Brevet FR3060084A1 — publié le 20180615

DISPOSITIF DE FILTRATION DE VIBRATIONS À PIÈCE ASYMÉTRIQUE, POUR UN MÉCANISME DE CHANGEMENT DE RAPPORT D'UN VÉHICULE L'invention concerne les mécanismes de changement de rapport qui sont couplés à des boîtes de vitesses de véhicules, et plus précisément la filtration des vibrations de tels mécanismes. Un mécanisme de changement de rapport est un équipement de véhicule qui, une fois couplé à une boîte de vitesses (éventuellement via des câbles de contrôle), permet à un conducteur de sélectionner des rapports (ou vitesses) de cette dernière lorsqu'elle est de type manuel, ou des modes de roulage du véhicule lorsqu'elle est de type automatique. Un tel mécanisme de changement de rapport comprend un boîtier dans lequel est monté un levier de vitesse (actionnable par le conducteur) et comportant une paroi inférieure munie de trous traversants traversés par des boulons (ou goujons) qui assurent sa solidarisation à un élément (généralement structurel) du véhicule. On notera que ces boulons (ou goujons) sont fréquemment soudés à l'élément précité. Comme le sait l'homme de l'art, afin d'atténuer (ou amortir) les vibrations du véhicule qui remontent dans le levier de vitesse jusqu'à son pommeau, on loge dans chaque trou traversant de la paroi inférieure du boîtier une pièce de filtration de vibrations traversée par l'un des boulons. Cette pièce (de filtration de vibrations) présente une forme cylindrique circulaire et est généralement réalisée en élastomère. Cela permet de filtrer assez efficacement les vibrations, mais cela dégrade dans le même temps la rigidité du boîtier du mécanisme de changement de rapport. L'usager peut en effet avoir l'impression que le boîtier « bascule » très légèrement lors d'un passage de rapport ou lors d'une sélection de rapport, et cette impression peut sembler plus forte suivant la direction de passage de rapport que suivant la direction de sélection de rapport, ou inversement, du fait, d'une part, d'une différence d'entraxe entre 3060084 2 les points de fixation avant et arrière et/ou entre les points de fixation gauche et droit, et, d'autre part, des différents niveaux d'efforts composant les courses de passage de rapport et de sélection de rapport. Lorsque l'on tente d'obtenir un compromis entre la flexibilité et la 5 filtration vibro-acoustique en jouant sur les dimensions des pièces de filtration de vibrations, on obtient, hélas, un boîtier bien filtré mais pas assez rigide suivant la direction longitudinale du véhicule (suivant laquelle s'effectuent les passages de rapport), et suffisamment rigide mais pas assez filtré suivant la direction transversale du véhicule (suivant laquelle s'effectuent les sélections 10 de rapport). L'invention a notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un dispositif de filtration de vibrations, d'une part, destiné à être couplé à un boîtier d'un mécanisme de changement de rapport destiné à permettre à un conducteur de sélectionner 15 des rapports d'une boîte de vitesses de véhicule ou des modes de roulage du véhicule, et, d'autre part, comprenant une pièce de filtration de vibrations munie d'un trou traversant destiné à être logé dans un autre trou traversant défini dans une paroi inférieure du boîtier et à être traversé par un boulon propre à assurer la solidarisation du boîtier à un élément du véhicule. 20 Ce dispositif de filtration de vibrations se caractérise par le fait que sa pièce de filtration de vibrations présente suivant au moins une direction, qui est choisie parmi une direction radiale, perpendiculaire à un axe de son trou traversant, et une direction axiale parallèle à cet axe, un profil asymétrique assurant des lois de filtration de vibrations différentes suivant des directions 25 longitudinale et transversale du véhicule, perpendiculaires entre elles. On réduit ainsi l'impact négatif de la filtration de vibrations sur la flexibilité du boîtier du mécanisme de changement de rapport. Le dispositif de filtration de vibrations selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en 30 combinaison, et notamment : - sa pièce de filtration de vibrations peut présenter une première épaisseur radiale active suivant la direction longitudinale et une seconde épaisseur 3060084 3 radiale active, différente de la première épaisseur radiale active, suivant la direction transversale ; - la première épaisseur radiale active peut être supérieure à la seconde épaisseur radiale active ; 5 - sa pièce de filtration de vibrations peut présenter au moins une première épaisseur axiale active suivant la direction longitudinale et au moins une seconde épaisseur axiale active, différente de la première épaisseur axiale active, suivant la direction transversale ; - chaque première épaisseur axiale active peut être supérieure à chaque 10 seconde épaisseur axiale active ; - sa pièce de filtration de vibrations peut être réalisée en élastomère. L'invention propose également un mécanisme de changement de rapport, d'une part, destiné à permettre à un conducteur d'un véhicule de sélectionner des rapports d'une boîte de vitesses ou des modes de roulage 15 du véhicule, et, d'autre part, comprenant un boîtier comportant une paroi inférieure munie de trous traversants propres à être traversés par des boulons destinés à assurer sa solidarisation à un élément du véhicule. Ce mécanisme se caractérise par le fait qu'il comprend également des dispositifs de filtration de vibrations du type de ceux présentés ci-avant, 20 installés dans les trous traversants de la paroi inférieure de son boîtier et propres à être traversés par les boulons. Par exemple, la paroi inférieure du boîtier peut comprendre des tubes communiquant chacun avec l'un des trous traversants et logeant chacun une partie au moins de l'un des dispositifs de filtration de vibrations. 