Brevet FR3012556A1 — publié le 20150501

BOÎTE DE VITESSES MANUELLE DE VÉHICULE, À CONTRÔLE DE FIN D'UTILISATION DU FREIN DE MARCHE ARRIÈRE PAR RENVOI ÉLASTIQUE 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 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 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 de passage chargé d'agir sur les crosses pour provoquer la translation sélective de l'une de leurs fourchettes, et un doigt de commande, propre à translater une fourchette d'un rapport de marche avant entre une position de repos et une position active propre à faire fonctionner un ensemble de freinage chargé d'induire une friction du synchroniseur associé à ce dernier rapport pour agir sur la vitesse de pignons de marche arrière (et plus précisément les freiner) afin de permettre l'engagement de la marche arrière par le doigt de passage. Comme décrit dans le document brevet FR 2734879, afin d'interrompre le freinage lorsque le doigt de passage commence à engager la marche arrière, la fourchette, qui est associée au synchroniseur précité, est montée à translation sur un axe fixe et munie d'un premier logement en forme d'auge propre à loger une partie d'une bille qui est également partiellement logée sous contrainte d'un ressort dans un second logement de cette fourchette. Ainsi, lorsque le doigt de commande translate dans sa position active la fourchette qui est associée au synchroniseur précité, en poussant un cliquet monté à rotation sous une force de rappel élastique sur cette fourchette, cela fait sortir partiellement la bille du premier logement, et lorsque le doigt de commande s'est dégagé du cliquet pour libérer la translation de cette fourchette, la force exercée par le ressort sur cette bille contraint cette fourchette à se translater selon un sens inverse et donc à revenir dans sa position de repos, ce qui met fin au freinage du fait qu'elle n'agit plus sur le synchroniseur associé. Lorsque le freinage est terminé, la poursuite de l'entraînement en rotation du levier de passage contraint l'actionneur de marche arrière à déplacer un pignon baladeur de marche arrière qui est monté à translation sur l'arbre de marche arrière, du fait de l'action du doigt de passage sur cet actionneur. Ce déplacement provoque son engrènement avec des pignons de marche arrière des arbres primaire et secondaire et donc l'engagement de la marche arrière. L'inconvénient principal de ce mode de réalisation réside dans le fait que le billage (c'est-à-dire la bille et ses deux logements) induit un point dur qui nuit à l'agrément du conducteur chaque fois que la fourchette, qui est associée à l'ensemble de freinage de marche arrière, est utilisée pour engager un rapport de marche avant, alors même que ce billage n'est utile que pour la sélection de la marche arrière. Par ailleurs, ce billage s'avère onéreux et s'use relativement rapidement du fait de sa fréquente utilisation. 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 d'un doigt de commande, propre à translater une fourchette d'un rapport de marche avant entre une position de repos et une position active propre à faire fonctionner un ensemble de freinage chargé d'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 sa clé d'interverrouillage comprend également un moyen de renvoi élastique en regard duquel est placée une extrémité de la fourchette (associée à l'ensemble de freinage) pendant une phase de sélection de la marche arrière et agencé, lorsque cette dernière est pressée contre lui, consécutivement à sa translation dans sa position active par le doigt de commande, pour renvoyer la cette fourchette dans sa position de repos en vue d'un engagement effectif de la marche arrière par le doigt de passage. Grâce à l'implantation d'un moyen de renvoi élastique sur la clé d'interverrouillage en un endroit qui ne peut que se trouver en regard de la fourchette associée au freinage de marche arrière lorsque cette dernière est 15 sélectionnée, non seulement on s'affranchit du billage et du point dur qu'il induit lors de certaines marches avant, mais en outre on n'utilise ce moyen de renvoi élastique que lors des phases de sélection de la marche arrière, ce qui permet d'augmenter sa longévité. La boîte de vitesses selon l'invention peut comporter d'autres 20 caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - dans un premier mode de réalisation, son moyen de renvoi élastique peut être une lame ressort ; - la lame ressort peut être précontrainte (ou sous tension) ; 25 - dans un second mode de réalisation, son moyen de renvoi élastique peut comprendre un ressort spirale ; - le ressort spirale peut être précontraint ; - son doigt de commande peut faire partie intégrante d'une pièce qui comprend également son doigt de passage ; 30 il peut comprendre un cliquet monté à rotation sous une force de rappel élastique