Brevet FR3094440A1 — publié le 20201002

Description Titre de l'invention : Boîte de vitesses pour véhicule automobile comprenant un système de verrouillage de la marche arrière [0001] La présente invention concerne le domaine des boîtes de vitesses pour véhicules au- tomobiles, et plus particulièrement, les dispositifs de commande de la marche arrière pour boîte de vitesses. [0002] Généralement, les dispositif de commande de boîte de vitesses à baladeur com- prennent un organe de sélection et d'engagement des rapports de vitesses destiné à coopérer sélectivement avec des coulisseaux de commande des vitesses avant et de marche arrière. Cet organe de sélection et d'engagement assure, par mouvement angulaire, l'engagement du rapport sélectionné. [0003] L'invention concerne plus particulièrement le domaine des synchroniseurs des boîtes de vitesses manuelles de véhicule automobile. [0004] Dc manière générale, les boîtes dc vitesses manuelles comprennent un train de pignons dédiés à la marche arrière. Soit le couplage est effectué par une denture de crabotage spécifique associée généralement à un système dc synchronisation, soit le couplage est effectué par un pignon baladeur, le crabotage étant assuré directement par la denture de transmission de puissance. [0005] Avec le système de pignon baladeur, le couplage est réalisé avec un choc jusqu'à la synchronisation des vitesses dc deux dentures. L'énergie dissipée lors du contact des deux dentures est proportionnelle au carré de la vitesse relative desdites dentures et directement proportionnelle à l'inertie de la masse du système de pignon baladeur. [0006] La masse des pièces étant définie par des contraintes spécifiques, notamment la capacité dc transmettre le couple, l'énergie du choc est généralement maîtrisée en limitant la vitesse relative des deux dentures. [0007] Dc plus, il est nécessaire d' implémenter un système d'interdiction sensible à la vitesse de rotation afin de garantir que lesdites dentures ne vont entrer en contact qu'à un régime donné. [0008] Ainsi, il existe un risque d'actionner par erreur la marche arrière tout en conduisant. En effet, la grille de sélection des vitesses d'une boîte de vitesse diffère en fonction du véhicule utilisé, de sorte que le conducteur peut se méprendre et enclencher la marche arrière en pensant actionner une vitesse. [0009] Lorsque cette erreur de conduite se produit pendant la marche avant du véhicule, un bruit de craquement causé par le choc des dents du baladeur du pignon de marche arrière est généré. A terme, ces chocs génèrent des émoussages de dents, puis des murs lors du passage de la marche arrière en mode normal. 2 100101 11 est donc nécessaire d'éviter les crabotages avec choc afin de ne pas compromettre le bon fonctionnement de la boîte de vitesses, et d'éviter la destruction de la denture de crabotage de la marche arrière et d'autres pièces mécaniques par écaillage ou encore la pollution de la boîte de vitesses. [0011] Dans les véhicules automobiles comprenant un moteur associé à une boîte de vitesses, on connaît les systèmes de commande de vitesses généralement équipés d'un système d'interdiction à indexage dans lequel il faut tirer un câble via une gâchette située sous le pommeau de levier de vitesses. Toutefois, l'implantation d'un tel système d'interdiction est complexe lors de l'assemblage et n'est pas fiable à 100%. [0012] On connait également les loqueteaux mécaniques obligeant à repasser au point mort avant d'engager la marche arrière. Toutefois, un tel système n'empêche pas la marche arrière d'être actionnée par le conducteur en roulant. [0013] Enfin, on connait les loqueteaux à cliquets internes aux boîtes de vitesses, couplés à la commande de marche arrière. Toutefois, un tel système qui oblige à repasser par le point mort entre la cinquième vitesse et la marche arrière ne fonctionne qu'à faible vitesse, de l'ordre de 15 km/h. De plus, un tel système n'est pas capable d'empêcher le crahotagc de la marche arrière à vitesses élevées. Exposé de l'invention [0014] L'objectif de l'invention est donc de pallier ces inconvénients et de garantir le blocage des mauvaises manipulations par le conducteur du véhicule. [0015] L'invention a pour objet une boîte de vitesses pour véhicule automobile comprenant au moins un arbre primaire d'entraînement portant au moins un pignon d'entrainement de marche avant et un pignon d'entraincment de marche arrière, et au moins un arbre de marche arrière portant un pignon de marche arrière déplaçahlc axialement le long dudit arbre