25 Egalement par exemple, la paroi inférieure du boîtier peut être munie de quatre trous traversants associés respectivement à quatre dispositifs de filtration de vibrations. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant une boîte de vitesses, un élément, et un 30 mécanisme de changement de rapport du type de celui présenté ci-avant, solidarisé à cet élément et couplé à cette boîte de vitesses. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à 3060084 4 l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus pour l'un d'entre eux en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur »), d'où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes), sur lesquels : 5 la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une partie d'un exemple de mécanisme de changement de rapport avant sa solidarisation à un élément d'un véhicule, la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan longitudinal XZ, un premier exemple de réalisation d'un dispositif de 10 filtration de vibrations selon l'invention monté sur un boulon solidarisé à l'élément de la figure 1, la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan transversal YZ, le dispositif de filtration de vibrations et le boulon de la figure 2, 15 la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans le plan longitudinal XZ, un second exemple de réalisation d'un dispositif de filtration de vibrations selon l'invention monté sur un boulon solidarisé à l'élément de la figure 1, et la figure 5 illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans le plan 20 transversal YZ, le dispositif de filtration de vibrations et le boulon de la figure 4. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de filtration de vibrations DF destiné à équiper un mécanisme de changement de rapport MCR propre à contrôler au moins partiellement une boîte de vitesses 25 d'un véhicule, éventuellement via des câbles de contrôle CC. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant une boîte de vitesses devant être contrôlé au 30 moins en partie par un mécanisme de changement de rapport. Par conséquent, le véhicule peut être terrestre ou maritime (ou fluvial). Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non 3060084 5 limitatif, que la boîte de vitesses est de type manuel. Mais la boîte de vitesses pourrait être de type automatique. De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que le mécanisme de changement de rapport MCR est propre à contrôler au 5 moins partiellement la boîte de vitesses via des câbles de contrôle CC. Mais cela n'est pas obligatoire. Sur les figures 1 à 5, la direction X est la direction longitudinale du véhicule (parallèle aux portières latérales), la direction Y est la direction transversale du véhicule (perpendiculaire aux portières latérales), et la 10 direction Z est la direction verticale du véhicule (perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y du véhicule). On a schématiquement représenté sur la figure 1 une partie d'un exemple de mécanisme de changement de rapport MCR destiné à être couplé, via des câbles de contrôle CC, à une boîte de vitesses (non 15 représentée) d'un véhicule. Comme illustré, ce mécanisme de changement de rapport MCR comprend un boîtier BM auquel est couplé un levier de vitesse LV dont les déplacements sont contraints par une grille de sélection de vitesse. Plus précisément, les déplacements sont contraints suivant la direction 20 longitudinale X (du véhicule) pour ce qui concerne les passages de rapport, et suivant la direction transversale Y du véhicule pour ce qui concerne les sélections de rapport. Le levier de vitesse LV comprend une première extrémité, visible dans l'habitacle du véhicule, généralement munie d'un pommeau et destinée 25 à être manipulée par une main d'un conducteur du véhicule, et une seconde extrémité, opposée à la première extrémité, invisible dans l'habitacle et couplée à deux câbles de contrôle CC, eux-mêmes couplés à la boîte de vitesses. On notera que lorsque la boîte de vitesses est de type manuel, le 30 levier de vitesse LV permet au conducteur de sélectionner ses rapports (ou vitesses), et lorsque la boîte de vitesses est de type automatique, le levier de vitesse LV permet au conducteur de sélectionner des modes de roulage du véhicule. 3060084 6 Le boîtier BM comprend une paroi inférieure PI qui est munie de premiers trous traversants T1 destinés à être traversés par des boulons (ou goujons) BF devant assurer sa solidarisation à un élément EV du véhicule. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 1, cette paroi 5 inférieure PI est munie de quatre premiers trous traversants T1. Mais le nombre de premiers trous traversants T1 peut prendre n'importe quelle valeur supérieure ou égale à trois. Par exemple, l'élément EV du véhicule est une partie structurelle métallique de ce dernier. Cette partie structurelle peut, par exemple, 10 constituer une partie de la caisse, en particulier en présence d'un couplage via des câbles de contrôle CC. Chaque boulon (ou goujon) BF peut, par exemple et comme illustré non limitativement sur les figures 2 à 5, être solidarisé fixement à l'élément EV par soudage ou vissage. On notera que dans une variante de réalisation 15 chaque boulon (ou goujon) BF peut, par exemple, être initialement solidarisé fixement à la paroi inférieure PI, puis solidarisé à l'élément EV, au niveau d'un trou dédié défini dans ce dernier (EV), par exemple par vissage d'un écrou sous cet élément EV. On a schématiquement illustré sur les figures 2 et 3, d'une part, et 4 20 et 5, d'autre part, des premier et second exemples non limitatifs de dispositif de filtration de vibrations DF, destinés à équiper des boîtiers du type de celui (BM) illustré non limitativement sur la figure 1. Comme illustré, un dispositif (de filtration de vibrations) DF, selon l'invention, comprend essentiellement une pièce de filtration de vibrations PF 25 munie d'un second trou traversant T2 ayant un axe A et destinée à être logée dans un premier trou traversant T1 défini dans la paroi inférieure PI d'un boîtier BM et à être traversée par un boulon BF qui est propre à assurer la solidarisation du boîtier BM à un élément EV du véhicule. La pièce de filtration de vibrations PF présente suivant au moins une 30 direction, choisie parmi une direction radiale, perpendiculaire à l'axe A de son trou traversant T2, et une direction axiale parallèle à cet axe A, un profil asymétrique qui assure des lois de filtration de vibrations différentes suivant les directions longitudinale X et transversale Y du véhicule. 3060084 7 Cet agencement permet d'optimiser le compromis entre la filtration des vibrations et la raideur suivant les directions longitudinale X et transversale Y du véhicule qui ne subissent pas les mêmes contraintes et pour lesquelles les besoins (en termes d'amortissement et de rigidité) sont 5 différents. En d'autres termes, l'invention permet de réduire l'impact négatif de la filtration de vibrations sur la flexibilité du boîtier BM du mécanisme de changement de rapport MCR. On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 2 à 5, que la pièce PF peut comprendre une rainure circulaire destinée à faciliter son 10 positionnement et son immobilisation par rapport à la paroi inférieure PI. Dans ce cas, chaque bord de la paroi inférieure PI, qui délimite un premier trou traversant Ti, est logé dans une rainure circulaire d'une pièce PF. Différents profils asymétriques peuvent être attribués à une pièce (de filtration de vibrations) PF. 15 Ainsi, une pièce PF peut présenter une première épaisseur radiale active erl suivant la direction longitudinale X et une seconde épaisseur radiale active er2, différente de la première épaisseur radiale active erl , suivant la direction transversale Y. C'est notamment le cas dans le premier exemple de réalisation qui est illustré non limitativement sur les figures 2 et 3. 20 On entend ici par « épaisseur radiale active » une épaisseur de matière d'une pièce PF qui est comprise suivant une direction radiale entre la paroi inférieure PI et le boulon BF (ou une bague BR interposée entre la pièce PF et le boulon BF). En d'autres termes une épaisseur radiale active erl ou er2 peut concerner la matière de la pièce PF qui est située derrière une partie 25 de sa rainure circulaire (et donc entre cette dernière et le boulon BF (ou la bague BR)). On notera que la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans le plan longitudinal XZ, une pièce PF logée dans un premier trou traversant Ti de la paroi inférieure PI du boîtier BM et dont le second trou 30 traversant T2 est traversé par un boulon BF destiné à être (ou préalablement) solidarisé à l'élément EV. De même, la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans le plan longitudinal YZ, cette même pièce PF logée dans ce même premier trou traversant T1 de la paroi inférieure PI du 3060084 8 boîtier BM et dont le second trou traversant T2 est traversé par ce même boulon BF. L'immobilisation de l'ensemble (boîtier BM, pièces PF) par rapport aux boulons BF (et donc par rapport à l'élément EV) est obtenue par les 5 vissage et serrage d'écrous EB sur les extrémités supérieures filetées de ces boulons BF. Comme illustré non limitativement sur les figures 2 à 5, il est possible d'interposer une bague (ou douille) BR entre chaque boulon BM et la face interne de chaque pièce PF qui délimite le second trou traversant T2. Chaque 10 bague BR peut, éventuellement, être logée dans le second trou traversant T2 associé avant que le boîtier BM ne soit couplé aux boulons BF. En d'autres termes, le boîtier BM peut être pré-assemblé avec les pièces PF et les bagues BR, puis il est couplé aux boulons BM. Chaque bague BR est destinée à éviter l'endommagement de la 15 pièce PF associée par les filets du filetage du boulon BF, à permettre un important couple de serrage (sans pour autant saturer la filtration (c'est-à-dire sans écrasement de la pièce PF)), et à faciliter l'introduction des extrémités des boulons BF dans les seconds trous traversants T2. Chaque bague BR peut, par exemple, être réalisée en métal. 