Brevet FR3046747A1 — publié le 20170721

Élément de réception de sollicitations mécaniques pour système de commande de changement de rapport de vitesses d'engin à moteur Contexte technique [0001] L'invention s'inscrit dans le domaine de la transmission des commandes de rapport de vitesses pour engin à moteur, notamment pour véhicule automobile à moteur thermique utilisant une boîte de vitesses à rapport discret. [0002] Les pièces impliquées dans la transmission des commandes de rapport de vitesses sont fortement sollicitées mécaniquement. [0003] Actuellement, ces pièces peuvent être en aluminium moulé ou en acier, ou en matériau synthétique thermoplastique, comme du polyamide PA66 ou du polyphtalamide (PPA) chargé de 30 à 50 % de fibres de verre. [0004] FR2758771 décrit un élément de renvoi pour mécanisme de changement de rapports dans une boîte de vitesses pour véhicule automobile constitué par un insert métallique sur lequel est surmoulé un corps en matière plastique. [0005] Lorsque les pièces sont en aluminium ou en acier, la solution est lourde et couteuse du fait du prix de la matière, de son usinage, du coût thermique du moulage et des frais de transport. Lorsque les pièces sont en polymère injecté, elles peuvent être fragiles et ne pas être en mesure de répondre aux contraintes les plus fortes, induisant ainsi la définition de coefficient de sécurité limité. [0006] Les pièces pouvant être concernés sont notamment les embouts de gaine des câbles de commande de rapport de vitesses, par exemple les câbles de sélection et de passage pour une boîte à rapports discrets, et les étriers d'embout de gaine qui maintiennent les embouts de gaine, ces deux types d'éléments permettant la transmission d'efforts par les câbles. Il peut aussi s'agir des éléments de renvoi de sélection renvoyant la sélection vers un câble de sélection à partir d'un levier utilisé à la fois pour la sélection et le passage de rapports de vitesses discrets. [0007] II s'agit là d'éléments de réception de sollicitations mécaniques pour système de 30 commande de changement de rapport de vitesses d'engin à moteur 3046747 2 [0008] L'invention vise à proposer des éléments de réception de sollicitations mécaniques pour système de commande de changement de rapport de vitesses d'engin à moteur qui soient légers et résistants, ainsi que peu couteux. Définition de l'invention 5 [0009] Pour cela il est proposé un élément de réception de sollicitations mécaniques pour système de commande de changement de rapport de vitesses d'engin à moteur, constitué d'un plastique moulé renforcé par une armature, caractérisé en ce que l'armature comprend une toile de verre. [0010] Selon d'autres aspects de l'invention, celle-ci présente les caractéristiques 10 suivantes : - le plastique moulé comprend un matériau thermoplastique pour moulage chargé de fibres de verre ; - la toile de verre est une toile de fibres de verre tissées selon un tissage pour sollicitations mécaniques unidirectionnelles ; 15 - la toile de verre est une toile de fibres de verre tissées selon un tissage pour sollicitations mécaniques bidirectionnelles ; - l'armature comprend une unique couche de la toile de verre, ou un ensemble de plusieurs couches de la toile de verre, la toile étant enduite d'un matériau thermoplastique pour enduction pour former une nappe structurée ; 20 - l'élément est un élément pour maintien d'une gaine de passage d'un câble pour commande de rapport de vitesses pour permettre une transmission d'efforts par le câble par maintien de la gaine du câble à un carter de boîte de vitesses ; - l'élément est un élément de renvoi de sélection d'un rapport de vitesses discret entre un levier de commande de rapport de vitesses et un câble de sélection de rapport de vitesses 25 discret pour transmission d'une sélection de rapport à une boîte de passage de rapport ; - l'engin à moteur est un véhicule automobile. [0011] L'invention porte aussi sur un procédé de fabrication d'un élément de réception de sollicitations mécaniques pour système de commande de changement de rapport de vitesses d'engin à moteur, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de combinaison 3046747 3 d'au moins une couche de toile de verre et d'un matériau thermoplastique pour enduction pour former une ébauche pour armature, une étape de mise en forme à chaud puis découpe de l'ébauche pour armature pour former une nappe structurée, et une étape de surmoulage de la nappe structurée avec un plastique pour moulage pour former l'élément 5 dans lequel la nappe structurée est une armature. [0012] L'étape de combinaison peut comprendre une compression à chaud d'un empilement de couches de la toile de verre alternées avec des plaques de polymère thermoplastique pour former l'ébauche d'armature. Par ailleurs, le plastique du surmoulage peut être un thermoplastique chargé de fibres de verre. 