Brevet FR3021382A1 — publié le 20151127

"BOITE DE VITESSES POUR VEHICULE AUTOMOBILE" [0001] La présente invention concerne une boîte de vitesses pour véhicule automobile, comprenant un barillet de commande mobile en rotation. [0002] Une boîte de vitesses comprend un arbre sur lequel sont montés des pignons libres. Cet arbre est qualifié d'arbre secondaire, par opposition à l'arbre primaire qui porte des pignons fixes. Chaque pignon libre définit avec un pignon fixe un rapport de vitesse. Les pignons libres sont en rotation libre vis-à-vis de l'arbre secondaire sauf quand un crabot et un synchroniseur viennent solidariser l'un des pignons avec l'arbre pour engager le rapport de vitesse correspondant. Le synchroniseur est couramment actionné par une fourchette mobile en translation. L'ensemble formé par les crabots, le synchroniseur et la fourchette constitue un moyen de couplage de l'arbre et du pignon. [0003] Le mouvement de translation de la fourchette lui est donné, dans les systèmes qui nous intéressent ici, par un barillet de commande mobile en rotation. La transformation de la rotation du barillet en translation de la came est opérée à l'aide d'une piste portée par le barillet, qui est orientée pour produire un effet de came (ou effet de rampe). [0004] On connaît par exemple un tel système du document FR 2 970 311. Il est divulgué dans ce document que la piste du barillet interagit avec un téton d'actionnement solidaire de la fourchette. [0005] Dans un tel système, il est nécessaire, quand la vitesse correspondant au pignon n'est pas engagée, de maintenir immobile la fourchette. Cela est obtenu par le maintien d'un contact entre la piste du barillet et le téton. Le maintien de ce contact a pour conséquence que les actionneurs du barillet doivent être dimensionnés en sorte de surmonter les frottements dus au contact au moment du passage d'une vitesse à une autre, ou plus généralement, lors de l'engagement d'une vitesse jusque là maintenue au neutre. [0006] L'invention a pour objet de surmonter cet inconvénient des dispositifs de l'art antérieur, et de proposer un système pour lequel les actionneurs puissent être dimensionnés sans contrainte. [0007] A cet effet, l'invention propose une boîte de vitesses pour véhicule automobile, 30 comprenant au moins un moyen de couplage pour coupler un arbre à un pignon monté autour dudit arbre, ledit moyen de couplage étant mobile en translation, et un barillet de commande de vitesse mobile en rotation pour commander la translation dudit moyen de couplage à l'aide d'une piste de commande présente à la surface du barillet et interagissant avec un téton d'actionnement dudit moyen de couplage, ladite piste comprenant au moins une section pour le découplage dudit arbre audit pignon, caractérisée en ce que la boîte de vitesses comprend de plus un moyen de stabilisation pour le moyen de couplage, le moyen de stabilisation étant libre en rotation vis-à-vis du barillet. [0008] Grâce à l'invention, le moyen de couplage est stabilisé, même si le barillet ne le maintient pas, ce qui renforce la fiabilité du système. [0009] Dans la boîte de vitesses pour véhicule automobile selon la présente invention, un jeu peut être présent entre ladite section pour découplage et ledit téton quand le barillet est en position de découplage dudit arbre et dudit pignon. [0010] Grâce à cette caractéristique, le rendement de la commande de passage des vitesses est amélioré, ce qui permet d'utiliser des actionneurs de commande ayant des caractéristiques d'effort plus modestes, et donc de diminuer le coût du système et son encombrement. [0011] Avantageusement, la boîte de vitesses selon la présente invention peut comprendre au moins l'une des caractéristiques techniques suivantes : - le moyen de couplage comprend une fourchette, le moyen de stabilisation stabilisant la fourchette ; - le système de stabilisation est porté par le carter de la boîte de vitesses ; - le système de stabilisation est piloté pour s'effacer quand le barillet est commandé pour coupler ledit arbre audit pignon ; - le