Brevet FR3000777A1 — publié le 20140711

FOURCHETTE DE COMMANDE POUR BOITE DE VITESSES DE VEHICULE L'invention a trait à une fourchette de commande de boîte de vitesses de véhicule, notamment automobile. L'invention a également trait à un système de commande de boîte de vitesses. L'invention a également trait à une boîte de 5 vitesses munie d'une fourchette et/ou d'un système de commande. Certains véhicules automobiles sont munis d'une boîte de vitesses robotisée pour améliorer le confort de conduite. Pour à nouveau améliorer ce confort, certaines boîtes de vitesses robotisées sont du type à double embrayage. Une boîte de vitesses à double embrayage repose sur les éléments conventionnels 10 d'une boîte de vitesses, à savoir des fourchettes coopérant avec des baladeurs à synchroniseurs de pignons fous. L'intérêt de la boîte de vitesses à double embrayage dans ce contexte est de pouvoir engager deux pignons fous en simultané, chaque pignon fou étant relié cinématiquement à un des embrayages. Les deux embrayages permettent un changement de rapport 15 rapide puisqu'il leur suffit d'échanger leur état embrayé ou débrayé afin de changer de rapport. Ce changement d'état permet de changer le pignon fou qui transmet le couple. On précise ici qu'une opération d'embrayage ou de débrayage est plus rapide qu'une opération de synchronisation d'un pignon fou avec un arbre de sortie de boîte. 20 Or, ce besoin de pouvoir synchroniser en simultané deux pignons fous voisins impose d'augmenter l'espace libre pour leurs courses. Ceci peut augmenter l'encombrement d'une telle boîte de vitesses. Dans le contexte d'un véhicule compact, l'encombrement de la boîte de vitesses peut se heurter à l'espace disponible sous le capot, surtout lorsque le groupe motopropulseur est 25 transversal. Le document FR2966544A1 divulgue un système de commande pour boîte de vitesses de véhicule. Le système présente deux fourchettes munies chacune d'un manchon. Les deux manchons sont engagés sur un même axe et sont mutuellement télescopiques, une extrémité d'un des manchons peut pénétrer 30 l'autre fourchette. Cette configuration permet de réduire l'encombrement axial du système de commande. Or, un tel système impose d'augmenter le diamètre d'un des manchons, et donc son encombrement. Ainsi, le manchon élargi peut entrer en contact de certains éléments voisins. Aussi, le contact entre les manchons rajoute des frottements qui réduisent le rendement du système. Ce système de commande présente en outre des surcouts puisqu'il nécessite un palier entre les manchons. La précision de fabrication nécessaire à la colinéarité des manchons augmente leurs coûts de production. L'état de surface du manchon de petit diamètre doit être soigné. Aussi, cette architecture de manchon contraint leur agencement. En effet, elle impose d'éloigner la fourchette solidaire du manchon de petit diamètre de son extrémité en regard de l'autre fourchette. En termes de durabilité, cette architecture réduit à terme la précision de guidage de la fourchette solidaire du manchon élargi, car son manchon est relié à l'axe par l'intermédiaire de deux manchons. L'invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes soulevés par l'art antérieur. L'invention a pour objectif de proposer une fourchette d'un système de commande de boîte de vitesses qui permette d'améliorer la rigidité du système de commande. L'invention a également pour objectif de proposer une fourchette qui permette d'optimiser la compacité du système de commande. L'invention a pour objet une fourchette de commande de boîte de vitesses de véhicule, notamment automobile, comprenant un corps avec une portion en forme de fourche apte à coopérer avec la gorge circulaire d'un baladeur de la boîte de vitesses, un manchon lié au corps et apte à coulisser sur un axe, remarquable en ce que le corps comprend une ouverture le traversant suivant une direction essentiellement parallèle à celle du manchon, l'ouverture étant disposée entre le manchon et la portion en forme de