et configuré pour engager avec le pignon de marche arrière de l'arbre primaire lorsque la marche arrière est enclenchée par le conducteur. [0016] La boîte de vitesses comprend un système de verrouillage de la marche arrière configuré pour bloquer le crahotagc du pignon de marche arrière tant que les critères de passages de la marche arrière ne sont pas requis, les critères de passage comprenant notamment le roulage du véhicule en marche avant et la vitesse du véhicule supérieure à une valeur de seuil. [0017] Ainsi, l'interdiction d'activation de la marche arrière est implantée directement dans la boîte de vitesses au plus près de la fonction marche arrière afin d'éviter les dispersions. [0018] Avantageusement, la boîte de vitesses comprend en outre un module de commande et de sélection des rapports de vitesses comportun notamment un levier de sélection et un levier de passage destinés à actionner notamment un coulisseau de commande de la 3 marche arrière monté mobile en translation dans la boîte de vitesses. [0019] Par exemple, le coulisseau porte un doigt crahoteur pour craboter le pignon de marche arrière et comprend une rainure dans laquelle est engagé au moins un plot de guidage solidaire de la boîte de vitesses. [0020] Le coulisseau peut comprendre en outre, à une extrémité opposée au doigt crahoteur, une butée de verrouillage destinée à coopérer avec le système de verrouillage de la marche arrière. [0021] Selon un mode de réalisation, le système de verrouillage de la marche arrière comprend un électroaimant de verrouillage comprenant un axe mobile axialement entre une position d'interdiction de la marche arrière en contact avec la butée de verrouillage empêchant le déplacement axial du coulisseau, et une position d'autorisation de la marche arrière dans laquelle l'axe est rétracté. [0022] Par exemple, l'électroaimant de verrouillage est commandé par une unité de commande de la boîte de vitesses ou transmission control unit, d'acronymes TCU en termes anglo-saxons en fonction d'informations provenant d'un capteur situé sous le pommeau de passage des vitesses, et d'un capteur situé dans le module de commande. [0023] Ainsi, le déplacement axial du baladeur de marche arrière dépend directement de son régime de rotation. [0024] L'électroaimant de verrouillage peut également assurer la fonction de bouchon de remplissage d'huile de la boîte de vitesses. Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir un autre taraudage dans le carte de la boîte de vitesses. [0025] Selon un autre mode de réalisation, le système de verrouillage de la marche arrière comprend un loqueteau électro-aimanté implanté directement dans le module de commande et de sélection des vitesses. [0026] Par exemple, le loqueteau électro-aimanté comprend une tige mobile axialement entre une position d'interdiction de la marche arrière, bloquant la rotation du levier de sélection et une position d'autorisation de la marche arrière autorisant la rotation du levier de sélection. [0027] La commande du loqueteau de verrouillage de la marche arrière est réalisée par l'unité de commande de la boîte de vitesses. [0028] Selon un autre aspect, l'invention concerne un véhicule automobile comprenant une boîte de vitesses tel que décrite précédemment. [0029] Avantageusement, le véhicule comprend en outre une interface homme-machine configurée pour analyser l'autorisation de la marche arrière. [0030] Par exemple, l'interface homme-machine peut comprendre l'activation d'une analyse du véhicule automobile, par exemple les paramètres de la chaîne cinématique tels que le rendement, la viscosité de l'huile, la température, la raideur, la traînée, la pollution, l'usure, etc... [0031] L'interface homme-machine peut également comprendre la détermination d'une plage de valeurs pour la vitesse de rotation du pignon de marche arrière, à partir de laquelle le système de verrouillage de la marche arrière doit être activé. [0032] Plus simplement, l'interface homme-machine peut comprendre une requête oui/non d'activation par le conducteur du système de verrouillage de la marche arrière. [0033] D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : [0034] [fig.1] est une vue schématique en perspective d'une boîte de vitesses d'un véhicule au- tomobile comprenant un système de verrouillage de la marche arrière selon un mode de réalisation de l'invention ; [0035] [fig.2] [0036] [fig.3] sont des vues de la boîte de vitesses de la figure 1 dans une position d'interdiction de la marche arrière ; [0037] [fig.4] [0038] [fig.5] sont des