Brevet FR3053428A1 — publié le 20180105

BOÎTE DE VITESSES MANUELLE DE VÉHICULE, À RENVOI ÉLASTIQUE DE FOURCHETTE APRÈS FREINAGE DES PIGNONS DE MARCHE ARRIÈRE L'invention concerne les boîtes de vitesses manuelles qui sont dites « à marche arrière non synchronisée » et qui équipent certains véhicules, éventuellement de type automobile. Une boîte de vitesses du type précité comprend généralement : - des arbres primaire et secondaire munis de pignons fixes et fous (de marche avant et de marche arrière) destinés à définir des rapports (ou vitesses), - des fourchettes propres à être translatées pour actionner des synchroniseurs à friction qui sont associés aux pignons fous, - un ensemble de freinage couplé à une fourchette d'un rapport de marche avant et propre en cas de translation à induire une friction du synchroniseur associé à ce dernier rapport propre à agir sur la vitesse de pignons de marche arrière, - un actionneur de marche arrière chargé de déplacer un pignon baladeur de marche arrière pour l'engrener avec des pignons de marche arrière des arbres primaire et secondaire, et - un levier de passage muni d'une clé d'interverrouillage comportant, d'une première part, un doigt de passage chargé d'agir sur les fourchettes pour provoquer la translation sélective de l'une de leurs fourchettes, d'une deuxième part, un doigt de marche arrière propre, en cas d'entraînement en rotation du levier de passage pendant une phase d'engagement de la marche arrière, à agir sur l'actionneur de marche arrière, et, d'une troisième part, un doigt de commande propre, en cas d'entraînement en rotation du levier de passage pendant la phase d'engagement de la marche arrière, à translater une partie de l'ensemble de freinage pour agir sur la vitesse de pignons de marche arrière (et plus précisément les freiner) afin de permettre l'engagement de la marche arrière par le doigt de marche 3053428 2 arrière. Dans ce type de boîte de vitesses, pour permettre l'interruption du freinage lorsque le doigt de marche arrière commence à engager la marche arrière, la fourchette, qui est associée au synchroniseur précité, est montée à 5 translation sur un axe fixe et munie d'un premier logement en forme d'auge propre à loger une partie d'une bille qui est également partiellement logée sous contrainte d'un ressort dans un second logement de cette fourchette. Par conséquent, lorsque le doigt de commande est entraîné en rotation par le levier de passage pendant la phase d'engagement de la marche arrière, il 10 provoque la translation de la fourchette associée au synchroniseur précité dans sa position active, en poussant un loquet de l'ensemble de freinage (monté à rotation sous une force de rappel élastique sur cette fourchette). Cette translation fait sortir partiellement la bille du premier logement. Puis, lorsque le doigt de commande se retrouve dégagé du loquet pour libérer la 15 translation de cette fourchette, la force exercée par le ressort sur cette bille contraint cette fourchette à se translater selon un sens inverse et donc à revenir dans sa position de repos, ce qui met fin au freinage du fait qu'elle n'agit plus sur le synchroniseur associé. Une fois le freinage terminé, la poursuite de l'entraînement en rotation 20 du levier de passage contraint l'actionneur de marche arrière à déplacer un pignon baladeur de marche arrière qui est monté à translation sur l'arbre de marche arrière, du fait de l'action du doigt de marche arrière sur cet actionneur. Ce déplacement provoque son engrènement avec des pignons de marche arrière des arbres primaire et secondaire et donc l'engagement 25 effectif de la marche arrière. Comme le sait l'homme de l'art le billage (c'est-à-dire la bille et ses deux logements) induit un point dur qui impose au conducteur d'exercer un effort d'engagement supplémentaire qui nuit à son agrément de conduite chaque fois que la fourchette, qui est associée à l'ensemble de freinage, est 30 utilisée pour engager un rapport de marche avant, alors même que ce billage n'est utile que pour la sélection de la marche arrière. De plus, ce billage s'avère onéreux et s'use relativement rapidement du fait de sa fréquente utilisation. 