fourche, et configurée pour être traversée par un manchon d'une autre fourchette de commande de la boîte de vitesses. Suivant un mode avantageux de l'invention, l'ouverture est essentiellement de section constante, préférentiellement circulaire, la section de l'ouverture pouvant englober la section du premier manchon. Suivant un autre mode avantageux de l'invention, l'ouverture présente un diamètre moyen supérieur à 10 mm, préférentiellement 15 mm, plus préférentiellement 20 mm. Suivant un encore autre mode avantageux de l'invention, les centres respectifs du premier manchon, de l'ouverture et de la portion en forme de fourche sont essentiellement alignés. Suivant un encore autre mode avantageux de l'invention, les premier et 5 deuxième manchons sont essentiellement de même diamètre extérieur. Suivant un encore autre mode avantageux de l'invention, le corps s'étend depuis une position essentiellement centrale dudit manchon jusqu'à la portion en forme de fourche. L'avantage à placer le corps de la fourchette au milieu du manchon est 10 d'améliorer la longévité de la boîte de vitesses car les efforts sont mieux répartis dans des bagues de coulissement qui peuvent être logées à chaque extrémité du manchon. L'usure sera mieux répartie sur les bagues, ce qui n'impose pas d'en sur-dimensionner une par rapport à l'autre. Dans une boîte de vitesses, la fourchette est disposée axialement à distance 15 des parois de ladite boîte, par exemple au centre de son axe. Placer le corps de la fourchette au milieu du manchon permet de mieux exploiter la longueur de l'axe et facilite l'allongement du manchon afin de renforcer la jonction fourchette/axe. L'invention a également pour objet une boîte de vitesses comprenant au moins 20 deux fourchettes munies, chacune, d'un manchon monté sur un axe de guidage respectif, remarquable en ce qu'au moins une des au moins deux fourchettes est conforme selon l'invention, son orifice étant traversé par le manchon d'une autre des au moins deux fourchettes. Suivant un mode avantageux de l'invention, les au moins deux fourchettes sont 25 configurées pour coopérer avec des baladeurs d'un même arbre et sont disposées sur deux axes distants d'un entraxe. Suivant un autre mode avantageux de l'invention, l'une et l'autre des au moins deux fourchettes sont mobiles axialement entre au moins une première et une deuxième position, résultant en au moins quatre configurations, le manchon de l'autre des au moins deux fourchettes traversant l'ouverture dans au moins deux des configurations, préférentiellement dans toutes les configurations. Cette configuration tend à la fois à allonger les manchons de sorte à faciliter leur coulissement, et à raccourcir la boîte de vitesses. Suivant un autre mode avantageux de l'invention, le système comprend un carter de boîte de vitesses dans lequel sont logés les axes, la longueur cumulée des manchons est supérieure à 60% de la longueur d'au moins un axe, préférentiellement plus de 75%, encore plus préférentiellement plus de 90%. Suivant un encore autre mode avantageux de l'invention, la boîte de vitesses comprend au moins un arbre primaire engrenant avec au moins un arbre secondaire, le ou au moins un des arbres primaires ou secondaires comprenant les baladeurs commandés par les fourchettes présentant des pattes de commande s'étendant vers un côté de la boîte opposé audit ou auxdits arbres comprenant les baladeurs par rapport aux autres desdits arbres primaires ou secondaires. Suivant un encore autre mode avantageux de l'invention, la patte s'étend dans une direction opposée à la portion en forme de fourche. Suivant un encore autre mode avantageux de l'invention, le corps, le premier manchon, la patte et la portion en forme de fourche sont solidaires. L'invention a également pour objet un véhicule comprenant une fourchette de commande et une boîte de vitesses, remarquable en ce que la fourchette de commande est conforme à l'invention, et/ou la boîte de vitesses est conforme à l'invention. L'invention est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet de réduire l'encombrement sans contraindre le système de commande de la boîte de vitesses. Le système de commande est particulièrement robuste et durable malgré sa compacité. La configuration des différentes pièces en facilite l'assemblage. 