10 [0013] La présentation de l'invention va se poursuivre en relation avec les figures annexées. Liste des figures [0014] La figure 1 montre un système de commande de changement de rapport de vitesses d'engin à moteur, et la localisation d'éléments de réception de sollicitations 15 mécaniques selon l'invention dans celui-ci. [0015] La figure 2 montre un aspect de l'invention dans un premier mode réalisation. [0016] La figure 3 montre le même aspect de l'invention dans un deuxième mode réalisation. [0017] La figure 4 montre un autre aspect de l'invention, dans un mode réalisation 20 particulier de cet aspect. [0018] La figure 5 montre un exemple d'élément de réception de sollicitations mécaniques selon l'invention. Description détaillée d'un mode réalisation [0019] En figure 1, on a représenté un système de commande de changement de 25 rapport de vitesses d'engin à moteur comprenant un boîtier de commande de rapport de vitesses 10 et une boîte de vitesses 20, reliés par un câble de sélection de rapport 30 et un câble de passage de rapport 35, transmettant des efforts. Les rapports de vitesses sont des rapports discrets. 3046747 4 [0020] Les câbles circulent, entre le boîtier de commande de rapport de vitesses 10 et la boîte de vitesses 20 dans des gaines de câble respectives, à savoir une gaine de câble de sélection de rapport 40 et une gaine de câble de passage de rapport 45. [0021] Les câbles de sélection de rapport 30 et de passage de rapport 35 sont reliés à 5 leurs extrémités du côté du boîtier de commande de rapport de vitesses 10 respectivement au levier de vitesse 50 et à l'élément de renvoi de sélection de rapport de vitesses 55. [0022] Ces mêmes câbles sont reliés à leurs autres extrémités respectivement aux rotules de fixation à la commande de sélection 60 et de fixation à la commande de 10 passage 65. A l'approche de ces rotules, les câbles ont deux diamètres successifs, le deuxième étant plus étroit. [0023] Les gaines de câble de sélection de rapport 40 et de passage de rapport 45 se terminent, du côté de la boîte de vitesses 20 en un embout de gaine 80. L'embout de gaine 80 est une forme globalement torique avec deux oeillets placés transversalement 15 l'un par rapport à l'autre dans un même plan, permettant d'immobiliser l'embout de gaine 80 contre une forme complémentaire par tout moyen tel que vissage ou clipsage par introduction d'un arbre dans les oeillets. [0024] La boîte de vitesses 20 porte une platine de fixation 100 vissée ou fixée sans degré de liberté par tout moyen sur le carter de la boîte de vitesses 20. 20 [0025] Les embouts de gaine 80 des gaines de câble 40 et 45 sont immobilisés contre un corps principal d'étrier de gaine 110 disposant de réservations pour les embouts de gaine 80, les gaines 40 et 45 et les câbles 30 et 35. [0026] Les embouts de gaine 80 sont immobilisés entre le corps principal d'étrier de gaine 110 et des éléments de fermeture de l'étrier de gaine 115 qui sont immobilisés par 25 tout moyen, notamment vissage ou clipsage, contre le corps principal d'étrier de gaine 110. L'ensemble formé par le corps principal d'étrier de gaine 110 et les éléments de fermeture de l'étrier de gaine 115 enveloppe chacun des embouts de gaine 80. [0027] Les câbles 30 et 35 traversent l'ensemble formé par le corps principal d'étrier de gaine 110 et les éléments de fermeture de l'étrier de gaine 115, entre une extrémité par laquelle ils entrent tous les deux côte à côte protégés par leurs gaines respectives, et une extrémité opposée où ils sortent tous les deux côte à côte sans gaine. 