moyen de couplage comprend un synchroniseur ; et - la boîte de vitesses est une boîte séquentielle. [0012] L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant une boîte de vitesses telle que précédemment décrite. [0013] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 présente un barillet de commande de boîte de vitesses ; - la figure 2 présente un système de couplage de l'arbre et des pignons d'une boîte de vitesses comprenant un barillet de commande, selon l'art antérieur ; - la figure 3 présente le système de couplage de l'arbre et des pignons d'une boîte de vitesses comprenant un barillet, conformément à un mode de réalisation de l'invention. [0014] En figure 1, on a représenté un barillet de commande 100 de boîte de vitesses de véhicule automobile. Il s'agit d'une pièce de forme générale cylindrique, de section circulaire et d'axe X-X, et dont la surface circonférentielle externe porte des pistes, ici au nombre de trois, référencées 110, 120 et 130. Ces pistes, qui peuvent avoir un profil en U, sont le résultat d'un usinage de la matière du barillet, et s'étendent globalement sur une circonférence de celui-ci. Elles sont constituées de différentes sections se succédant sur des secteurs angulaires successifs. Certaines sections s'étendent dans un plan perpendiculaire à l'axe du barillet, alors que d'autres sections (rampes) s'étendent dans un plan incliné par rapport à l'axe du barillet. [0015] Le barillet 100 peut être animé, par rapport au carter de la boîte de vitesses, d'un mouvement de rotation R autour de l'axe X-X, du fait de l'action du moteur électrique, par exemple. Chacune des pistes 110, 120, 130 constitue alors un guide pour un téton d'actionnement de fourchette correspondant. Les fourchettes ne sont pas représentées en figure 1, mais on y distingue le téton 211 qui est guidé dans la piste 110, le téton 221 qui est guidé dans la piste 120 et le téton 231 qui est guidé dans la piste 130. [0016] Ainsi, trois fourchettes sont commandées par le barillet 100. Néanmoins, le barillet 100 pourrait ne commander que deux fourchettes, ou, au contraire, commander un plus grand nombre de fourchettes. Le barillet sert à commander une séquence de passage de rapports de vitesse. [0017] En fonction de sa position en rotation, le barillet 100 va amener le téton 211 dans différentes sections de la piste 110. Deux sections de la piste 110 sont visibles en figure 1. La section 111 est une section dans un plan incliné par rapport à l'axe de rotation du barillet 100, et le déplacement du téton 211 dans cette section 110 impose, par un effet de came (effet de rampe), une translation par rapport au carter de la boîte de vitesses dans une direction T parallèle à l'axe XX, au téton 211 et à la fourchette que celui-ci commande. Par contre, quand, du fait d'une rotation supplémentaire du barillet 100 autour de son axe, le téton 211 parvient dans la section 112 de la piste 110, celle-ci étant dans un plan perpendiculaire à l'axe du barillet 100, la rotation de celui-ci n'entraîne plus en translation le téton 211 et la fourchette associée. [0018] En ce qui concerne le téton 221, celui-ci est guidé par la piste 120. Trois sections 121, 122 et 123 de la piste 120 sont visibles sur la figure 1. La rotation du barillet 100 amène successivement le téton 221 dans chacune de ces sections de la piste 120. Les sections 121 et 123 étant dans deux plans perpendiculaires à l'axe de rotation du barillet 100, quand le téton 221 se situe dans l'une ou l'autre de ces sections, la rotation du barillet 100 ne lui impose aucun mouvement de translation. A l'inverse, la section 122 étant dans un plan incliné par rapport à l'axe de rotation du barillet 100, par un effet de came, quand le téton 221 est dans la section 122, la rotation du barillet 100 entraîne une translation du téton 221. [0019] En figure 2, un barillet 100 à deux pistes est représenté. On a également fait figurer les fourchettes qu'il commande, ainsi que les pignons finalement couplés à l'arbre par l'action du barillet de commande. [0020] On retrouve, comme