3000 777 5 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins parmi lesquels : - La figure 1 représente une boîte de vitesses avec une fourchette de 5 commande selon l'invention. - La figure 2 représente un système de commande de boîte de vitesses selon l'invention. - La figure 3 illustre une fourchette de commande de boîte de vitesses selon l'invention. 10 La figure 1 illustre un mécanisme d'une boîte de vitesses, le carter n'étant pas représenté. La boîte de vitesses est à engrenages à denture parallèle et/ou hélicoïdale et présente plusieurs arbres sur lesquels sont disposés des pignons formant des engrenages dont les rapports de réduction diffèrent. On distingue deux arbres primaires (2, 4) et deux arbres secondaires (6, 8), 15 tous parallèles. Les arbres primaires (2, 4) sont concentriques, l'un des deux est creux et loge l'autre. L'arbre primaire intérieur 2 peut tourner dans l'arbre primaire extérieur 4. L'arbre primaire intérieur 2 dépasse des deux côtés de l'autre arbre. Les arbres primaires (2, 4) peuvent être accouplés au vilebrequin du moteur par l'intermédiaire de deux embrayages (non représentés). Les 20 arbres primaires (2, 4) présentent des pignons de vitesse (10) solidaires. Ils présentent des diamètres tous différents. Les arbres secondaires (6, 8) sont distants de l'axe de rotation des arbres primaires (2, 4). L'arbre secondaire inférieur 6 est parallèle à l'arbre secondaire supérieur 8. Ils comprennent des cannelures axiales sur lesquelles translatent 25 des baladeurs 12. Ces derniers sont donc entrainés en rotation par les arbres secondaires (6, 8), et peuvent coulisser dessus. Des pignons fous 14 sont également montés sur les arbres secondaires (6, 8) à l'aide de liaisons pivots. Les pignons fous 14 engrènent chacun avec un pignon de vitesse 10 différent. Les arbres secondaires (6, 8) peuvent être de longueurs différentes. L'un des arbres secondaire comprend les pignons fous des rapports de vitesse impairs, l'autre les pignons fous des rapports pairs. Généralement, deux pignons fous 14 sont disposés de chaque côté des baladeurs 12. Des crabots sont ménagés sur les surfaces en regard des baladeurs 12 et des pignons fous 14, de sorte à permettre un accouplement sélectif entre un pignon fou 14 et un baladeur 12. L'accouplement est effectif suite à une translation d'un baladeur 12 vers le pignon fou 14 souhaité. Cet accouplement permet une transmission de couple d'un arbre primaire à un arbre secondaire. Éventuellement, des synchroniseurs sont disposés à la jonction des baladeurs et des pignons fous, et sont portés par l'un ou par l'autre. La boîte de vitesses comprend un système de commande interne, qui est disposé à l'intérieur de son carter. Le système de commande comprend des axes (16, 18, 20) de guidage. Ces axes (16, 18, 20) sont des axes parallèles à l'axe de rotation des arbres. Ils permettent de guider en translation des fourchettes de commandes (22, 24, 26). Les axes (16, 18, 20) sont des profilés telle une tige de section circulaire. Un axe (16, 18, 20) peut être remplacé par un rail. Les axes (16, 18, 20) sont avantageusement métalliques, et peuvent être pleins ou creux pour laisser circuler un fluide. Le système de commande comprend deux axes supérieurs (18, 20), et un axe inférieur 16. Sur ce dernier sont montées deux fourchettes de commandes inférieures 22 qui coopèrent avec les baladeurs de l'arbre secondaire inférieur 6. Les axes supérieurs (18, 20) permettent de guider, chacun, une fourchette de commande supérieure (24, 26). Les fourchettes de commande supérieures (24, 26) coopèrent chacune avec un baladeur 12 disposé sur l'arbre secondaire supérieur 8. Il est à noter que les axes supérieurs (18, 20) sont essentiellement