Brevet FR3028301A1 — publié le 20160513

- 1 - DISPOSITIF DE FREINAGE ET DE COMMANDE INTERNE DE MARCHE ARRIERE POUR BOITE DE VITESSES La présente invention concerne la commande interne 5 des boîtes de vitesses manuelles, dans lesquelles la sélection des lignes de vitesses s'effectue par un déplacement en rotation d'un axe sélection, et le passage d'une vitesse sur la ligne de vitesses sélectionnée s'effectue par le déplacement en translation d'un élément 10 de commande. Elle a pour objet un dispositif de freinage de marche arrière pour boîte de vitesses à arbres parallèles comportant un axe de marche arrière monté dans un carter de boîte de vitesses et portant un pignon intermédiaire 15 de marche arrière qui engrène en permanence avec un pignon primaire de marche arrière. Le pignon intermédiaire peut se déplacer entre une position de désengagement et d'engagement de marche arrière, sous la commande d'un crabot de marche avant actionné par un 20 doigt de passage déplacé en rotation avec un axe de sélection pour sélectionner une ligne de vitesses et déplacé en translation dans une clé verrouillée sur l'axe de sélection. Le doigt peut alors engager une vitesse de marche avant ou la marche arrière. 25 L'invention a également pour objet un dispositif de commande interne de boîte de vitesses manuelle à arbres parallèles comportant un pignon primaire de marche arrière monté sur un arbre primaire de la boîte, un pignon secondaire de marche arrière monté sur un arbre 30 secondaire de la boîte, et un pignon intermédiaire de marche arrière mobile entre une position de désengagement de marche arrière, où il est dégagé du pignon secondaire de marche arrière et une position d'engagement de marche arrière où il est engagé avec celui-ci. 35 Elle a encore pour objet une boîte de vitesse comportant un tel dispositif de freinage ou de commande interne. Les boîtes de vitesses manuelles à arbres - 2 - parallèles comportent au moins un arbre primaire et un arbre secondaire entre lesquels sont répartis un ensemble de pignons fixes et de pignons fou, dont la disposition définit les différents rapports de marche avant de la boîte et son rapport de marche arrière. Lorsque la boîte dispose d'un axe intermédiaire de marche arrière portant un pignon intermédiaire mobile, en prise avec un pignon fixe de l'arbre primaire fixe et un pignon fixe de l'arbre secondaire, ce pignon intermédiaire peut engrener avec le pignon primaire, soit depuis une position initiale de désengagement de la marche arrière, soit lors de son déplacement à l'écart de celle-ci. Dans tous les cas, il engrène avec le pignon primaire de marche arrière, avant de rencontrer la denture du pignon secondaire. Lorsque les entrées de denture du pignon intermédiaire de marche arrière entrent en contact avec celles du pignon secondaire de marche arrière, la différence de vitesse entre ces deux pignons génère un craquement. Pour assurer un passage en marche arrière, on considère que la vitesse de l'arbre primaire ne doit pas dépasser 150 tr/min, alors que le régime de ralenti est d'environ 800 tr/min. Il faut donc freiner l'arbre primaire, avant que le pignon intermédiaire ne vienne craboter le pignon. Ce problème de craquement peut être résolu en ajoutant un synchroniseur sur la ligne de marche arrière, de manière à synchroniser la marche arrière avant son engagement. Sans synchroniser la marche arrière, on peut simplement la freiner. Par la publication FR 2 604 233, on connaît un système de freinage de marche arrière, qui agit directement comme un frein, directement sur l'axe de marche arrière. Il est également possible de freiner l'arbre primaire, comme enseigné par la publication FR 2 940 386, dont on connaît une boîte de vitesses manuelle avec un frein de marche arrière utilisant un synchroniseur de marche avant. Celui-ci est déplacé en translation lors du - 3 - passage de la marche arrière, sur une distance suffisante pour actionner un synchroniseur de marche avant, sans risque d'engagement du rapport correspondant. Le moyen d'actionnement de la fourchette de marche avant est constitué par une rampe coopérant avec un système de billage qui repose dans un évidement prévu à la partie supérieure de la fourchette faisant face au doigt de marche avant. La rampe du doigt agit sur le billage, et entraine la fourchette de marche avant. C'est le tarage du ressort associé à la rampe, qui détermine l'effort de synchronisation. Une contre rampe sur ce même doigt, permet à la fourchette de marche avant de revenir en position après le freinage. Il faut donc passer à nouveau sur cette contre rampe pour revenir en position de point mort, ce qui génère un effort supplémentaire en sortie de marche arrière. Pour pallier les inconvénients du système précité, la présente invention vise à assurer un freinage plus efficace de la marche arrière, en contrôlant un synchroniseur de marche avant, en amont de sa fourchette d'actionnement. Dans ce but, elle propose que le doigt déplace une clavette montée à l'intérieur de la clé, et engagée radialement dans un crabot de marche avant qu'elle entraîne sur une première partie de la course d'engagement de la marche arrière. Sur une deuxième partie de la course d'engagement de la marche arrière, la clavette s'escamote radialement vers l'intérieur de la clé, pour échapper au crabot de marche avant. De préférence, la clavette échappe du crabot de marche avant, avant le crabotage entre le pignon intermédiaire de marche arrière et le baladeur correspondant. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la clavette présente une première piste de guidage guidée sur une première piste intérieure de la clé sur la première partie de la course d'engagement de la marche arrière, et une deuxième piste de guidage -4 guidée sur une deuxième piste intérieure de la clé, sur une deuxième partie de la course d'engagement de la marche arrière. Grâce à ces dispositions, l'entraînement de la 5 fourchette de marche avant est assuré par la clavette escamotable. Le flux des efforts ne passe ni dans la rampe ni dans le billage, ce qui permet un tarage très faible du billage, donc une tramée très faible entre la clavette et la clé. Par ailleurs, le contact entre la 10 clavette et le crabot est positif. Il en résulte que l'effort de synchronisation n'est pas limité par la coopération entre une rampe et un billage. Le dispositif proposé présente donc un meilleur comportement à froid. Il se monte sur les boîtes de vitesses, dont la 15 sélection est obtenue par rotation, et le passage par translation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins 20 annexés, sur lesquels : - les figures lA et 1B montrent le dispositif de commande interne de la boîte au point mort, et en position de sélection de marche arrière, la figure 1C est une vue éclatée du dispositif 25 de freinage, la figure 1D est une vue intérieure de la clé de verrouillage montrant ses surfaces de contact, la figure lE montre les surfaces de contacts de la clavette, 30 la figure 2A est une section du dispositif en position de sélection de cinquième, la figure 2B est une section du dispositif en position de sélection de marche arrière, - la figure 2C est une section du dispositif lors 35 du dégagement de la clavette, et - la figure 2D est une section du système en phase de passage de marche arrière. - 5 - La figure lA montre le dispositif de commande interne, qui est proposé pour une boîte de vitesses manuelle à arbres parallèles comportant un pignon primaire de marche arrière monté sur un arbre primaire de 5 la boîte, un pignon secondaire de marche arrière monté sur un arbre secondaire de la boîte, et un pignon intermédiaire de marche arrière mobile entre une position de désengagement de marche arrière, où il est dégagé du pignon secondaire de marche arrière et une position 10 d'engagement de marche arrière où il est engagé avec celui-ci. Ce dispositif de commande comporte un dispositif de freinage spécifique. Sur la figure 1A, on a représenté les éléments principaux du dispositif autour d'un arbre primaire 1 de 15 boîte de vitesses. Ce dispositif comprend un axe de sélection 2, qui porte un doigt de passage 3. Sur cette vue, l'axe de sélection 2 est au point mort. L'axe de cinquième 4 porte la fourchette de cinquième 6 et le synchroniseur de cinquième 7 avec son baladeur 8 et un 20 billage de cinquième 18. L'axe de sélection 2 porte une clé d'inter-verrouillage 11, qui entraîne en rotation le doigt 3 lors de la sélection d'une ligne de vitesses. Le crabot de cinquième 12 est goupillé sur l'axe de cinquième 4, et entraîne la fourchette de cinquième 6. Le 25 doigt 3 se positionne dans le crabot pour sélectionner la ligne de vitesses, puis il est déplacé en translation par un mécanisme non représenté, pour passer une vitesse. Une clavette escamotable 13 est glissée à l'intérieur de la clé 11. Elle se déplace en translation avec le doigt 30 de passage 3. Un pion 14 interdit le basculement de la clavette 13 dans la clé 11. Un ressort (non représenté) prend appui sur le doigt 3, pour maintenir la clavette 13 en appui sur la clé. Le crabot de cinquième 12, qui est goupillé sur l'axe de cinquième 4, entraine la fourchette 35 de cinquième 6. Le baladeur de cinquième 8 agit sur le synchroniseur 7 pour freiner l'arbre primaire 1 lors de l'engagement de la marche arrière. Sur la figure 1B, la clé 11 a tourné pour - 6 - sélectionner la marche arrière. La clavette 13 est positionnée dans le crabot de cinquième 12. La figure 1C montre les éléments principaux du dispositif de freinage de marche arrière. Ce dispositif est conçu pour une boîte de vitesses à arbres parallèles comportant un axe de marche arrière monté dans un carter de boîte de vitesses et portant un pignon intermédiaire de marche arrière qui engrène en permanence avec un