Brevet FR3009595A1 — publié le 20150213

BOÎTE DE VITESSES MANUELLE DE VÉHICULE, À MÉCANISME DE CONTRÔLE DU COUPLAGE DE PIGNONS PENDANT UNE PHASE DE SÉLECTION DE LA MARCHE ARRIÈRE L'invention concerne les boîtes de vitesses manuelles à marche arrière non synchronisée qui équipent certains véhicules, éventuellement de type automobile. Comme le sait l'homme de l'art une boîte de vitesses du type précité la comprend généralement : - des arbres primaire et secondaire munis de pignons fixes et fous (de marche avant et de marche arrière) destinés à définir des rapports (ou vitesses), - un actionneur de marche arrière chargé de déplacer un pignon baladeur de 15 marche arrière pour l'engrener avec des pignons de marche arrière des arbres primaire et secondaire, - des fourchettes munies d'une crosse et propres à être translatées pour actionner des synchroniseurs à friction qui sont associés aux pignons fous, - un levier de passage muni d'une clé d'interverrouillage comportant un doigt 20 de passage chargé d'agir sur les crosses pour provoquer la translation sélective de l'une de leurs fourchettes, et - un ensemble de freinage qui est chargé, lorsque la clé d'interverrouillage translate une fourchette associée à un rapport de marche avant, d'induire une friction du synchroniseur du pignon fou de ce dernier rapport pour agir 25 sur la vitesse des pignons de marche arrière (et plus précisément les freiner) afin de permettre l'engagement de la marche arrière. Dans une boîte de vitesses de ce type, notamment décrite dans le document brevet FR 2959791, les arbres sont freinés par actionnement de l'un des synchroniseurs associés aux rapports de marche avant au début de 30 la phase d'engagement de la marche arrière et non lors de la sélection de cette dernière, ce qui nécessite la présence d'un mécanisme de commande interne qui est souvent encombrant. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet une boîte de vitesses manuelle, destinée à équiper un véhicule et comprenant des arbres primaire et secondaire munis de pignons définissant des rapports, des fourchettes munies d'une crosse et propres à être translatées pour actionner des synchroniseurs à friction associés à certains des pignons, un levier de passage muni d'une clé d'interverrouillage comportant un doigt de passage propre à agir sur les crosses pour provoquer une translation sélective de l'une des fourchettes, et un ensemble de freinage propre, quand le doigt de passage translate une fourchette d'un rapport de marche avant, à induire une friction du synchroniseur associé à ce dernier rapport pour agir sur la vitesse de pignons de marche arrière. Cette boîte de vitesses se caractérise par le fait que : - la crosse de l'une de ses fourchettes comprend une face supérieure munie d'une protubérance présentant une face d'interaction, et - son levier de passage comprend également, dans la clé d'interverrouillage, un doigt de commande qui, lorsqu'il est translaté pendant une phase de sélection d'une marche arrière, est propre à agir sur la protubérance pour translater sa fourchette entre une position de repos et une position active propre à contraindre un synchroniseur associé à freiner un pignon de marche arrière de l'arbre secondaire jusqu'à ce qu'il soit passé derrière la face d'interaction pour permettre un retour de cette fourchette dans sa position de repos puis un engagement effectif de la marche arrière. En imposant la phase de freinage pendant la phase de sélection de la marche arrière par couplage d'un doigt de commande dédié et d'une protubérance sur une crosse de fourchette, et non pendant la phase d'engagement de la marche arrière, on obtient un mécanisme de commande interne peu encombrant, peu onéreux, et permettant de mieux finaliser le freinage avant l'engagement d'une vitesse. La boîte de vitesses selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : le doigt de commande peut être propre, lorsque le levier de passage est translaté lors d'une phase de désengagement de la marche arrière, à agir sur une partie arrière de la face d'interaction de la protubérance