plus courts que l'axe inférieur 16. Les axes supérieurs (18, 20) peuvent être de longueurs différentes. Leurs longueurs respectives peuvent être inférieures à leur éloignement vis-à-vis de l'axe inférieur 16. Les fourchettes (22, 24, 26) présentent des pattes 28. Une patte permet de transmettre un mouvement d'un piston d'actionnement (non représentés) à la fourchette dont elle est solidaire. Chaque patte 28 présente un allongement dont découle une extrémité reliée au corps de la fourchette et une extrémité libre. Une extrémité libre peut présenter un étrier ou noix apte à coopérer avec le piston, préférentiellement à coopérer directement avec le piston. Un étrier permet de transmettre un mouvement de translation d'un organe de commande à une fourchette le long de son axe (16, 18, 20). La fourchette permet ainsi de communiquer le mouvement de translation de l'organe de commande au baladeur disposé sur son arbre. La figure 2 illustre une partie du système de commande de boîte de vitesses. Sur cette partie sont isolées les axes de support supérieurs (18, 20) ainsi que deux fourchettes correspondantes (24, 26), à savoir une première fourchette 24 et une deuxième fourchette 26. Ces fourchettes (24, 26) sont indépendantes l'une de l'autre. Elles sont destinées à coopérer avec des pignons fous 14 disposés sur un même arbre, ce qui leur impose d'être essentiellement proches l'une de l'autre quelle que soit leur position et l'état d'engagement des pignons fous 14 avec lesquels elles coopèrent. Les fourchettes (24, 26) comprennent, chacune, un corps (40, 42) relié à un manchon (30, 32). Elles coulissent chacune sur leur axe au moyen des manchons (30, 32). Les manchons de guidage (30, 32) peuvent comprendre des paliers ou bagues de glissement, disposés à la jonction avec leur axe. Les bagues sont avantageusement prévues aux extrémités des manchons (30, 32). Les fourchettes sont mobiles entre au moins une première et une deuxième position. Les première et deuxième positions peuvent correspondre à des positions d'engagement du baladeur avec chaque pignon fou voisin. Une position intermédiaire peut être une position libre d'engagement. Les positions peuvent être maintenues à l'aide d'un système de billage. Les manchons (30, 32) peuvent être remplacés par tout autre moyen permettant d'assurer un coulissement entre une fourchette et un axe, une tringle ou un rail de support. Les manchons (30, 32) sont essentiellement allongés. Ils présentent une section fermée. Alternativement, cette section peut être ouverte. Les fourchettes (24, 26) présentent des portions en forme de fourche 34. Les portions en forme de fourche 34 permettent de déplacer les baladeurs en coopérant avec une gorge circulaire ménagée à la périphérie des baladeurs. Ils permettent de leur communiquer un mouvement de translation le long de leur arbre secondaire. Les corps respectifs des fourchettes présentent, chacun, deux faces. Le premier manchon 30, c'est-à-dire le manchon de la première fourchette 24, s'étend depuis les deux faces de la première fourchette 24, le corps de cette dernière étant sensiblement disposé au milieu du manchon. Le deuxième manchon 32, c'est-à-dire le manchon de la deuxième fourchette 26, s'étend majoritairement depuis une des deux faces du corps de la fourchette. Le deuxième manchon 32 s'étend en direction de la première fourchette 24. Cette configuration correspond à une deuxième fourchette 26, dont le corps est voisin d'une paroi du carter de la boîte de vitesses, disposée transversalement par rapport à la direction de coulissement des manchons. À l'opposé, le corps 40 de la première fourchette 24 présente un éloignement prononcé par rapport aux parois s'étendant transversalement par rapport à la direction de coulissement. Préférentiellement, la première fourchette est essentiellement positionnée à égale distance de deux parois transversales opposées. Le deuxième manchon 32 peut traverser la première fourchette 24, préférentiellement au niveau de son corps. Selon la