Brevet FR3044733A1 — publié le 20170609

DISPOSITIF DE CONTRÔLE DES CHANGEMENTS DE RAPPORT D'UNE BOÎTE DE VITESSES, À DOUBLE INERTIE L'invention concerne les dispositifs destinés à contrôler les changements de rapport d'une boîte de vitesses manuelle, induits par un levier de vitesse, et plus précisément ceux qui sont couplés à une masse d'inertie. Dans certains domaines techniques, comme par exemple celui des véhicules, éventuellement automobiles, les changements de rapport de la boîte de vitesses manuelle sont contrôlés par un dispositif de contrôle qui est couplé à un levier de vitesse (actionné par le conducteur) et à une masse d'inertie. Ce type de dispositif de contrôle comprend généralement une pièce de couplage qui est couplée au levier de vitesse, à un axe de commande de la boîte de vitesses, et à un dispositif inertiel destiné à augmenter significativement l'inertie globale de la commande de passage de rapport afin d'adoucir l'effet du passage des rapports au niveau du levier de vitesse, et ainsi d'augmenter l'agrément du conducteur lors des changements de rapport. Par exemple, et comme décrit notamment dans le document brevet FR 2902170, le dispositif inertiel peut comprendre une masse d'inertie logée à rotation libre à l'intérieur d'un boîtier qui est solidarisé fixement à un carter de la boîte de vitesses. Dans cet exemple, la masse d'inertie comprend un pignon solidarisé fixement sur sa face supérieure et qui engrène un secteur denté que comprend une pièce logée dans le boîtier et solidarisée fixement à un premier axe qui est lui-même solidarisé fixement à des premières extrémités de deux pattes externes au boîtier. Ces deux pattes comprennent également deux secondes extrémités qui sont solidarisées fixement à un second axe qui est couplé en rotation à la pièce de couplage. Par conséquent, lorsque la pièce de couplage est entraînée en rotation selon un premier sens, elle entraîne le second axe et donc les deux pattes qui à leur 3044733 2 tour entraînent en rotation la pièce à secteur denté, ce qui induit une rotation de la masse d'inertie MI selon un second sens opposé au premier sens. Pour que l'effet inertiel soit suffisamment important, typiquement de l'ordre de 9000 kg.mm2, on est contraint d'utiliser une masse d'inertie assez 5 lourde et donc assez encombrante, ce qui s'avère pénalisant (notamment en termes de consommation de carburant) et ne permet pas une utilisation dans un certain nombre de systèmes. L'invention a notamment pour but d'améliorer la situation, notamment dans le domaine des véhicules. 10 Elle propose donc, notamment, un dispositif, destiné à contrôler les changements de rapport d'une boîte de vitesses résultant d'une action sur un levier de vitesse, et comprenant une pièce de couplage, propre à être couplée au levier de vitesse et à un axe de commande de la boîte de vitesses, et couplée à une masse d'inertie. 15 Ce dispositif se caractérise par le fait qu'il comprend également : - un boîtier solidarisé fixement à sa pièce de couplage et logeant à rotation la masse d'inertie, cette dernière comprenant un pignon solidarisé fixement à l'une de ses faces, - une pièce de fixation propre à être solidarisée fixement à la boîte de 20 vitesses, et - une pièce d'entraînement montée à rotation sur la pièce de fixation, logée partiellement dans le boîtier tout en étant couplée en rotation à ce dernier, et comprenant un secteur denté engrenant le pignon. Le boîtier étant couplé en rotation à la pièce de couplage, on peut 25 désormais utiliser l'inertie propre de la masse d'inertie et du boîtier comme inertie primaire et bénéficier en complément de l'inertie secondaire offerte par la mise en rotation de la masse d'inertie via le mécanisme de crémaillère défini par le pignon et le secteur denté. On peut ainsi disposer d'une inertie globale soit notablement supérieure à ce qui est offert dans l'art antérieur pour 30 une même masse d'inertie, soit identique à ce qui est offert dans l'art antérieur mais en utilisant une masse d'inertie notablement moins lourde et donc moins encombrante. De plus, cela permet de réduire le nombre de 3044733 3 pièces à monter sur la boîte de vitesses. Le dispositif selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - sa pièce de couplage peut comprendre une première partie propre à être 5 couplée en rotation à l'axe de commande, et une seconde partie prolongeant cette première partie et propre à être couplée au levier de vitesse ; - son boîtier peut être solidarisé fixement à la première partie de la pièce de couplage, à l'opposé de la seconde partie de cette pièce de 1 o couplage ; - sa pièce d'entraînement peut comprendre, d'une part, une première sous-partie comprenant une première extrémité munie d'un axe monté à rotation sur la pièce de fixation, et une seconde extrémité opposée à cette première extrémité, et, d'autre part, une seconde sous-partie, d'une part, 15 comprenant une première extrémité solidarisée fixement à la