Brevet FR3024196A1 — publié le 20160129

Commande de boîte de vitesses manuelle de véhicule automobile La présente invention se rapporte au domaine des boîtes de vitesses manuelles de véhicules automobiles à arbres parallèles et à engrenages. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif de sélection de rapport de vitesses pour une telle boîte de vitesses. Une boîte de vitesses à commande manuelle comprend par définition une commande externe, généralement un levier de vitesses, relié via une liaison mécanique à une clé de commande de sélection d'un rapport de vitesses. La clé de commande de sélection est capable de commander les actionneurs de passage de manière à enclencher un rapport de vitesses. Afin que le levier de vitesse retranscrive des mouvements d'amplitude convenable pour le conducteur, la liaison mécanique entre le levier et la clé de commande de sélection présente des rapports de démultiplication. Un inconvénient bien connu de ce système est la nécessité d'un réglage en usine précis des positions relatives de la commande interne et de la commande externe. En effet, les rapports de démultiplication accentuent les dispersions de la commande interne de la boîte de vitesse. De telles dispersions peuvent être à l'origine de refus de passages de vitesses. En outre, plus la grille de sélection et de passage de la commande externe de la boîte de vitesses présente de lignes de vitesses, plus cet inconvénient est handicapant. Ainsi le réglage des positions relatives devient particulièrement délicat et coûteux lorsque la commande externe possède au levier quatre lignes de vitesses. Cela est entre autres le cas pour les véhicules présentant cinq ou six rapports de vitesses en marche avant, répartis sur trois lignes, et un rapport de marche arrière sur la quatrième ligne. Les documents EP 1 111 276 et FR 2 927 684 présentent des dispositifs de commande interne de boîtes de vitesse manuelles 3024196 2 comprenant une clé de commande de sélection. Cette dernière est dotée d'une butée escamotable pour interdire l'accès à une ligne de vitesse, en l'espèce celle de la marche arrière. La fonction d'un tel dispositif est d'interdire la sélection d'une ligne de vitesse, en l'espèce celle de 5 la marche arrière, lorsque le conducteur souhaite manifestement sélectionner une ligne de vitesse d'un rapport de marche avant. Il en résulte un moindre risque de refus de passage de vitesses. Toutefois, un tel dispositif présente un important surcoût par rapport à une liaison mécanique sans butée escamotable. La mise en 10 opération au moment de l'assemblage est complexe, pouvant engendrer des problèmes de fonctionnement si cette dernière est mal effectuée. Au vu de ce qui précède, le but de l'invention est de proposer un dispositif de sélection de rapport de vitesses, présentant des moyens pour interdire la sélection d'une ligne de vitesse lorsque celle- 15 ci n'est pas souhaitée par l'utilisateur. Selon un premier aspect de l'invention, un dispositif de sélection de rapport de vitesses pour boîte de vitesses manuelle de véhicule automobile comprend une clé de commande de sélection comportant un corps cylindrique solidaire d'un bras, la clé de 20 commande de sélection étant montée rotative par rapport au carter d'embrayage de la boîte de vitesses. Le dispositif de sélection comprend un actionneur de point dur disposé de manière à exercer un effort élastique dirigé contre le bras de la clé de commande. L'actionneur de point dur peut ainsi générer un couple à 25 l'origine d'un effort ressenti par le conducteur. Une ligne de vitesse est alors verrouillée par l'actionneur de point dur, le conducteur étant obligé de fournir un effort supplémentaire s'il souhaite passer un rapport de cette ligne de vitesse. Avantageusement, la clé de commande de sélection est capable 30 de pivoter entre une première butée et une deuxième butée, l'arbre comprenant un joint torique disposé de manière à pouvoir entrer en contact avec la première butée et la deuxième butée. 