configuration du système de commande de la boîte de vitesses, l'extrémité libre du deuxième manchon 32 peut être à proximité du corps de la première fourchette, ou dans son épaisseur. Toujours selon cette configuration, le deuxième manchon 32 peut traverser de part en part le corps 40 de la première fourchette 24. Pour permettre la course du deuxième manchon 32 au travers de la première fourchette 24, celle-ci présente une ouverture 36. Cette ouverture 36 présente l'avantage de ne pas contraindre les translations des première et deuxième fourchettes, malgré la présence de leurs manchons. Ces derniers peuvent être librement allongés dans le carter de la boîte de vitesses pour augmenter la rigidité du système. Un autre avantage de l'invention découle de la configuration de la boîte de vitesses représentée en figure 1. Il est remarquable que les étriers des pattes 28 soient disposés d'un même côté de la boîte de vitesses, de sorte à pouvoir regrouper les pistons d'actionnement de ce même côté. Ce regroupement simplifie le réseau de commande des pistons, et permet de gagner en compacité et en poids. Pour atteindre cette configuration, les pattes joignant les étriers des fourchettes supérieures (24, 26) ont été allongées, ce qui augmente le porte-à-faux exercé sur les premier et deuxième manchons (30, 32). Pour éviter leur arc-boutement, ils sont allongés. Cet allongement est remarquable par rapport aux manchons inférieurs. Soulignons que le deuxième manchon 32 est allongé indépendamment de la présence de la première fourchette 24. Cet allongement ne nuit pas à l'encombrement de la boîte de vitesses grâce à l'ouverture 36 ménagée dans la première fourchette 24. Ainsi, malgré cette configuration particulière, le rendement des manchons n'est pas réduit. La configuration du système de commande de la boîte de vitesses permet de la raccourcir. Ce gain en taille permet de réduire son encombrement, et offre un bénéfice particulier dans un véhicule compact tant sa boîte de vitesses peut être proche de brancards supérieurs. L'invention contribue donc à la sécurité du véhicule en simplifiant l'implantation des brancards. La patte de la fourchette contourne le premier axe par le dessous car le pignon de vitesse situé en dessous est de petit diamètre. Suivant une alternative, la deuxième fourchette présente également une ouverture ménagée dans son corps. Cette alternative est avantageuse pour certains diamètres de pignons. La figure 3 schématise la première fourchette 24, vue à plat. Les portions en forme de fourche 34 comprennent une branche, préférentiellement deux branches dessinant un arc. Les extrémités des branches peuvent comprendre des patins 38 destinés à entrer en contact des pignons fous et à les pousser suivant leur axe de rotation, en vue de leur accouplement. Avantageusement, la portion en forme de fourche 34 décrit la majorité de la circonférence du baladeur associé, de sorte à pouvoir le pousser axialement en prenant appui sur deux points diamétralement opposés. En fonctionnement, la portion en forme de fourche 34 évite de faire basculer le baladeur par rapport à son axe de rotation. L'ouverture 36 est disposée sur le corps de la première fourchette 24. L'ouverture 36 est placée entre la portion en forme de fourche 34 et le premier manchon 30. L'ouverture 36 s'étend suivant une direction parallèle à celle du premier manchon 30. Elle présente une section similaire et sensiblement supérieure à celle du deuxième manchon 32. Avantageusement, le deuxième manchon a une section circulaire et est de diamètre similaire au premier manchon. Le diamètre de l'ouverture 36 est plus long que le diamètre du premier manchon 30 et/ou du deuxième manchon 32 Éventuellement, les centres de l'ouverture 36, du premier manchon 30, de la portion en forme de fourche 34 et/ou de l'étrier 28 sont essentiellement alignés. De la sorte, il est possible de raccorder des baladeurs 12 à leur piston respectif malgré leur éloignement. Ce raccordement est également permis malgré la proximité