3053428 3 L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet une boîte de vitesses manuelle, destinée à équiper un véhicule et comprenant : - des pignons définissant des rapports, 5 - des fourchettes propres à être translatées pour actionner des synchroniseurs à friction associés à certains desdits pignons, et - un levier de passage muni d'une clé d'interverrouillage comportant un doigt de marche arrière et un doigt de commande qui sont propres, en cas d'entraînement en rotation du levier de passage pendant une phase 10 d'engagement de la marche arrière, à respectivement agir sur un actionneur de marche arrière et translater une partie d'un ensemble de freinage couplé à une fourchette d'un rapport de marche avant, pour induire une friction du synchroniseur associé à ce dernier rapport propre à agir sur la vitesse de pignons de marche arrière. 15 Cette boîte de vitesses se caractérise par le fait que sa clé d'interverrouillage comprend également un moyen de renvoi élastique qui est propre à être placé au moins partiellement devant une protubérance de la fourchette couplée à l'ensemble de freinage pendant une phase de sélection de la marche arrière, et qui est agencé, lorsque cette protubérance le 20 contraint consécutivement à la translation de sa fourchette induite par le doigt de commande pendant la phase d'engagement de la marche arrière, pour renvoyer cette fourchette dans une position de repos en vue d'un engagement effectif de la marche arrière par le doigt de marche arrière. Grâce à l'implantation d'un moyen de renvoi élastique sur la clé 25 d'interverrouillage en un endroit qui ne peut que se trouver partiellement devant une protubérance de la fourchette associée au freinage de marche arrière lorsque cette dernière est sélectionnée, non seulement on s'affranchit du billage et du point dur qu'il induit lors de certaines marches avant. En outre, on n'utilise ce moyen de renvoi élastique que lors des phases de 30 sélection de la marche arrière. La boîte de vitesses selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : 3053428 4 - dans un premier mode de réalisation, le moyen de renvoi élastique peut être un ressort de torsion ; - dans un second mode de réalisation, le moyen de renvoi élastique peut être une lame ressort ; 5 le moyen de renvoi élastique peut être solidarisé fixement à la clé d'interverrouillage par surmoulage d'une partie au moins de cette dernière ; le doigt de marche arrière et le doigt de commande peuvent faire partie intégrante d'une même pièce couplée en rotation au levier de passage ; la fourchette, qui est associée à l'ensemble de freinage, peut être 10 également associée à des troisième et quatrième rapports. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant une boîte de vitesses manuelle du type de celle présentée ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à 15 l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une partie d'un exemple de réalisation d'une boîte de vitesses manuelle selon l'invention, avant le début de la phase de sélection de la marche arrière (ou 20 point-mort de boîte de vitesses), la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, la boîte de vitesses de la figure 1 à la fin de la phase de sélection de la marche arrière la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue de côté, la boîte de 25 vitesses de la figure 1 à la fin de la phase de sélection de la marche arrière, et la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue de côté, la boîte de vitesses de la figure 1 à un stade intermédiaire de la phase d'engagement de la marche arrière. 30 L'invention a notamment pour but de proposer une boîte de vitesses BV manuelle et à marche arrière non synchronisée, et destinée à équiper un véhicule. 3053428 5 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 terrestre ou maritime (ou fluvial). 