pour translater sa fourchette entre sa position de repos et sa position active jusqu'à ce qu'il soit passé devant la face d'interaction pour permettre son retour dans une position de repos ; - dans un premier mode de réalisation, la face d'interaction de la protubérance peut comprendre une partie arrière chanfreinée ou curviligne, et le doigt de commande peut comprendre une face interne chanfreinée ou 1 o curviligne propre à agir sur une partie avant de la face d'interaction de la protubérance ; - dans un second mode de réalisation, la protubérance peut présenter une forme cylindrique sensiblement circulaire, et le doigt de commande peut comprendre une face interne curviligne propre à agir sur la face 15 d'interaction de la protubérance ; - elle peut comprendre des moyens de rappel élastique couplés à la fourchette dont la crosse comprend la protubérance, de manière à la replacer automatiquement dans sa position de repos lorsque la protubérance n'agit plus sur la face d'interaction de la protubérance ; 20 la protubérance peut être définie sur une crosse d'une fourchette qui est associée à des cinquième et sixième rapports ; le doigt de commande peut faire partie intégrante d'une pièce comprenant le doigt de passage. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type 25 automobile, et comprenant une boîte de vitesses manuelle du type de celle présentée ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: 30 - les figures 1 et 2 illustrent schématiquement, dans des vues en perspective différentes, un exemple de réalisation d'une partie d'une boîte de vitesses manuelle selon l'invention, - la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue de côté, une partie de la boîte de vitesses des figures 1 et 2, la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une partie de la troisième fourchette de la boîte de vitesses des figures 1 à 3 comprenant une crosse munie d'une protubérance, et une partie du doigt de passage solidarisée au levier de passage de rapport et comprenant un doigt de commande propre à agir sur la protubérance, - la figure 5 illustre schématiquement, dans une vue en coupe, la partie d'extrémité du doigt de commande de la figure 4, et - la figure 6 illustre schématiquement, dans une vue de côté, la troisième fourchette translatée vers la gauche juste à la fin de l'interaction du doigt de commande avec sa protubérance. L'invention a pour but de proposer une boîte de vitesses BV manuelle et à marche arrière non synchronisée, et destinée à équiper un véhicule. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre ou maritime (ou fluvial). On a schématiquement représenté sur les figures 1 à 3 une partie d'une boîte de vitesses BV de type manuel et à marche arrière non synchronisée, et destinée à être couplée à un moteur thermique et/ou un moteur électrique d'un véhicule via un embrayage. Bien que cela apparaisse de façon partielle sur la figure 1, la boîte de vitesses BV comprend classiquement et notamment au moins un arbre primaire AP, un arbre secondaire AS, un arbre de marche arrière ADMR, un levier de sélection couplé à un levier de passage de rapport (ou vitesse) LP, des fourchettes de commande Fj, un actionneur de marche arrière AMR, des synchroniseurs à friction, une clé d'interverrouillage Cl et un ensemble de freinage. L'arbre primaire AP constitue l'entrée de la boîte de vitesses BV. Il est destiné à recevoir le couple moteur via l'embrayage et comprend plusieurs pignons fixes et fous, de marche avant et de marche arrière, destinés à participer à la définition des rapports (ou vitesses) sélectionnables de la boîte de vitesses BV. L'arbre secondaire AS constitue la sortie de la boîte de vitesses BV. Il est destiné à recevoir le couple moteur via l'arbre primaire AP afin de le communiquer à l'arbre de transmission auquel il est couplé, et comprend à cet effet plusieurs pignons fixes et fous, de marche avant et de marche arrière, destinés à engrener certains pignons de l'arbre primaire AP afin de participer à la définition des différents rapports (ou vitesses) sélectionnables de la