vues de la boîte de vitesses de la figure 1 dans une position d'autorisation de la marche arrière ; [0039] [fig.6] illustre un autre mode de réalisation d'un système de verrouillage de la marche arrière ; et [0040] [fig.7] représente une interface homme-machine configurée pour analyser l'autorisation de la marche arrière. [0041] Tel qu'illustré très schématiquement sur la figure 1, une boîte de vitesses de véhicule automobile, référencée 10 dans son ensemble, comprend un carter 12 dans lequel sont montés au moins un arbre primaire 14 d'entraînement, visible sur les figures 2 à 5, un arbre secondaire (non représenté) et un arbre de marche arrière 16. [0042] Tel que représenté, l'arbre primaire 14 porte un pignon 14a d'entraînement de marche avant et un pignon 14b d'entraînement de marche arrière. En variante, on pourrait prévoir que l'arbre primaire 14 poile une pluralité de pignons d'entraînement de marche avant. [0043] L'engagement des rapports de marche avant est connu et ne sera pas davantage décrit. [0044] L'arbre de marche arrière 16 porte un pignon 16a de marche arrière déplaçable axialement le long dudit arbre 16 pour engager le pignon 16a de marche arrière avec le pignon 14h de marche arrière de l'arbre primaire 14 lorsque la marche arrière est enclenchée par le conducteur. [0045] La boîte de vitesses 10 comprend en outre un module de commande et de sélection 18 des rapports de vitesses comportant notamment un levier de sélection 18a et un levier de passage 18h destinés à actionner notamment un coulisseau 20 de commande de la marche arrière monté mobile en translation dans le carter de la boîte. [0046] Le coulisseau 20 porte un doigt crahoteur 22 pour craboter le pignon de marche arrière 16a. [0047] Le coulisseau 20 comprend une rainure 20a dans laquelle sont engagés deux plots 24 de guidage solidaires de la boîte de vitesses 10. Les plots 24 peuvent être avantageusement revêtus d'un revêtement glissant. [0048] Le coulisseau 20 comprend en outre, à une extrémité opposée au doigt crahoteur 22, une butée 26. [0049] La boîte de vitesses 10 comprend en outre un système 30 de verrouillage de la marche arrière configure pour bloquer toute tentative de crabotage du pignon 16a de marche arrière tant que les critères de passages de la marche arrière ne sont pas requis. Les critères de passage comprennent notamment le roulage du véhicule en marche avant et la vitesse du véhicule. [0050] Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 5, le système 30 de ver- rouillage de la marche arrière comprend un électroaimant 32 de verrouillage comprenant un axe 32a mobile axialement entre une position d'interdiction de la marche arrière, en contact avec la butée de verrouillage 26 empêchant le déplacement axial du coulisseau 20, visible sur les figures 2 et 3, et une position d'autorisation de la marche arrière, visible sur les figures 4 et 5. [0051] L'électroaimant de verrouillage 32 est commandé par l'unité de commande de la boîte de vitesses (non représentée) ou transmission control unit, d'acronymes TCU en termes anglo-saxons. L'unité de commande de la boîte de vitesses reçoit des informations provenant d'un capteur (non représenté) situé sous le pommeau de passage des vitesses, et d'un capteur situé dans le module de commande 18. [0052] Ainsi, le déplacement axial du baladeur de marche arrière dépend directement de son régime de rotation. [0053] L'électroaimant de verrouillage 32 assure également la fonction de bouchon de rem- plissage d'huile de la boîte de vitesses. Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir un autre taraudage dans le carter de la boîte de vitesses. [0054] Le système 30 de verrouillage de la marche arrière est ainsi implanté au plus près de la marche arrière. [0055] Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, le système 40 de verrouillage de la marche arrière comprend un loqueteau électro-aimanté 42 implanté directement dans 6 le module 18 de commande et de sélection des vitesses. [0056] Le loqueteau électro-aimanté 42 comprend une tige (non référencée) mobile axialement entre une position d'interdiction de la marche arrière, bloquant la rotation du levier de sélection 181, et une position d'autorisation de la marche arrière autorisant la rotation du levier de sélection 18h. [0057] La commande du système 40 de verrouillage de la marche arrière est réalisée de manière similaire par l'unité de commande de la boîte de vitesses. [0058] Les systèmes 30, 40 de verrouillage peuvent être associés à une interface homme- machine 50 configurée