seconde extrémité de la première sous-partie, et une seconde extrémité opposée à cette dernière première extrémité et comprenant le secteur denté, et, d'autre part, formant avec la première sous-partie une espèce de V - sa pièce d'entraînement peut comprendre une protubérance ayant une 20 extrémité libre logée dans un palier dédié défini sur une face interne d'une paroi du boîtier pour assurer son couplage en rotation à ce dernier ; la protubérance peut être solidarisée fixement à la première extrémité de la seconde sous-partie. L'invention propose également une boîte de vitesses comprenant un 25 axe de commande propre à changer des rapports et actionnable par un levier de vitesse, et un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant et couplant le levier de vitesse à l'axe de commande. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant une boîte de vitesses du type de celle présentée 30 ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus 3044733 4 en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur »), d'où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes), sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, un 5 exemple de boîte de vitesses équipée d'un exemple de réalisation d'un dispositif de contrôle selon l'invention avant qu'il ne soit couplé à un levier de vitesse, la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective du dessus, le dispositif de contrôle de la figure 1 sans son boîtier, et 10 la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue en perspective du dessous, le dispositif de contrôle de la figure 1 sans son boîtier. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de contrôle DC destiné à contrôler les changements de rapport d'une boîte de vitesses manuelle, induits par un levier de vitesse. 15 Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que la boîte de vitesses manuelle est destinée à équiper un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. Elle concerne en effet tout système comprenant une boîte de vitesses manuelle, et notamment les véhicules terrestres, les véhicules 20 maritimes (ou fluviaux), les aéronefs, et les installations (éventuellement de type industriel). On a schématiquement représenté sur les figures 1 à 3 un exemple de boîte de vitesses BV manuelle et équipée d'un exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif de contrôle DC selon l'invention. Comme illustré un 25 dispositif de contrôle DC, selon l'invention, comprend au moins une pièce de couplage PC, un boîtier BM, une pièce de fixation PF et une pièce d'entraînement PE. La pièce de couplage PC est propre à être couplée à un levier de vitesse actionné par un usager (ici le conducteur du véhicule), et à un axe de 30 commande AC (très partiellement représenté) de la boîte de vitesses BV. Cet axe de commande AC est chargé de provoquer effectivement chaque changement de rapport au sein de la boîte de vitesses BV lorsqu'il est 3044733 5 translaté suivant une direction sensiblement verticale, vers le haut ou vers le bas (pendant une phase de sélection de rapport), et entraîné en rotation autour de son axe de rotation par la pièce de couplage PC (pendant une phase de passage de rapport). 5 Comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 3, la pièce de couplage PC peut comprendre une première partie P1 qui est propre à être couplée en rotation à l'axe de commande AC, et une seconde partie P2 prolongeant cette première partie P1 et propre à être couplée au levier de vitesse. 10 Le couplage en rotation de la première partie P1 à l'axe de commande AC peut se faire par une solidarisation fixe, par exemple. Le couplage de la seconde partie P2 au levier de vitesse peut se faire via un moyen de couplage, comme par exemple un câble ou une tringle. La seconde partie P2 comprend à cet effet un pion d'ancrage PA destiné à être solidarisé 15 à une extrémité du moyen de couplage. Cette pièce de couplage PC est par exemple réalisée en métal. Ainsi, elle pourrait être en acier ou en aluminium. Mais en variante elle pourrait être réalisée dans une matière plastique résistante et rigide. Le boîtier BM est solidarisé fixement à la pièce de couplage PC, par 20 exemple par vissage ou rivetage. Par ailleurs, ce boîtier BM loge à rotation une masse d'inertie MI qui comprend un pignon PM solidarisé fixement à l'une de ses faces FI et FS. Dans l'exemple illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, le pignon PM est solidarisé fixement sur une face inférieure FI de la masse d'inertie MI. Mais dans une variante de réalisation le pignon PM 25 pourrait être solidarisé fixement sur une face supérieure FS de la masse d'inertie MI, opposée à sa face inférieure FI. La masse d'inertie MI comprend de préférence sur ses faces supérieure FS et inférieure FI respectivement deux protubérances PR' de centrage et de rotation, destinées à être logées dans des bossages concaves 30 (ou paliers) BC définis dans des parois supérieure PS et