boîte de vitesses BV. Comme illustré sur la figure 2, l'actionneur de marche arrière AMR est chargé de déplacer un pignon baladeur de marche arrière PB qui est monté à translation sur l'arbre de marche arrière ADMR pour l'engrener avec des pignons de marche arrière des arbres primaire AP et secondaire AS. On notera que le gros pignon qui est situé le plus à droite sur les figures 1 à 3 est une couronne de différentiel chargée de réaliser la démultiplication finale entre l'arbre secondaire AS et la transmission, qui vient se loger en son centre. Chaque fourchette Fj est munie d'une crosse Cj et est propre à être translatée par un doigt de passage DP installé dans la clé d'interverrouillage Cl pour actionner un synchroniseur à friction qui est associé à des pignons fous dédiés à au moins un rapport. Dans l'exemple illustré, où la boîte de vitesses BV comprend six rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, on utilise trois fourchettes F1 à F3 (j = 1 à 3). La première fourchette F1 est dédiée aux premier et deuxième rapports, la deuxième fourchette F2 est dédiée aux troisième et quatrième rapports, et la troisième fourchette F3 est dédiée aux cinquième et sixième rapports. Mais la boîte de vitesses BV pourrait comprendre plus de trois fourchettes ou bien moins de trois fourchettes. La clé d'interverrouillage Cl est solidarisée en translation au levier de passage (ou d'engagement) (de rapport) LP et immobilisée en rotation par le carter de boite de vitesses. Le levier de passage LP est translatable suivant la flèche FD1 (voir figure 4) par l'intermédiaire du levier de sélection LS, et est entraîné en rotation lors de l'engagement d'un rapport (ou d'une vitesse). La clé d'interverrouillage Cl est chargée d'agir sur les crosses Cj afin de bloquer la translation des fourchettes non sélectionnées Fj. Comme illustré sur la figure 6, la clé d'interverrouillage Cl comprend sur une face inférieure deux nervures NC espacées l'une de l'autre d'une distance choisie de manière à permettre le logement d'une extrémité supérieure EC saillante de la crosse Cj de chaque fourchette Fj. Le déplacement (suivant la flèche FD2) de l'extrémité supérieure EC saillante de la crosse Cj n'est possible que sur la fourchette Fj sélectionnée grâce à une interruption ou diminution locale des nervures NC. Lorsqu'une fourchette Fj est dans sa position de repos (illustrée 1 o sur la figure 4) l'extrémité supérieure EC de sa crosse Cj est sensiblement au contact de la nervure NC la plus à droite et donc cette crosse Cj peut être translatée vers la gauche pour gagner sa position active (illustrée sur la figure 6) et entrainée en rotation dans le sens horaire par le levier de passage LP. Lorsqu'une fourchette Fj est dans sa position active (illustrée sur la figure 6) 15 sa crosse Cj peut être translatée vers la droite lors de la rotation du levier de passage LP pour regagner sa position de repos dans le sens anti-horaire (illustrée sur la figure 4). Cette translation vers la droite peut se faire soit grâce à une éventuelle excroissance ED2 d'un doigt de commande DC décrit plus loin (voir figure 6), soit par une force de rappel offerte par un moyen élastique 20 (non visible sur les figures). L'ensemble de freinage est chargé d'agir lorsque le levier de passage LP induit la translation de la fourchette F3, associée à au moins un rapport de marche avant. Plus précisément, chaque fois que la dernière situation survient, l'ensemble de freinage induit une friction du synchroniseur du pignon 25 fou, qui est associé au rapport de marche avant associé à la fourchette Fj translatée, afin d'agir sur la vitesse des pignons de marche arrière (et plus précisément les freiner) pour permettre l'engagement de la marche arrière. Dans ce qui suit, on considère à titre d'exemple non limitatif que c'est la translation de la troisième fourchette Fj (ici associée aux cinquième et 30 sixième rapports) qui provoque l'intervention de l'ensemble de freinage. Mais il pourrait s'agir d'une autre fourchette dans la mesure où l'architecture interne de la commande le permet. Selon