3024196 3 On peut également prévoir un pion solidaire du carter d'embrayage et un moyen de rappel élastique du bras par rapport au pion. Le moyen de rappel élastique peut être un ressort de torsion 5 disposé entre le pion et le bras de la clé de commande de sélection. Selon un mode de réalisation, l'actionneur de point dur comprend un corps solidaire du carter d'embrayage, à l'intérieur duquel sont montés un ressort et un piston. Un tel actionneur de point dur permet, lorsque celui-ci est 10 comprimé, d'exercer un effort continu sur la totalité du déplacement entre les deux lignes de vitesse. Avantageusement, le ressort est disposé entre le corps et le piston. Selon un mode de réalisation, l'extrémité du piston est capable 15 d'entrer en contact avec le bras de la clé de commande de sélection. Selon un exemple de réalisation, la clé de commande de sélection peut se trouver dans une première position angulaire correspondant à un rapport de vitesses de marche avant, dans lequel le bras est en contact avec l'extrémité du piston et le ressort est détendu, 20 et dans une deuxième position angulaire correspondant au rapport de marche arrière dans lequel le bras est en contact avec l'extrémité du piston et le ressort est comprimé. Dans cet exemple, l'effort supplémentaire généré par l'actionneur de point dur et ressenti par le conducteur est exercé 25 lorsque le conducteur enclenche le rapport de marche arrière. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 30 - la figure 1 est une vue isométrique du dispositif de sélection de rapport de vitesses d'une boîte de vitesses manuelle pour véhicule automobile, 3024196 4 - la figure 2 est une vue axiale de la clé de commande de sélection du dispositif de la figure 1 dirigée selon une première ligne de vitesse, - la figure 3 est une vue axiale de la clé de commande de 5 sélection du dispositif de la figure 1 dirigée selon une deuxième ligne de vitesse, - la figure 4 est une vue axiale de la clé de commande de sélection du dispositif de la figure 1 dirigée selon une troisième ligne de vitesse, 10 - la figure 5 est une vue axiale de la clé de commande de sélection du dispositif de la figure 1 dirigée selon une quatrième ligne de vitesse, et - la figure 6 est un graphique illustrant l'effort de rappel ressenti par le conducteur en fonction de la position du levier. 15 La figure 1 est une vue en coupe d'un carter d'embrayage 2 de boîte de vitesses à commande manuelle. La boîte de vitesses comprend un dispositif de sélection de rapport de vitesses doté d'une commande externe par levier de vitesses non représentée sur les figures. Le levier de vitesses est relié via une liaison mécanique non représentée à une 20 clé de commande de sélection 4 de rapport de vitesses. La clé de commande 4 est montée rotative autour d'un axe 6 par rapport au carter d'embrayage 2. Le fonctionnement d'une clé de commande de sélection est bien connu de l'état de la technique et est par exemple décrit dans le 25 document FR 2 927 684. La clé de commande 4 assure le déplacement des actionneurs de passage (non représentés sur les figures) à partir d'un doigt de commande de passage 8. Le doigt de commande de passage 8 se déplace en rotation autour de l'axe 6 lors de la sélection d'une ligne de vitesse et en translation selon la direction de l'axe 6 30 pour passer une vitesse sur la ligne de vitesse sélectionnée. Les lignes de vitesses sont représentées sur les figures 2 à 5 et seront détaillées par la suite. La clé de commande de sélection 4 comporte un corps cylindrique 10 autour de l'axe 6. Le doigt de commande de passage 8 3024196 5 est situé sur la surface du corps cylindrique 10. Le corps cylindrique 10 est solidaire d'un bras 12. Le bras 12 est relié au levier de vitesse par l'intermédiaire de la liaison mécanique précitée. Le déplacement du levier de vitesses 5 (non représenté) entraîne le déplacement du bras 12, puis la rotation de la clé de commande de sélection 4 autour de l'axe 6. Le carter d'embrayage 2 comprend une première butée 14 et une deuxième butée 16, toutes deux situées à une même distance d'un point de l'axe 6. Le bras 12 de la clé 4 comprend un joint torique 18 10 disposé à la même distance du même point de l'axe 6. De cette manière, les butées 14 et 16 et le joint torique 18 sont situés sur un même cercle dont le centre est un point de l'axe 6 de rotation de la clé de commande de sélection 4. Ainsi, lorsque la clé de commande de sélection 4 pivote autour de l'axe 6, le joint torique 18 est apte à 15 entrer en contact avec la première butée 14 ou la deuxième butée 16. Cet arrangement permet à la clé de commande de sélection 4 de pivoter selon un débattement angulaire limité par les deux positions de butée 14 et 16, le joint torique 18 permettant d'absorber les chocs. Le dispositif de sélection de rapport de vitesses comprend en 20 outre un pion 20 solidaire du carter d'embrayage 2. Le pion 20 est disposé face au bras 12 de la clé de commande de sélection. Le dispositif de sélection comprend également un ressort de torsion 22, inséré dans une gorge 24 du corps cylindrique 10. Le bras 12 de la clé de commande 4 comprend un ergot 26 à proximité de son extrémité. Le 25 ressort de torsion 22 comprend une patte haute 22a et une patte basse 22b. Lorsque la clé de commande de sélection 4 est dans la