inférieure opposées du boîtier BM. Ces protubérances PR' sont destinées à faciliter les rotations de la masse d'inertie MI à l'intérieur du boîtier BM. L'une de ces deux protubérances PR' est située dans le prolongement axial du pignon PM. (Les 3044733 6 parties PR peuvent être entrainées en rotation par la masse FS, mais peuvent également être fixe pour supporter une masse pivotante FS) On notera que le boîtier BM peut être réalisé en deux parties (ou demie-coques) qui sont solidarisées l'une à l'autre, par exemple par clippage 5 ou vissage ou collage ou encore soudage. Par exemple, le boîtier BM peut être réalisé en matière plastique. Ainsi, il peut être réalisé en polyamide (ou PA), par exemple. Mais pour augmenter l'inertie il pourrait être réalisé en métal, par exemple en acier, en tôle, ou en aluminium. Lorsque la pièce de couplage PC comprend des première P1 et 10 seconde P2 parties, le boîtier BM est solidarisé fixement à la première partie P1 à l'opposé de la seconde partie P2, en déport de l'axe de commande AC. Cela nécessite, comme illustré, que la première partie P1 comprenne une extension vers l'arrière, c'est-à-dire sensiblement à l'opposé de la seconde partie P2. 15 La pièce de fixation PF est propre à être solidarisée fixement à la boîte de vitesses BV. Comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 3, cette pièce de fixation PF peut, par exemple, être une tige résistante et rigide (indéformable), et comprenant une première extrémité solidarisée fixement à un carter de la 20 boîte de vitesses BV et une seconde extrémité, opposée à la première et solidarisée à la pièce d'entraînement PE. Par exemple, cette pièce de fixation PF peut être réalisée en métal. Ainsi, elle peut être réalisée en acier, par exemple. Mais elle pourrait également être réalisée en polyamide. La solidarisation fixe de la première extrémité de la pièce de fixation (ou biellette) 25 PF au carter peut se faire par vissage, soudage ou collage, par exemple. La pièce de fixation (ou biellette) PF doit pouvoir débattre avec la pièce de couplage (ou levier de passage) PC en rotation et translation, ce qui peut se faire au moyen d'une liaison rotule. La pièce d'entraînement PE est montée à rotation sur la pièce de 30 fixation PF, et logée partiellement dans le boîtier BM tout en étant couplée en rotation à ce dernier (BM). Cette pièce d'entraînement PE comprend un secteur denté SD qui engrène le pignon PM. Le pignon PM et le secteur denté SD définissent ensemble un mécanisme de crémaillère qui permet, en cas 3044733 7 d'entraînement en rotation de la pièce de couplage PC selon un premier sens, d'induire un entraînement en rotation de la masse d'inertie MI selon un second sens opposé au premier sens. Dans l'exemple illustré non limitativement sur les figures 1 à 3, le 5 pignon (fixe) PM de la masse d'inertie MI est, comme indiqué plus haut, situé sur la face inférieure FI de cette masse d'inertie MI. Par conséquent, la pièce d'entraînement PE est située sous la masse d'inertie MI, et en partie logée dans le boîtier BM devant une paroi inférieure. Mais, si le pignon PM était solidarisé fixement sur la face supérieure FS de la masse d'inertie MI, la pièce 10 d'entraînement PE serait située au-dessus de la masse d'inertie MI, et en partie logée dans le boîtier BM sous sa paroi supérieure PS (opposée à sa paroi inférieure). Grâce au couplage en rotation du boîtier BM à la pièce de couplage PC, on peut désormais utiliser l'inertie propre de la masse d'inertie MI et du 15 boîtier BM comme inertie primaire et bénéficier en complément de l'inertie secondaire offerte par la mise en rotation de la masse d'inertie MI via le mécanisme de crémaillère PM et SD. On dispose ainsi d'une inertie globale qui est soit notablement supérieure à ce qui est offert dans l'art antérieur pour une même masse d'inertie MI, soit identique à ce qui est offert dans l'art 20 antérieur mais en utilisant une masse d'inertie MI notablement moins lourde et donc moins encombrante. On notera qu'il est également possible d'augmenter l'inertie globale via la démultiplication du mécanisme de crémaillère PM et SD. Comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, la pièce 25 d'entraînement PE peut comprendre des première SP1 et seconde SP2 sous-parties solidarisées fixement l'une à l'autre. La première sous-partie SP1 comprend une première extrémité El 1 munie d'un axe Al monté à rotation sur la pièce de fixation PF, et une seconde extrémité El 2 opposée à cette première extrémité E11. Elle (SP1) se présente par exemple sous la forme 30 d'une barre sensiblement plate et linéaire. La seconde sous-partie SP2 comprend une première extrémité E21 solidarisée fixement à la seconde extrémité El 2 de la première sous-partie SP1, et une seconde extrémité E22 opposée à cette première extrémité E21 et comprenant le secteur denté SD. 3044733 8 Ces première SP1 et seconde SP2 sous-parties forment ensemble une espèce de V. La première sous-partie