5 Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que la boîte de vitesses BV comprend cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, et est associée à une grille de passage de vitesses (ou rapports) dite « en double H » dans laquelle le premier rapport est en opposition du deuxième rapport, le troisième rapport est en opposition 1 o du quatrième rapport, et le rapport de marche arrière est en opposition du cinquième rapport. Mais l'invention ne se limite pas à ce type d'agencement de la boîte de vitesses BV. Ainsi, elle concerne également et notamment les boîtes de vitesses BV manuelles à sept rapports de marche avant et un rapport de marche arrière. 15 On a schématiquement représenté sur les figures 1 à 4 une partie d'une boîte de vitesses BV de type manuel et à marche arrière non synchronisée. Une telle boîte de vitesses BV est destinée à être couplée à un moteur thermique (ainsi qu'éventuellement une machine électrique) d'un véhicule via un embrayage. 20 Bien que cela n'apparaisse pas sur les figures 1 à 4, la boîte de vitesses BV comprend classiquement et notamment au moins un arbre primaire, un arbre secondaire, un arbre de marche arrière, et des synchroniseurs à friction. Comme illustré, elle comprend également un levier de passage (ou d'engagement) de rapport (ou vitesse) LP auquel est couplé 25 un levier de sélection, des fourchettes de commande Fj, un actionneur (ou basculeur) de marche arrière AMR, une clé d'interverrouillage Cl, et un ensemble de freinage EF. L'arbre primaire constitue l'entrée de la boîte de vitesses BV. Il est destiné à recevoir le couple moteur via l'embrayage et comprend plusieurs 30 pignons fixes et fous, de marche avant et de marche arrière, destinés à participer à la définition des rapports (ou vitesses) sélectionnables de la boîte de vitesses BV. L'arbre secondaire constitue la sortie de la boîte de vitesses BV (via le différentiel). Il est destiné à recevoir le couple moteur via l'arbre 3053428 6 primaire afin de le communiquer à l'arbre de transmission auquel il est couplé, et comprend à cet effet plusieurs pignons fixes et fous, de marche avant et de marche arrière, destinés à engrener certains pignons de l'arbre primaire afin de participer à la définition des différents rapports (ou vitesses) 5 sélectionnables de la boîte de vitesses BV. L'actionneur (ou basculeur) de marche arrière AMR est chargé de déplacer un pignon baladeur de marche arrière qui est monté à translation sur l'arbre de marche arrière pour l'engrener avec des pignons de marche arrière des arbres primaire et secondaire. Il est actionné par un doigt de marche 10 arrière DMA qui est décrit plus loin. Chaque fourchette Fj est munie d'une crosse et est propre à être translatée par un doigt de passage (invisible sur les figures), installé dans la clé d'interverrouillage Cl et solidarisé en rotation au levier de passage (ou d'engagement) de rapport LP. Cette translation est destinée à placer, lors 15 d'une phase d'engagement, la fourchette Fj sélectionnée dans une position active dans laquelle elle actionne un synchroniseur à friction qui lui est associé et qui est également associé à des pignons fous dédiés à au moins un rapport. Dans l'exemple illustré non limitativement, où la boîte de vitesses BV 20 comprend cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, on utilise trois fourchettes F1 à F3 (j = 1 à 3). La première fourchette F1 (j = 1) est dédiée aux premier et deuxième rapports, la deuxième fourchette F2 (j = 2) est dédiée aux troisième et quatrième rapports, et la troisième fourchette F3 (j = 3) est dédiée au cinquième rapport. Mais la boîte de vitesses BV 25 pourrait comprendre plus de trois fourchettes ou bien moins de trois fourchettes. La clé d'interverrouillage Cl est solidarisée en translation au levier de passage (de rapport) LP et immobilisée en rotation par le carter de boîte de vitesses BV. Le levier de passage LP est translatable suivant la flèche FL1 30 (voir figure 2) par l'intermédiaire du levier de sélection auquel il est solidarisé fixement par une couronne CS, et est entraîné en rotation suivant la flèche FL2 (voir figure 4) lors d'une phase d'engagement d'un rapport (ou d'une vitesse). 