pignon primaire de marche arrière, et qui peut se déplacer entre une position de désengagement et d'engagement de marche arrière. Le déplacement s'effectue sous la commande du crabot de marche avant 12 actionné par le doigt de passage 3. Le doigt est déplacé en rotation avec l'axe de sélection 2 pour sélectionner une ligne de vitesses et déplacé en translation dans la clé 11 verrouillée sur l'axe de sélection 2 pour engager, soit une vitesse de marche avant, soit la marche arrière, sur la même ligne de vitesses. Sur la figure, on voit : - la clavette escamotable 13, logée à l'intérieur 20 de la clé 11, avec sa rampe de dégagement 13a, - le pion 14 porté par le doigt de passage 3, qui interdit le basculement de la clavette 13, - une première et une deuxième piste de guidage 11a, llb de la clé, et une piste de dégagement 11c entre 25 celles-ci, - un ressort de rappel de la clavette 13, qui la repousse radialement vers l'extérieur de la clé 1 en la plaquant sur une première piste de guidage lia de celle-ci, et 30 - une douille de logement 17 du ressort 16. La clavette 13 présente ainsi deux pistes de guidage : une première piste 13a, guidée sur la première piste intérieure lia de la clé sur la première partie de la course d'engagement de marche arrière, et une deuxième 35 piste 13b guidée sur une deuxième piste intérieure llb de la clé sur une deuxième partie de la course d'engagement de marche arrière. Les pistes 13 et 13b de la clavette 13 sont -7 espacées radialement, et réunies par la rampe de dégagement inclinée 13c, qui coopère avec la rampe de dégagement 11c, reliant les deux pistes de guidage 11a, llb de la clé, visibles sur la figure 1D. La figure lE met en évidence les pistes de guidage 13a, 13b et la rampe de dégagement 13c de la clavette 13. La clavette peut être fabriquée en fritté, et les surfaces de contact sont choisies de manière à faciliter l'usinage de la clé. Le diamètre de la piste lia de la clé correspond au diamètre de la piste 13a de la clavette. Le diamètre de la piste llb de la clé, correspond au diamètre de la piste 13b. Le fonctionnement du dispositif de freinage repose sur le déplacement de la clavette 13 : le doigt 3 déplace la clavette 13 montée à l'intérieur de la clé 11 qui est engagée radialement dans le crabot de marche avant 12 qu'elle entraîne sur une première partie de la course d'engagement de la marche arrière. Elle s'escamote radialement vers l'intérieur de la clé sur une deuxième partie de la course d'engagement de la marche arrière, où elle échappe au crabot de marche avant 12. Ce fonctionnement est illustré par les figures 2A à 2D où on retrouve les principaux éléments cités plus haut. La section montre le recouvrement « r », entre la clavette 13 et le clabot 12. On voit aussi la première piste de guidage lia de la clé 11, la deuxième piste 13b de la clavette 13. L'agrandissement partiel au niveau de la clavette 13 met en évidence le jeu j, entre les deux rampes de dégagement 11c et 13c. La coupe G-G du synchroniseur 7 passe par les dents 7a de l'anneau de synchroniseur et les entrées de dentures 8a du baladeur de cinquième 8. On a agrandi sur une coupe partielle, la cartouche de billage de cinquième 18, qui permet de verrouiller l'axe fourchette de cinquième 4 en marche arrière. Sur la figure 2A, le dispositif est en position de sélection de cinquième. La clavette 13 est engagée dans le crabot de cinquième 12. L'axe de cinquième 4 est verrouillé par la cartouche de billage 18. -8 - En position de sélection de marche arrière (figure 2B), la clavette 13 s'est déplacée sur la piste lia de la clé. Lorsqu'elle rencontre la rampe de dégagement 11c, la clavette commence à descendre en direction de l'axe 2. Le 5 pion 14 permet à la clavette 13 de descendre vers l'axe 2 sans basculer. La clavette suit la rampe de dégagement 11c. Son recouvrement avec le crabot 12 diminue. Le crabot de cinquième se déplace en translation, et entraîne le baladeur de cinquième 8. Les dents 8a du 10 baladeur entrent en contact avec les dents 7a de l'anneau synchroniseur de cinquième. La synchronisation du pignon fou de cinquième (non représenté) freine l'arbre primaire. Le cran de billage 4a sur l'axe de cinquième 4 repousse la bille 18a de la cartouche de billage 18. 