l'invention, et comme illustré sur les figures 4 à 6, la boîte de vitesses BV comprend également un mécanisme de commande interne comportant une protubérance PC et un doigt de commande DC destinés à interagir dans la phase de sélection pour provoquer un freinage du pignon de marche arrière de l'arbre secondaire AS par le synchroniseur qui est associé à l'ensemble de freinage. La protubérance PC est définie sur une face supérieure FS de la crosse Cj de l'une des fourchettes Fj, et plus précisément celle qui est associée au synchroniseur associé à l'ensemble de freinage (à savoir ici F3 (j = 3)). Cette protubérance PC présente une face d'interaction FIP destinée à être contactée par le doigt de commande DC. Le doigt de commande DC est situé dans la clé d'interverrouillage Cl et solidarisé fixement au levier de passage LP. Par exemple, il peut faire partie d'une pièce comprenant déjà le doigt de passage DP (dit « multifonction »), qui est chargé du passage des vitesses en marche avant. Mais dans une variante il peut faire partie d'une pièce qui est différente de celle comprenant le doigt de passage DP. Ce doigt de commande DC est propre, lorsqu'il est translaté avec son levier de passage LP suivant la flèche FD1 (illustrée sur la figure 4) pendant une phase de sélection de la marche arrière, à agir sur la protubérance PC pour translater sa fourchette (ici F3) entre une position de repos (illustrée sur la figure 4) et une position active (illustrée sur la figure 6). Cette position active est destinée à contraindre le synchroniseur qui est associé à la fourchette F3 à freiner le pignon de marche arrière de l'arbre secondaire AS jusqu'à ce que le doigt de commande DC soit passé derrière la face d'interaction FIP de la protubérance PC (voir figure 6) pour permettre un retour de la fourchette F3 dans sa position de repos puis un engagement effectif de la marche arrière. On comprendra que lorsque la clé d'interverrouillage Cl est translatée vers la fourchette F3 (suivant la flèche FD1), le doigt de commande DC se rapproche de la protubérance PC de la crosse C3 de cette fourchette F3 puis une extrémité conformée ED qu'il comprend entre en contact avec la face d'interaction FIP de cette protubérance PC, ce qui provoque la translation de la fourchette F3 suivant la flèche FD2 (ici vers la gauche) et donc le freinage du pignon de marche arrière de l'arbre secondaire AS par le synchroniseur qui est associé à l'ensemble de freinage. Une fois que l'extrémité conformée ED du doigt de commande DC est passée derrière la face d'interaction FIP de la protubérance PC, elle n'agit plus sur la protubérance PC et donc la fourchette F3 peut revenir dans sa position de repos. Afin de permettre le passage de l'extrémité conformée ED du doigt de commande DC au travers de la crosse C3, cette dernière comprend, comme illustré non limitativement sur les figures 4 et 6, un passage (ou une découpe) PD défini(e) entre sa protubérance PC et son extrémité supérieure EC. Avantageusement, et comme illustré non limitativement sur la figure 10 4, le doigt de commande DC peut être agencé, lorsque sa clé d'interverrouillage Cl est de nouveau translatée suivant la flèche FD1 (mais cette fois-ci dans le sens inverse à celui décrit ci-avant) pendant une phase de désengagement de la marche arrière, pour agir sur une partie arrière PRF de la face d'interaction FIP de la protubérance PC afin de translater de 15 nouveau sa fourchette F3 entre sa position de repos et sa position active jusqu'à ce qu'il soit repassé devant la face d'interaction FIP (voir figure 4) pour permettre un retour de cette fourchette F3 dans sa position de repos. On comprendra que cette seconde translation de la clé d'interverrouillage Cl, dans un sens inverse à celui de la première translation 20 pendant la phase de sélection de la marche arrière, pourra se faire après la rotation du doigt de passage DP dans le logement du basculeur de marche arrière AMR conduisant au désengagement de la marche arrière. Au retour l'extrémité conformée ED du doigt de commande DC repousse à nouveau la fourchette