20 La différence entre les première erl et seconde er2 épaisseurs radiales actives est choisie en fonction des différences de contraintes subies par le boîtier BM suivant les directions longitudinale X et transversale Y du véhicule et/ou des résultats souhaités en termes de filtration et de rigidité suivant les directions longitudinale X et transversale Y du véhicule. 25 Par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, la première épaisseur radiale active erl peut être supérieure à la seconde épaisseur radiale active er2 (soit erl > er2) lorsque l'on souhaite que la rigidité suivant la direction longitudinale X (passage de rapport) soit inférieure à la rigidité suivant la direction transversale Y (sélection de rapport). Mais une 30 situation inverse peut être envisagée (à savoir une première épaisseur radiale active erl inférieure à la seconde épaisseur radiale active er2 (soit erl er2 et que la profondeur de la rainure circulaire de la pièce PF est constante, la dimension du premier trou traversant T1 associé suivant la direction longitudinale X est supérieure à sa dimension suivant la 5 direction transversale Y. Lorsque er-I ea2) lorsque l'on souhaite que la rigidité suivant la direction longitudinale X (passage de rapport) soit inférieure à la rigidité suivant la direction transversale Y (sélection 3060084 11 de rapport). Mais une situation inverse peut être envisagée (à savoir une première épaisseur axiale active eal inférieure à une seconde épaisseur axiale active ea2 (soit eal REVENDICATIONS1. Dispositif (DF) de filtration de vibrations pour un boîtier (BM) d'un mécanisme de changement de rapport (MCR) destiné à permettre à un conducteur d'un véhicule de sélectionner des rapports d'une boîte de vitesses ou des modes de roulage dudit véhicule, ledit dispositif (DF) comprenant une pièce de filtration de vibrations (PF) munie d'un trou traversant (T2) destiné à être logé dans un autre trou traversant (T1) défini dans une paroi inférieure (PI) dudit boîtier (BM) et à être traversé par un boulon (BF) propre à assurer la solidarisation dudit boîtier (BM) à un élément (EV) dudit véhicule, caractérisé en ce que ladite pièce de filtration de vibrations (PF) présente suivant au moins une direction, choisie parmi une direction radiale, perpendiculaire à un axe (A) dudit trou traversant (T2), et une direction axiale, parallèle audit axe (A), un profil asymétrique assurant des lois de filtration de vibrations différentes suivant des directions longitudinale et transversale dudit véhicule, perpendiculaires entre elles. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce de filtration de vibrations (PF) présente une première épaisseur radiale active suivant ladite direction longitudinale et une seconde épaisseur radiale active, différente de ladite première épaisseur radiale active, suivant ladite direction transversale. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première épaisseur radiale active est supérieure à ladite seconde épaisseur radiale active. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite pièce de filtration de vibrations (PF) présente au moins une première épaisseur axiale active suivant ladite direction longitudinale et au moins une seconde épaisseur axiale active, différente de ladite première épaisseur axiale, suivant ladite direction transversale. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite première épaisseur axiale active est supérieure à ladite seconde épaisseur axiale active. 3060084 13 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite pièce de filtration de vibrations (PF) est réalisée en élastomère. 7. Mécanisme de changement de rapport (MCR) destiné à permettre à un conducteur d'un véhicule de sélectionner des rapports d'une boîte de 5 vitesses ou des modes de roulage dudit véhicule, ledit mécanisme (MCR) comprenant un boîtier (BM) comportant une paroi inférieure (PI) munie de trous traversants (T1) propres à être traversés par des boulons (BF) destinés à assurer sa solidarisation à un élément (EV) dudit véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des dispositifs de filtration de vibrations (DF) selon 10 l'une des revendications précédentes installés dans lesdits trous traversants (T1) et propres à être traversés par lesdits boulons (BF). 8. Mécanisme selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite paroi inférieure (PI) du boîtier (BM) comprend des tubes (TP) communiquant chacun avec l'un desdits trous traversants (T1) et logeant chacun une partie 15 au moins de l'un desdits dispositifs de filtration de vibrations (DF). 9. Mécanisme selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que ladite paroi inférieure (PI) du boîtier (BM) est munie de quatre trous traversants (T1) associés respectivement à quatre dispositifs de filtration de vibrations (DF). 20 10. Véhicule comprenant une boîte de vitesses et un élément (EV), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un mécanisme de changement de rapport (MCR) selon l'une des revendications 7 à 9, solidarisé audit élément (EV) et couplé à ladite boîte de vitesses.