Brevet FR3035466A1 — publié le 20161028

DISPOSITIF DE COMMANDE DE BOITE DE VITESSES DE VEHICULE AUTOMOBILE L'invention a trait à un dispositif de commande de boîte de vitesses pour véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de 5 commande de boîte de vitesses pour véhicule automobile avec un mécanisme de rappel en position de point mort. Les véhicules automobiles sont généralement équipés de boîtes de vitesses qui permettent de moduler le rapport de réduction entre le régime moteur et la vitesse de rotation des roues du véhicule. Une telle boîte de vitesses peut 10 comprendre cinq, six, ou huit rapports ; en plus d'une marche arrière qui permet d'inverser le sens de rotation de l'arbre de sortie. L'enclenchement d'un rapport de vitesse, ou le passage d'un rapport à l'autre s'effectue à l'aide d'un dispositif de commande de la boîte de vitesses. Ce dispositif présente un levier qui est actionné par le conducteur. 15 En position de repos, le levier manuel occupe une position prédéterminée dite de « point mort », ou position neutre. Le levier y est maintenu à l'aide d'un ressort qui le rabat dans cette position prédéterminée dès qu'il s'en écarte. Il est également connu d'employer ce ressort pour supprimer le jeu dans le levier, ce qui limite les vibrations parasites et soigne la qualité perçue du véhicule. 20 Le document FR 2 927 573 Al divulgue un boîtier de commande externe de boîte de vitesses pour un véhicule automobile. Le boîtier présente un levier rotulé qui est muni d'un doigt de sélection s'étendant latéralement. Un ressort à deux branches qui travaillent en torsion ramène le levier au point mort en plus de limiter les jeux. Ce boîtier assure une fonction de rappel au point mort du 25 levier tout en soignant la qualité subjective que peux ressentir un utilisateur de la boîte. Il est également connu de l'homme du métier d'équiper le boîtier de commande d'un renvoi de sélection. Celui-ci est relié à la boîte de vitesses et est sensible aux mouvements de basculement latéraux du levier de vitesses. Par 30 commodité, le ressort de rappel au point mort exerce son effort directement sur 3035466 2 le renvoi de sélection, qui communique à son tour l'effort de rappel au levier de vitesses via son doigt de sélection. A l'intérieur même de la boîte de vitesses, l'actionnement des pignons fous peut être biaisé par des ressorts. Ces derniers contribuent donc à générer des efforts de rappel sur le levier de vitesse. En raison de la cinématique des commandes d'enclenchement des rapports, les ressorts créent des efforts résistifs variables. Le couple résistif résultant sur le levier peut être mou, et manquer de progressivité. Cela nuit à la qualité perçue du véhicule. Il existe donc un besoin d'amélioration de la progressivité du couple résistif de rappel sur un levier d'un dispositif de commande de boîte de vitesses. Encore en raison de la configuration des ressorts de la boîte de vitesses, l'effort de rappel du levier peut varier d'un sens à l'autre. Par exemple, depuis le point mort ou point neutre, l'accès à la zone regroupant les rapports 1 et 2, peut être plus mou que l'accès à la zone regroupant les rapports 5 et 6. Cette différence nuit à nouveau à la qualité perçue du véhicule. L'invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes soulevés par l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif d'améliorer la progressivité du couple de rappel d'un levier de commande de boîte de vitesses dans une position prédéterminée. L'invention a également pour objectif de pouvoir lisser les dissymétries du couple de rappel qu'exerce un levier de vitesse lorsqu'il s'éloigne d'une position d'équilibre. L'invention a pour objet un dispositif de commande de boîte de vitesses, notamment pour véhicule automobile, le dispositif comprenant : un support avec un pivot ; une bielle montée pivotante sur le pivot ; un levier de changement de vitesse monté de manière tournante sur le support et monté de manière mobile par rapport à la bielle ; le levier comprenant un doigt d'entrainement de la bielle ; des moyens élastiques de rappel générant un couple de rappel sur la bielle, le couple de rappel étant transmis par le doigt au levier lorsque le levier s'écarte angulairement d'une orientation prédéterminée, notamment une position dite de point mort ; remarquable en ce que la bielle 3035466 3 comprend une came pivotant par rapport au pivot, les moyens élastiques étant configurés pour exercer un effort de rappel sur la came afin de générer le couple de rappel sur la bielle de sorte à ramener le levier dans l'orientation prédéterminée lorsqu'il s'en éloigne. 