position telle qu'illustrée sur la figure 1, la patte haute 22a est en contact avec la face en haut à droite (par rapport à la figure 1) de l'ergot 26, la patte basse 22b étant en contact avec la face en bas à droite (par 30 rapport à la figure 1) de l'ergot 26. Les pattes 22a et 22b passent par ailleurs d'un côté et de l'autre du pion 20. Ce ressort de torsion 22 exerce un effort de rappel élastique sur le bras 12 par rapport au pion 20, de manière à rappeler la clé de commande de sélection 4 à une position de rappel lorsque celle-ci s'en éloigne. La position de rappel 3024196 6 correspond la position de la clé 4 telle qu'elle est représentée sur la figure 1, dans laquelle le bras 12 est face au pion 20. On a représenté sur les figures 2 à 5 une même vue en coupe du dispositif de sélection de rapport de vitesses de la figure 1, avec les 5 quatre lignes de vitesses tracées en pointillés. Sur chaque figure, la clé de commande de sélection 4 est positionnée dans la position correspondant à une ligne de vitesses respective. Dans cet exemple, la boîte de vitesses assure six rapports de vitesses en marche avant et un rapport de vitesses en marche arrière. 10 On a représenté en figure 2 la clé de commande de sélection 4 positionnée selon la direction d'une première ligne de vitesses I. La première ligne de vitesse I correspond aux cinquième et sixième rapports de vitesses. Par rapport à la position d'équilibre représentée sur la figure 1, la clé de commande 4 a subi une rotation d'un angle a 15 dans le sens horaire (par rapport à la figure 2). Dans ce véhicule, la clé de commande de sélection 4 est positionnée selon la direction de la première ligne de vitesses I lorsque le levier de vitesses est décalé vers la droite par rapport à sa position de point mort. On a représenté sur la figure 3 la clé de commande de sélection 20 4 positionnée selon la direction d'une deuxième ligne de vitesses II. La deuxième ligne de vitesses II correspond aux troisième et quatrième rapports de vitesses. La position de la deuxième ligne de vitesses II correspond à la position d'équilibre de la clé de commande de sélection 4. 25 On a représenté sur la figure 4 la clé de commande de sélection 4 positionnée selon la direction d'une troisième ligne de vitesses III. La troisième ligne de vitesses III correspond aux premier et deuxième rapports de vitesses. Par rapport à la position d'équilibre représentée sur les figures 1 et 3, la clé de commande 4 a subi une rotation d'un 30 angle a dans le sens antihoraire (par rapport à la figure 4). Dans ce véhicule, la clé de commande de sélection 4 est positionnée selon la direction de la troisième ligne de vitesses III lorsque le levier de vitesses est décalé dans une position intermédiaire gauche par rapport à sa position de point mort. 3024196 7 On a représenté sur la figure 5 la clé de commande de sélection 4 positionnée selon la direction d'une quatrième ligne de vitesses IV. La quatrième ligne de vitesses IV correspond au rapport de marche arrière. Par rapport à la position d'équilibre représentée sur la figure 5 1, la clé de commande 4 a subi une rotation d'un angle 2*a dans le sens antihoraire (par rapport à la figure 5). Dans ce véhicule, la clé de commande de sélection 4 est positionnée selon la direction de la quatrième ligne de vitesses IV lorsque le levier de vitesses est décalé dans une position extrême gauche par rapport à sa position de point 10 mort. Le ressort de torsion 22 exerce un effort de rappel différent selon les différentes positions de la clé de commande de sélection 4. Lorsque la clé de commande 4 est dirigée selon la première ligne de vitesses I, seule la patte basse 22b est en contact avec l'ergot 26, de 15 telle sorte que l'effort de rappel est dirigé dans le sens antihoraire (par rapport aux figures 2 à 5). Lorsque la clé de commande 4 est dirigée selon la deuxième ligne de vitesses II, les deux pattes 22a et 22b sont en contact avec l'ergot 26, de sorte qu'il n'y a pas d'effort de rappel. Lorsque la clé de commande 4 est dirigée selon la troisième ligne III 20 ou la quatrième ligne IV, seule la patte haute 22a est en contact avec l'ergot, de sorte qu'il existe un effort de rappel dirigé dans le sens horaire (par rapport aux figures 2 à 5). En définitive, le ressort de torsion 22 engendre un rappel élastique de la clé de commande 4 vers sa position d'équilibre, la deuxième ligne de vitesses II. 25 Un tel moyen de rappel élastique est important car il fournit au conducteur une information concernant la position de son levier de vitesses. Cela présente de multiples avantages, par exemple, lui éviter de quitter la route des yeux pour regarder la position du levier de vitesses alors que le véhicule est en mouvement. 