SP1 est de préférence située à l'extérieur du boîtier BM, tandis que la seconde sous-partie SP2 est de préférence située à 5 l'intérieur du boîtier BM. On notera, comme illustré non limitativement sur la figure 2, que la pièce d'entraînement PE peut également comprendre une protubérance PR ayant une extrémité libre EL logée dans un palier dédié (non apparent sur la figure 1) défini sur une face interne d'une paroi PS du boîtier BM pour assurer 10 son couplage en rotation à ce dernier (BM). On comprendra que lorsque l'extrémité libre EL de cette protubérance PR est logée étroitement dans le palier du boîtier BM, sa protubérance PR (qui est par exemple un petit axe) et donc sa pièce d'entraînement PE se retrouvent couplées en rotation au boîtier BM. Par conséquent la pièce d'entraînement PE suit les mouvements du 15 boîtier BM. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 2, la protubérance PR peut être solidarisée fixement à la première extrémité E21 de la seconde sous-partie SP2. Dans l'exemple illustré non limitativement sur les figures 1 à 3, le 20 pignon (fixe) PM de la masse d'inertie MI est situé sur la face inférieure FI de cette dernière (MI). Par conséquent, l'extrémité libre EL de la protubérance PR est orientée vers le haut (vers la paroi supérieure PS du boîtier BM). Mais, si le pignon PM était solidarisé fixement sur la face supérieure FS de la masse d'inertie MI, l'extrémité libre EL de la protubérance PR serait orientée 25 vers le bas (vers la paroi inférieure du boîtier BM). L'invention offre plusieurs avantages par rapport à l'art antérieur, parmi lesquels : - une possible réduction de la masse selon l'application visée, - une possible réduction de l'encombrement selon l'application visée, 30 - une possible augmentation de l'inertie selon l'application visée, - une simplification du montage sur la boîte de vitesses. REVENDICATIONS1. Dispositif (DC) de contrôle d'un changement de rapport d'une boîte de vitesses (BV) résultant d'une action sur un levier de vitesse, ledit dispositif (DC) comprenant une pièce de couplage (PC), propre à être couplée audit levier de vitesse et à un axe de commande (AC) de ladite boîte de vitesses (BV) et couplée à une masse d'inertie (MI), caractérisé en ce qu'il comprend en outre i) un boîtier (BM) solidarisé fixement à ladite pièce de couplage (PC) et logeant à rotation ladite masse d'inertie (MI), cette dernière (MI) comprenant un pignon (PM) solidarisé fixement à une de ses faces (FI), ii) une pièce de fixation (PF) propre à être solidarisée fixement à ladite boîte de vitesses (BV), et iii) une pièce d'entraînement (PE) montée à rotation sur ladite pièce de fixation (PF), logée partiellement dans ledit boîtier (BM) tout en étant couplée en rotation à ce dernier (BM), et comprenant un secteur denté (SD) engrenant ledit pignon (PM). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce de couplage (PC) comprend une première partie (P1) propre à être couplée en rotation audit axe de commande (AC), et une seconde partie (P2) prolongeant ladite première partie (P1) et propre à être couplée audit levier de vitesse. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit boîtier (BM) est solidarisé fixement à ladite première partie (P1) à l'opposé de ladite seconde partie (P2). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite pièce d'entraînement (PE) comprend i) une première sous-partie (SP1) comprenant une première extrémité (E11) munie d'un axe (A1) monté à rotation sur ladite pièce de fixation (PF), et une seconde extrémité (E12) opposée à ladite première extrémité (E11), et ii) une seconde sous-partie (SP2), d'une part, comprenant une première extrémité (E21) solidarisée fixement à ladite seconde extrémité (E12) de la première sous-partie (SPI), et une seconde extrémité (E22) opposée à ladite première extrémité (E21) et comprenant ledit secteur denté (SD), et, d'autre part, formant avec ladite 3044733 10 première sous-partie (SP1 ) une espèce de V. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite pièce d'entraînement (PE) comprend une protubérance (PR) ayant une extrémité libre (EL) logée dans un palier dédié (PD) défini sur une face interne 5 d'une paroi dudit boîtier (BM) pour assurer son couplage en rotation à ce dernier (BM). 6. Dispositif selon la combinaison des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ladite protubérance (PR) est solidarisée fixement à ladite première extrémité (E21) de la seconde sous-partie (SP2). 10 7. Boîte de vitesses (BV) comprenant un axe de commande (AC) propre à changer des rapports et actionnable par un levier de vitesse, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un dispositif de contrôle (DC) selon l'une des revendications précédentes, couplant ledit levier de vitesse audit axe de commande (AC). 15 8. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une boîte de vitesses (BV) selon la revendication 7. 9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.