F3 dans sa position temporaire (illustrée sur la figure 6), puis la 25 fourchette F3 est ramenée dans sa position initiale (illustrée sur la figure 4) par un moyen élastique non visible ici. Dans ce cas, lorsque la clé d'interverrouillage Cl est translatée vers la fourchette F3 (suivant la flèche FD1), le doigt de commande DC se rapproche de la partie arrière PRF de la face d'interaction FIP de la protubérance PC de la crosse C3 de cette 30 fourchette F3 puis son extrémité conformée ED entre en contact avec cette partie arrière PRF, ce qui provoque de nouveau la translation de la fourchette F3 suivant la flèche FD2 (ici vers la gauche). Une fois que l'extrémité conformée ED du doigt de commande DC est repassée devant la partie avant PVF de la face d'interaction FIP de la protubérance PC, elle n'agit plus sur la protubérance PC et donc la fourchette F3 peut revenir dans sa position de repos. Au moins deux modes de réalisation peuvent être envisagés pour le 5 couple protubérance PC / doigt de commande DC. Dans un premier mode de réalisation illustré sur les figures 4 à 6, la face d'interaction FIP de la protubérance PC comprend une partie arrière PRF chanfreinée (c'est-à-dire inclinée par rapport à la direction matérialisée par la flèche FD1, par exemple d'un angle compris entre environ 300 et environ 60°, 10 comme illustré sur la figure 4) ou curviligne. De son côté le doigt de commande DC comprend une face interne FID, par exemple chanfreinée (c'est-à-dire inclinée par rapport à la direction matérialisée par la flèche FD1, par exemple d'un angle compris entre environ 30° et environ 60°), comme illustré sur la figure 5, et propre à agir sur la partie avant PVF de la face 15 d'interaction FIP de la protubérance PC. Cette face interne FID pourrait, en variante, être curviligne (par exemple convexe pour limiter légèrement la pente et donc l'effort dans la zone active de freinage). On comprendra que la face interne FID curviligne ou chanfreinée sert principalement lors de la première translation (pour provoquer le freinage lors de la sélection de la 20 marche arrière), et que la partie arrière PRF chanfreinée ou curviligne sert principalement lors de la seconde translation (afin de permettre le retour du doigt de commande DC dans sa position de repos). Dans un second mode de réalisation non représenté, la protubérance PC présente une forme cylindrique sensiblement circulaire, et le doigt de 25 commande DC comprend une face interne FID curviligne propre à agir sur la face d'interaction FIP de la protubérance PC. Par exemple, l'extrémité conformée ED du doigt de commande DC peut être réalisée sous la forme d'une partie d'un cylindre. Dans ce cas, la face interne FID présente une courbure dont le rayon est sensiblement constant. On comprendra que les 30 formes cylindriques circulaires favorisent l'interaction lors du contact entre la face interne FID et la face d'interaction FIP (aussi bien sur sa partie avant PVF que sur sa partie arrière PRF). Pour permettre un retour automatique de la fourchette F3 dans sa position de repos lorsque la protubérance PC n'agit plus sur la face d'interaction FIP de la protubérance PC de sa crosse C3, la boîte de vitesses BV peut, par exemple, comprendre des moyens de rappel élastique couplés à cette fourchette F3. Par exemple, ces moyens de rappel élastique (non représentés sur les figures) peuvent se présenter sous la forme d'un ressort spiral dont les extrémités opposées sont solidarisées fixement à la fourchette F3 et à un carter fixe de la boîte de vitesses BV, ou d'un loquet muni d'un ressort ou d'une lame ressort installé(e) entre la fourchette Fj et la clé interverrouillage Cl, ou bien d'un billage sur le corps de la fourchette Fj agissant sur une pente réalisée sur son axe. En variante, et comme illustré non limitativement sur la figure 6, le doigt de commande DC peut comprendre une éventuelle excroissance ED2 opposée à son extrémité conformée ED et destinée à agir sur l'extrémité supérieure EC saillante de la crosse C3 afin de permettre un retour automatique de la fourchette F3 dans