5 Selon un mode avantageux de l'invention, la bielle est un renvoi de sélection de boîte de vitesses qui comprend une fixation de sélection, tel un orifice, destinée à entraîner des parties mobiles de la boîte de vitesses, préférentiellement la bielle est essentiellement formée par une tôle. Selon un mode avantageux de l'invention, la bielle comprend un dégagement 10 entre la fixation de sélection et les moyens élastiques, préférentiellement la fixation de sélection est située sur une branche latérale de la bielle. Selon un mode avantageux de l'invention, la came forme une came disque, éventuellement à contact extérieur. Selon un mode avantageux de l'invention, les moyens élastiques comprennent 15 un élément suiveur, telle une bille, en contact de la came, et un ressort plaquant l'élément suiveur contre la came. Selon un mode avantageux de l'invention, le doigt s'étend transversalement par rapport au levier ; préférentiellement le support comprend une liaison rotule permettant de monter le levier de manière tournante sur le support, le centre de 20 la rotule étant dans le prolongement du doigt. Selon un mode avantageux de l'invention, la came comprend un profil de came qui s'étend éventuellement transversalement par rapport à un axe reliant le pivot de la bielle et le doigt d'actionnement. Selon un mode avantageux de l'invention, le profil de came forme une courbe 25 avec un point de rayon minimal en contact des moyens élastiques lorsque le levier occupe l'orientation prédéterminée, préférentiellement le pivot de la bielle, le point de rayon minimal et les moyens élastiques sont alignés lorsque le levier occupe l'orientation prédéterminée. 3035466 4 Selon un mode avantageux de l'invention, le profil de came comprend au moins deux bosses, préférentiellement au moins trois bosses dont au moins deux bosses consécutives asymétriques reliées par un creux. Selon un mode avantageux de l'invention, les moyens élastiques, la bielle et la 5 came forment un mécanisme de rappel du levier. Selon un mode avantageux de l'invention, le doigt est solidaire du levier, et éventuellement fixe par rapport au levier. Selon un mode avantageux de l'invention, la portion formant le profil de came s'étend généralement du côté de la fixation de sélection, préférentiellement la 10 portion formant le profil de came s'étend parallèlement à la branche de la fixation de sélection. Selon un mode avantageux de l'invention, le doigt et la bielle sont articulés à l'aide d'une liaison pivot glissant. Selon un mode avantageux de l'invention, dans l'orientation prédéterminée, le 15 levier et l'axe de pivotement du pivot sont généralement perpendiculaires, et/ou le doigt et l'axe de pivotement du pivot sont parallèles. Selon un mode avantageux de l'invention, la bielle comprend une portion avec un profil de came qui forme la came, le profil de came restant en contact des moyens élastiques lorsque la came pivote. 20 Selon un mode avantageux de l'invention, le dispositif comprend une grille guidant et/ou limitant les mouvements du levier. L'invention a pour objet un véhicule comprenant un dispositif de commande de boîte de vitesses, remarquable en ce que le dispositif de commande de boîte de vitesses est conforme à l'invention. 25 L'emploi d'une came couplée à la bielle offre davantage de degrés de liberté pour moduler le couple de rappel qui s'exerce sur le levier. La came permet ainsi de lisser les efforts de rappel qui sont propres à la cinématique de commande de la boîte de vitesses. Un utilisateur manipulant le levier percevra 3035466 5 une commande onctueuse car la résistance de manipulation qu'il ressent peut devenir une fonction linéaire du déplacement angulaire du levier. Le recours à une came permet de rendre symétrique le couple de rappel en prévoyant une came active dans un sens de basculement. La came peut rendre 5 ce couple symétrique par rapport au point mort grâce à un profil de came asymétrique qui s'étend de part et d'autres depuis la position de point mort de la bille. L'invention permet alors de gommer les asymétries induites par la boîte de vitesses, et à nouveau d'améliorer la qualité perçue. L'invention propose une solution économique qui exploite la présence de 10 parties tournantes ; telle une bielle ou le renvoi de sélection ; en y greffant une came. Vu la variété de profils que peut prendre une came, il devient aisé de lisser la progressivité du couple de rappel perçu sur le levier malgré la cinématique de la bielle, du levier, ou encore celle de la boîte de vitesses. 