en figure 1, une première piste sur le barillet 100, constituée d'une section 111 induisant un effet de came et une section 112 n'induisant pas d'effet de came. On retrouve également une deuxième piste comprenant une section à effet de came 122 et une section sans effet de came 121. Les tétons 211 et 221 sont guidés par les deux pistes, respectivement. Ils commandent des fourchettes 213 et 223, respectivement par l'intermédiaire d'axes de fourchette 212 et 222. [0021] Les axes de fourchette 212 et 222 sont des pièces allongées parallèlement à l'axe X-X de rotation du barillet et sur lesquelles sont fixés à distance l'un de l'autre le téton correspondant, et les becs de fourchette correspondants. [0022] Chacune des fourchettes 213 et 223 comporte deux becs dont les extrémités constituent des faces d'appui axiales pour agir par un appui suivant une direction parallèle à l'axe X-X sur des manchons de synchronisation d'un synchroniseur 320, respectivement 420. [0023] Les synchroniseurs 320 et 420 ont pour fonction de coupler, ou de découpler, des pignons 310, 311 ou respectivement 410, 411 définissant des rapports de vitesse, avec un arbre 1000 de la boîte de vitesses. [0024] L'arbre 1000 de la boîte de vitesses est parallèle à l'axe X-X de rotation du barillet 100, et également à l'axe de fourchette 212, respectivement 222. [0025] Ainsi, un mouvement de rotation R du barillet 100 autour de son axe de rotation X-X provoque, quand un téton est engagé dans une section à effet de came de la piste correspondante, une translation T de la fourchette correspondante, l'actionnement du synchroniseur que celle-ci commande et l'enclenchement d'un rapport de vitesse. [0026] On précise que le barillet 100 représenté est en mesure de commander deux fourchettes et que l'invention s'applique naturellement à un barillet pouvant commander un autre nombre de fourchettes. [0027] En figure 2, selon l'art antérieur, le téton 211 (respectivement 221), quand il n'est pas entraîné en translation par la section à effet de came 111 (respectivement 122), interagit avec les bords et le fond de la section 112 (respectivement 121) dans laquelle il évolue, qui est dimensionnée pour le maintenir en position par contact. Ainsi, lorsqu'une fourchette est sollicitée, les autres fourchettes sont maintenues au neutre et stabilisées dans cette position. [0028] En figure 3, les sections 112 et 121 sont, au contraire, élargies et approfondies de telle sorte que les tétons 211 et 221, quand ils évoluent dans ces sections, ne sont pas au contact de leurs parois. Il en résulte une absence de frottement, mais également un besoin de stabilisation de l'ensemble composé par le téton 211 ou 221, l'axe 212 ou 222 et la fourchette 213 ou 223. [0029] Pour stabiliser ces éléments, la boîte de vitesses selon l'invention comprend un système de stabilisation 500 (ou moyen de stabilisation), ici monté pour stabiliser l'ensemble composé du téton 221, de l'axe 222 et de la fourchette 223. [0030] Ce système de stabilisation 500 est composé, dans le mode de réalisation présenté, d'un ressort 501 et d'une bille 502. Ces éléments interagissent avec une série de bossages portés par l'axe 222. Les bossages peuvent par exemple être au nombre et quatre et ils sont référencés 511, 512, 513 et 514 sur la figure. La bille 502 est guidée axialement, par exemple par un élément solidaire du carter 520 de la boîte de vitesses, et le ressort 501 la presse contre les bossages 511, 514 portés par l'axe 222. [0031] Un tel système a pour effet de diminuer les possibilités de mouvement de l'ensemble formé par le téton 221, l'axe 222 et la fourchette 223. [0032] De manière générale, le système de stabilisation 500 agit soit sur la fourchette 223, soit sur l'axe de fourchette 222 quand celui-ci existe. [0033] L'invention peut aussi être mise en oeuvre dans une boîte de vitesses où le téton d'actionnement 221 n'est pas relié à la fourchette 223 par un axe de fourchette 222. Dans ce cas, le système de stabilisation 500 agit sur la fourchette 223. Dans tous les cas, le système de