3053428 7 Cette clé d'interverrouillage Cl est chargée d'agir sur les crosses des fourchettes Fj afin de bloquer la translation des fourchettes non sélectionnées. Par exemple, elle peut comprendre sur une face inférieure deux nervures espacées l'une de l'autre d'une distance choisie de manière à permettre le 5 logement d'une extrémité supérieure saillante de la crosse d'une fourchette Fj. Lorsqu'une fourchette Fj est dans sa position de repos (illustrée sur les figures 1 à 3) l'extrémité supérieure de sa crosse est sensiblement au contact de la nervure la plus à droite et donc cette crosse peut être translatée vers la droite pour que sa fourchette Fj gagne sa position active (illustrée sur la figure 10 4) lors de l'entraînement en rotation dans le sens antihoraire du levier de passage LP. Lorsqu'une fourchette Fj est dans sa position active, sa crosse peut être translatée vers la gauche lors de la rotation du levier de passage LP dans le sens horaire pour regagner sa position de repos (illustrée sur les figures 1 à 3). 15 Cette clé d'interverrouillage Cl comprend non seulement le doigt de passage précité, qui est chargé de translater sélectivement les crosses des fourchettes Fj, mais également le doigt de marche arrière DMA précité, un doigt de commande DC et un moyen de renvoi élastique MR. Le doigt de marche arrière DMA est couplé en rotation au levier de 20 passage LP. Il est propre, en cas d'entraînement en rotation du levier de passage LP pendant une phase d'engagement de la marche arrière, à agir sur l'actionneur de marche arrière AMR pour qu'il réalise l'engagement effectif de la marche arrière. Le doigt de commande DC est couplé en rotation au levier de 25 passage LP. Il est propre, en cas d'entraînement en rotation du levier de passage LP pendant la phase d'engagement de la marche arrière (faisant suite à la phase de sélection de la marche arrière (ou point-mort de boîte de vitesses BV)), à translater une partie LF d'un ensemble de freinage EF. Cette partie LF est solidarisée à l'une des fourchettes Fj. Il s'agit, par 30 exemple et comme illustré non limitativement, d'un loquet qui est monté à rotation sur l'une des fourchettes Fj, sous une force de rappel élastique, et qui est placé devant le doigt de commande DC une fois que ce dernier (DC) a été placé par le levier de passage LP dans une position illustrée sur les figures 2 3053428 8 et 3) lors de la phase de sélection de la marche arrière (ou point-mort de boîte de vitesses). Seule la partie LF (ici un loquet) de l'ensemble de freinage EF est illustrée sur les figures 1 à 4. Cet ensemble de freinage EF est couplé à l'une 5 des fourchettes Fj, et chargé, lorsque sa partie LF est translatée par le doigt de commande DC (et donc qu'elle translate cette fourchette Fj (flèche FL3 de la figure 4)), d'induire une friction du synchroniseur du pignon fou, qui est associé au rapport de marche avant associé à cette fourchette Fj translatée. Cette friction est destinée à agir sur la vitesse des pignons de marche arrière 10 (et plus précisément les freiner) pour permettre l'engagement de la marche arrière par action du doigt de marche arrière DMA sur l'actionneur (ou basculeur) de marche arrière AMR (flèche FL4 de la figure 4). Dans ce qui suit, on considère à titre d'exemple non limitatif que l'ensemble de freinage EF est couplé à la deuxième fourchette F2 (ici 15 associée aux troisième et quatrième rapports). Mais il pourrait être couplé à une autre fourchette dans la mesure où l'architecture interne de la commande le permet. La partie LF (ici un loquet) de l'ensemble de freinage EF est donc ici solidarisée à rotation à la deuxième fourchette F2. 20 On notera que le doigt de commande DC et le doigt de marche arrière DMA peuvent, par exemple et comme illustré non limitativement, faire partie intégrante d'une même pièce couplée en rotation au levier de passage LP. Le doigt de passage peut également et éventuellement faire partie intégrante de cette dernière pièce qui est alors dite « multifonction ». 