sur la fourchette qui est associée à l'ensemble de freinage. Dans ce cas, le doigt de commande peut être propre, lorsqu'il est entraîné en rotation par le levier de passage selon un premier sens, à pousser ce cliquet pour placer cette fourchette dans sa position active, puis à se dégager de ce cliquet pour libérer la translation de cette fourchette lorsque le doigt de passage commence à engager la marche arrière du fait de son entraînement en rotation par le levier de passage selon le premier sens, puis à entraîner en rotation le cliquet pour se replacer devant ce dernier lorsque le doigt de passage est entraîné en rotation par le levier de passage selon un second sens opposé au premier sens ; - sa fourchette, qui est associée à l'ensemble de freinage, peut être également associée à des cinquième et sixième rapports. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type 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 (obtenus en CAO/DAO, d'où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes), sur lesquels: 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 des éléments de la boîte de vitesses des figures 1 à 3, et notamment la troisième fourchette placée dans une position de repos au début d'une phase de sélection de la marche arrière, la figure 5 illustre schématiquement, dans une vue de côté, les éléments de la boîte de vitesses de la figure 4, et la figure 6 illustre schématiquement, dans une vue en coupe selon l'axe VI- VI de la figure 5, certains des éléments de la boîte de vitesses des figures 4 et 5. L'invention a notamment 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 (ou basculeur) 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. Il est actionné par le doigt de passage DP, décrit plus loin. 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 (voir figures 5 et 6), installé dans la clé d'interverrouillage Cl et solidarisé en rotation au levier de passage LP, pour être placée dans une position active dans laquelle elle actionne un la synchroniseur à friction qui lui est associé et qui est également 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 15 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 20 passage (ou d'engagement) (de rapport) LP et immobilisée en rotation par le carter de boîte de vitesses. Le levier de passage LP est translatable suivant la flèche FD1 (voir figures 3 à 6) 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 25 de bloquer la translation des fourchettes non sélectionnées Fj. Elle comprend sur une face inférieure deux nervures espacées l'une de l'autre d'une distance choisie de manière à permettre le logement d'une extrémité supérieure saillante de la crosse Cj d'une fourchette Fj. Lorsqu'une fourchette Fj est dans sa position de repos (illustrée sur les figures 4 à 6) l'extrémité supérieure de 30 sa crosse Cj est sensiblement au contact de la nervure la plus à droite et donc cette crosse Cj peut être translatée vers la droite pour gagner sa position active (non illustrée) lors de l'entraînement en rotation dans le sens antihoraire du levier de passage LP. Lorsqu'une fourchette Fj est dans sa position active sa crosse Cj peut être translatée vers la gauche lors de la rotation du levier de passage LP dans le sens horaire pour regagner sa position de repos (illustrée sur les figures 4 à 6). L'ensemble de freinage est chargé d'agir lorsque le levier de passage LP induit la translation de la troisième 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 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 par action du doigt de passage DP sur l'actionneur (ou basculeur) de marche arrière AMR. Dans ce qui suit, on considère à titre d'exemple non limitatif que c'est la translation de la troisième fourchette F3 (ici associée aux cinquième et 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 doigt de commande DC, installé dans la clé d'interverrouillage Cl et solidarisé en rotation au levier de passage LP, et un moyen de renvoi élastique LR. Le doigt de commande DC est propre à translater une fourchette d'un rapport de marche avant (ici la troisième F3) entre sa position de repos et sa position active dans laquelle elle provoque le fonctionnement d'un ensemble de freinage chargé d'induire une friction du synchroniseur associé à ce dernier rapport pour agir sur la vitesse de pignons de marche arrière. On notera que le doigt de commande DC peut, par exemple et comme illustré non limitativement, faire partie d'une pièce qui comprend déjà le doigt de passage DP (dit « multifonction »), qui est chargé du passage des vitesses. Mais dans une variante il peut faire partie d'une pièce qui est différente de celle comprenant le doigt de passage DP. Le moyen de renvoi élastique LR est solidarisé fixement à la clé d'interverrouillage Cl en un endroit où il se retrouve placé en regard d'une extrémité