déverrouille le crochet 72. La marche arrière peut être engagée. On réalise ainsi un dispositif simple et compact qui permet en même temps de limiter la course du manchon de synchronisation du cinquième rapport, permettant de réaliser une boîte de vitesses plus courte, et d'interdire un passage direct du cinquième rapport à la marche arrière, ce qui protège cette boîte de vitesses. D'une manière générale, dans le cadre de l'invention on peut inverser des structures de la commande de la boîte de vitesses, par exemple en utilisant pour le doigt de passage 18, une rotation pour la sélection, et un coulissement pour le passage. L'invention ne se limite pas à une boîte de vitesses à cinq rapports, elle pourrait comprendre un nombre de rapport différent nécessitant d'avoir le rapport de marche arrière face à un rapport de marche avant. REVENDICATIONS 1 ù Dispositif de commande de boîte de vitesses (51) à arbres parallèles, couplé à un levier de vitesse apte à engager un rapport de marche avant et un rapport de marche arrière suivant sensiblement un même couloir de passage, le rapport de marche arrière et le rapport de marche avant étant disposés de manière symétrique par rapport à une position dite de point mort se trouvant dans un couloir transversal, b mouvement de passage du levier de vitesse entraînant un mouvement d'un doigt de passage interne (18), caractérisé en ce que ce dispositif de commande comporte un moyen d'entraînement (54) associé au levier pour le passage du rapport de marche avant, ce moyen d'entraînement, dans une première position, entraînant un axe (26) portant une fourchette de commande (24) du rapport de marche avant, et en ce qu'il comporte un moyen permettant d'amener ensuite le moyen d'entraînement dans une deuxième position après la sélection du rapport de marche avant, pour le passage de la marche arrière sans entraîner l'axe de la fourchette (24). 2 ù Dispositif de commande de boîte de vitesses suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le doigt de passage (18) est supporté par un axe de passage (4), et en ce qu'il a un mouvement de coulissement axial pour une sélection, et un mouvement de rotation pour un passage. 3 ù Dispositif de commande de boîte de vitesses suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un fourreau (52) monté coulissant sur l'axe (26) portant la fourchette (24), cet axe comportant un pion d'entraînement (62) coulissant dans un perçage allongé axialement réalisé sur le fourreau, ce fourreau supportant un crochet pivotant (72) du moyen d'entraînement (54), pouvant se fermer sur le pion d'entraînement pour bloquer le fourreau sur l'axe de fourchette. 4 ù Dispositif de commande de commande de boîte de vitesses suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le fourreau (52) supporte un verrou pivotant (76), qui peut verrouiller le crochet (72) en position fermée.5 ù Dispositif de commande de boîte de vitesses suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le fourreau (52) comporte un dispositif de ressort (80), qui tend à maintenir d'une part le crochet (72) ouvert, et d'autre part le verrou (76) verrouillé. 6 ù Dispositif de commande de boîte de vitesses suivant les revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte une came de déverrouillage (78) du verrou (76), qui l'écarte pour déverrouiller le crochet (72). 7 Dispositif de commande de boîte de vitesses suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la came de déverrouillage (78) est montée pivotante sur le fourreau 72, et est actionnée par un mouvement de sélection du doigt de passage (18). 8 ù Dispositif de commande de boîte de vitesses suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe de fourchette (26) comporte une butée axiale (100) qui vient sur un appui lié au carter de la boîte de vitesses, pour bloquer sa course axiale lors du passage de la marche arrière. 9 ù Dispositif de commande de boîte de vitesses suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le levier de vitesse se déplace suivant une grille de passage comportant un couloir de passage des troisième et quatrième rapports, encadrées par deux couloirs de passage parallèles réalisant pour l'un le passage des premier et deuxième rapports, et pour l'autre le passage du cinquième rapport et de la marche arrière.