entre les axes supérieurs. Suivant une alternative de l'invention, l'ouverture débouche sur la portion en forme de fourche 34. L'ouverture peut avoir un contour ouvert. Le corps de la fourchette est essentiellement plan et s'étend suivant un plan général. Il peut être formé à partir d'une plaque métallique. Le corps présente une épaisseur généralement constante. L'épaisseur du corps procure de la rigidité à la première fourchette qui doit résister à des contraintes mécaniques et thermiques importantes, tout en subissant des vibrations. L'axe 18 de coulissement du premier manchon 30 est essentiellement perpendiculaire au plan général du corps de la première fourchette 24. Préférentiellement, le premier manchon autorise une rotation de la fourchette autour de son axe 18. Préférentiellement encore, le blocage en rotation est assuré par la portion en forme de fourche 34 via ses patins 38 qui reposent radialement sur un baladeur.25 REVENDICATIONS1- Fourchette (24) de commande de boîte de vitesses de véhicule, notamment automobile, comprenant : - un corps (40) avec une portion en forme de fourche (34) apte à coopérer avec la gorge circulaire d'un baladeur (12) de la boîte de vitesses, - un manchon (30) lié au corps et apte à coulisser sur un axe (18), caractérisé en ce que le corps (40) comprend une ouverture (36) le traversant suivant une direction essentiellement parallèle à celle du manchon (30), l'ouverture (36) étant disposée entre le manchon (30) et la portion en forme de fourche (34), et configurée pour être traversée par un manchon (32) d'une autre fourchette (26) de commande de la boîte de vitesses. 2- Fourchette (24) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture (36) est essentiellement de section constante, préférentiellement circulaire, la section de l'ouverture (36) pouvant englober la section du premier manchon (30). 3- Fourchette (24) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que l'ouverture (36) présente un diamètre moyen supérieur à 10 mm, préférentiellement 15 mm, plus préférentiellement 20 mm. 4- Fourchette (24) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les centres respectifs du premier manchon (30), de l'ouverture (36) et de la portion en forme de fourche (34) sont essentiellement alignés. 5- Fourchette (24) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le corps (40) s'étend depuis une position essentiellement centrale dudit manchon (30) jusqu'à la portion en forme de fourche (34). 6- Boîte de vitesses comprenant au moins deux fourchettes (24, 26) munies, chacune, d'un manchon (30, 32) monté sur un axe de guidage(18, 20) respectif, caractérisée en ce qu'au moins une des au moins deux fourchettes (24, 26) est conforme à l'une des revendications 1 à 5, son orifice (36) étant traversé par le manchon (32) d'une autre des au moins deux fourchettes (26). 7- Boîte de vitesses selon la revendication 6, caractérisée en ce que les au moins deux fourchettes (24, 26) sont configurées pour coopérer avec des baladeurs (12) d'un même arbre (8) et sont disposées sur deux axes (18, 20) distants d'un entraxe. 8- Boîte de vitesses selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que l'une et l'autre des au moins deux fourchettes (24, 26) sont mobiles axialement entre au moins une première et une deuxième position, résultant en au moins quatre configurations, le manchon (32) de l'autre des au moins deux fourchettes traversant l'ouverture (36) dans au moins deux des configurations, préférentiellement dans toutes les configurations. 9- Boîte de vitesses selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un arbre primaire (2, 4) engrenant avec au moins un arbre secondaire (6, 8), le ou au moins un (6, 8) des arbres primaires ou secondaires comprenant les baladeurs (12) commandés par les fourchettes présentant des pattes de commande (28) s'étendant vers un côté de la boîte opposé audit ou audits arbres (6, 8) comprenant les baladeurs (12) par rapport aux autres (2, 4) desdits arbres primaires ou secondaires.