sa position de repos lorsque la protubérance PC n'agit plus sur la face d'interaction FIP de la protubérance PC de cette crosse C3. Le mécanisme d'interaction (protubérance/doigt de commande) décrit ci-avant présente plusieurs avantages. En effet, il est peu encombrant, peu 20 couteux et peut s'adapter sur de nombreux types de commande interne de boîte de vitesses couramment utilisés. REVENDICATIONS1. Boîte de vitesses (BV) manuelle, destinée à équiper un véhicule et comprenant des arbres primaire (AP) et secondaire (AS) munis de pignons définissant des rapports, des fourchettes (Fj) munies d'une crosse (Cj) et propres à être translatées pour actionner des synchroniseurs à friction associés à certains desdits pignons, un levier de passage (LP) muni d'une clé d'interverrouillage (Cl) comportant un doigt de passage (DP) propre à agir sur la lesdites crosses (Cj) pour provoquer une translation sélective de l'une desdites fourchettes (Fj), et un ensemble de freinage propre, quand ledit doigt de passage (DP) translate une fourchette (F3) d'un rapport de marche avant, à induire une friction du synchroniseur associé à ce dernier rapport pour agir sur la vitesse de pignons de marche arrière, caractérisée en ce que la crosse 15 (Cj) de l'une desdites fourchettes (Fj) comprend une face supérieure (FS) munie d'une protubérance (PC) présentant une face d'interaction (FIP), et en ce que ledit levier de passage (LP) comprend également, dans ladite clé d'interverrouillage (Cl), un doigt de commande (DC) qui, lorsqu'il est translaté pendant une phase de sélection d'une marche arrière, est propre à agir sur 20 ladite protubérance (PC) pour translater sa fourchette (F3) entre une position de repos et une position active propre à contraindre un synchroniseur associé à freiner un pignon de marche arrière dudit arbre secondaire (AS) jusqu'à ce qu'il soit passé derrière ladite face d'interaction (FIP) pour permettre un retour de ladite fourchette (F3) dans sa position de repos puis un engagement 25 effectif de ladite marche arrière. 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit doigt de commande (DC) est propre, lorsque ledit levier de passage (LP) est translaté lors d'une phase de désengagement de ladite marche arrière, à agir sur une partie arrière de ladite face d'interaction (FIP) de la protubérance 30 (PC) pour translater sa fourchette (F3) entre sa position de repos et sa position active jusqu'à ce qu'il soit passé devant ladite face d'interaction (FIP) pour permettre son retour dans une position de repos. 3. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 et 2, caractériséeen ce que ladite protubérance (PC) présente une forme cylindrique sensiblement circulaire, et ledit doigt de commande (DC) comprend une face interne curviligne propre à agir sur ladite face d'interaction (FIP) de la protubérance (PC). 4. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ladite face d'interaction (FIP) de la protubérance (PC) comprend une partie arrière chanfreinée ou curviligne, et ledit doigt de commande (DC) comprend une face interne (FID) chanfreinée ou curviligne et propre à agir sur une partie avant de ladite face d'interaction (FIP) de la protubérance (PC). 5. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de rappel élastique couplés à ladite fourchette (F3) dont la crosse (C3) comprend ladite protubérance (PC), de manière à la replacer automatiquement dans sa position de repos lorsque ladite protubérance (PC) n'agit plus sur ladite face d'interaction (FIP) de la protubérance (PC). 6. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite protubérance (PC) est définie sur une crosse (C3) d'une fourchette (F3) associée à des cinquième et sixième rapports. 7. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit doigt de commande (DC) fait partie intégrante d'une pièce comprenant ledit doigt de passage (D P). 8. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une boîte de vitesse manuelle (BV) selon l'une des revendications précédentes. 9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est de type 25 automobile.