3046747 5 [0028] Le corps principal d'étrier de gaine 110 est vissé ou fixé sans degré de liberté par tout moyen sur la platine de fixation 100. Dans le mode réalisation présenté, l'élément de fermeture de l'étrier de gaine 115 est intercalé entre la platine 100 et le corps principal d'étrier de gaine 110. Les câbles sont également, par conséquent, intercalés entre la 5 platine 100 et le corps principal d'étrier de gaine 110. Les embouts de gaine 80 sont cachés par le corps principal d'étrier de gaine 110. Ainsi le corps principal 110 et les éléments de fermeture 115 de l'étrier de gaine, les embouts de gaine 80 et la platine de fixation sont des éléments de maintien des gaines 40 et 45 permettant une transmission d'efforts par les câbles 30 et 35 en maintenant les gaines correspondantes au carter de la 10 boîte de vitesses 20. [0029] L'élément de renvoi de sélection de rapport de vitesses 55 est fixé en rotation vis-à-vis du mécanisme du boîtier de commande de rapport de vitesses 10 et également en rotation vis à vis du câble de sélection de rapport 30. Il reçoit des efforts et en transmet donc entre ces deux éléments pour la sélection des rapports de vitesses discrets par le 15 conducteur du véhicule à moteur. [0030] Les embouts de gaine 80 sont chacun en liaison glissière avec le câble correspondant qui coulisse dans sa gaine et l'embout de gaine 80 correspondant. [0031] Ils reçoivent des sollicitations mécaniques du fait de la liaison glissière avec le câble. 20 [0032] Les embouts de gaine 80 transmettent les sollicitations qu'ils reçoivent à l'ensemble constitué du corps principal d'étrier de gaine 110 et des éléments de fermeture de l'étrier de gaine 115. Cet ensemble transmet les sollicitations qu'il reçoit à la platine de fixation 100. [0033] Ainsi l'élément de renvoi de sélection de rapport de vitesses 55, les embouts de 25 gaine 80, le corps principal d'étrier de gaine 110 et les éléments de fermeture de l'étrier de gaine 115 sont des éléments de réception de sollicitations mécaniques pour système de commande de changement de rapport de vitesses d'engin à moteur de type véhicule automobile. [0034] Selon l'invention les éléments de réception de sollicitations mécaniques ainsi 30 présentés sont constitués d'un matériau moulé renforcé par une armature comprenant une toile de verre, notamment une toile de verre tissée. 3046747 6 [0035] En figure 2, on a représenté un premier mode d'un tissage utilisé pour l'invention. Il consiste en un entrelacement à deux dimensions avec, dans une direction des torons 500 de fibres de verre épais parallèles et identiques les uns aux autres, et dans la direction perpendiculaire, des torons 510 de fibres de verre fins parallèles et identiques les 5 uns aux autres. Cet entrelacement constitue une toile 550 de fibres de verre tissées selon un tissage pour sollicitations mécaniques unidirectionnelles. [0036] En figure 3, on a représenté un deuxième mode d'un tissage utilisé pour l'invention. Il consiste en un entrelacement à deux dimensions avec, dans une direction des torons 600 de fibres de verre épais parallèles et identiques les uns aux autres, et dans 10 la direction perpendiculaire, des torons 600 de fibres de verre épais similaires à ceux de la première direction, parallèles et identiques les uns aux autres. Cet entrelacement constitue une toile 650 de fibres de verre tissées selon un tissage pour sollicitations mécaniques bidirectionnelles. [0037] D'autres tissages sont bien sûr possibles. 15 [0038] En figure 4, on a représenté un mode de réalisation d'une ébauche d'armature 700 pour élément de réception de sollicitations mécaniques. L'ébauche d'armature 700 est constituée d'une toile de verre, dont le tissage peut être selon la figure 2 ou la figure 3, ou encore différent, en plusieurs couches 710, 720, 730, 740, 750, chaque couche étant alternée avec une fine épaisseur de polymère thermoplastique en plaque pour enduction 20 715, 725, 735, 745, déposée par enduction ou sous forme de plaque pour être ainsi combinée avec la toile de verre. L'ensemble des couches et épaisseurs est comprimé à chaud par exemple par lamination pour former un produit semi-fini préfigurant une armature ou ébauche d'armature 700, dont l'épaisseur peut être de quelques dixièmes de millimètres à plusieurs millimètres. 25 [0039] Cette ébauche d'armature 700 fait ensuite l'objet d'une mise en forme à chaud ou cintrage pour former une nappe structurée en trois dimensions et est découpée pour créer une nappe structurée aux dimensions latérales souhaitées sur laquelle est ensuite effectué un surmoulage. Le surmoulage est effectué dans un moule monté dans une presse d'injection plastique, par exemple classique. Le surmoulage est effectué avec un matériau 30 thermoplastique pour moulage chargé de fibres de verre, de fibres de carbone ou de fibres d'aramide (ou poly(p-phénylènetéréphtalamide) - PPD-T - Kevlar, marque déposée). Les fibres de verre offrent une solution plus économique. 