30 Ainsi, par exemple, lorsque le véhicule est en route en cinquième vitesse et que le conducteur souhaite rétrograder en quatrième vitesse, il sélectionne la ligne de vitesses correspondante (la deuxième ligne de vitesses II) en fonctionnant au ressenti, selon qu'il 3024196 8 ressent un effort de rappel vers la gauche, vers la droite ou ne ressent pas d'effort de rappel. Toutefois, le sens de l'effort de rappel est le même lorsque le levier de vitesses est face à la ligne de marche arrière (IV) ou face à la 5 ligne de premier et deuxième rapports de vitesses (III), la seule différence étant que la valeur de cet effort de rappel est plus importante face à la ligne de marche arrière (IV). Une telle différence est cependant trop faible pour être franchement ressentie par le conducteur. Cela explique que le moyen de rappel élastique soit moins 10 efficace pour des boîtes de vitesses proposant une ligne de marche arrière séparée des lignes de marche avant, comme cela est le cas dans le mode de réalisation présenté. Pour pallier cet inconvénient, le dispositif de sélection comprend un actionneur de point dur 28 représenté en coupe sur les 15 figures 1 à 5. L'actionneur de point dur 28 est encastré dans le carter d'embrayage 2 de manière à exercer un effort élastique dirigé contre le bras 12 de la clé de commande 4. La fonction de l'actionneur de point dur 28 est de générer un effort de rappel supplémentaire venant s'ajouter à l'effort de rappel 20 pour améliorer le ressenti du conducteur. L'actionneur de point dur 28 comprend un corps 30. Le corps 30 est une vis comprenant une tête 28a et une tige 28b serrée dans un alésage fileté 32 pratiqué dans le carter d'embrayage 2. De cette manière, le corps 30 est solidaire du carter d'embrayage 2. A 25 l'intérieur du corps 30 sont montés un ressort 34 et un piston 36, le ressort 34 étant disposé entre le corps 30 et le piston 36. La position du corps 30 est telle que l'extrémité du piston 36 est capable d'entrer en contact avec le bras 12 de la clé de commande de sélection 4, plus précisément avec le joint torique 18. 30 Ainsi, selon la position angulaire de la clé de commande de sélection 4, le piston 36 peut exercer ou non un effort de rappel supplémentaire sur le bras 12. Par la suite, on utilisera les figures 2 à 6 pour détailler l'effort de rappel ressenti par le conducteur en fonction de la position angulaire de la clé de commande de sélection 4. 3024196 9 Les figures 2 et 3 illustrent respectivement la clé de commande de sélection 4 dirigée selon les première et deuxième lignes de vitesses I et II. Dans cette configuration, il n'y a pas de contact entre le piston 36 et le bras 12. Le couple de rappel est donc inchangé, c'est-à-dire 5 soit dirigé dans le sens horaire et d'une valeur Ci par rapport aux figures 2 à 5 (cas de la figure 2), soit inexistant (cas de la figure 3). La figure 4 illustre la clé de commande de sélection 4 dirigée selon la troisième ligne de vitesses III. Dans cette configuration, le bras 12 est en contact avec l'extrémité du piston 36. Le ressort 34 est 10 détendu dans cette configuration. Il n'y a alors pas encore d'effort supplémentaire de rappel dans cette configuration. Le couple de rappel est alors dirigé dans le sens antihoraire par rapport aux figures 2 à 5, de valeur C1 égale à celle du couple de rappel de la configuration de la figure 2. 15 La figure 5 illustre la clé de commande de sélection 4 dirigée selon la quatrième ligne de vitesses IV. Dans cette configuration, le bras 12 a poussé l'extrémité du piston 36 vers le corps 30. L'extrémité du piston 36 est donc en contact avec le bras 12, le ressort 34 étant tendu. L'actionneur de point dur 28 exerce alors un effort 20 supplémentaire de rappel dirigé selon la direction du ressort 34, tendant à faire sortir le piston 36 du corps 30. Cet effort engendre un couple supplémentaire de rappel, dirigé dans le sens horaire par rapport aux figures 2 à 5. L'effort de rappel réellement exercé est donc dirigé dans le sens horaire par rapport aux figures 2 à 5, d'une valeur 25 C2 prépondérante devant C1 la valeur du couple de rappel des configurations des figures 2 et 4. On a représenté sur la figure 6 un graphique illustrant la valeur de l'effort c ressenti par le conducteur en fonction de la position angulaire de la clé de commande de sélection 4 entre les lignes de 30 vitesses I et IV. La valeur de l'effort c lorsque la clé 4 est dirigée selon la deuxième ligne de vitesses (II) est nulle, comme indiquée sur la figure 6. Lorsque la clé de commande 4 est dirigée selon la première ligne de vitesse