15 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins parmi lesquels : La figure 1 esquisse une grille de commande de boîte de vitesses selon l'invention. 20 La figure 2 illustre un dispositif de commande de boîte de vitesses vu de devant selon l'invention. La figure 3 illustre un dispositif de commande de boîte de vitesses vu de côté selon l'invention. 25 La figure 1 représente une grille de commande 8 d'un dispositif pour une boîte de vitesses d'un véhicule automobile. Dans le cas présent, la grille de commande 8 correspond à une boîte de vitesses (non représentée) présentant six rapports et une marche arrière. Sur la grille 8, les rapports sont notés de 1 à 6, la marche arrière est indiquée à l'aide d'un « R ». Bien entendu, l'invention 3035466 6 est compatible avec des boîtes de vitesses présentant plus ou moins de rapports. Les positions des rapports sont figuratives, d'autres agencements sont possibles. La figure 1 illustre différentes positions que peut occuper le levier de vitesse 10, 5 ainsi que les trajectoires pour passer d'un rapport à l'autre. La grille 8 présente une traverse principale 12, et plusieurs branches 14 reliant chaque rapport (1 - 6) depuis la traverse 12. Cette dernière comporte une position prédéterminée correspondant à une configuration dite de « point mort », ou neutre N ; dans laquelle aucun rapport de vitesse n'est engagé. Cette position est celle 10 qu'occupe le levier 10 lorsqu'aucun effort n'est appliqué dessus et/ou qu'il est relâché. Il tend d'ailleurs à regagner cette position prédéterminée dès qu'il en est éloigné puis relâché le long de la traverse 12. Un mécanisme de rappel assure cette fonction, il sera détaillé ci-après. Le levier 10 est tracé à l'aide d'un trait continu lorsqu'il est au point mort N, et en traits pointillés lorsqu'il est écarté 15 du point mort. La figure 2 représente de face le dispositif de commande 16 correspondant à la grille de commande pour boîte de vitesses présentée en figure 1. Le levier 10 est représenté en traits pleins lorsqu'il occupe la position de point mort, et en traits pointillés lorsqu'il en est basculé. 20 Le dispositif de commande 16 comporte un support (non représenté) et le levier de commande 10. Une liaison rotulée 18, par exemple à deux degrés de liberté, permet de relier le levier 10 au support, et autorise des rotations du levier 10 selon deux axes de rotation. La liaison 18 peut être une liaison rotule ou une liaison rotule à doigt. Dans un repère lié au véhicule, et dans le sens normal de 25 montage, ces axes peuvent être un axe longitudinal 20 (c'est-à-dire selon la direction normale de déplacement du véhicule) et un axe transversal 22. Les axes permettent respectivement des mouvements du levier 10 le long de la traverse et le long des branches de la grille de commande représentée en figure 1. 30 Le levier de commande 10 comprend une manette supérieure 24 manipulée par le conducteur, une tige inférieure 26 et un doigt de sélection 28. La tige 26 peut être dans le prolongement de la manette 24, et le doigt 28 peut s'étendre 3035466 7 transversalement à la manette 24. Une sphère 18 peut relier la manette 24, la tige 26 et le doigt de sélection 28 ; elle peut permettre de former la liaison rotule. La sphère 18 peut être remplacée par un joint de cardan, ou une combinaison des deux. Le doigt 28 peut être une barre, éventuellement 5 cylindrique, dont le prolongement atteint le centre de la rotule 18. Une boule 30 peut prolonger le doigt 28 pour former une surface de contact, une surface d'entraînement. Le dispositif de commande 16 comporte en plus une bielle 32 reliée au support à l'aide d'une liaison pivot 34. La bielle 32 peut être formée par une plaque, 10 telle une tôle permettant de réduire son encombrement. Des bossages peuvent améliorer sa rigidité. La bielle 32 peut être un renvoi de sélection 32 relié à la boîte de vitesses pour y enclencher des rapports. La bielle 32 présente une portion, éventuellement inférieure, reliée à la boîte de vitesses. Cette portion peut comprendre une fixation de sélection 36 de la boîte de vitesses, cette 15 fixation peut être un orifice. La bielle 32 est généralement distante du levier 10 et est décalée par rapport à la sphère 18. Elle est entraînée par le doigt 28 du levier 10, éventuellement par l'intermédiaire de la boule 30 qu'elle reçoit dans une ouverture 38. Cette boule 30 et l'ouverture 38 peuvent former une liaison pivot glissant, si bien que les 20 mouvements de basculement latéraux du levier 10 permettent d'entraîner en rotation la bielle 32, de la monter ou de la baisser. La figure 3 montre de côté le dispositif de commande 16 de boîte de vitesses. Le dispositif 16 est représenté dans la configuration où le levier 10 est au point mort. La bielle 32 est représentée au premier plan, et recouvre partiellement le 25 levier de vitesse 10. La tige inférieure 26 et la bielle sont reliées à la boîte de vitesses (non représentée) à l'aide de tringles 40 et/ou de câbles 40, leurs mouvements permettent d'engager des rapports, et un retour - ou rappel - au point mort. Elles permettent de commander la boîte de vitesses selon deux directions de 30 basculement indépendantes du levier 10. 