d'accostage de la troisième fourchette F3 pendant chaque phase de sélection de la marche arrière, et plus précisément chaque fois que la translation de la clé d'interverrouillage Cl par le levier de passage LP provoque le placement du doigt de passage DP dans une position propre à lui permettre d'agir sur l'actionneur AMR. Ce moyen de renvoi élastique LR est agencé, lorsque la troisième fourchette F3 est pressée contre lui (LR) consécutivement à sa translation dans sa position active par le doigt de commande DC, pour renvoyer cette troisième fourchette F3 dans sa position de repos en vue de l'engagement la effectif de la marche arrière par le doigt de passage DP (une fois le freinage terminé). On comprendra que lorsque l'extrémité d'accostage (ici droite) de la troisième fourchette F3 est translatée (ici) vers la droite par l'action du doigt de commande DC pour agir sur le synchroniseur associé, elle vient 15 comprimer le moyen de renvoi élastique LR, et l'élasticité de ce dernier (LR) la renvoie automatiquement (ici) vers la gauche dans sa position de repos dans laquelle elle n'agit plus sur le synchroniseur associé (ce qui provoque immédiatement la fin de l'opération de freinage). Comme illustré non limitativement sur la figure 4, le moyen de renvoi 20 élastique LR peut être agencé sous la forme d'une lame ressort. Comme illustré, cette lame ressort LR peut, par exemple, présenter une forme générale de J. Dans ce cas, l'extrémité d'accostage de la troisième fourchette F3 vient presser l'extrémité d'accostage gauche du J (c'est-à-dire la jambe la plus courte). 25 On notera que cette lame ressort LR peut être précontrainte (ou placée sous tension (ou encore préchargée)) lorsque l'on veut augmenter l'intensité du renvoi. Cette précontrainte est alors fonction de la force de renvoi que l'on veut appliquer sur l'extrémité d'accostage de la troisième fourchette F3. 30 On notera également que pour éviter l'usure de cette lame ressort LR lors de chaque accostage de l'extrémité d'accostage de la troisième fourchette F3, sa partie accostée peut être munie d'une pièce réalisée dans un matériau très résistant et éventuellement surmoulée. Dans une variante de réalisation non illustrée, le moyen de renvoi élastique LR pourrait comprendre un ressort spirale à la place d'une lame ressort. Dans ce cas, ce ressort peut être précontraint (ou placé sous tension (ou encore préchargé)) lorsque l'on veut augmenter l'intensité du renvoi qu'il est destiné à procurer. Par ailleurs, pour éviter l'usure de ce ressort lors de chaque accostage de l'extrémité d'accostage de la troisième fourchette F3, sa partie accostée peut être munie d'une pièce réalisée dans un matériau très résistant et éventuellement surmoulée. On notera également qu'afin de prendre en compte les tolérances de fabrication, il est avantageux que l'extrémité d'accostage de la troisième fourchette F3 ou la partie d'accostage du moyen de renvoi élastique LR comprenne une partie chanfreinée. Comme illustré sur les figures 4 à 6, la boîte de vitesses BV peut également comprendre un cliquet CF monté à rotation sous une force de rappel élastique sur la troisième fourchette F3 qui est associée à l'ensemble de freinage. Dans ce cas, le doigt de commande DC est agencé, lorsqu'il est entraîné en rotation par le levier de passage LP selon un premier sens (de sélection et d'engagement - ici antihoraire), pour pousser le cliquet CF (ici vers la droite) pour translater la troisième fourchette F3 dans sa position active, puis pour se désengager de ce cliquet CF pour libérer la translation de la troisième fourchette F3 lorsque le doigt de passage DP commence à engager la marche arrière du fait de son entraînement en rotation par le levier de passage LP selon le premier sens. Le doigt de commande DC est alors également agencé pour entraîner en rotation le cliquet CF afin de se replacer devant ce dernier (CF) lorsque le doigt de passage DP et lui-même sont entraînés en rotation par le levier de passage LP selon un second sens qui est opposé au premier sens. On comprendra que lorsque la clé d'interverrouillage Cl est translatée par le levier de passage LP (suivant la flèche FD1) jusque dans la position de sélection et d'engagement de la marche arrière, le doigt de commande DC se retrouve placé devant le cliquet CF. Puis, lorsque le levier de passage LP est entraîné en rotation lors de la sélection de la marche arrière, cela induit l'entraînement en rotation du doigt de commande DC. Ce dernier (DC) va alors pousser le cliquet CF (ici) vers la droite et donc induire la translation de la fourchette F3 dans sa position active. L'entraînement en rotation du levier de passage LP se poursuivant, il arrive un moment où le doigt de commande DC se retrouve placé sous le niveau du cliquet CF, ce qui libère la translation de la troisième fourchette