25 Le moyen de renvoi élastique MR est propre à être placé au moins partiellement devant une protubérance PRF que comprend la deuxième fourchette F2 (couplée à l'ensemble de freinage EF) pendant la phase de sélection de la marche arrière (et donc à la fin de la translation du levier de passage LP suivant la flèche FL1 de la figure 2). Cette protubérance PRF est 30 définie sur une face de la crosse C2 de la deuxième fourchette F2 qui est orientée vers la partie LF. Elle se présente, par exemple, sous la forme d'un plot ou petit axe, éventuellement de forme générale cylindrique circulaire. Ce moyen de renvoi élastique MR est agencé, lorsque cette 3053428 9 protubérance PRF le contraint consécutivement à la translation de sa deuxième fourchette F2 (flèche FL3 de la figure 4) induite par le doigt de commande DC pendant la phase d'engagement de la marche arrière, pour renvoyer cette deuxième fourchette F2 dans une position de repos en vue 5 d'un engagement effectif de la marche arrière par le doigt de marche arrière DMA. En d'autres termes, lorsque le doigt de commande DC translate la partie LF et donc également la deuxième fourchette F2 (flèche FL3), la protubérance PRF de cette dernière (F2) contacte puis contraint le moyen de 10 renvoi élastique MR. Par conséquent, lorsque le doigt de commande DC cesse d'agir sur la partie LF (parce qu'il est passé au-dessus d'une patte PL qu'elle comprend (voir figure 4)), la deuxième fourchette F2 se retrouve de nouveau libre de se translater suivant un sens opposé à celui de la flèche FL3 de la figure 4. Le moyen de renvoi élastique MR peut donc renvoyer cette 15 deuxième fourchette F2 dans sa position de repos (illustrée sur les figures 1 à 3) grâce à son élasticité, ce qui met immédiatement fin au freinage que réalisait l'ensemble de freinage EF. On notera que la protubérance PRF peut soit être rapportée sur une face de la crosse C2 de la deuxième fourchette F2 (par exemple par soudage, 20 collage ou vissage), soit faire partie intégrante de la crosse C2 de la deuxième fourchette F2, au niveau de cette face. On notera également que le moyen de renvoi élastique MR peut être solidarisé fixement à la clé d'interverrouillage Cl par surmoulage d'une partie au moins de cette dernière (Cl). 25 Comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 4, le moyen de renvoi élastique MR peut être agencé sous la forme d'un ressort de torsion. Dans ce cas, il comprend une partie solidarisée fixement à la clé d'interverrouillage Cl, et une extrémité libre EL que la protubérance PRF vient contraindre lorsque sa deuxième fourchette F2 est translatée suivant la flèche 30 FL3. On notera que pour éviter l'usure de cette extrémité libre EL lors de chaque accostage de la protubérance PRF, elle peut être munie d'une pièce réalisée dans un matériau très résistant et éventuellement surmoulée. Dans une variante de réalisation non illustrée, le moyen de renvoi 3053428 10 élastique MR pourrait comprendre une lame ressort à la place du ressort spirale. Par exemple, cette lame ressort peut présenter une forme générale de J. Dans ce cas, la protubérance PRF peut venir contraindre l'extrémité d'accostage du J (c'est-à-dire sa jambe qui est la plus courte). On notera que 5 pour éviter l'usure de cette extrémité d'accostage lors de chaque accostage de la protubérance PRF, elle peut être munie d'une pièce réalisée dans un matériau très résistant et éventuellement surmoulée. Avec l'agencement illustré, lorsque la clé d'interverrouillage Cl est translatée par le levier de passage LP (suivant la flèche FL1) jusque dans sa 10 position de sélection de la marche arrière (illustrée sur les figures 2 et 3), le doigt de commande DC se retrouve placé derrière la patte PL du loquet LF et l'extrémité libre EL du ressort MR se retrouve placée devant la protubérance PRF. Puis, lorsque le levier de passage LP est entraîné en rotation suivant la flèche FL2 lors de la phase d'engagement de la marche arrière, cela induit 15 l'entraînement en rotation du doigt de commande DC. Ce dernier (DC) va alors pousser la patte PL du loquet LF (ici vers la droite) et donc induire la translation de la deuxième fourchette F2 vers sa position active (suivant la flèche FL3). L'entraînement en rotation du levier de passage LP se poursuivant, il 20 arrive un moment où le doigt de commande DC se retrouve placé au-dessus de la patte PL, ce qui libère la translation de