3046747 7 [0040] Une alternative est menée avec une unique couche de toile de verre combinée par enduction avec un matériau thermoplastique pour enduction. [0041] La figure 5 montre un corps principal d'étrier de gaine 110 selon un mode de réalisation de l'invention. Il comprend une nappe 810 structurée en trois dimensions 5 coupée aux dimensions latérales de la pièce et un surmoulage en plastique 820, qui est un matériau thermoplastique pour moulage 820 chargé de fibres de verre, sur les deux faces de la nappe structurée 810. On observe les réservations 830 et 831 pour le passage des câbles 30 et 35, de leurs gaines 40 et 45 et des embouts de gaine 80 (voir des références en figure 1). Les réservations et la structure du moulage peuvent être tels que la surface 10 de la nappe structurée 810 est visible, ou au contraire qu'elle est enfouie sous le plastique 820. Sur le mode de réalisation représenté, la nappe structurée 810 est aussi visible sur son périmètre latéral, mais elle pourrait être surmoulée également sur son périmètre latéral, ce qui aurait pour conséquence que ce périmètre latéral est invisible. REVENDICATIONS1. Élément de réception (55, 80, 100, 110, 115) de sollicitations mécaniques pour système de commande de changement de rapport de vitesses d'engin à moteur, constitué d'un plastique moulé (820) renforcé par une armature (810), caractérisé en ce que l'armature (810) comprend une toile de verre (550, 650). 2. Élément de réception (55, 80, 100, 110, 115) de sollicitations mécaniques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plastique moulé (820) comprend un matériau thermoplastique pour moulage chargé de fibres de verre. 3. Élément de réception (55, 80, 100, 110, 115) de sollicitations mécaniques selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la toile de verre (550) est une toile de fibres de verre tissées selon un tissage pour sollicitations mécaniques unidirectionnelles. 4. Élément de réception (55, 80, 100, 110, 115) de sollicitations mécaniques selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la toile de verre (650) est une toile de fibres de verre tissées selon un tissage pour sollicitations mécaniques bidirectionnelles. 5. Élément de réception (55, 80, 100, 110, 115) de sollicitations mécaniques selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'armature (810) comprend une couche de la toile de verre ou plusieurs couches de la toile de verre (710-750), la toile de verre étant combinée avec un matériau thermoplastique pour enduction (715-745) formant une nappe structurée. 6. Élément de réception (80, 100, 110, 115) de sollicitations mécaniques selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément est un élément pour maintien (80, 110, 115) d'une gaine de passage d'un câble pour commande de rapport de vitesses pour permettre une transmission d'efforts par le câble en maintenant la gaine à un carter d'une boîte de vitesses (20). 7. Élément de réception (55) de sollicitations mécaniques selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément est un élément de renvoi (55) de sélection d'un rapport de vitesses discret entre un mécanisme de sélection de rapport de 3046747 9 vitesses discret (50, 10) et un câble (30) pour transmission d'une sélection de rapport discret à une boîte (20) de passage de rapport. 8. Véhicule à moteur comprenant un système de commande de changement de rapport de vitesses incluant un élément de réception (55, 80, 100, 110, 115) de 5 sollicitations mécaniques selon l'une des revendications 1 à 7. 9. Procédé de fabrication d'un élément de réception (55, 80, 100, 110, 115) de sollicitations mécaniques pour système de commande de changement de rapport de vitesses d'engin à moteur, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de combinaison d'au moins une couche de toile de verre (710-750) et d'un matériau thermoplastique pour 10 enduction (715-745) pour former une ébauche d'armature (700), une étape de mise en forme à chaud puis découpe de l'ébauche d'armature (700) pour former une nappe structurée (810), et une étape de surmoulage de la nappe structurée (810) avec un plastique pour moulage (820) pour former l'élément (55, 80, 100, 110, 115) dans lequel la nappe structurée (810) est une armature. 15 10. Procédé de fabrication d'un élément de réception (55, 80, 100, 110, 115) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de combinaison d'au moins une couche de toile de verre (710-750) et d'un matériau thermoplastique pour enduction (715-745) pour former une ébauche d'armature (700) comprend une compression à chaud d'un empilement de couches de la toile de verre alternées avec des plaques de polymère 20 thermoplastique pour former l'ébauche d'armature.