pour analyser l'autorisation de la marche arrière. [0059] L'interface homme-machine 50 peut comprendre l'activation d'une analyse du véhicule automobile, par exemple les paramètres de la chainc cinématique tels que le rendement, la viscosité de l'huile, la température, la raideur, la traînée, la pollution, l'usure, etc... [0060] L'interface homme-machine 50 peut également comprendre la détermination d'une plage de valeurs pour la vitesse de rotation du pignon de marche arrière, à partir de laquelle le système de verrouillage de la marche arrière doit être activé. [0061] Plus simplement, l'interface homme-machine 50 peut comprendre une requête oui/ non d'activation par le conducteur du système de verrouillage de la marche arrière. [0062] Ainsi, grâce à l'invention, il est possible de garantir le blocage des mauvaises mani- pulations par le conducteur du véhicule. 7 REVENDICATIONS[Revendication 1] Boîte de vitesses pour véhicule automobile comprenant au moins un arbre primaire d'entraînement (14) portant au moins un pignon (14a) d'entrainement de marche avant et un pignon (14b) d'entraincment de marche arrière, et au moins un arbre de marche arrière (16) portant un pignon (16a) de marche arrière déplaçable axialement le long dudit arbre (16) et configuré pour engager avec le pignon (14h) de marche arrière de l'arbre primaire (14) lorsque la marche arrière est enclenchée par le conducteur, caractérisé en cc qu'elle comprend un système (30, 40) de verrouillage de la marche arrière configuré pour bloquer le crabotage du pignon (16a) de marche arrière tant que les critères de passage de la marche arrière ne sont pas requis, les critères de passage comprenant notamment le roulage du véhicule en marche avant et la vitesse du véhicule supérieure à une valeur de seuil. [Revendication 2] Boîte de vitesses selon la revendication 1 comprenant en outre un module de commande et de sélection (18) des rapports de vitesses comportant notamment un levier de sélection (18a) et un levier de passage (18b) destinés à actionner notamment un coulisseau (20) de commande de la marche arrière monté mobile en translation dans la boîte de vitesses. [Revendication 3] Boîte de vitesses selon la revendication 2, dans laquelle le coulisseau (20) porte un doigt craboteur (22) pour craboter le pignon de marche arrière (16a) et comprend une rainure (20a) dans laquelle est engagé au moins un plot (24) de guidage solidaire de la boîte de vitesses (10). [Revendication 4] Boîte de vitesses selon la revendication 3, dans laquelle le coulisseau (20) comprend en outre, à une extrémité opposée au doigt craboteur (22), une butée (26) destinée à coopérer avec le système (30) de verrouillage de la marche arrière. [Revendication 5] Boîte de vitesses selon la revendication 4, dans laquelle le système (30) de verrouillage de la marche arrière comprend un électroaimant (32) de verrouillage comprenant un axe (32a) mobile axialement entre une position d'interdiction de la marche arrière en contact avec la butée de verrouillage (26) empêchant le déplacement axial du coulisseau (20), et une position (l'autorisation de la marche arrière dans laquelle l'axe (32a) est rétracté. [Revendication 6] Boîte de vitesses selon la revendication 5, dans laquelle l'électroaimant de verrouillage (32) est commandé par un unité de commande de la 8 [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] boîte de vitesses en fonction d'informations provenant d'un capteur situé sous le pommeau de passage des vitesses, et d'un capteur situé dans le module de commande (18). Boîte de vitesses selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle l'électroaimant de verrouillage (32) assure également la fonction de bouchon de remplissage d'huile de la boîte de vitesses. Boîte de vitesses selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle le système (40) de verrouillage de la marche arrière comprend un loqueteau électroaimanté (42) implanté directement dans le module (18) de commande et de sélection des vitesses. Boîte de vitesses selon la revendication 8, dans laquelle le loqueteau électro-aimanté (42) comprend une tige mobile axialement entre une position d'interdiction de la marche arrière, bloquant la rotation du levier de sélection (18h) et une position d'autorisation de la marche arrière autorisant la rotation du levier de sélection (18h). Véhicule automobile comprenant une boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes et une interface homme-machine (50) configurée pour analyser l'autorisation de la marche arrière.