la deuxième fourchette F2. L'extrémité libre EL du ressort MR exerçant alors une pression sur la protubérance PRF, le ressort MR repousse cette dernière (PRF), et donc sa deuxième fourchette F2 vers la gauche dans sa position de repos dans 25 laquelle elle n'agit plus sur le synchroniseur associé. Le doigt de marche arrière DMA continuant d'être entraîné en rotation par le levier de passage LP suivant la flèche FL4, il arrive un moment où il agit sur l'actionneur de marche arrière AMR pour provoquer l'engagement effectif de la marche arrière. Une fois que la marche arrière a été effectivement engagée par 30 l'action du doigt de marche arrière DMA, le sens de rotation du levier de passage LP est inversé. Par conséquent, le doigt de commande DC va s'appuyer sur la face supérieure de la patte PL du loquet LF, ce qui provoque son basculement et ainsi permet le replacement du doigt de commande DC 3053428 11 derrière la patte PL du loquet LF qui reprend alors sa position initiale. Grâce à l'invention, il n'y a plus de point dur susceptible de nuire à l'agrément du conducteur chaque fois que la fourchette associée à l'ensemble de freinage est utilisée pour engager un rapport de marche avant. De plus, on 5 n'utilise le moyen de renvoi élastique que lors des phases de sélection de la marche arrière. Par ailleurs, le moyen de renvoi élastique et la protubérance sont très peu encombrants, difficilement usables, et peu onéreux, et donc peuvent être adjoints à de nombreux types de commande interne de boîte de vitesses couramment utilisés. 10 REVENDICATIONS1. Boîte de vitesses (BV) manuelle, destinée à équiper un véhicule et comprenant des pignons définissant des rapports, des fourchettes (Fj) propres à être translatées pour actionner des synchroniseurs à friction associés à certains desdits pignons, et un levier de passage (LP) muni d'une clé d'interverrouillage (Cl) comportant un doigt de marche arrière (DMA) et un doigt de commande (DC) propres, en cas d'entraînement en rotation dudit levier de passage (LP) pendant une phase d'engagement de la marche arrière, à respectivement agir sur un actionneur de marche arrière (AMR) et translater une partie (PL) d'un ensemble de freinage (EF) couplé à une fourchette (F2) d'un rapport de marche avant, pour induire une friction du synchroniseur associé à ce dernier rapport propre à agir sur la vitesse de pignons de marche arrière, caractérisée en ce que ladite clé d'interverrouillage (Cl) comprend également un moyen de renvoi élastique (MR) propre à être placé au moins partiellement devant une protubérance (PRF) de ladite fourchette (F2) couplée à l'ensemble de freinage (EF) pendant une phase de sélection de la marche arrière, et agencé, lorsque ladite protubérance (PRF) le contraint consécutivement à la translation de sa fourchette (F2) induite par ledit doigt de commande (DC) pendant ladite phase d'engagement de la marche arrière, pour renvoyer cette fourchette (F2) dans une position de repos en vue d'un engagement effectif de la marche arrière par ledit doigt de marche arrière (DMA). 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen de renvoi élastique (MR) est un ressort de torsion. 3. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen de renvoi élastique (MR) est une lame ressort. 4. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit moyen de renvoi élastique (MR) est solidarisé fixement à ladite clé d'interverrouillage (Cl) par surmoulage d'une partie au moins de cette dernière (Cl). 5. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée 3053428 13 en ce que lesdits doigt de marche arrière (DMA) et doigt de commande (DC) font partie intégrante d'une même pièce couplée en rotation audit levier de passage (LP). 6. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée 5 en ce que ladite fourchette (F2), associée audit ensemble de freinage (EF), est également associée à des troisième et quatrième rapports. 7. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une boîte de vitesse manuelle (BV) selon l'une des revendications précédentes. 8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est de type 10 automobile.