3035466 8 La bielle 32 comprend une came 42. La came 42 est formée sur une portion 44 de la bielle 32 et en est solidaire. La portion 44 forme un segment angulaire par rapport au pivot 34, qui présente une variation de rayon, préférentiellement progressive. La variation de rayon défini un profil 46 de came 42 avec au moins 5 un bossage excentré par rapport au pivot 34. Le profil 46 comprend avantageusement au moins deux bosses, éventuellement séparées par point 48 où le rayon R du profil de came 42 présente un extremum, préférentiellement un minimum. Ce point 48 peut former un creux dans le profil. En coordonnées polaires, le rayon R de la came 42 augmente depuis le point 10 de rayon minimal 48 ; dans chaque sens de rotation ; de chaque côté. Le dispositif de commande 16 comporte en outre des moyens élastiques de rappel 50. Ces derniers comportent une douille, un ressort 52, et un élément suiveur 54 qui glisse contre le bord de la came. Le ressort a pour fonction de plaquer l'élément suiveur 54 contre la came 42 en exerçant un effort de rappel 15 sur cette dernière. L'élément suiveur 54 peut former un suiveur dans le mécanisme de came, c'est-à-dire qui suit le profil 46 spécifique de la came 42. Il peut être un patin ; ou encore une bille 54 ou un rouleau 54. Les moyens élastiques 50 peuvent être un système de billage 50, avec une bille poussée contre la tranche de la came. 20 Comme détaillé en relation avec la figure 2, les mouvements de basculement latéraux du levier de vitesse 10 créent des mouvements vers le bas ou vers le haut du contact entre la bielle 32 et le doigt 28 du levier 10. Ces mouvements entraînent des rotations de la bielle 32 autour de son pivot 34, et donc des déplacements de sa fixation de sélection 36. Cela s'accompagne en parallèle 25 de pivotements de la came 42, et donc d'oscillations des moyens élastiques 50. Différentes positions possibles pour la bille 54 des moyens élastiques 50 sont représentées en pointillées. La bielle 32, en particulier sa came 42 et les moyens élastiques 50 forment un mécanisme de came. Le mécanisme de came permet de convertir une rotation 30 en un mouvement radial. En particulier, la rotation de la bielle 32 et de sa came 42 est traduite par une translation des moyens élastiques 50. En retour, les 3035466 9 moyens élastiques 50 exercent une force de poussée vers la came 42. Celle-ci convertit la force de poussée en un couple. En raison de la forme du profil 42, le couple forme un couple de rappel de la bielle 32 en une orientation prédéterminée. Puisque le levier 10 est couplé à la 5 bielle 32, le couple forme un couple de rappel du levier de vitesse 10 dans une orientation prédéterminée, en l'occurrence la position de point mort. Par la présence du point de rayon minimal 48, le levier de vitesse 10 a tendance à être ramené et éventuellement maintenu dans la position de point mort. Une forme de creux dans le profil 46 de came, épousant l'élément de contact 54 des 10 moyens élastiques 50, peut favoriser le maintien à cet endroit. Vu que les moyens élastiques 50 sont précontraints, ils permettent en outre de supprimer les jeux dans le dispositif de commande 16 de la boîte de vitesses. Par ce biais, la qualité perçue de la boîte de vitesses est améliorée. Pour ce faire, il est intéressant de concevoir le dispositif de commande 16 ; de manière 15 à ce qu'en position de point mort ; le pivot 34 de la bielle 32, les moyens élastiques 50, et le point de rayon minimal 48 soient alignés. L'axe de poussée des moyens élastiques 50 peut également être selon cet alignement. Pendant sa manipulation, le levier 10 est mobile en rotation, par exemple autour l'axe longitudinal de rotation 20, entre au moins des positons P1 et P2. 