I ou selon la troisième ligne de vitesse III, la valeur de l'effort 3024196 10 £ est la même, égale à la valeur £1 qui dépend de la valeur Ci définie précédemment. Comme on le voit sur la figure 6, l'évolution de la valeur absolue de l'effort £ entre deux positions angulaires consécutives sur les trois est sensiblement linéaire, identique dans un 5 sens de rotation de la clé de commande 4 comme dans l'autre. Le contact du bras 12 avec le piston 36 de l'actionneur de point dur 28 débute lorsque la clé de commande 4 est dirigée selon la troisième ligne de vitesses. La valeur de l'effort £ augmente de manière discontinue jusqu'à une valeur £2' sitôt que l'on quitte la 10 position angulaire de la troisième ligne de vitesses III vers la quatrième position angulaire, puis suit une augmentation linéaire jusqu'à une valeur £2 qui dépend de la valeur C2 définie précédemment. L'évolution de l'effort £ est identique lorsqu'on déplace la clé de commande 4 dans le sens inverse, de la position de la 15 quatrième ligne de vitesses IV à celle de la troisième ligne de vitesses III. Par ce graphique, on voit bien que le conducteur ressent un effort de rappel plus important lorsque le levier franchit la troisième ligne de vitesses III en direction de la quatrième ligne de vitesses IV. 20 Il en résulte une meilleure perception de la position de la commande de sélection du rapport de vitesses pour le conducteur. Le conducteur est obligé de fournir un effort supplémentaire s'il souhaite passer le rapport de marche arrière. On peut alors considérer que la ligne de marche arrière est verrouillée. 25 Ce même effort de rappel est ressenti lorsque le levier quitte la quatrième ligne de vitesse IV vers la troisième ligne de vitesse III. La différence entre les valeurs £1 et £2 est prédominante devant la différence entre les valeurs £2 et £2'. De cette manière, l'effort devant être fourni par le conducteur pour passer de la troisième ligne 30 de vitesses à la quatrième ligne de vitesses est sensiblement constant. Ainsi le dispositif de sélection de rapport de vitesses présenté dans ce mode de réalisation de l'invention permet de générer un point dur constant et réversible pour bloquer le rapport de marche arrière de la boîte de vitesses du véhicule. 3024196 11 Il s'ensuit un meilleur ressenti pour le conducteur et une moindre probabilité de refus de passage de vitesse, ce qui peut en outre permettre une meilleure longévité de la boîte de vitesses du véhicule. REVENDICATIONS1. Dispositif de sélection de rapport de vitesses pour boîte de vitesses manuelle de véhicule automobile comprenant une clé de commande de sélection (4) comportant un corps cylindrique (10) solidaire d'un bras (12), la clé de commande de sélection (4) étant montée rotative par rapport au carter d'embrayage (2) de la boîte de vitesses, caractérisé en ce qu'il comprend un actionneur de point dur (28) disposé de manière à exercer un effort élastique dirigé contre le bras (12) de la clé de commande (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la clé de commande de sélection (4) est capable de pivoter entre une première butée (14) et une deuxième butée (16), le bras (12) comprenant un joint torique (18) disposé de manière à pouvoir entrer en contact avec la première butée (14) et la deuxième butée (16). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un pion (20) solidaire du carter d'embrayage (2) et un moyen de rappel élastique du bras (12) par rapport au pion (20). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de rappel élastique est un ressort de torsion (22) disposé entre le pion (20) et le bras (12) de la clé de commande de sélection (4). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur de point dur (28) comprend un corps (30) solidaire du carter d'embrayage (2), à l'intérieur duquel sont montés un ressort (34) et un piston (36). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ressort (34) est disposé entre le corps (30) et le piston (36). 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'extrémité du piston (36) est capable d'entrer en contact avec le bras (12) de la clé de commande de sélection (4). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la clé de commande de sélection (4) peut se trouver dans une première position angulaire (III) correspondant à un rapport de vitesses de 3024196 13 marche avant, dans lequel le bras (12) est en contact avec l'extrémité du piston (36) et le ressort (34) est détendu, et dans une deuxième position angulaire (IV) correspondant au rapport de marche arrière dans lequel le bras (12) est en contact avec l'extrémité du piston (36) 5 et le ressort (34) est comprimé.