15 Sur la figure 2C, la clavette a continué à se déplacer et à descendre sur la rampe 11c de la clé. La rampe de la clavette 13c est toujours guidée par la rampe 11c de la clé. Le pion 14 maintient toujours la clavette 13. La phase de synchronisation se poursuit jusqu'au 20 moment où la clavette 13 échappe au crabot de cinquième 12, avant que les dents 8a du baladeur entrent en contact avec les dents du pignon fou de cinquième. Pendant toute l'opération, la bille 18a ne sort pas de son cran 4a. Pour atteindre la position de la figure 2D, la 25 clavette 13 continue de se déplacer et de descendre jusqu'à la fin de la rampe 11c de la clé. La rampe 13c de la clavette dépasse complètement celle de la clé. La clavette 13 s'est échappée du crabot de marche avant, avant le crabotage entre le pignon intermédiaire de 30 marche arrière et le baladeur 8. La piste 13b de la clavette vient en appui sur la piste de guidage llb de la clé. Le ressort de rappel 16, maintient la clavette sur sa nouvelle piste llb jusqu'au passage complet de la marche arrière. Le pion 14 continue d'empêcher le 35 basculement de la clavette 13. Le billage 18 ramène l'axe de cinquième 4 en position point mort. Le baladeur revient en position de point mort. Les entrées de denture du baladeur de cinquième 12 ne sont pas entrées en - 9 - contact avec les entrées de denture du pignon fou de cinquième. Dans le mode de réalisation non limitatif de l'invention, décrit ci-dessus, le synchroniseur de marche 5 avant qui sert à freiner le pignon intermédiaire de marche arrière, est celui du cinquième rapport de marche avant. Toutefois, sans sortir du cadre de l'invention, le système à clavette escamotable proposé fonctionne de la même façon sur d'autres lignes de vitesses de la boîte. 10 La seule condition est que la course maximum admissible par la clavette, reste inférieure à la course du baladeur, jusqu'au début du vol libre du synchroniseur. REVENDICATIONS1. Dispositif de freinage de marche arrière pour boîte de vitesses à arbres parallèles comportant un axe 5 de marche arrière monté dans un carter de boîte de vitesses et portant un pignon intermédiaire de marche arrière qui engrène en permanence avec un pignon primaire de marche arrière, et qui peut se déplacer entre des positions de désengagement et d'engagement de marche 10 arrière, sous la commande d'un crabot de marche avant (12) actionné par un doigt de passage (3) qui est déplacé en rotation avec un axe de sélection (2) pour sélectionner une ligne de vitesses et déplacé en translation dans une clé (11) verrouillée sur l'axe de 15 sélection (2) pour engager une vitesse de marche avant ou de marche arrière sur une ligne de vitesses sélectionnée, caractérisé en ce que le doigt (3) déplace une clavette (13) montée à l'intérieur de la clé (11), engagée radialement dans un crabot de marche avant (12) qu'elle 20 entraîne sur une première partie de la course d'engagement de la marche arrière, et escamotée radialement vers l'intérieur de la clé sur une deuxième partie de la course d'engagement de la marche arrière, où elle échappe au crabot de marche avant (12). 25 2. Dispositif de freinage de marche arrière selon la revendication 1, caractérisé en ce que la clavette escamotable (13) échappe du crabot de marche avant (12), avant le crabotage entre le pignon intermédiaire de marche arrière et le baladeur (8) correspondant. 30 3. Dispositif de freinage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la clavette (3) présente une première piste de guidage (13a) guidée sur une première piste intérieure (11a) de la clé sur la première partie de la course d'engagement de marche arrière, et 35 une deuxième piste de guidage (13b) guidée sur une deuxième piste intérieure (11b) de la clé sur une deuxième partie de la course d'engagement de marche arrière.. Dispositif de freinage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première et la deuxième piste de guidage (13, 13b) de la clavette (13) sont espacées radialement. 5. Dispositif de freinage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la première et la deuxième piste (11a, 11b) de la clé, sont réunies par une rampe de dégagement inclinée (11c). 6. Dispositif de freinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la rampe de dégagement (11c) de la clé coopère avec une rampe de dégagement (13c) de la clavette (13), reliant les deux pistes de guidage (13a, 13b) de celle-ci. 7. Dispositif de freinage selon l'une des 15 revendications précédentes, caractérisé en ce que la clavette (13) est repoussée radialement vers l'extérieur de la clé (11) par un ressort (16). 8. Dispositif de freinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le 20 doigt de passage (3) porte un pion (14) interdisant le basculement de la clavette (13) . 9. Dispositif de commande interne de boîte de vitesses manuelle à arbres parallèles comportant un pignon primaire de marche arrière monté sur un arbre 25 primaire de la boîte un pignon secondaire de marche arrière monté sur un arbre secondaire de la boîte et un pignon intermédiaire de marche arrière mobile entre une position de désengagement de marche arrière, où il est dégagé du pignon secondaire de marche arrière et une 30 position d'engagement de marche arrière où il est engagé avec celui-ci, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de freinage conforme à l'une des revendications précédentes. 10. Boîte de vitesses à arbres parallèles, 35 caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de freinage selon l'une des revendications 1 à 8.