20 Lors des mouvements du levier 10 entre les positions P1 et P2, la portion 44 de la bielle 32 formant la came 42 reste en contact des moyens élastiques 50. La portion 44 formant la came 42 représente par rapport au pivot 32 un secteur angulaire de moins d'un quart de tour, préférentiellement de moins d'un huitième de tour, plus préférentiellement de moins d'un seizième de tour. La 25 portion 44 considérée peut être limitée à celle qui reste en contact des moyens élastiques 50 pendant la manipulation du levier de vitesse 10 entre les positions P1 et P2. La portion 44 de came peut faire saillie sur la bielle 32. Elle peut s'étendre transversalement à un axe A reliant le centre du pivot 32 au centre de l'orifice recevant le doigt 28 du levier 10, dit axe pivot-doigt A. 30 La bielle 32 peut inclure une branche latérale 56 sur laquelle est formée sa fixation de sélection 36, qui est reliée à la boîte de vitesses. Cette branche 56 3035466 10 peut également s'étendre transversalement par rapport à l'axe pivot-doigt A, par exemple du même côté que la came 42, éventuellement parallèlement à la portion 44 formant la came. Ainsi, la bielle 32 peut présenter un dégagement 58 formant un créneau. Le dégagement 58 permet d'alléger la bielle 32, et de 5 libérer de l'espace pour d'autres éléments du véhicule. REVENDICATIONS1- Dispositif de commande (16) de boîte de vitesses, notamment pour véhicule automobile, le dispositif (16) comprenant : - un support avec un pivot (34) ; - une bielle (32) montée pivotante sur le pivot (34); - un levier de changement de vitesse (10) monté de manière tournante sur le support et monté de manière mobile par rapport à la bielle (32); le levier (10) comprenant un doigt d'entrainement (28) de la bielle (32) ; - des moyens élastiques de rappel (50) générant un couple de rappel sur la bielle (32), le couple de rappel étant transmis par le doigt (28) au levier (10) lorsque le levier (10) s'écarte angulairement d'une orientation prédéterminée, notamment une position dite de point mort; caractérisé en ce que la bielle (32) comprend une came (42) pivotant par rapport au pivot (34), les moyens élastiques (50) étant configurés pour exercer un effort de rappel sur la came (42) afin de générer le couple de rappel sur la bielle (32) de sorte à ramener le levier (10) dans l'orientation prédéterminée lorsqu'il s'en éloigne. 2- Dispositif de commande (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bielle (32) est un renvoi de sélection (32) de boîte de vitesses qui comprend une fixation de sélection (36), tel un orifice, destinée à entraîner des parties mobiles de la boîte de vitesses, préférentiellement la bielle (32) est essentiellement formée par une tôle. 3- Dispositif de commande (16) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bielle (32) comprend un dégagement (58) entre la fixation de sélection (36) et les moyens élastiques (50), préférentiellement la fixation de sélection est située sur une branche latérale (56) de la bielle (32). 3035466 12 4- Dispositif de commande (16) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la came (42) forme une came disque (42), éventuellement à contact extérieur. 5- Dispositif de commande (16) selon l'une des revendications 1 à 4, 5 caractérisé en ce que les moyens élastiques (50) comprennent un élément suiveur (54), telle une bille, en contact de la came (42), et un ressort (52) plaquant l'élément (54) suiveur contre la came (42). 6- Dispositif de commande (16) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le doigt (28) s'étend transversalement par rapport 10 au levier (10); préférentiellement le support comprend une liaison rotule (18) permettant de monter le levier (10) de manière tournante sur le support, le centre de la rotule (18) étant dans le prolongement du doigt (28). 7- Dispositif de commande (16) selon l'une des revendications 1 à 6, 15 caractérisé en ce que la came (42) comprend un profil (46) de came (42) qui s'étend éventuellement transversalement par rapport à un axe A reliant le pivot (34) de la bielle (32) et le doigt d'actionnement (28). 8- Dispositif de commande (16) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le profil (46) de came (42) forme une courbe avec un point de rayon 20 minimal (48) en contact des moyens élastiques (50) lorsque le levier occupe l'orientation prédéterminée, préférentiellement le pivot (34) de la bielle, le point de rayon minimal (48) et les moyens élastiques (50) sont alignés lorsque le levier (10) occupe l'orientation prédéterminée. 9- Dispositif de commande (16) selon l'une des revendications 7 à 8, 25 caractérisé en ce que le profil (46) de came (42) comprend au moins deux bosses, préférentiellement au moins trois bosses dont au moins deux bosses consécutives asymétriques reliées par un creux. 10-Véhicule comprenant un dispositif de commande (16) de boîte de vitesses, caractérisé en ce que le dispositif de commande (16) de boîte 30 de vitesses est conforme à l'une des revendications 1 à 9.