F3. L'extrémité d'accostage de la troisième fourchette F3 exerçant alors une pression sur le moyen de renvoi élastique LR, ce dernier (LR) peut alors repousser la troisième fourchette F3 vers la gauche dans sa position de repos dans laquelle elle n'agit plus sur le synchroniseur associé. Le doigt de passage DP continuant d'être entraîné en rotation par le levier de passage LP, il peut agir sur l'actionneur de marche arrière AMR pour provoquer l'engagement de la marche arrière. Une fois que la marche arrière a été effectivement engagée par l'action du doigt de passage DP, le sens de rotation du levier de passage LP est inversé. Par conséquent, le doigt de commande DC va s'appuyer sur le cliquet CF afin de provoquer son basculement et ainsi permettre le replacement du doigt de commande DC devant le cliquet CF. Comme illustré sur les figures 4 à 6, le cliquet CF est monté à rotation sous une force de rappel élastique qui est définie par des moyens de rappel élastique MR. Ces derniers (MR) sont couplés au cliquet CF et à la troisième fourchette F3 et agencés pour replacer automatiquement le cliquet CF dans une position d'attente (redressée) lorsque le doigt de commande DC n'agit plus sur lui (CF). On notera qu'en présence de tels moyens de rappel élastique MR il est préférable que la troisième fourchette F3 comprenne une protubérance définissant une butée destinée à bloquer la rotation du cliquet CF lorsqu'il atteint sa position de repos (ou d'attente) illustrée sur les figures 4 à 6. L'invention offre un mécanisme de commande interne (doigt de commande (et éventuel cliquet) / moyen de renvoi élastique) présentant plusieurs avantages. En effet, il n'induit pas de point dur susceptible de nuire à l'agrément du conducteur. De plus, il est peu encombrant et peu 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, et un levier de passage (LP) muni d'une clé d'interverrouillage (Cl) comportant un doigt de passage (DP), propre à agir 1 o sur lesdites crosses (Cj) pour provoquer une translation sélective de l'une desdites fourchettes (Fj), et d'un doigt de commande (DC), propre à translater une fourchette (F3) d'un rapport de marche avant entre une position de repos et une position active propre à faire fonctionner un ensemble de freinage chargé d'induire une friction du synchroniseur associé à ce dernier rapport 15 pour agir sur la vitesse de pignons de marche arrière, caractérisée en ce que ladite clé d'interverrouillage (Cl) comprend un moyen de renvoi élastique (LR) en regard duquel est placée une extrémité de ladite fourchette (F3) pendant une phase de sélection de la marche arrière et agencé, lorsque cette dernière (F3) est pressée contre lui (LR) consécutivement à sa translation dans sa 20 position active par ledit doigt de commande (DC), pour renvoyer ladite fourchette (F3) dans sa position de repos en vue d'un engagement effectif de la marche arrière par ledit doigt de passage (DP). 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen de renvoi élastique (LR) est une lame ressort. 25 3. Boîte de vitesses selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite lame ressort (LR) est précontrainte. 4. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen de renvoi élastique (LR) comprend un ressort spirale. 5. Boîte de vitesses selon la revendication 4, caractérisée en ce que 30 ledit ressort (LR) est précontraint. 6. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit doigt de commande (DC) fait partie intégrante d'une pièce comprenant ledit doigt de passage (DP). 7. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend un cliquet (CF) monté à rotation sous une force de rappel élastique sur ladite fourchette (F3), associée audit ensemble de freinage, et en ce que ledit doigt de commande (DC) est propre, lorsqu'il est entraîné en rotation par ledit levier de passage (LP) selon un premier sens, à pousser ledit cliquet (CF) pour placer cette fourchette (F3) dans sa position active, puis à se désengager de ce cliquet (CF) pour libérer la translation de cette fourchette (F3) lorsque ledit doigt de passage (DP) commence à engager la marche arrière par entraînement en rotation par ledit levier de la passage (LP) selon ledit premier sens, puis à entraîner en rotation ledit cliquet (CF) pour se replacer devant ce dernier (CF) lorsque ledit doigt de passage (DP) est entraîné en rotation par ledit levier de passage (LP) selon un second sens opposé audit premier sens. 8. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée 15 en ce que ladite fourchette (F3), associée audit ensemble de freinage, est également associée à des cinquième et sixième rapports. 9. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une boîte de vitesse manuelle (BV) selon l'une des revendications précédentes. 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est de type 20 automobile.