stabilisation est libre en rotation vis-à-vis du barillet, et agit par exemple en s'appuyant sur le carter 520 de la boîte de vitesses ou sur un élément fixé au carter 520, ou cinématiquement équivalent au carter. [0034] Un système similaire peut naturellement être mis en place pour stabiliser l'ensemble constitué du téton 211, de l'axe de l'axe 212 et de la fourchette 213. [0035] L'invention peut être mise en oeuvre avec un système de stabilisation qui ne soit pas basé ou uniquement basé sur un couple constitué d'un ressort et d'une bille. En particulier, un système piloté peut être utilisé, et il est alors prévu que celui-ci s'efface quand la fourchette doit être déplacée pour enclencher le rapport de vitesse. Ainsi, le système de stabilisation 500 est coordonné avec la commande de rotation du barillet pour stabiliser la fourchette quand celle-ci est déplacée pour engagement d'un rapport de vitesse. [0036] Grâce à l'invention, dans une boîte de vitesses possédant de nombreuses fourchettes pilotées par un même barillet, le rendement de la commande du barillet peut être augmenté par la suppression des frottements des tétons d'actionnement des fourchettes correspondant aux vitesses non enclenchées, ceux-ci étant néanmoins maintenus en position neutre stable. En d'autres termes, grâce au système de stabilisation 500, les fourchettes relatives aux rapports de vitesses non enclenchés peuvent être désaccouplées du barillet de commande. [0037] Ainsi, on peut mettre en oeuvre, dans cette boîte de vitesses, des actionneurs ayant des caractéristiques d'effort plus faibles et il en résulte un coût de construction diminué, ainsi qu'un encombrement plus limité. [0038] L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation présenté, mais s'étend à toutes les variantes dans le cadre de la portée des revendications. La boîte peut être pilotée, à double embrayage, ou manuelle. REVENDICATIONS1. Boîte de vitesse pour véhicule automobile, comprenant au moins un moyen de couplage (221, 222, 223, 420) pour coupler un arbre (1000) à un pignon (410) monté autour dudit arbre (1000), ledit moyen de couplage étant mobile en translation, et un barillet (100) de commande de vitesse mobile en rotation pour commander la translation dudit moyen de couplage (221, 222, 223, 420) à l'aide d'une piste de commande (121, 122) présente à la surface du barillet (100) et interagissant avec un téton d'actionnement (221) dudit moyen de couplage (221, 222, 223, 420), ladite piste (121, 122) comprenant au moins une section pour le découplage (121) dudit arbre (1000) audit pignon (410), caractérisée en ce que la boîte de vitesses comprend de plus un moyen de stabilisation (500) pour le moyen de couplage (221, 222, 223, 420), le moyen de stabilisation étant libre en rotation vis-à-vis du barillet (100). 2. Boîte de vitesse pour véhicule automobile selon la revendication 1, dans laquelle un jeu est présent entre ladite section pour découplage (121) et ledit téton (221) quand le barillet est en position de découplage dudit arbre et dudit pignon (410). 3. Boîte de vitesse pour véhicule automobile selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle le moyen de couplage (221, 222, 223, 420) comprend une fourchette (222, 223), le moyen de stabilisation (500) stabilisant la fourchette (222, 223). 4. Boîte de vitesse pour véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le système de stabilisation (500) est porté par le carter (520) de la boîte de vitesses. 5. Boîte de vitesse pour véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le système de stabilisation (500) est piloté pour s'effacer quand le barillet est commandé pour coupler ledit arbre (1000) audit pignon (410) 6. Boîte de vitesse pour véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle le moyen de couplage (221, 222, 223, 420) comprend un synchroniseur (420). 7. Boîte de vitesse pour véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 6, qui est une boîte séquentielle. 8. Véhicule automobile comprenant une boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 7.